光学薄膜元器件外观特性机器视觉检测系统.pdf

应用技术
光学薄膜元器件外观特性机器视觉检测系统
王小辉1范卫星2曹一鸣』董兴华2卫红1
(1.广州市光机电技术研究院2.奥普镀膜技术(广州)有限公司)
摘要:本系统利用工业级摄像头及开发包的机器视觉功能与计算软件编程控制技术相结合,通过与输入控
制系统中的标准膜片模板外观品质进行对比,实现高速高效、准确识别检测光学薄膜器件中滤光片的外观缺陷。
可在生产线上根据外观品质标准模板中设定的类别进行自动分类装盒。
关键词:光学薄膜;外观特性:视觉检测
1概述
统劳动密集型生产模式。
本光学外观特性检测系统不仅可以检测通信
21世纪,随着3G通信时代的到来,光通信领域
滤光片产品,也可拓展到当今先进光学系统的各个层
将引起一场新的技术革命。光通信中涉及到关键的光面产品,比如感光元器件CMOS检测;照相机、望
学元件-滤光片,它的品质是影响光通信领域发展的
远镜相关镜片检测;蓝光DVD产业中的数以亿计的
重要要素之一。然而,滤光片的制造过程都比较复杂
光学镜片检测;光通信波分复用滤光片检测等。市场
如何对滤光片进行快速准确的外观检测及筛选出合
前景非常大,具有很强的行业创新性。
格的滤光片,是保证产品的质量和产量的前提,对降
低产品成本具有非常重要的意义。现在检测滤光片的2系统硬件结构
手段主要是采取人工逐片检测的方法,这种方法检测
本项目膜片自动检测系统结构示意图如图1所
速度慢、精度低,企业往往需要大量的检测人员,这示,由机械臂1、机械臂2、膜片上料盘、膜片检测
些因素的制约使检测成为大规模化生产的“瓶颈”。台、定位检测CCD1、外观检测CCD2、分装膜片盒、
于是人们纷纷寻求高效、高准确度、自动的外观检测CCD支撑架8个部件组成。
系统,对滤光片的品质进行检测リ。因此,如何快速、
有效地对滤光片进行检测以保证滤光片元件的品质
与产量是极其重要的课题?。
本系统利用工业级摄像头CCD及开发包的机器
视觉功能与计算软件编程控制技术相结合,通过与输
入控制系统中的标准膜片模板外观品质进行对比,实
现高速高效、准确识别检测光学薄膜器件中滤光片的
上料
外观缺陷。可在生产线上根据外观品质标准模板中设
定的类别进行自动分类装盒。
图1自动检测系统结构示意图
本系统可以广泛应用于光学产品、薄膜元件产品
工作顺序为:把杂乱无序的光学膜片载入膜片上
的外观特性检测中,在进行自动视觉识别和缺陷分类
料盒中→定位CCD拍照,通过计算机软件对光学膜
的同时,提高产品品质和生产效率,打破中国现代制
片进行图像坐标定位→计算机根据图像坐标系与机
造业过度依赖人员进行生产和外观检验的劳动密集
械坐标系之间的换算关系,把每个膜片对应的图像坐
型方式,可以提高中国制造的技术含量,改造中国传
标换算为机械坐标→计算机把每个膜片的坐标位置
32
传递给机械臂1控制系统一→杋械臂1根据该膜片的坐
(4)机械控制系统:包括机械臂1和机械臂2
标位置,到该处拾取膜片放置到膜片检测平台每个机械臂均由XY平面导轨组成;还包括一些电气
→CCD2对膜片的外观(包括正反面)进行检测,根辅助控制部分
据检测结果分离出膜片的等级类别→计算机把膜片
(5)通讯控制系统:对以上4个子系统之间进
检测的等级类别结果发送给机械臂2控制系统→机械行信息堆栈、队列等交互控制。
臂2根据收到的等级类剔把膜片放置到对应等级的装4总体性能
膜片盒中。
(1)膜片产品通过视觉定位计算的坐标精确度
3系统软件设计
能达到士0.01mm;
本系统采用模块化系统的思想,将整体系统分解
(2)视觉识别、分辨滤光片正反面的功能上,
为独立的5个子系统各自完成,再通过相互间握手通能实现产品生产过程中误判率达到0%;
讯协议关联协调完成整体系统功能。工艺流程如图2
(3)外观缺陷的检测过程中,对缺陷的测量精
所示
度能达到30um以上的分析水平
(4)外观缺陷自动检测生产线建立后,能实现
料盘旋转到位
上料盘
DL对料进』算玩合处理图像数据
L过子按件按
算出料盘中每膜片坐标
(x,y)
每小时900片以上的检测能力
计机对
动过程中
(5)能根据设定的外观缺陷等级要求,在外观
图像计
2对膜片
数据处理完毕,
行阳像采
发信号坐标据给
机控程
缺陷检测方面实现全自动分类,而不需要人工辅助
曲優片正>図-(产
5收获与前景
本系统自2009年开始研发,2011年成功投入生
的品质
議片进行图「区像进行外一求良进行十的像法行外观
采集
对比
产应用,现阶段在国內处于领先的水平。到目前为止,
几械控制程序根
田检峡陷
有关光学薄膜滤光片产品的自动检测分拣系统设备
品放到对应
据分类的结呆给
別结果
在国内市场上还未见有相关的产品推出
本系统设备已经在奥普镀膜技术(广州)有限公
图2工艺流程图
司的生产线上投入生产使用达半年之久,结合公司的
此5个子系统的功能及相互间关系如下:
实际工艺要求,生产检测能力稳定。
(1)视觉定位系统:其功能是当上料盘进入
通过本系统的研发攻关,对图像坐标的计算精度
CCD1的视场范围后,给出触发信号,CCD1受触发可达到10微米级别水平,对现有的生产制造企业进
拍照获取图像信息,通过坐标定位分析软件检测出视行自动化转型具较大的促进作用和典型意义,特别是
场内膜片中心位置坐标
对膜片生产制造公司,在膜片自动装盒、膜片自动上
(2)薄膜滤光片膜面判定系统:机械臂1把膜料进行光学测试等很多工序中,都可以直接使用本技
片放置到检测平台后,给出触发信号,CCD2受触发术。在膜片装配生产公司或工序中,可以结合其实际
拍照获取图像信息,通过正反面分析软件检测出膜片工艺进行优化后,融入本技术进行自动化升级。在此
正反面信息;
基础上作相关的技术延伸和拓展;形成一定的自动化
(3)外观缺陷检测系统:膜片正反面检测完成生产规模,在行业内开创光学膜片自动化生产转型升
后,给出触发信号,CCD2受触发拍照获取图像信息,
级典范。
通过外观缺陷分析软件检测出膜片外观缺陷等级;
下转第37页)
2011年第6期自动化与信息工程33