一种AOI检测头自动调焦方法和系统

技术领域

本发明涉及屏幕检测技术领域，具体涉及一种AOI检测头自动调焦方法和系统。

背景技术

随着LCD屏、OLED屏分辨率逐步提高，对其检测设备检测精度的要求随之提高，而随着检测设备检测精度的提高，其检测头的景深随之变小，检测平台无法使产品在检测过程中的平整度都达到检测头景深范围内时，要求检测头具有跟踪对焦能力。

已有的跟踪对焦装置为探测头探测产品相对检测头的高度变化量反馈给控制器控制检测头做相应运动。现有技术的缺点是限制了检测头的结构，并且结构复杂，成本较高。检测头有些时候因为本身结构特点无法将跟踪对焦装置集成于一体，能够集成于一体有些时候又因为成本问题无法使用,本发明提供了一种跟踪对焦方法和系统来解决这些问题。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的第一个方面，提供了一种AOI检测头自动调焦方法，用于屏幕检测，包括：

第一步，检查是否有所述屏幕所属类产品面型数据，如果是则跳至第五步，否的话进行下一步；

第二步，将屏幕分成若干区域，通过检测头获取第一个屏幕各区域聚焦位置附近不同高度的图像，高度差为检测头1/4景深至1/2景深；

第三步，计算各区域图像清晰度最高的聚焦高度，即为此区域面型高度，生成该类产品的面型图；

第四步，记录该类产品各区域不同离焦量图像；

第五步，根据该类产品面型图实时调整检测头高度对第一个屏幕进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度，根据各区域图像清晰度是否均高于某一阈值确认面型数据是否合适，如果否，则跳至第二步，如果是则进行下一步；

第六步，根据该类产品面型图实时调整检测头高度对下一个屏幕进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度；

第七步，对图像清晰度低于某一阈值的区域，将其图像与记录的该区域不同方向离焦量图像做比对，找出最接近的图像确定离焦方向和离焦量，调整对应区域的面型高度，生成该类产品新的面型图；

第八步，重复第六步和第七步，直至此批产品检测完。

进一步地，在第一步中，面型数据以产品类型命名存储在数据库或文件夹中，检查过程包括搜索数据库或文件夹有无该产品类型命名的数据或文件。

进一步地，在第二步中，按照矩形划分将屏幕分成若干区域，其中屏幕的四周矩形小于中间矩形的面积。

进一步地，所述面型图为各区域及计算出的聚焦高度所形成的XYZ面型。

进一步地，通过以下过程计算各区域图像清晰度最高的聚焦高度：

每个区域取中心的图用清晰度算法算出清晰度，不同聚焦高度图像清晰度不同，挑选出其中清晰度最高的四个聚焦高度，使用抛物线拟合算法算出清晰度最高的聚焦高度。

进一步地，所述第七步替换为：对图像清晰度低于某一阈值的区域根据清晰度确定离焦量，将其图像与记录的该区域不同离焦方向图像做比对确定离焦方向，调整对应区域的面型高度，生成该类产品新的面型图。

进一步地，第七步中调整对应区域的面型高度具体采用PI调节方法，也就是按照设置比例调整面型高度，并记录对应区域的位置、聚焦高度、和离焦量，下一个屏幕检测时确认离焦量是否按照比例减小，如果是则加大比例，如果否，则根据差异减小比例。

根据本发明的第二个方面，提供了一种AOI检测头自动调焦系统，用于屏幕检测，包括：

检查模块，用于检查是否有所述屏幕所属类产品面型数据；

图像获取模块，用于将屏幕分成若干区域，通过检测头获取第一个屏幕各区域聚焦位置附近不同高度的图像，高度差为检测头1/4景深至1/2景深；

面型图模块，用于计算各区域图像清晰度最高的聚焦高度，即为此区域面型高度，生成该类产品的面型图；

离焦量模块，用于记录该类产品各区域不同离焦量图像；

第一检测模块，用于根据该类产品面型图实时调整检测头高度对第一个屏幕进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度，根据各区域图像清晰度是否均高于某一阈值确认面型数据是否合适；

第二检测模块，用于根据该类产品面型图实时调整检测头高度对下一个屏幕进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度；

面型图更新模块，用于对图像清晰度低于某一阈值的区域，将其图像与记录的该区域不同方向离焦量图像做比对，找出最接近的图像确定离焦方向和离焦量，调整对应区域的面型高度，生成该类产品新的面型图。

本发明的优点在于：解除检测头结构限制，简化结构，降低成本。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式的一种AOI检测头自动调焦方法流程图；

图2示出了通过检测头获取第一个产品各区域聚焦位置附近不同高度的图像过程示意图；

图3示出产品各区域不同离焦量图像示意图；

图4示出离焦量清晰度曲线示意图；

图5示出根据本申请实施例的AOI检测头自动调焦系统的构成图；

图6示出了本申请一实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

AOI（Automatic Optic Inspection）的全称是自动光学检测。

根据LCD屏、OLED屏批量生产时变形翘曲渐变的特点，本发明提出一种跟踪对焦方法，如图1所示，包括：

第一步，检查是否有该类产品面型数据，是的话，跳至第五步，否的话进行下一步；在这个步骤中，面型数据以产品类型命名存储在数据库或文件夹中，检查过程就是搜索数据库或文件夹有无该类型产品命名的数据或文件。机器自动化检查，不需要智能识别。

第二步，将产品分成若干区域，通过检测头获取第一个产品各区域聚焦位置附近不同高度的图像，如图2所示，高度差为检测头1/4景深至1/2景深为宜；在这个步骤中，可以按照矩形划分将产品分成若干区域。结合产品特点，四周变形大中间变形小，四周矩形可以小一些，中间矩形可以大一些，可以减少数据量。图2中，通过检测头获取第一个产品各区域聚焦位置附近不同高度的图像的过程如下：S1.产品沿X方向运动经过检测头；S2.完成后检测头在Y方向移动其扫描宽度的距离；S3.产品再沿X方向反向运动经过检测头；S4、重复S2、S3过程直至产品所有区域检测完成。

检测头在聚焦位置附件不同高度下分别检测产品所有区域，以获取产品各区域聚焦位置附近不同高度的图像。

不同离焦高度，例如其中某个检测头某种厚度产品聚焦高度是5mm，检测头景深为40um，产品变形150um左右，聚焦位置5mm附近高度差30um取图，也就是在检测头高度分别为4.85mm、4.88mm、4.91mm、4.94mm、4.97mm、5mm、5.03mm、5.06mm、5.09mm、5.12mm、5.15mm取图。

第三步，计算各区域图像清晰度最高的聚焦高度，即为此区域面型高度，生成该类产品面型图；各XY区域都算出聚焦高度Z，形成的XYZ面型，即为产品面型图。

通过以下过程计算各区域图像清晰度最高的聚焦高度：

每个区域取中心的图用清晰度算法算出清晰度，清晰度算法例如灰度差分绝对值之和方差算法，如以下公式（1）所示：

（1）

其中，S是图像清晰度，Nx是图像X方向像素数，Ny是图像Y方向像素数，f(x,y)是图像上(x,y)像素点的灰阶值。

不同聚焦高度图像清晰度不同，挑选出其中清晰度最高的四个聚焦高度，使用抛物线拟合算法算出清晰度最高的聚焦高度。所述抛物线拟合算法为最小二乘法，过程如下：

设

（2）

求解A，B和C的线性方程组为

（3）

证明：通过求如下表达式的最小值可得到A，B和C：

（4）

令偏导数

（5）

利用加法分配律，可将上式中的A，B和C移到求和的外面，以得到正规方程（3）。

第四步，记录该类产品各区域不同离焦量图像；得到的结果如下表1所示。该表1的目的是为了说明，调焦最怕的是方向调反了，因为负离焦和正离焦的图长得很像，比如图3中的4576和4579、4575和4580、4574和4581，负离焦的图与负离焦的图匹配度会比与正离焦离焦的图匹配度高，反之正离焦的图与正离焦的图匹配度会比与负离焦离焦的图匹配度高，利用这个点可以判断离焦方向。

表1

图像见附图3所示。

第五步，根据该类产品面型图实时调整检测头高度对第一个产品进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度，根据各区域图像清晰度是否均高于某一阈值，确认面型数据是否合适，否的话，跳至第二步，是的话进行下一步；

这个步骤中，计算图像清晰度的清晰度算法例如灰度差分绝对值之和方差算法，同上面的公式（1）。

第六步，根据该类产品面型图实时调整检测头高度对下一个产品进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度。

第七步，对图像清晰度低于某一阈值的区域，将其图像与记录的该区域不同方向离焦量图像做比对找出最接近的图像确定离焦方向和离焦量，调整对应区域的面型高度，生成该类产品新的面型图（XYZ面型，调整Z高度值）；或者对图像清晰度低于某一阈值的区域根据清晰度确定离焦量，将其图像与记录的该区域不同离焦方向图像做比对确定离焦方向，调整对应区域的面型高度，生成该类产品新的面型图（XYZ面型，调整Z高度值）；

不同离焦量图像清晰度不同，第三步生成面型图的同时可以得到离焦量清晰度曲线（如图4所示），直到当前图像清晰度通过曲线可以确定离焦量。

可见，本发明中，调焦方法主要有三种：

1. 利用不同离焦图像确定离焦方向和离焦量；

2. 利用不同离焦图像确定离焦方向，利用清晰度曲线确定离焦量；

3. 利用清晰度曲线确定离焦量，默认一个离焦方向，引入PI调节，P设置小一些，如果方向反了，下一片离焦量就会变大而不是变小，改变默认离焦方向。PI调节在第一种和第二种方法中也可以使用。

第八步，重复第六步和第七步，直至此批产品检测完。

第七步中调整对应区域的面型高度还可以引入PI调节方法，也就是按照设置比例(0%-100%)调整面型高度，以免发生超调，并记录位置（对应区域的位置，XY，对应区域的聚焦高度Z）和离焦量，下一个产品检测时确认离焦量是否按照比例减小，是的话可以加大比例，不是的话可以根据差异适当减小比例。

申请实施例提供了一种AOI检测头自动调焦系统，该系统用于执行上述实施例所述的AOI检测头自动调焦方法，如图5所示，该系统包括：

检查模块401，用于检查是否有所述屏幕所属类产品面型数据；

图像获取模块402，用于将屏幕分成若干区域，通过检测头获取第一个屏幕各区域聚焦位置附近不同高度的图像，高度差为检测头1/4景深至1/2景深；

面型图模块403，用于计算各区域图像清晰度最高的聚焦高度，即为此区域面型高度，生成该类产品的面型图；

离焦量模块404，用于记录该类产品各区域不同离焦量图像；

第一检测模块405，用于根据该类产品面型图实时调整检测头高度对第一个屏幕进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度，根据各区域图像清晰度是否均高于某一阈值确认面型数据是否合适；

第二检测模块406，用于根据该类产品面型图实时调整检测头高度对下一个屏幕进行检测，并获取各区域图像计算图像清晰度；

面型图更新模块407，用于对图像清晰度低于某一阈值的区域，将其图像与记录的该区域不同方向离焦量图像做比对，找出最接近的图像确定离焦方向和离焦量，调整对应区域的面型高度，生成该类产品新的面型图。

本申请的上述实施例提供的AOI检测头自动调焦系统与本申请实施例提供的AOI检测头自动调焦方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的AOI检测头自动调焦方法对应的电子设备，以执行上AOI检测头自动调焦方法。本申请实施例不做限定。

请参考图6，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图6所示，所述电子设备20包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的AOI检测头自动调焦方法。

其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器（RAM：Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。

总线202可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的所述AOI检测头自动调焦方法可以应用于处理器200中，或者由处理器200实现。

处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的AOI检测头自动调焦方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。

本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的AOI检测头自动调焦方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备有固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器( DSP )来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。