[01238729]高速精密在线视觉检测技术及其在触控面板生产质量控制中的应用

本研究成果主要应用于智能手机、汽车电子和工业设备等行业的触控面板（俗称触摸屏）生产过程中的高速精密在线视觉检测。触摸屏是精密制造产品,其质量直接决定消费者对终端产品的体验,品质要求高,2013年以前,基于机器视觉的检测设备主要集中于大屏幕的电视、电脑液晶屏领域,手机触摸屏等则多采用人工检测或离线视觉检测方式,问题产品漏检率高、检测效率低。随着苹果、三星、华为等著名智能手机品牌间的竞争加剧,手机制造商对触摸屏的供货优等品率提出了极为苛刻的要求,触摸屏制造过程和最终产品的质量控制水平成为触摸屏生产企业占领市场的核心竞争因素。 机器视觉是一种无接触、无损伤的自动检测技术,是实现触摸屏生产质量控制的有效手段,具有安全可靠、光谱响应范围宽、可在恶劣环境下长时间工作和生产效率高等突出优点。机器视觉检测系统通过适当的光源和图像传感器（CCD摄像机）获取产品的表面图像,利用相应的图像处理算法提取图像的特征信息,然后根据特征信息进行触摸屏表面缺陷的定位、识别、分级等判别和统计、存储、查询等操作。同时,机器视觉技术能够很好地结合机械系统和控制系统,实现触摸屏的自动生产检测。 根据汕头超声显示器技术有限公司和汕头超声显示器（二厂）有限公司等提出的创新需求,汕头大学、汕头轻工装备研究院与企业联合,将机器视觉技术应用于触摸屏的高速精密在线检测,结合生产需求自2013年起组成了产学研合作攻关课题组,通过深入了解触摸屏生产企业的生产工艺和人工检测流程,研究机器视觉检测触摸屏产品缺陷、测量和定位触摸屏的关键技术,先后开发出面向电容式触摸屏的在线式精密视觉检测装备、触摸屏背光屏在线式高速视觉检测设备、触摸屏邦定引脚在线式AOI检测设备、汽车触控面板玻璃模组AOI检测设备和车载触摸屏产品外形AOI检测设备,并且成功在汕头超声显示器技术有限公司、汕头超声显示器（二厂）有限公司、欧菲光科技股份有限公司和汕尾信利电子有限公司等上市企业推广应用。尤其是汕头超声显示器技术有限公司和汕头超声显示器（二厂）有限公司,更是借助于高水平生产质量控制体系实现了从手机触摸屏到技术更为复杂精密的车载触摸屏的产业升级。 本成果内容涉及到触摸屏机器视觉的理论研究、技术研究及触摸屏机器视觉检测设备的推广应用三个方面。 （1）触摸屏机器视觉检测的理论研究主要包括：基于L0范数正则项的运动图像去模糊研究、LED光照度叠加特性分析、基于远邻粒子群算法的Delta机器人优化设计、基于稀疏表示和PCNN的多模态图像融合算法研究; （2）触摸屏机器视觉技术研究主要包括：自动点亮技术、基于单目视觉的曲面弧度测量方法、触摸屏图像处理算法、触摸屏AOI检测设备的光学成像系统、可快速更换的SCARA机械手及其手爪的可适应接口和LED光源的结构设计与驱动技术; （3）在深入研究高速精密在线视觉检测技术的基础上,开发出面向电容式触摸屏的在线式精密视觉检测装备、触摸屏背光屏在线式视觉检测设备、邦定引脚在线式AOI检测设备、汽车触控面板模组检测设备、汽车触控面板产品外形AOI检测设备,并且成功在汕头超声显示器技术有限公司、汕头超声显示器（二厂）有限公司、欧菲光科技股份有限公司和汕尾信利电子有限公司等企业推广应用,实现触摸屏生产过程中的高速精密在线检测。 在设备攻关的过程中,本项目还实现了以下的目标： （1）构建触控面板高速精密在线视觉检测的理论和技术体系,利用该体系开发出了系列触控面板AOI检测设备,成功应用于触控面板生产过程的质量自动检测。 （2）项目实施期间汕头超声显示器技术有限公司和汕头超声显示器（二厂）有限公司利用高速精密在线视觉检测技术开发的触控面板AOI检测设备生产触摸屏产品产值达到5.9亿元以上,同时为企业节省人工和材料费用累计约1570万元。 （3）获得国家发明专利授权5项、实用新型专利9项,发表论文11篇,获得软件著作权5项。 （4）培养扬帆计划领军人才1名、扬帆计划高层次人才2名,培养研究生8名,工程师3名。