車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備的研究開發(fā)

黃永雄，趙國玲

（廣東省惠州偉志電子有限公司，廣東惠州 516100）

0 引言

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，各類顯示屏被廣泛應(yīng)用于廣告屏、電視機(jī)、電腦、手機(jī)、汽車導(dǎo)航等產(chǎn)品，對(duì)其品質(zhì)要求也越來越高。其中而做為車載顯示產(chǎn)品核心部件背光源的品質(zhì)要求更為嚴(yán)格。品質(zhì)的嚴(yán)格把控需要有精密的儀器設(shè)備做保證。

1 研發(fā)背景

以往背光源產(chǎn)品的檢測(cè)是依靠人工加輔助夾具和儀器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)流程：先用點(diǎn)亮治具和通用測(cè)試盒將產(chǎn)品點(diǎn)亮進(jìn)行低電流測(cè)試，在低電流沒有問題的情況下，將電流轉(zhuǎn)換為正常電流檢測(cè)產(chǎn)品的偏光，確認(rèn)沒有問題時(shí)再進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，如爆燈、暗燈、死燈、溢膠、黑點(diǎn)、白點(diǎn)、劃傷、臟污、黑團(tuán)、白團(tuán)等。同時(shí)檢測(cè)產(chǎn)品的電性能，如熱敏電阻、短路、開路等。

這種檢測(cè)方式效率偏低，需要的人工多，長時(shí)間的點(diǎn)亮檢測(cè)照射對(duì)員工的眼睛有一定的影響，有漏檢的可能，產(chǎn)品品質(zhì)存在隱患。如果客戶需要檢測(cè)產(chǎn)品的亮度、均勻性、坐標(biāo)等光學(xué)參數(shù)時(shí)，只能借助專門的檢測(cè)設(shè)備BM-7 進(jìn)行檢測(cè)，而量大的產(chǎn)品，無法對(duì)每個(gè)產(chǎn)品都檢測(cè)光學(xué)參數(shù)。對(duì)于日益增長的產(chǎn)能需求和客戶需求，傳統(tǒng)的檢測(cè)方式也是無法滿足生產(chǎn)需要。為此，設(shè)計(jì)制作一款能提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品品質(zhì)的自動(dòng)化智能檢測(cè)設(shè)備。

2 設(shè)計(jì)原理

車載背光源AOI（Automated Optical Inspection，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)）設(shè)備通過中空旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用CCD 成像技術(shù)，將點(diǎn)亮的產(chǎn)品轉(zhuǎn)到相機(jī)拍照點(diǎn)進(jìn)行拍照。相機(jī)采集點(diǎn)亮后的畫面，再利用彤光BLVS 軟件系統(tǒng)對(duì)相機(jī)采集到的圖像進(jìn)行分析，模擬人眼的視覺特性，自動(dòng)多角度檢測(cè)車載背光畫面的缺陷，并根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)進(jìn)行合格與否的判斷，然后將檢測(cè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)與測(cè)試軟件分析結(jié)果形成報(bào)表、保存。

車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備工作流程：產(chǎn)品放入治具→撕保護(hù)膜→光學(xué)/電性能檢測(cè)→常規(guī)檢測(cè)→貼保護(hù)膜→下料掃碼→良品與不良品分類存放。

3 設(shè)備特點(diǎn)

車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備可以代替以往人工檢測(cè)的所有內(nèi)容，外加光學(xué)參數(shù)測(cè)試和人工掃碼，還能隨時(shí)輸出產(chǎn)品檢測(cè)信息，反饋產(chǎn)品不良信息，具有快速，準(zhǔn)確的特點(diǎn)?？梢詭椭髽I(yè)提高效率，節(jié)省人工和提升產(chǎn)品質(zhì)量。

車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備可測(cè)試項(xiàng)目：①爆燈、暗燈、死燈、溢膠、亮度、均勻性、熱敏電阻、短路/開路等；②常規(guī)項(xiàng)檢測(cè)：黑點(diǎn)、白點(diǎn)、劃傷、臟污、黑團(tuán)、白團(tuán)、毛絲等。

3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備測(cè)試產(chǎn)品具有多樣性，可測(cè)試的產(chǎn)品種類較多，根據(jù)每款產(chǎn)品FPC（Flexible Printed Circuit，柔性電路板）伸出端位置的不同，可對(duì)其點(diǎn)亮位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖1 所示，機(jī)臺(tái)設(shè)有4 個(gè)產(chǎn)品定位平臺(tái)，每個(gè)定位平臺(tái)有2 個(gè)X，Y不同方向的滑軌，用于調(diào)節(jié)不同產(chǎn)品FPC 點(diǎn)亮位置。同時(shí)，因產(chǎn)品測(cè)試常規(guī)參數(shù)時(shí)需要進(jìn)行多角度定位拍照檢測(cè)，因此，整個(gè)產(chǎn)品定位平臺(tái)可以多角度轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力源來自伺服電機(jī)，每個(gè)產(chǎn)品定位平臺(tái)由一個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

在背光行業(yè)中，背光源的檢測(cè)要求較高，產(chǎn)品在點(diǎn)亮?xí)r會(huì)有強(qiáng)光產(chǎn)生，對(duì)人眼會(huì)造成一定的傷害，該檢測(cè)設(shè)備的開發(fā)，利用視覺代替人工檢測(cè)，既能滿足檢測(cè)要求，也能保護(hù)員工。為確保常規(guī)參數(shù)測(cè)試的準(zhǔn)確性，機(jī)臺(tái)內(nèi)部設(shè)有5 個(gè)高分辨單色面陣相機(jī)從5 個(gè)不同角度（垂直、斜視、反斜視、側(cè)視、反側(cè)視）對(duì)點(diǎn)亮產(chǎn)品進(jìn)行拍照取證。測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄于報(bào)表，可從配置的電腦系統(tǒng)中直接讀取。

3.2 零部件選型特點(diǎn)

為保證測(cè)試產(chǎn)品的準(zhǔn)確性，設(shè)備均采用國內(nèi)外著名品牌廠商的零部件，設(shè)備定位精度控制在±0.1 mm 以內(nèi)。

（1）硬件部分。采用松下伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，配合減速機(jī)帶動(dòng)中空旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)精度高（±0.03 mm），轉(zhuǎn)速快（最高達(dá)6000 r/min），響應(yīng)時(shí)間短(幾十毫秒之內(nèi))，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，符合該設(shè)備的設(shè)計(jì)要求，被列為動(dòng)力源的首選；為了更加靈活地測(cè)試各類產(chǎn)品，治具定位平臺(tái)為滑軌式可調(diào)節(jié)，滑軌選用臺(tái)灣上銀導(dǎo)軌，精度達(dá)到±0.05 mm；選用的南瑞中空旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，其精度達(dá)到±0.05 mm；氣動(dòng)配件選用亞德客品牌的滑臺(tái)氣缸。

圖1 車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備

（2）軟件部分。選用三菱PLC-IQF 系列，其充實(shí)的內(nèi)置功能使用起來更加方便，除了CPU 模塊內(nèi)置的模擬量輸入輸出功能外，還可以使用擴(kuò)展模塊來根據(jù)用途進(jìn)行模擬量控制；定位控制除了內(nèi)定以外，還可以使用擴(kuò)展模塊進(jìn)行正式定位，網(wǎng)絡(luò)通信以CC-LINK IE 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)和CC-LINK V2 為首，支持Any-WireASLINK 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，編程環(huán)境直觀，操作性強(qiáng)。

（3）視覺部分。為使產(chǎn)品檢測(cè)更全面、準(zhǔn)確，設(shè)備選用工業(yè)高分辨單色面陣相機(jī)從產(chǎn)品上方5 個(gè)不同角度對(duì)產(chǎn)品拍照取證，相機(jī)分辨率都達(dá)2900 萬像素，配備高解析度線陣鏡頭，進(jìn)行全方位無死角拍照。

4 設(shè)備的核心優(yōu)勢(shì)及設(shè)備研發(fā)帶來的意義和影響

車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備可測(cè)試的產(chǎn)品范圍在5～13 英寸以內(nèi)，其核心優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備應(yīng)用工控機(jī)+PLC 控制主體檢測(cè)FPC燈條功能性不良，應(yīng)用高清相機(jī)拍照取證產(chǎn)品點(diǎn)亮后的特征，并通過專業(yè)檢測(cè)軟件對(duì)拍照特征進(jìn)行對(duì)比分析，以判斷產(chǎn)品是否合格。而且操作界面和信息監(jiān)控畫面可視化，電氣控件、網(wǎng)絡(luò)通信控件、模組、相機(jī)鏡頭等標(biāo)準(zhǔn)件全部選用國際或國內(nèi)知名品牌。檢測(cè)指標(biāo)方面：漏檢率＜1%，過檢率＜8%，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)匯報(bào)機(jī)臺(tái)運(yùn)行狀況和檢測(cè)數(shù)據(jù)。

該設(shè)備的研發(fā)，是同行業(yè)中較為先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用案例。將自動(dòng)化技術(shù)和信息傳遞相結(jié)合的智能測(cè)試設(shè)備對(duì)行業(yè)有著一定影響，未來的企業(yè)智能制造都會(huì)向這個(gè)方向邁進(jìn)。實(shí)現(xiàn)無人化智能制造，是國家推廣工業(yè)4.0、工業(yè)5.0 的必達(dá)目標(biāo)。

車載背光源AOI 檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)使用，提高了企業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)的準(zhǔn)確率和檢測(cè)效率，增加了客戶的滿意度和信任度，提升了企業(yè)的自動(dòng)化水平，使企業(yè)在同行業(yè)中更具競(jìng)爭(zhēng)力；企業(yè)重視自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，這方面的人才就有施展才華和歷練的舞臺(tái)，在不斷實(shí)踐和探索中進(jìn)步，從而更好地服務(wù)于企業(yè)，這樣的良性循環(huán)，有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

在背光行業(yè)中，自動(dòng)化技術(shù)幾乎運(yùn)用到了每個(gè)制造過程，如生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、包裝、分揀、檢測(cè)等，發(fā)展前景尤為廣闊。未來自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是面向企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的生產(chǎn)，從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。