CN108363508B - 一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法 - Google Patents

一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电子产品检测技术领域，公开了一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法。该方法将手机触控屏检测部位分为A、B两个区，A区由第一黑白工业相机取像检测，B区由第二黑白工业相机取像检测；A区Mark、Circle由第一黑白工业相机取相检测，B区Mark、Circle由第二黑白工业相机取相检测。拍照后，由图像采集模块采集图像并将图像信息传至上位机模块，上位机模块处理数据，通过图像处理算法检测Mark中心点与Circle圆心的偏差距离，显示检测结果并给出完成信号，之后运动控制模块回到初始位置，等待下一个工件检测，本发明的检测方法能实现手机触控屏Mark定位的快速、准确、自动检测。

Description

一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法
技术领域
本发明属于电子产品检测技术领域，涉及一种电子产品视觉检测方法，特别涉及一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法。
背景技术
随着移动互联网的快速发展，智能手机的软硬件技术都有了飞速的提升，同时价格也朝着越来越平民化的方向发展，使得智能手机在中国的发展越来越多样化,应用范围也越来越全面，在人们的智能化生活中扮演着极其重要的作用。
手机触控屏作为智能手机的一个重要组成部分，触控屏的生产合格率与手机的生产质量对手机普及起到了非常重要的一环，不合格的触控屏的Mark中心点与Circle圆心相差较大，会导致产品正面出现比较大的曝光问题。传统的触控屏Mark检测是人工采用检测设备半自动测量方式，存在由于人工放置不稳定而导致检测工位变化幅度太大的现象，进而导致检测不精确、效益低下的问题发生，且自动化程度与稳定性不够高。
图3是需检测的触控屏示意图，共有4个标志位，分别是Leftmark、Rightmark、Leftcircle和Rightcircle。需要对这四个标志位进行偏差检测，检测出A区Mark中心点与Circle圆心的偏差距离、B区Mark中心点与Circle圆心的偏差距离，以此判断触控屏合格与否。
发明内容
为解决上述的技术问题，本发明提供了一种基于机器视觉的手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法，步骤如下：
步骤一：在托盘平台上面贴上一层塑料膜，在手机触控屏左侧固定两个小铁块，上方固定一个小铁块。
步骤二：将手机触控屏检测部位分为A、B两个区，A区由第一黑白工业相机1取像检测，B区由第二黑白工业相机2取像检测；A区Mark、Circle由第一黑白工业相机1取像检测，B区Mark、Circle由第二黑白工业相机2取像检测；两个黑白工业相机先对Mark标志位进行取像，然后再对Circle进行取像；两个黑白工业相机与检测平面距离保持在1090-1100mm范围内。
步骤三：第一黑白工业相机1取像检测的是上位机显示的图像Mark1，第二黑白工业相机2取像检测的是上位机显示的图像Mark2；再由第一黑白工业相机1取像检测的是上位机显示的图像Circle1，第二黑白工业相机2取像检测的是上位机显示的图像Circle2；Mark中心点与Circle圆心偏差的检测方法如下：
1)对黑白工业相机采集到的图像进行校准和标定，采用非线性校正模式，校正透视畸变、径向畸变及平面线性畸变；选取图像上的不变特征用于产品粗定位，通过粗定位得到选取特征的坐标位置并建立其与拟合直线搜索区域的坐标对应关系，在相应的拟合直线搜索区域采用最小二乘法拟合触控屏两端Mark得到中心点a和中心点b；
2)对黑白工业相机采集到的图像进行校准和标定，采用非线性校正模式，校正透视畸变、径向畸变及平面线性畸变；选取图像上的不变特征用于产品粗定位，通过粗定位得到选取特征的坐标位置并建立其与拟合直线搜索区域的坐标对应关系，在相应的拟合直线搜索区域采用最小二乘法拟合触控屏求得A区Circle的圆心c和B区Circle的圆心d；
3)过中心点a、b的直线作为X轴，过中心点a做关于X轴的垂直线为Y轴，将两对Mark标志坐标统一在一个坐标系内，进而求得四个点的坐标，以便后续求得Mark点与Circle的相对偏差位置。
本发明的有益之处是：本发明能实现手机触控屏Mark标志位的快速、准确、自动检测。通过I/O通讯连接视觉处理***与气动阀控制模块，便于***的组态、升级与维护，提高软件的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测工作流程图。
图2是手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测装置结构示意图。
图3是触控屏检测区域示意图。
图中：1第一黑白工业相机；2第二黑白工业相机；3紫色同轴光源A；
4紫色同轴光源B；5远心镜头A；6远心镜头B；7触控屏；
8用于放置触控屏的托盘；9工业控制计算机；10显示屏；
11PLC；12气动阀控制器。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
实施例1获取图像的过程
一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测装置，包括图像采集模块、运动控制模块、辅助设备模块、气动阀控制模块和上位机模块；所述的图像采集模块有两个，均由黑白工业相机、远心镜头、紫色同轴光源以及数据采集卡构成，远心镜头安装在黑白工业相机上，紫色同轴光源安装在远心镜头内部；每个远心镜头距离手机触控屏Mark标志位1090-1100mm；两个黑白工业相机通过Gige以太网通讯连接安装在工业控制计算机的PCI插槽中数据采集卡；运动控制模块由继电器开关、PLC和位置传感器构成，工业控制计算机与PLC通过I/O通讯连接；辅助设备模块包括托盘、支架和挡板；气动阀控制模块由气动阀控制器、气动阀、气管、气压表、气泵和托盘组成，气动阀驱动托盘在上、下两个工位上移动，上、下两个工位分别取得Mark和Circle的图像，以便后续处理；上位机模块主要显示检测的触控屏的4个偏差数据、设备的补偿值、两幅Mark图像以及两幅Circle图像。
开始检测时，首先将手机触控屏放置在托盘上，调节第一黑白工业相机1、第二黑白工业相机2的位置并连接IP地址，使得所拍图片位于显示屏10图像窗口显示的正中央，并且需要保证黑白工业相机所拍的图像与对应的图像窗口一致性，PLC11通过气动阀控制器12运载产品至Mark检测位置。当到达位置后，PLC11通过I/O通讯发送到位信号给显示屏10，显示屏10触发第一黑白工业相机1和第二黑白工业相机2拍照，获得图像后，根据图像的清晰程度，适当调节两个黑白工业相机的焦距，直至能拍得到清晰的图像，否则会影响后期圆心的寻找。具体的步骤为首先采用视觉软件分别载入第一黑白工业相机1和第二黑白工业相机2的地址、型号，然后调节黑白工业相机的上下左右四个方位，以保证所拍摄的的图像位于上位机显示的正中央，当达到要求后，调节黑白工业相机的焦距，尽可能使所拍的Mark图像足够清晰。
实施例2获得图像后处理
(1)校准与标定黑白工业相机图像，选用网格0.5mm*0.5mm的棋盘格标定板，采用非线性校正模式，校正透视畸变、径向畸变及平面线性畸变；具体步骤是反向放置标定板，打开视觉软件，分别打开两个黑白工业相机的实时图像模块来对该台设备做取像标定，完成后生成第一黑白工业相机1和第二黑白工业相机2的标定文件，将标定文件分别载入到对应的上位机模块中；
(2)采集图像并搜索得模板后定位，采用定位函数离线训练产品粗定位的图像特征，并通过特征匹配算法找到该图像特征的坐标，根据该图像特征与拟合圆搜索区域的坐标对应关系计算出拟合圆搜索区域的位置信息；
(3)图像处理，在相应的拟合直线搜索区域采用最小二乘法拟合触控屏两端Mark的4条边界，可以求得两个交点的坐标(X1,Y1)、(X2,Y2)，Mark的中心点的坐标通过以下公式计算：
Figure BDA0001548665390000051
求得Mark中心点对应的坐标；同时在相应的拟合圆搜索区域采用最小二乘法拟合触控屏两端的Circle图像，求得Circle的圆心c和Circle的圆心d，过中心点a、b做直线，作为坐标的X轴，做中心点a关于X轴的垂直线为Y轴，将A区Mark标志和B区Mark标志统一在一个坐标系内，求得四个点的坐标，以便后续求得Mark点与Circle的相对偏差位置；
由于非接触式检测设备存在一部分的人为偏差，所以在第一轮测试中需要求得该台设备的补偿值，将补偿值输入到上位机之中以保证后续测量数据的准确性。上位机可以实时显示检测的数据偏差结果以及取像的结果，将检测的数据生成报表记录在上位机中并给出检测完成信号到PLC，PLC通过气动阀控制器运载产品到另一个工位，即检测Circle的标志位圆心，取像完成之后气动阀控制器驱动托盘回到原先位置，准备下一个工件的检测。

Claims (2)

1.一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法，其特征在于，所用的装置为手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测装置，包括图像采集模块、运动控制模块、辅助设备模块、气动阀控制模块和上位机模块；所述的图像采集模块有两个，均由黑白工业相机、远心镜头、紫色同轴光源以及数据采集卡构成，远心镜头安装在黑白工业相机上，紫色同轴光源安装在远心镜头内部；每个远心镜头距离手机触控屏Mark标志位1090-1100mm；两个黑白工业相机通过Gige以太网通讯连接安装在工业控制计算机的PCI插槽中数据采集卡；运动控制模块由继电器开关、PLC和位置传感器构成，工业控制计算机与PLC通过I/O通讯连接；辅助设备模块包括托盘、支架和挡板；气动阀控制模块由气动阀控制器、气动阀、气管、气压表、气泵和托盘组成，气动阀驱动托盘在上、下两个工位上移动，上、下两个工位分别取得Mark和Circle的图像，以便后续处理；上位机模块显示检测的触控屏的4个偏差数据、设备的补偿值、两幅Mark图像以及两幅Circle图像；
具体步骤如下：
步骤一：在托盘平台上面贴上一层塑料膜，在手机触控屏左侧固定两个小铁块，上方固定一个小铁块；
步骤二：将手机触控屏检测部位分为A、B两个区，A区由第一黑白工业相机取像检测，B区由第二黑白工业相机取像检测；A区Mark、Circle由第一黑白工业相机取像检测，B区Mark、Circle由第二黑白工业相机取像检测；两个黑白工业相机先对Mark标志位进行取像，然后再对Circle进行取像；
步骤三：第一黑白工业相机取像检测的是上位机显示的图像Mark1，第二黑白工业相机取像检测的是上位机显示的图像Mark2；再由第一黑白工业相机取像检测的是上位机显示的图像Circle1，第二黑白工业相机取像检测的是上位机显示的图像Circle2；Mark中心点与Circle圆心偏差的检测方法如下：
1)对黑白工业相机采集到的图像进行校准和标定，采用非线性校正模式，校正透视畸变、径向畸变及平面线性畸变；选取图像上的不变特征用于产品粗定位，通过粗定位得到选取特征的坐标位置并建立其与拟合直线搜索区域的坐标对应关系，在相应的拟合直线搜索区域采用最小二乘法拟合触控屏两端Mark得到中心点a和中心点b；
2)对黑白工业相机采集到的图像进行校准和标定，采用非线性校正模式，校正透视畸变、径向畸变及平面线性畸变；选取图像上的不变特征用于产品粗定位，通过粗定位得到选取特征的坐标位置并建立其与拟合直线搜索区域的坐标对应关系，在相应的拟合直线搜索区域采用最小二乘法拟合触控屏求得A区Circle的圆心c和B区Circle的圆心d；
3)过中心点a、b的直线作为X轴，过中心点a做关于X轴的垂直线为Y轴，将两对Mark标志坐标统一在一个坐标系内，进而求得四个点的坐标，以便后续求得Mark点与Circle的相对偏差位置。
2.如权利要求1所述的一种手机触控屏Mark定位非接触式视觉检测方法，其特征还在于，
所述的校准与标定相机图像，选用网格0.5mm*0.5mm的棋盘格标定板；
在相应的拟合直线搜索区域采用最小二乘法拟合触控屏两端Mark的4条边界，求得两个交点的坐标(X1,Y1)、(X2,Y2)，Mark的中心点的坐标通过以下公式计算，求得Mark中心点对应的坐标：
Figure FDA0002882336840000021
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