LED荧光粉涂覆质量视觉检测系统的研究与实现

摘要

现市面上大多LED光源都经传统点胶工艺生产线产出,但存在荧光粉涂层厚度不均和硅树脂受热易变浑浊两大问题,导致LED光效低、空间均匀性差、寿命短。近年来,各国都争先研制LED荧光粉平面涂覆封装技术。由饶海波教授提出的“LED荧光粉自适应平面涂覆工艺”通过LED管芯自身发出的蓝紫光曝光其表面涂覆的混有荧光粉的感光胶,得到与光强相匹配的荧光粉层,显影后用等离子去胶法去除与芯片接触的树脂,完全解决了上述LED光源封装中的两大问题。许多国外先进的白光LED厂家已有成熟的平面涂层封装生产线,而我国此类生产线还处于空白阶段,因此,研制基于LED自适应平面涂覆工艺的LED光源生产线对中国LED产业具有重大意义。
　　本论文设计与实现上述生产线中“荧光粉涂覆质量视觉检测”工序的软硬件系统。本系统目的在于检测荧光粉涂覆完整度,以保证后续工序正常运作,减少对次品的无用加工。生产线中,LED灯珠固定在特制的夹板中通过传送带在各工序间传送。
　　论文主要内容包括:
　　(1)对生产线上的LED所涂覆荧光粉的颜色自动识别,并判断其涂覆质量;
　　(2)结合生产线实际情况,实现本涂覆检测系统的硬件控制装置:使用一个工业照相机对四路平行生产线进行轮流图像采集,并使本系统与生产线其它工序机器协调运作。
　　本文通过定位LED载板上每个LED灯珠圆心,统计其色度,实现荧光粉颜色的判断;同时,将每个LED反射杯内涂荧光粉部分面积与标准面积比对,判定该LED载板上的各个LED涂覆质量是否合格。该过程运用了自适应二值化、边缘检测、Hough变换、基于HSV的彩色图像分割等图像处理方法。最终,达到了该系统原先设计的功能要求。对40个实验样品测试后,荧光粉颜色判定正确率为100％,涂覆质量判定正确率为100％。
　　生产线由四路平行支生产线构成,系统控制步进电机使固定有工业照相机的直线导轨在四路生产线上方平移进行图像采集。最终测试得到,其定位误差小于0.1％,系统抗干扰性和稳定性良好。
　　现大部分LED光源的质量检测都在封装完成后通过观察其光斑完成,耗费人力,且效率低、准确度不高,导致LED成品率低下。该用于生产线中的荧光粉涂覆质量视觉检测设备还处于空白阶段。相信本论文提出的“LED荧光粉涂覆质量视觉检测系统”在今后越来越多的LED平面涂覆工艺生产线中会有广阔的应用。

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第一章 绪论

1.1 LED光源概述

1.2 LED光源的荧光粉涂覆工艺概述

1.3 LED荧光粉涂覆质量检测国内外现状及发展趋势

1.4 本论文的主要工作及创新点

1.5 本章小结及其他章节简介

第二章 LED涂覆质量视觉检测系统的结构及功能设计

2.1 荧光粉涂覆质量视觉检测系统概述

2.2 系统硬件器件选择

2.3 本章小结

第三章 LED光源封装中存在的涂覆问题及检测方法确定

3.1 LED点胶中可能出现的涂覆缺陷

3.2 缺陷检测方法确定

3.3 本章小结

第四章 LED光源荧光粉涂覆缺陷检测方法

4.1 LED灯珠圆心定位

4.2 图像预处理

4.3 荧光粉颜色判断

4.4 涂覆质量判定

4.5 本章小结

第五章 荧光粉涂覆质量视觉检测系统的机械控制

5.1 工业照相机安装高度及图像采集

5.2 工业照相机移动控制

5.3 控制器I/O光耦隔离电路

5.4 通信协议

5.5 内部连接及接口、封装

5.6 本章小结

第六章 系统测试

6.1 步进电机控制测试

6.2 涂覆质量检测软件测试

6.3 系统总体测试

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果