倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测方法

【技术领域】

本发明属于视觉检测技术领域，特别是涉及一种倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测方法。

【背景技术】

随着科技的发展，触摸屏已广泛应用于各种电子产品上。随着国内面板厂商良率的逐步提升，大尺寸触摸将成为未来发展的重要方向。

金属网格光学制品(Metal Mesh)是一种导电材料，在PET、COP、PC等基材上通过各种工艺，形成极细的金属网格线，网格线线宽一般小于10μm，肉眼下基本不可见。MetalMesh材料表面的金属网格线代替ITO材料表面的ITO，导电效果远远优于传统的ITO，在中大尺寸触控、曲面触控领域，金属网格光学制品的优势更加突出。

金属网格光学制品在制程过程中，需要对其进行缺陷检测，传统工艺对于该光学制品的缺陷检测采用人工进行，人工手持放大镜依序对制品进行肉眼观察检测，其检测效率低，且容易出现人为误判或漏检现象。随着视觉相机的发展，利用视觉检测系统进行缺陷检测已逐渐普及，如现有技术中专利公开号为CN207779916U公开的一种盖板检测装置、专利公开号为CN113219618B公开的一种面板检测的自动对焦控制方法和面板缺陷检测方法，该装置和方法大大提高了触控面板的缺陷检测效率。

目前有一款大尺寸的金属网格光学制品，其尺寸为800×700mm，在检测的前序工艺中，金属网格制光学制品整体呈倾斜状态放置在一个治具上；一方面，该光学制品尺寸较大，相机无法一次性拍照获取到整个光学制品表面的图像，因此，需要分多次进行拍照，导致检测效率偏低；另一方面，由于光学制品来料呈倾斜状态放置在治具上，由于治具自身的制造误差以及光学制品的薄片材质特性，使得光学制品的整体表面平面度会有一定的偏差，且光学制品表面的倾斜角度也会存在一定的偏差，导致每一个来料检测的光学制品位置不是统一一致的；且由于检测相机的景深较小，治具的制造误差以及光学制品的自身倾斜状态的形变误差都有可能导致检测相机无法获取到清晰的图像信息。专利公开号为CN113219618B公开的一种面板检测的自动对焦控制方法和面板缺陷检测方法，其通过设置第一位置检测装置实时检测驱动电机的位置，设置第二位置检测装置实时检测光学成像系统的位置，其仅提供了一种如何实现高精度的自动对焦方法，若直接应用于上述大尺寸金属网格光学制品的缺陷检测，则存在以下缺点：1)一个金属网格光学制品需要分多次进行拍照获取图像，每拍一次，则需要第一位置检测装置获取驱动电机的第一位置信息，然后判断该位置信息是否符合要求，若是，则还需要第二位置检测装置获取光学成像系统的第二位置信息，然后，根据第二位置信息和对焦位置控制驱动电机驱动光学成像系统运动到对焦位置实现精准自动对焦，其内部控制步骤多，单次自动对焦耗时较长，一整个金属网格光学制品检测下来，则整体耗时长，检测效率低；2)由于不同尺寸或者型号的金属网格光学制品，在制程过程中整体倾斜的角度也有可能不同，因此，针对不同倾斜角度的光学制品检测，还需要对应重新设置光学成像系统的安装角度，费时费力。

因此，有必要提供一种新的倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测方法来解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测方法，针对倾斜状态下的大尺寸金属网格光学制品能够快速高效且精准的获取到清晰的图像信息，完成缺陷检测。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测方法，其基于检测设备实现，所述检测设备包括机架、设置在所述机架上的检测单元，所述检测单元包括固定在所述机架上的第一伺服移载模组、受所述第一伺服移载模组驱动进行前后移动的立板支架、设置在所述立板支架上的调节模组、一边转动设置在所述立板支架上且另一相对边与所述调节模组的调节活动端连接的斜面支撑板、固定在所述斜面支撑板上的第二伺服移载模组、受所述第二伺服移载模组驱动进行左右移动的支撑立柱、固定在所述支撑立柱上的第三伺服移载模组、受所述第三伺服移载模组驱动平行于所述斜面支撑板表面进行上下运动的安装板、固定在所述安装板上的且检测面水平朝外布置的检测相机以及固定在所述安装板上的光谱共焦传感器；

所述检测方法包括以下步骤：

S1、获取待检测金属网格光学制品的尺寸大小和所述检测相机单次拍照的覆盖面积，获取金属网格光学制品在检测治具上来料时的倾斜角度信息；

S2、根据所述检测相机单次拍照的覆盖面积将待检测金属网格光学制品划分为若干个检测区域，使得所述检测相机在每一个检测区域上获得的照片拼合在一起能够完全覆盖待检测金属网格光学制品的整个待检测表面；

S3、所述调节模组根据所述倾斜角度信息调节所述斜面支撑板的倾斜角度，使得所述斜面支撑板的倾斜角度与所述倾斜角度信息一致；

S4、在所述斜面支撑板的前方设定距离位置处放置一个标定板，模拟待检测金属网格光学制品来料，所述第一伺服移载模组驱动所述立板支架移动至设定的第一位置，上位机启动自动纠偏程序并发送命令给PLC控制器，所述PLC控制器控制所述第一伺服移载模组微调所述立板支架的位置完成自动调焦操作，所述光谱共焦传感器采集此时距离所述标定板表面的相对位置高度H0，所述PLC控制器记录此时所述立板支架所在的第二位置，然后撤掉所述标定板，所述立板支架退回到原点位置；

S5、待检测金属网格光学制品呈倾斜状态随着检测治具达到所述斜面支撑板前方设定位置处，通过接近感应器感应到待检测产品移动到位，并反馈给所述PLC控制器，所述第一伺服移载模组驱动所述立板支架移动至所述第二位置处；

S6、所述第二伺服移载模组与所述第三伺服移载模组共同作用驱动所述检测相机移动至第一个检测区域的中心位置，同时所述光谱共焦传感器检测到该第一个检测区域表面的相对位置高度为H1，并反馈给所述PLC控制器，所述PLC控制器计算H1与H0的差值，若差值为0，则无需调节检测相机的位置，所述检测相机拍照获得第一个检测区域的检测图像；否则，则所述第一伺服移载模组根据H1与H0的差值对所述立板支架位置进行位置补偿，以使得所述检测相机位于距离所述第一个检测区域表面的最佳拍照位置，所述检测相机拍照获得第一个检测区域的检测图像；

S7、重复步骤S6，依次完成所有检测区域的检测图像采集，并上传至所述上位机；所述上位机内的缺陷检测软件对采集的图像进行自动判别，完成缺陷检测；

S8、待检测产品检测完成后，所述立板支架带着所述检测相机后退至安全位置，所述检测治具带着检测后的金属网格光学制品从所述检测设备中撤出，转移至下一工位。

进一步的，还包括将所述检测单元罩设在内形成检测空间的防护机罩。

进一步的，所述防护机罩的一侧为开放式结构，对接检测治具，待检测的金属网格光学制品呈倾斜状态放置在所述检测治具上。

进一步的，所述调节模组包括与所述斜面支撑板背面固定连接的调节螺杆、固定在所述立板支架上且驱动所述调节螺杆进行伸缩运动的驱动件。

进一步的，所述立板支架上设置有铰接座，所述斜面支撑板通过销轴转动设置在所述铰接座上。

进一步的，还包括与所述检测相机电性连接的上位机，所述上位机内安装有缺陷检测软件。

进一步的，还包括与所述第一伺服移载模组、所述光谱共焦传感器电性连接的PLC控制器，所述PLC控制器与所述上位机电信号连接。

进一步的，所述上位机内设置有自动纠偏程序，所述自动纠偏程序包括命令所述第一伺服移载模组按照设定的进给量在设定的轨迹上进行点位跑位，在每一个跑位点上，所述检测相机获取一张图像照片，然后获取每个跑位点上的图像照片的分辨率，选取分辨率最高的图像照片，同时记录该图像照片对应的跑位点坐标，该跑位点坐标即为所述检测相机拍照时与被拍对象表面的最佳距离位置。

与现有技术相比，本发明一种倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测方法的有益效果在于：针对倾斜状态下的大尺寸金属网格光学制品能够快速高效且精准的获取到清晰的图像信息，完成缺陷检测。具体的，通过设置水平移动的立板支架，在立板支架上设置可以调节倾斜角度的斜面支撑板，以匹配各种不同倾斜角度的金属网格光学制品来料的缺陷检测，调节方便，也能实现自动调节；在斜面支撑板上设置进行二维平面移载的检测相机，根据检测相机的单次拍照覆盖范围与待检测产品的表面尺寸大小，将待检测产品表面划分为若干个检测区域，利用二维移载机构驱动检测相机在平行于待检测产品表面的斜面支撑板上实现二维移载运动，以便能够快速精准的覆盖到所有的检测区域，进而快速高效的实现大尺寸金属网格光学制品的缺陷检测；同时，在检测相机旁设置与其同步移动的且用于检测待检测产品表面相对位置高度的传感器，且传感器采用光谱共焦传感器，大大提高了对待检测表面相对位置高度检测的可靠性与精准度；同时，光谱共焦传感器实时反馈每个检测区域表面的相对位置高度，配合水平伺服移载机构实现检测相机的位置调整，保障了检测相机获取图像的清晰度，为能够精准可靠实现缺陷判别奠定了重要基础。

【附图说明】

图1为本发明实施例的立体结构示意图；

图2为本发明实施例中检测单元的立体结构示意图；

图3为本发明实施例中检测单元的侧视结构示意图；

图4为本发明实施例中检测单元的另一角度结构示意图；

图5为本发明实施例中检测方法的流程示意图；

图中数字表示：

100-倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测设备；

1-机架；

2-检测单元，21-第一伺服移载模组，22-立板支架，221-铰接座，222-销轴，23-调节模组，231-调节螺杆，232-驱动件，24-斜面支撑板，25-第二伺服移载模组，26-支撑立柱，27-第三伺服移载模组，28-安装板，29-检测相机，210-光谱共焦传感器；

3-防护机罩。

【具体实施方式】

实施例一：

请参照图1-图5，本实施例为一种倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测设备100，其包括机架1、设置在机架1上的检测单元2以及将检测单元2罩设在内形成检测空间的防护机罩3。

防护机罩3的一侧为开放式结构，对接待检测治具，待检测的金属网格光学制品呈大角度倾斜状态放置在检测治具上。

检测单元2包括固定在机架1上的第一伺服移载模组21、受第一伺服移载模组21驱动进行前后移动的立板支架22、设置在立板支架22上的调节模组23、一边转动设置在立板支架22上且另一相对边与调节模组23的调节活动端连接的斜面支撑板24、固定在斜面支撑板24上的第二伺服移载模组25、受第二伺服移载模组25驱动进行左右移动的支撑立柱26、固定在支撑立柱26上的第三伺服移载模组27、受第三伺服移载模组27驱动平行于斜面支撑板24表面进行上下运动的安装板28、固定在安装板28上的且检测面水平朝外布置的检测相机29以及固定在安装板28上的光谱共焦传感器210。

调节模组23包括与斜面支撑板24背面固定连接的调节螺杆231、固定在立板支架22上且驱动调节螺杆231进行伸缩运动的驱动件232。本实施例中，驱动件232为旋转手轮，旋转手轮上的齿结构通过与调节螺杆231上的齿结构啮合，通过旋转手轮即可实现调节螺杆231的伸缩运动，进而带动斜面支撑板24的一边绕着另一相对边进行转动，实现斜面支撑板24倾斜角度的调整。

在其他实施例中，驱动件232也可以采用伺服电机驱动实现斜面支撑板24倾斜角度的自动调节。

立板支架22上设置有铰接座221，斜面支撑板24通过销轴222转动设置在铰接座221上。

通过斜面支撑板24的倾斜设置，使得检测相机29的二维移动平面能够与待检测的金属网格光学制品的表面平行，减少伺服移载模组的移动距离与位置调整过程，为提高检测效率奠定基础。

由于金属网格光学制品表面具有一层透光材质层，具有透光性，采用常规的位置传感器或激光传感器存在感应不到待检测产品表面的现象，因此，本实施例采用光谱共焦传感器210，光谱共焦传感器210的最高测量精度可达14nm，可测量任何材质的物体表面，针对镜面、透明或半透明体表面可以有超强角度特性，有效解决了金属网格光学制品表面的透光材质导致不容易被感应检测到的技术问题。通过光谱共焦传感器210来检测检测相机29到金属网格光学制品表面的距离，大大提高了待检测物体表面被检测到的稳定性与检测精度，以为检测相机29的位置微调提供调节依据。

通过光谱共焦传感器210对待检测物体表面进行距离检测，能够有效消除由于来料治具制造误差或大尺寸金属网格光学制品自身表面的不平整度、或由于倾斜状态在自重作用下出现变形等导致的表面不平整问题，为检测相机29获取到清晰的图像提供了保障。

本实施例中，光谱共焦传感器210与检测相机29共同设置在安装板28上，两者的相对位置固定，第一伺服移载模组21用于驱动整个立板支架22进行水平移动，以调节检测相机29与待检测产品表面之间的距离，保障检测相机29能够在其景深范围内获取到清晰的检测图像。第二伺服移载模组25与第三伺服移载模组27构成检测相机29在平行于待检测产品表面的平面内的移载驱动，以实现大尺寸金属网格光学制品的自动高效检测。

本实施例还包括与检测相机29电性连接的上位机(图中未标识)，所述上位机内安装有缺陷检测软件。

本实施例还包括与第一伺服移载模组21、光谱共焦传感器210电性连接的PLC控制器(图中未标识)，所述PLC控制器与所述上位机电信号连接。光谱共焦传感器210采集到的高度数据传输给所述PLC控制器，所述PLC控制器根据当前的高度数据对检测相机29进行距离补偿，控制第一伺服移载模组21驱动检测相机29进行靠近或远离待检测产品表面的运动，以使得检测相机29能够拍到清晰图像。所述上位机内设置有自动纠偏程序，所述自动纠偏程序用于实现检测相机29的自动调焦纠偏。具体的，所述自动纠偏程序包括命令第一伺服移载模组21按照设定的进给量在设定的轨迹上进行点位跑位，在每一个跑位点上，检测相机29获取一张图像照片，然后获取每个跑位点上的图像照片的分辨率，选取分辨率最高的图像照片，同时记录该图像照片对应的跑位点坐标，该跑位点坐标即为检测相机29拍照时与被拍对象表面的最佳距离位置。

本实施例还提供了一种倾斜状态下的金属网格光学制品自动检测方法，其包括以下步骤：

S1、获取待检测金属网格光学制品的尺寸大小和检测相机29单次拍照的覆盖面积，获取金属网格光学制品在检测治具上来料时的倾斜角度信息；

S2、根据检测相机29单次拍照的覆盖面积将待检测金属网格光学制品划分为若干个检测区域S，使得检测相机29在每一个检测区域S上获得的照片拼合在一起能够完全覆盖待检测金属网格光学制品的整个待检测表面；

S3、调节模组23根据所述倾斜角度信息调节斜面支撑板24的倾斜角度，使得斜面支撑板24的倾斜角度与所述倾斜角度信息一致；

S4、在斜面支撑板24的前方设定距离位置处放置一个标定板，模拟待检测金属网格光学制品来料，第一伺服移载模组25驱动立板支架22移动至设定的第一位置，所述上位机启动自动纠偏程序并发送命令给所述PLC控制器，所述PLC控制器控制第一伺服移载模组25微调立板支架22的位置，进而微调检测相机29的焦距并在显示屏上确认图像的清晰度，直至获得清晰图像，完成自动调焦操作，光谱共焦传感器210采集此时距离所述标定板表面的相对位置高度H0，所述PLC控制器记录此时立板支架22所在的第二位置，然后撤掉所述标定板，所述立板支架22退回到原点位置；

S5、待检测金属网格光学制品呈倾斜状态随着检测治具达到斜面支撑板24前方设定位置处，通过接近感应器感应到待检测产品移动到位，并反馈给所述PLC控制器，第一伺服移载模组25驱动立板支架22移动至所述第二位置处；

S6、第二伺服移载模组25与第三伺服移载模组27共同作用驱动检测相机29移动至第一个检测区域S1的中心位置，同时光谱共焦传感器210检测该第一个检测区域S1表面的相对位置高度H1，并反馈给所述PLC控制器，所述PLC控制器计算H0与H1的差值，若差值为0，则无需调节检测相机29的位置，检测相机29拍照获得第一个检测区域S1的检测图像；否则，则第一伺服移载模组25根据H0与H1的差值对立板支架22位置进行位置补偿，以使得检测相机29位于距离第一个检测区域S1表面的最佳拍照位置，保证检测相机29景深够，拍出来的图像清晰可判别；

S7、重复步骤S6，依次完成所有检测区域的图片采集，并上传至所述上位机；所述上位机内的缺陷检测软件对采集的图片进行自动判别，实现缺陷检测；

S8、待检测产品检测完成后，立板支架22带着检测相机后退至安全位置，所述检测治具带着检测后的金属网格光学制品从所述检测设备中撤出，转移至下一工位。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。