CN105607312A - 用于lcd液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置及方法 - Google Patents

用于lcd液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及液晶模组的自动光学检测技术领域，具体涉及一种用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置及方法，包括中央控制处理单元、图像采集模块、图像处理模块、PG模块。接收PG配置参数和相机配置参数，根据PG配置参数点亮模组，根据相机配置参数配置相机，控制相机拍摄模组图像并对所拍摄的图像进行采集，对采集所得的原始图像进行图像处理及缺陷检测，将缺陷检测结果及处理后的图像数据输出。将图像采集模块、PG模块和图像处理模块集成在FPGA上，整个检测过程基于FPGA进行，提高了***集成度，降低交互复杂度，提高实时性处理的性能，减少缺陷检测时间，极大提升***稳定性与检测时间，提高工厂生产效率。

Description

用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置及方法
技术领域
本发明涉及液晶模组的自动光学检测技术领域，具体涉及一种用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置及方法。
背景技术
在液晶模组光学自动检测(AOI)领域中，都会涉及到图像采集、PG(PatternGenerate—模式生成设备)以及图像处理等几大模块或设备，传统的AOI设计方法都是将这三部分分开实现：上位机控制独立的PG生成需要的测试图像，再通过市场上已有的图像采集卡采集图像，最后通过PCIE总线传输到PC端，然后PC端进行图像缺陷检测工作。
单独配置一台PG，专门用作生成测试画面，这样即不利于***集成，又不利于***协同调度工作。图像采集、PG、图像处理三部分分开实现，设备交互复杂，成本高，而通过上位机不能图图像进行并行处理，缺陷检测时间长，效率低下。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种能够实现检测画面自动切换，集图像采集与图像处理功能于一体，且检测效率高的用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置及方法。
本发明用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其技术方案是，包括集成于一个可编程逻辑器件的：
数据传输总线：用于接收流程控制命令和配置信息，输出处理后的图像及检测结果；
中央控制处理单元：用于根据接收到的配置信息对相机和模组进行配置，根据接收到的流程控制命令实现图像采集、图像处理和图像传输功能的流程控制及调试；
PG模块：用于接收中央控制处理单元发送的测试图像切换命令和数据传输总线发送的配置信息，根据配置信息中的PG配置参数生成对应的图像时序信号，点亮模组，根据测试图像切换命令切换模组测试画面；
图像采集模块：具有多个可与相机数据输出端口耦合的图像采集端子，用于采集相机拍摄的原始图像；
图像处理模块：用于对图像采集模块采集的原始图像进行图像处理及缺陷检测。
进一步的，还包括集成于可编程逻辑器件的寄存器，所述寄存器存储数据传输总线发送的配置信息和中央控制处理单元发送的测试图像切换命令，所述配置信息包括PG配置参数和相机配置参数。
进一步的，还包括外部存储器和集成于可编程逻辑器件的外部存储控制器，所述外部存储控制器用于将采集的原始图像和处理完毕的图像读出或写入至外部存储器内进行存储。
进一步的，还包括集成于可编程逻辑器件的串口控制器，用于根据中央控制处理单元下发的相机配置参数配置相机，根据中央控制处理单元下发的采图命令控制相机拍摄模组图像。
进一步的，还包括集成于可编程逻辑器件的中断控制器，所述中断控制器用于接收数据传输总线下发的流程控制命令，根据流程控制命令生成不同的中断信号，控制中央控制处理单元进行相应的处理。
进一步的，当接收到的流程控制命令为测试命令时，中断控制器向中央控制处理单元输出测试中断信号，中央控制处理单元开始整个测试流程；
当接收到的流程控制命令为采图命令时，中断控制器向中央控制处理单元输出采图中断信号，中央控制处理单元通过串口控制器控制相机采集模组图像；
当接收到的流程控制命令为测试图像切换命令时，中断控制器向中央控制处理单元输出测试图像切换中断信号，中央控制处理单元通过寄存器向PG模块发送切图命令及切图所需参数。
进一步的，还包括集成于可编程逻辑器件的图像读取模块，所述图像读取模块用于读取外部存储器内存储的缺陷检测结果及处理后的图像数据，并将缺陷检测结果及处理后的图像数据传输给数据传输总线。
本发明用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测方法，其技术方案是：接收PG配置参数和相机配置参数，根据PG配置参数点亮模组，根据相机配置参数配置相机，控制相机拍摄模组图像并对所拍摄的图像进行采集，对采集所得的原始图像进行图像处理及缺陷检测，将缺陷检测结果及处理后的图像数据输出。
进一步的，进行大尺寸LCD液晶模组缺陷检测时，采用多个所述相机对该LCD液晶模组同时进行拍摄，并将拍摄所得的原始图像采集后进行图像处理及缺陷检测，然后将缺陷检测结果及处理后的图像数据输出。
进一步的，所述图像处理包括相机畸变矫正、图像插值与增强、二值化、背景抑制和噪声去除。
本发明的有益效果：将图像采集模块、PG模块和图像处理模块集成在FPGA上，整个检测过程基于FPGA进行，能够实现检测画面自动切换，图像采集与处理。这样既提高了***集成度，降低交互复杂度。此外，根据光学自动检测机制，PG可以快速且准确生成必要的测试信号，既能生成测试所需信号，又能满足实时性要求，还能降低整体成本。充分的利用了FPGA的丰富接口逻辑，扩展多个Cameralink接口或者GigE接口(Cameralink和GigE均属于相机接口标准)，比一般的图像采集卡接口丰富，可以连接更多的相机，方便了大尺寸屏幕的检测。与PC之间通过PCIE总线来传输图像以及配置参数和发送命令，传输速率快，具有通用性。
附图说明
图1为本发明模块连接图；
图2为本发明控制流程图；
图中：1—中央控制处理单元、2—图像采集模块、3—图像处理模块、4—中断控制器、5—串口控制器、6—寄存器、7—PG模块、8—外部存储控制器、9—外部存储模块、10—读取图像模块、11—数据传输总线、12—相机、13—模组，14—PC。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明，显然所述实例仅仅是本发明的一部分实例，而不是全部实例，所以所述实例不应理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置包括：集成于FPGA内部的中央控制处理单元1、图像采集模块2、图像处理模块3、中断控制器4、串口控制器5、寄存器6、PG模块7、外部存储控制器8、读取图像模块10、数据传输总线11和位于FPGA外部的外部存储模块9、相机12、模组13和PC个人计算机14。其中，数据传输总线11采用PCIE总线。
如图2为本发明用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测方法，其包括以下步骤：
步骤1：中央控制处理单元1初始化图像采集模块2、PG模块7以及图像处理模块3，等待个人计算机14发送测试命令。
步骤2：个人计算机14通过PCIE总线下发相机配置参数、PG配置数和测试命令。相机配置参数、PG配置数均存储在寄存器中，相机配置参数根据图像不同而不同，其包括曝光时间、增益等，每次发送命令前均对相机参数进行配置。PG配置数包括需要显示的画面信息，如图像大小、时序要求、图像类型等，图像类型又包括棋盘格、灰阶、纯色等。测试命令在参数发送完成后下发。
步骤3：中央控制处理单元1收到测试命令后，控制PG模块7点亮模组的背光。PCIE总线下发测试命令至中断控制器4，中断控制器4接收到测试命令后，生成测试中断信号，并将该中断信号发送给中央控制处理单元1。中央控制处理单元1收到测试命令中断信号后通过寄存器6向PG模块7发送PG配置参数。PG模块7根据读取到的PG配置参数生成正确的图像时序信号输出，最后通过硬件转换成模组需要的信号电平后就可以点亮模组。其中，当需要切换测试图像时，个人计算机14通过PCIE总线下发测试图像切换命令，中断控制器4接收到测试图像切换命令后生成测试图像切换中断信号，并将该信号发送至中央控制处理单元1。中央控制处理单元1接收到测试图像切换中断信号后通过寄存器6向PG模块7发送测试图像切换命令以及切换图像所需的配置参数，PG模块7控制模组实现图像的自动切换。
步骤4：待模组显示稳定后，中央控制处理单元1从寄存器中读取相机配置参数，通过串口控制器5配置相机的曝光时间和增益等。
步骤5：个人计算机14通过PCIE总线下发采图命令，控制相机拍摄模组图像，并通过图像采集模块2采集图像。中断控制器4接收到采图命令后，生成采图中断信号，并将该中断信号发送至中央控制处理单元1，中央控制处理单元1通过串口控制器5控制相机拍摄模组图像。图像采集模块2通过Cameralink或者GigE接口采集相机拍摄所得图像，即原始图像，将原始图像封包成AXI总线格式，通过AXI总线传输至外部存储控制器8，外部存储控制器8将原始图像写入外部存储器9进行存储。
步骤6：读取原始图像，对原始图像进行处理与缺陷检测。外部存储控制器8将原始图像从外部存储器9中读出，并通过AXI总线传输至图像处理模块3，图像处理模块3对原始图像进行相机畸变矫正、图像插值与增强、二值化、背景抑制、噪声去除以及点线缺陷检测。其中，整个图像处理模块3内的图像处理过程为现有技术，此处不作赘述。图像处理模块3处理完毕后通过AXI总线将检测结果及处理后的图像数据传输至外部存储控制器8，外部存储控制器8将检测结果及处理后的图像数据存储至外部存储器9。
步骤7：输出检测结果及处理后的图像数据至个人计算机14。读取图像模块10通过AXI总线读取外部存储器9中的检测结果及处理后的图像数据，将其转化为PCIE总线的传输格式，通过PCIE总线输出至个人计算机14显示输出。通过个人计算机14完整显示缺陷分类信息与位置信息，给作业员提供下一步处理参考依据。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其特征在于，包括集成于一个可编程逻辑器件的：
数据传输总线：用于接收流程控制命令和配置信息，输出处理后的图像及检测结果；
中央控制处理单元：用于根据接收到的配置信息对相机和模组进行配置，根据接收到的流程控制命令实现图像采集、图像处理和图像传输功能的流程控制及调试；
PG模块：用于接收中央控制处理单元发送的测试图像切换命令和数据传输总线发送的配置信息，根据配置信息中的PG配置参数生成对应的图像时序信号，点亮模组，根据测试图像切换命令切换模组测试画面；
图像采集模块：具有多个可与相机数据输出端口耦合的图像采集端子，用于采集相机拍摄的原始图像；
图像处理模块：用于对图像采集模块采集的原始图像进行图像处理及缺陷检测。
2.如权利要求1所述用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其特征在于：还包括集成于可编程逻辑器件的寄存器，所述寄存器存储数据传输总线发送的配置信息和中央控制处理单元发送的测试图像切换命令，所述配置信息包括PG配置参数和相机配置参数。
3.如权利要求1所述用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其特征在于：还包括外部存储器和集成于可编程逻辑器件的外部存储控制器，所述外部存储控制器用于将采集的原始图像和处理完毕的图像读出或写入至外部存储器内进行存储。
4.如权利要求1所述用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其特征在于：还包括集成于可编程逻辑器件的串口控制器，用于根据中央控制处理单元下发的相机配置参数配置相机，根据中央控制处理单元下发的采图命令控制相机拍摄模组图像。
5.如权利要求1所述用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其特征在于：还包括集成于可编程逻辑器件的中断控制器，所述中断控制器用于接收数据传输总线下发的流程控制命令，根据流程控制命令生成不同的中断信号，控制中央控制处理单元进行相应的处理。
6.如权利要求5所述用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其特征在于：当接收到的流程控制命令为测试命令时，中断控制器向中央控制处理单元输出测试中断信号，中央控制处理单元开始整个测试流程；
当接收到的流程控制命令为采图命令时，中断控制器向中央控制处理单元输出采图中断信号，中央控制处理单元通过串口控制器控制相机采集模组图像；
当接收到的流程控制命令为测试图像切换命令时，中断控制器向中央控制处理单元输出测试图像切换中断信号，中央控制处理单元通过寄存器向PG模块发送切图命令及切图所需参数。
7.如权利要求3所述用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测装置，其特征在于：还包括集成于可编程逻辑器件的图像读取模块，所述图像读取模块用于读取外部存储器内存储的缺陷检测结果及处理后的图像数据，并将缺陷检测结果及处理后的图像数据传输给数据传输总线。
8.一种用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测方法，其特征在于：接收PG配置参数和相机配置参数，根据PG配置参数点亮模组，根据相机配置参数配置相机，控制相机拍摄模组图像并对所拍摄的图像进行采集，对采集所得的原始图像进行图像处理及缺陷检测，将缺陷检测结果及处理后的图像数据输出。
9.如权利要求8所述的用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测方法，其特征在于：进行大尺寸LCD液晶模组缺陷检测时，采用多个所述相机对该LCD液晶模组同时进行拍摄，并将拍摄所得的原始图像采集后进行图像处理及缺陷检测，然后将缺陷检测结果及处理后的图像数据输出。
10.如权利要求8所述的用于LCD液晶模组缺陷检测的光学自动检测方法，其特征在于：所述图像处理包括相机畸变矫正、图像插值与增强、二值化、背景抑制和噪声去除。
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