基于 labVIEW 和 IMAQ 的 LCD 机器视觉精确检测系

Lxy, the accurate Machine vision system for LCD modules check, based on

labVIEW and IMAQ

作者职务公司

李春森

测试工程师

飞利浦移动显示系统公司上海分公司

应用领域: 产品测试

挑战: 如何应用成熟的技术实现对移动电话的液晶显示点阵实现精确的检测

应用方案应用图像处理的基本方法和飞利浦公司的液晶驱动硬件以及采用NI公司应用程序开发平台labVIEW 和强大的图像处理软件IMAQ实现对移动电话液晶显示屏的机器视觉检测

使用产品labVIEW; IMAQ; PCI-1408

介绍随着通讯事业在中国的蓬勃发展移动电话的使用在中国越来越普遍作为移动电话的核心之一的液晶显示器由于用户的需求正向大屏幕多点及彩色方向发展由于液晶显示的分辨率不断上升对其进行人工检测的难度也越来越大采用机器视觉的液晶显示检测系统 Lxy 就成为必然之选

Lxy 系统组成及检测方法

1. 系统组成系统的结构组成如下图11所示

PC机

遮蔽罩

PCI-1408

2Camera

并行口

LCD

光源

Philips LCD 驱光纤 动

图11 Lxy系统组成

本系统采用NI公司的高速图像采集卡PCI1408,该采集卡支持多路图像采集现采用双镜头输入以提高系统的分辨率该系统采用背光照明光度可调图像经由CCD摄影头并经采集卡转换为数字化图像输入计算机经处理后判定是否正常

2. 检测方法本系统的检测方法是采用预先经自学习产生的一系列标准图像与采集的相应图像相

减并转换成为二值图的方式在经一系列的处理之后得到检测的结果并判断产品的好坏其流程如图12所示

定义模式识别模板 自动学习检测用标准图像 CCD 采集图像 标准图像 调整后之采集图像

相减并经分析处理

二值图

判断产品质量

图12 图像处理流

Lxy的图像处理及图像分析原理

1. Lxy系统照明无论进行图像处理还是进行图像分析照明条件都是最重要的外部条件对于

机器视觉而言可控并恒定的光源是使检测可靠并突出检测目标的最重要的手段之一对于 LCD检测尤其如此因为对于LCD生产公司而言不仅检测系统的检测精度很重要检测的时间也是衡量一个机器视觉检测系统优劣的指标如果照明系统不够均匀稳定势必造成重测率的上升而影响到生产所以如何确定Lxy系统的照明光源非常重要在Lxy系统中采用进口FOSTEC可调式光源20750.2并经光纤将光线引至磨砂灯板使之作为均匀并可调的背光在实践中取得了很好的效果

2. Lxy系统采集图像位置调整由于操作人员的摆放每次不同并且由于采用双镜头提高系统的

分辨率所以采集图像与标准图像之间必然有位置上的差异进行位置调整的算法就必不可少如图21所示 图21 定位模板图

为定位需要经Philips的LCD驱动产生定位用模板图如图21所示在液晶显示矩阵的四角各显示四个定位用方形小块作为将来模板识别pattern match)时用的标准图形模板在每个镜头 的标准图像中在自学习标准图像的时候会自动将工程师定义的每个镜头的左右两个模板

的图像及其坐标保存下来如图22左镜头左模板绿框内部分)则在定位用的标准图像上必有一对定位模板在检测产品时首先产生图21所示的跳图由于labVIEW具有功能强大的模板识别功能其在目标图像上搜寻图形模板的精确坐标的精度非常高所以本系统利用保存在硬盘中的模板在采集图像上进行模板识别然后将找到的模板坐标与保存在硬盘上的标准图像上相应模板的坐标进行比较就可以知道究竟采集图像有多少位移和旋转然后将将标准图像相应位移并旋转这样就可以进行图像相减了

图22 左镜头左模

3. 二值图像的处理在进行了标准图像的位置调整后经与采集图像相减得到一系列差异图像

但由于照明产品差异及对位精确度等原因在每个差异图像上还需进一步处理方可得到正确的问题点经大量试验得出问题点的得出与三个因素有关分别是LCD显示矩阵的行列边缘引起的对位问题LCD透射反射膜引起的背景噪声以及照明引起的图像整体灰度平移所以在得到差异图像之后还必须对这三个方面进行处理如采用labVIEW图像处理软件中的关于图像过滤的功能过滤差异图像以去除边缘带来的对位问题对采集图像增加一个背景系数以减小噪声的影响对采集图像整体增加一灰度阀值以消除照明引起的灰度偏移产品差异的调整如下点所述这样就可将可能的问题点都提取出来了

4. 产品差异的调整在LCD的生产过程中或多或少总存在产品的差异担由于机器视觉系统

无法区分这些差别就必须预先对采集的图像作预调整以尽可能的减小产品差异对检测的影响本系统采用灰度整体拉伸的方法调节因为对于LCD而言总归只有黑白两种颜色对应灰度直方图则必有两个峰值分别为亮度大的峰值和亮度小的峰值如图23所示图23

LCD灰度直方

在程序中将此灰度直方图的峰值找出来将较高的一个作为调整的基点与设定的标准值( 如灰度200)相除得到的商为灰度拉伸的放大倍数然后利用labVIEW中关于图像相乘的子模块将此倍数乘采集图像所有点的灰度得到灰度拉伸之后的采集图像这样产品差异造成的影响就最大程度地得到减小

解决的问题与结论

由于LCD产品科技附加值大客户对产品的质量就有很高的要求以往人工检测存在人为的因素会导致误判和漏判经采用带有人工智能的机器视觉检测系统Lxy后基本排除了人为因素造成的检测问题使客户对产品的质量有了很大的信心对竞争激烈的LCD行业而言有着非同寻常的意义而在此就不能不提及NI公司的labVIEW5.1开发平台及功能强大的图像处理软件IMAQ所起的作用因为采用了以上的产品使我们的开发时间缩短很多又由于NI公司产品的重用性能良好对将来的LCD新产品相应的检测提供了广阔的发展前景