导光板质量可视化检测关键技术研究

摘要

导光板作为液晶显示屏背光模组的重要组成部分，其质量好坏将直接影响屏幕的显示效果，影响用户体验。但在工业生产中，由于制作工艺等原因，导光板产品可能会出现划伤、亮点、黑点、脏污等缺陷。目前，国内对导光板的人工验光还存在诸多弊端。本文针对单边侧入光式导光板进行研究，根据企业的检测要求，开发一套单边侧入光式导光板质量可视化检测系统，包含硬件部分和软件部分，通过图片离线测试和正式上线测试，验证本系统的检测准确率和稳定性。具体研究内容如下:　　(1)硬件设备设计　　硬件设备设计主要包含机械架构、机器视觉设备和电气设备等三个方面。机械架构负责支撑整个系统的运行，导光板从制成区进入检测设备，通过皮带进行运输，在检测之前先通过夹具气缸对其进行限位，使其不超出检测范围。进入检测区后会触发光电传感器，产生进料信号，PLC控制光源打光，线扫相机采集图片。通过分析导光板的产品特性和缺陷类型，对相机、镜头、光源、采集卡和处理器进行选型，同时确定光源的打光方式，以使缺陷能够清晰地成像。电气部分则是对相关的传感器信号进行处理，确保系统能够稳定地运行。　　(2)预处理算法设计　　采集的导光板图片存在图像噪声、无用区域过多及方向倾斜等问题，为了方便后续算法检测，先对其进行图像降噪、ROI提取、倾斜校正处理。通过对比均值滤波、中值滤波及高斯滤波对图像的处理效果，选择使用均值滤波对导光板图像进行降噪处理。为了缩短检测时间同时获取较好的分割效果，选择使用最大类间方差法提取导光板主体部分。最后，在对图像进行旋转时，使用双线性插值法保证图像的细节部分不失真。　　(3)检测算法设计　　由于使用高分辨率的线扫相机采集导光板图像，单张图片大小为421MB，为了提高检测效率，同时由于导光板上不同位置的网点分布不均匀，为了提高检测的准确率，本文算法将导光板图像按照网点密度均分成5个区域，前四个区为疏区，最后一个区为密区。对于疏区，由于网点对缺陷的检测有较大的影响，本文设计网点分离算法，先使用高斯算子和拉普拉斯算子对图像进行锐化处理，使用点滤波模板对图像进行卷积，将图像分为网点和背景两部分，再在各自部分根据缺陷特征进行提取和判定。对于密区，根据密区存在的缺陷类型使用高斯梯度滤波函数和数字形态学运算，设计算法进行检测。最后通过离线测试和上线测试，测试证明，本文算法对于亮点、划伤、压伤、脏污等缺陷具有较高的检出率，漏检率低至0.06％。　　(4)软件系统设计　　本检测系统联合Dalsa相机软件库和Halcon图像处理库共同开发，基于Windows10操作系统，在VS2015开发平台使用MFC框架对系统进行搭建，开发了一套导光板质量可视化检测系统。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题研究背景与意义

1．2导光板缺陷检测的国内外研究现状

1．3本课题的主要研究工作与安排

1．3．1检测内容

1．3．2检测要求

1．3．3检测难点

1．3．4本文的章节安排

第二章导光板质量可视化检测系统设计

2．1导光板质量可视化检测系统硬件设计

2．1．1机械结构设计

2．1．2视觉装置设计

2．1．3电气控制设计

2．2缺陷检测系统

2．3检测系统样机搭建

2．4本章小结

第三章导光板图像预处理算法

3．1图像降噪

3．1．1图像噪声分析

3．1．2均值滤波

3．1．3中值滤波

3．1．4高斯滤波

3．1．5滤波效果比较

3．2导光板本体图像提取

3．2．1图像分割

3．2．2导光板本体区域拟合

3．3倾斜校正

3．3．1仿射变换

3．3．2图像插值

3．4本章小结

第四章导光板缺陷视觉检测算法

4．1疏区检测算法

4．1．1网点提取

4．1．2缺陷区域提取

4．2密区检测算法

4．2．1亮点缺陷检测

4．2．2暗划伤缺陷检测

4．3缺陷判定

4．4实验分析

4．4．2缺陷判定标准

4．4．3算法比较

4．4．4现场测试分析

4．5本章小结

第五章导光板质量可视化检测软件系统

5．1图像采集模块

5．2算法处理模块

5．3人机交互模块

5．4通讯模块

5．5本章小结

第六章总结与展望

6．1工作总结

6．2工作展望

参考文献

攻读硕士期间研究成果

致谢