顯示屏生產(chǎn)制造中視覺(jué)智能針對(duì)R角類產(chǎn)品中的改進(jìn)

趙彬文 陸志娟

摘要：當(dāng)前R角在越來(lái)越多的電子產(chǎn)品中廣泛的應(yīng)用，針對(duì)R角對(duì)位特點(diǎn)設(shè)計(jì)邊對(duì)位方式，可以不關(guān)聯(lián)R角本身，就能實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)提取確定產(chǎn)品位置。新對(duì)位方式的應(yīng)用提高了工具穩(wěn)定性，減少信息提取量，使特征更簡(jiǎn)單，提高了產(chǎn)品的對(duì)位精度，對(duì)于類似產(chǎn)品的定位模式具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：R角;視覺(jué)對(duì)位;背光單元

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）07-0196-03

0 引言

隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的大量普及，人們?cè)絹?lái)越不只是滿足于性能和續(xù)航，對(duì)于外觀的要求一直是越來(lái)越高，以前的4∶3屏幕，到16∶9，再到之后的18∶9或21∶9，屏幕外觀越來(lái)越纖長(zhǎng)，越來(lái)越趨近于“全面屏”，同時(shí)，邊角處的90°已經(jīng)是很多人的眼中釘，看著極其不舒服，于是近幾年，我們的手機(jī)平板游戲機(jī)等，已經(jīng)將直角逐漸過(guò)渡到越來(lái)越大的R角，讓屏幕可以跟隨外殼的設(shè)計(jì)，用起來(lái)更圓潤(rùn)，看起來(lái)更舒服。但是，在我們各種屏幕的實(shí)際生產(chǎn)中，R角產(chǎn)品的貼附方式，卻遲遲沒(méi)有改變，沒(méi)有跟上R角擴(kuò)大的速度，隨之而來(lái)的問(wèn)題越來(lái)越多，良率也越來(lái)越讓生產(chǎn)方頭疼了。本文將就LCD屏幕的背光（Back Light Unit）生產(chǎn)中，各種膜材用視覺(jué)對(duì)位方式（CCD）貼附時(shí)，常規(guī)對(duì)位和改進(jìn)后對(duì)位方式的原理和效果上對(duì)比分析，論證改進(jìn)后對(duì)位方式對(duì)于R角產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)中的好處[1]。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 對(duì)位方式原理

以我們常規(guī)直角矩形產(chǎn)品為例，介紹常規(guī)對(duì)位方式的原理。

如圖1中我們可以看到，常規(guī)對(duì)位中，將需要貼附對(duì)象的四個(gè)角在各自視野中的坐標(biāo)位置搜索計(jì)算出來(lái)，組合為一個(gè)四邊形，這個(gè)四邊形與搜索到的目標(biāo)四邊形，進(jìn)行角度上的十字中線匹配計(jì)算，得出一個(gè)Δθ，之后再以貼附對(duì)象四個(gè)坐標(biāo)位置，到對(duì)應(yīng)目標(biāo)的四個(gè)搜索位置做直線段，設(shè)置為x1，x2，x3，x4，設(shè)置對(duì)象計(jì)算位置（x，y），這樣，只需要x1，x2，x3，x4的平均值值代入到其方差和公式 中，計(jì)算位置（x，y）為何值時(shí)，其方差和最小，這樣Δθ和計(jì)算位置（x，y）就有了，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)置繼續(xù)執(zhí)行后，這樣一個(gè)常規(guī)的四邊形產(chǎn)品對(duì)位過(guò)程就完成了。這樣的一個(gè)對(duì)位過(guò)程，其實(shí)原理上并沒(méi)有什么問(wèn)題，即使我們不斷擴(kuò)大R角，這樣的搜索和計(jì)算也是可以成立的，因?yàn)榧词筊角再大，也脫離不了這是一個(gè)四邊形的本質(zhì)，所以這也是長(zhǎng)期以來(lái)，一直困擾生產(chǎn)方不去改進(jìn)的直接原因。然而這個(gè)對(duì)位過(guò)程在R角對(duì)位中卻 存在很多問(wèn)題。

1.2 對(duì)位R角過(guò)程的點(diǎn)搜索

即使不是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，我們對(duì)于“平面中兩條不平行的直線會(huì)交于一個(gè)點(diǎn)”是深信不疑的，那我們?yōu)榱苏疫@個(gè)“點(diǎn)”，就會(huì)去找兩條直線，于是，R角四邊形找直線，看似和常規(guī)產(chǎn)品找直線沒(méi)有區(qū)別，都是在直邊上找一部分線段，來(lái)找一條最接近的直線，但很明顯，在R角產(chǎn)品中，我們找的這部分線段，會(huì)讓開(kāi)R角的半徑尺寸，也就是說(shuō)，同樣是找直線段，R角的兩個(gè)直線段，其實(shí)距離那個(gè)“點(diǎn)”是比常規(guī)產(chǎn)品遠(yuǎn)的，至少遠(yuǎn)一個(gè)半徑以上的距離，否則我們無(wú)法在弧線上找到那條直線，也就是我們找到的這個(gè)“點(diǎn)”更像是一個(gè)虛擬的，相對(duì)于直角四邊形上非常確定而且存在的這個(gè)點(diǎn)，R角搜索到的這個(gè)“點(diǎn)”只是一個(gè)無(wú)限接近于完美交點(diǎn)的“點(diǎn)”[2]。

1.3 實(shí)際生產(chǎn)中問(wèn)題

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，我們每一片產(chǎn)品，在加工過(guò)程中一定會(huì)有公差，而R角的公差，將要比直線的公差更不好控，也更不好加工，往往我們看到的R角，其實(shí)只是在肉眼視覺(jué)上感覺(jué)的，而實(shí)際往往是一條多段曲線，或者是無(wú)數(shù)個(gè)不同半徑的R角組合出來(lái)的“R角”，并不標(biāo)準(zhǔn)，這樣的不標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于生產(chǎn)和品控而言，是比較矛盾的，只有盡可能做到R角呈現(xiàn)出來(lái)的最好，卻可能永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到一個(gè)真正的“R角”，于是，在R角附近我們找直線段的過(guò)程中，直線變R角的部分，公差要考慮，直線段本身公差要考慮，所以用這樣的直線段找出來(lái)的直線與R角本身，波動(dòng)性是比較大的。

2 對(duì)位設(shè)計(jì)

針對(duì)R角對(duì)位過(guò)程中問(wèn)題點(diǎn)和其非常本質(zhì)特征：R角的存在，會(huì)影響直線交點(diǎn)的精確度，而且隨著R角半徑的越來(lái)越大，這個(gè)交點(diǎn)的精確度是越來(lái)越差的。那么最后，最關(guān)鍵的問(wèn)題點(diǎn)就變成了計(jì)算方法，從我們先前的計(jì)算過(guò)程可以看到，簡(jiǎn)單的常規(guī)對(duì)位搜索計(jì)算中，對(duì)于交點(diǎn)的依賴程度非常大，四個(gè)交點(diǎn)中，任意一個(gè)交點(diǎn)如若出現(xiàn)搜索錯(cuò)誤，或者在灰度變化不太明顯的“邊緣”區(qū)域，差了那么僅僅一兩個(gè)像素，對(duì)于整體的計(jì)算，所有的錯(cuò)誤都計(jì)算在了里面，影響是非常大，如圖2所示。

在此對(duì)位基礎(chǔ)上，我們采用邊對(duì)位方法，主要就是針對(duì)R角這種不存在實(shí)際直角交點(diǎn)的情況而考慮的。我們先從產(chǎn)品入手，當(dāng)外觀形狀基本一致，由于R角的存在，我們?nèi)笔Я朔浅Ｖ匾膶?duì)位要素——直角交點(diǎn)，但是，我們放開(kāi)思維會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于對(duì)齊本身而言，對(duì)齊角只是一中比較直觀的方式，產(chǎn)品本身的特征，還有邊，如果我們讓對(duì)象的邊對(duì)齊目標(biāo)的邊，其實(shí)一樣可以達(dá)到對(duì)位的效果。而且即使直角交點(diǎn)不見(jiàn)了，縮短后的直邊依然存在于于產(chǎn)品本身的，邊是客觀上一直存在的特征，接下來(lái)我們介紹邊對(duì)位方式。

如圖3所示，找一條邊其實(shí)是不需要在邊上找直線段的，只需要在直邊的兩側(cè)，各找一個(gè)邊上的點(diǎn)，兩點(diǎn)連線，我們就可以找到這條貼合產(chǎn)品的直線出來(lái)，這樣，只需要找到8個(gè)點(diǎn)，就可以把產(chǎn)品的四條邊都勾出來(lái)，同時(shí)，這8個(gè)點(diǎn)找到的四條邊，他們的延長(zhǎng)線，又可以非常準(zhǔn)確的交出四個(gè)直角交點(diǎn)，這四個(gè)直角交點(diǎn)在我們常規(guī)對(duì)位中，卻需要每個(gè)角上找兩個(gè)直線段才可以找到，也就是說(shuō)我們通過(guò)找兩個(gè)很簡(jiǎn)單的點(diǎn)，不光找到了實(shí)際存在的邊，還順帶找到了之前精度并不高的直角交點(diǎn)，一舉兩得。

既然邊已經(jīng)找到，我們接下來(lái)再看如何對(duì)位和計(jì)算。

先計(jì)算角度，各邊與坐標(biāo)系成一個(gè)角度，機(jī)選需要的是對(duì)象和目標(biāo)對(duì)應(yīng)邊的夾角，通過(guò)每個(gè)邊兩點(diǎn)坐標(biāo)（x，y）的連線，我們可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)邊與坐標(biāo)系的夾角，我們?cè)O(shè)對(duì)象邊夾角為a，目標(biāo)邊夾角為A，那么對(duì)應(yīng)邊夾角即為（a-A），我們同時(shí)計(jì)算四條對(duì)應(yīng)邊的夾角的平均值∠E=（（a1-A1）+（a2-A2）+（a3-A3）+（a4-A4））/4，這樣∠E就可以作為我們將對(duì)象與目標(biāo)對(duì)齊所需要扭動(dòng)的角度值了。

角度調(diào)整好以后可以將對(duì)象和目標(biāo)在方向上對(duì)齊，接下來(lái)我們計(jì)算對(duì)象的上下左右的偏移量。

從十點(diǎn)鐘方向順時(shí)針設(shè)置8個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)分別為m1（x，y），m2（x，y），m3（x，y）…，每個(gè)點(diǎn)經(jīng)過(guò)以四個(gè)邊交點(diǎn)的中心為旋轉(zhuǎn)中心，旋轉(zhuǎn)∠E以后得到新的8個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)m1，m2，m3…，將新的8個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)與目標(biāo)的對(duì)應(yīng)8個(gè)點(diǎn)n1，n2，n3…一一對(duì)應(yīng)，然后計(jì)算對(duì)應(yīng)對(duì)象的直線段與目標(biāo)直線段的垂直距離x1，x2，x3，x4，這樣，四個(gè)方向上的需要對(duì)齊的位移距離就確定好了，我們同樣設(shè)置對(duì)象的計(jì)算位置（x，y），這個(gè)位置到達(dá)四個(gè)邊的垂直距離方差和最小位置，就是我們的計(jì)算位置，計(jì)算過(guò)程同常規(guī)對(duì)位。當(dāng)我們四條目標(biāo)直線段的位置和以旋轉(zhuǎn)對(duì)象的直線段位置坐標(biāo)已經(jīng)機(jī)選好的情況下，我們可以更加靈活的加上單邊對(duì)齊的功能，因?yàn)槲覀儀1，x2，x3，x4本身就是單邊對(duì)齊需要移動(dòng)的距離，根據(jù)這個(gè)兩線段垂直距離我們可以直接沿著這個(gè)垂直距離的的坐標(biāo)方向計(jì)算出對(duì)象的移動(dòng)方向和距離，實(shí)現(xiàn)單邊對(duì)齊功能。

綜上我們可以發(fā)現(xiàn)，不通過(guò)尋找相鄰邊的交點(diǎn)，單純找邊緣的方法，在所需要的搜索信息上更少，特征更簡(jiǎn)單，計(jì)算方式也并不復(fù)雜，原理上更科學(xué)有效，在實(shí)際應(yīng)用中效果非常顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前各種R角越來(lái)越大的產(chǎn)品，采用邊特征對(duì)位方法，我們可以反過(guò)來(lái)不去關(guān)聯(lián)R角本身，卻可以簡(jiǎn)化工具提高穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)良率，對(duì)于類似產(chǎn)品的定位模式具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2] 宋伯生.PLC編程實(shí)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.