基于LabVIEW和IMAQ的LCD機(jī)器視覺精確檢測系統(tǒng)Lxy

　　1. 系統(tǒng)組成：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如下圖1－1所示。

本系統(tǒng)采用NI公司的高速圖像采集卡PCI－1408,該采集卡支持多路圖像采集，現(xiàn)采用雙鏡頭輸入以提高系統(tǒng)的分辨率。該系統(tǒng)采用背光照明，光度可調(diào)。圖像經(jīng)由CCD攝影頭并經(jīng)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像輸入計算機(jī)。經(jīng)處理后判定是否正常。

　　2. 檢測方法：本系統(tǒng)的檢測方法是采用預(yù)先經(jīng)自學(xué)習(xí)產(chǎn)生的一系列標(biāo)準(zhǔn)圖像與采集的相應(yīng)圖像相減并轉(zhuǎn)換成為二值圖的方式，在經(jīng)一系列的處理之后，得到檢測的結(jié)果并判斷產(chǎn)品的好壞。其流程如圖1－2所示：

　　Lxy的圖像處理及圖像分析原理：

　　1. Lxy系統(tǒng)照明：無論進(jìn)行圖像處理還是進(jìn)行圖像分析，照明條件都是最重要的外部條件。對于機(jī)器視覺而言，可控并恒定的光源是使檢測可靠并突出檢測目標(biāo)的最重要的手段之一。對于 LCD檢測尤其如此。因?yàn)閷τ贚CD生產(chǎn)公司而言，不僅檢測系統(tǒng)的檢測精度很重要，檢測的時間也是衡量一個機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)優(yōu)劣的指標(biāo)。如果照明系統(tǒng)不夠均勻穩(wěn)定，勢必造成重測率的上升而影響到生產(chǎn)所以如何確定Lxy系統(tǒng)的照明光源非常重要。在Lxy系統(tǒng)中，采用進(jìn)口FOSTEC可調(diào)式光源20750.2，并經(jīng)光纖將光線引至磨砂燈板，使之作為均勻并可調(diào)的背光，在實(shí)踐中取得了很好的效果。

　　2. Lxy系統(tǒng)采集圖像位置調(diào)整：由于操作人員的擺放每次不同，并且由于采用雙鏡頭提高系統(tǒng)的分辨率，所以采集圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像之間必然有位置上的差異。進(jìn)行位置調(diào)整的算法就必不可少。如圖2－1所示：
為定位需要，經(jīng)Philips的LCD驅(qū)動產(chǎn)生定位用模板圖如圖2－1所示。在液晶顯示矩陣的四角各顯示四個定位用方形小塊作為將來模板識別（pattern match)時用的標(biāo)準(zhǔn)圖形模板。在每個鏡頭 的標(biāo)準(zhǔn)圖像中，在自學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)圖像的時候，會自動將工程師定義的每個鏡頭的左右兩個模板的圖像及其坐標(biāo)保存下來（如圖2－2左鏡頭左模板，綠框內(nèi)部分)。則在定位用的標(biāo)準(zhǔn)圖像上，必有一對定位模板。在檢測產(chǎn)品時，首先產(chǎn)生圖2－1所示的跳圖，由于labVIEW具有功能強(qiáng)大的模板識別功能，其在目標(biāo)圖像上搜尋圖形模板的精確坐標(biāo)的精度非常高，所以本系統(tǒng)利用保存在硬盤中的模板在采集圖像上進(jìn)行模板識別，然后將找到的模板坐標(biāo)與保存在硬盤上的標(biāo)準(zhǔn)圖像上相應(yīng)模板的坐標(biāo)進(jìn)行比較，就可以知道究竟采集圖像有多少位移和旋轉(zhuǎn)。然后將將標(biāo)準(zhǔn)圖像相應(yīng)位移并旋轉(zhuǎn)，這樣就可以進(jìn)行圖像相減了。

3. 二值圖像的處理：在進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)圖像的位置調(diào)整后，經(jīng)與采集圖像相減得到一系列差異圖像。但由于照明，產(chǎn)品差異，及對位精確度等原因，在每個差異圖像上還需進(jìn)一步處理方可得到正確的問題點(diǎn)。經(jīng)大量試驗(yàn)得出。問題點(diǎn)的得出與三個因素有關(guān)，分別是LCD顯示矩陣的行列邊緣引起的對位問題，LCD透射反射膜引起的背景噪聲，以及照明引起的圖像整體灰度平移。所以在得到差異圖像之后，還必須對這三個方面進(jìn)行處理，如采用labVIEW圖像處理軟件中的關(guān)于圖像過濾的功能，過濾差異圖像以去除邊緣帶來的對位問題；對采集圖像增加一個背景系數(shù)以減小噪聲的影響；對采集圖像整體增加一灰度閥值以消除照明引起的灰度偏移，產(chǎn)品差異的調(diào)整如下點(diǎn)所述。這樣就可將可能的問題點(diǎn)都提取出來了。

　　4. 產(chǎn)品差異的調(diào)整：在LCD的生產(chǎn)過程中，或多或少總存在產(chǎn)品的差異。擔(dān)由于機(jī)器視覺系統(tǒng)無法區(qū)分這些差別，就必須預(yù)先對采集的圖像作預(yù)調(diào)整以盡可能的減小產(chǎn)品差異對檢測的影響。本系統(tǒng)采用灰度整體拉伸的方法調(diào)節(jié)，因?yàn)閷τ贚CD而言，總歸只有黑白兩種顏色。對應(yīng)灰度直方圖則必有兩個峰值，分別為亮度大的峰值和亮度小的峰值如圖2－3所示。圖2－3

　　

在程序中，將此灰度直方圖的峰值找出來，將較高的一個作為調(diào)整的基點(diǎn)，與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值( 如灰度200)相除，得到的商為灰度拉伸的放大倍數(shù)。然后利用labVIEW中關(guān)于圖像相乘的子模塊，將此倍數(shù)乘采集圖像所有點(diǎn)的灰度得到灰度拉伸之后的采集圖像。這樣產(chǎn)品差異造成的影響就最大程度地得到減小。

　　解決的問題與結(jié)論：

　　由于LCD產(chǎn)品科技附加值大，客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量就有很高的要求。以往人工檢測存在人為的因素會導(dǎo)致誤判和漏判。經(jīng)采用帶有人工智能的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)Lxy后，基本排除了人為因素造成的檢測問題，使客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的信心，對競爭激烈的LCD行業(yè)而言有著非同尋常的意義。而在此就不能不提及NI公司的labVIEW5.1開發(fā)平臺及功能強(qiáng)大的圖像處理軟件IMAQ所起的作用。因?yàn)椴捎昧艘陨系漠a(chǎn)品，使我們的開發(fā)時間縮短很多。又由于NI公司產(chǎn)品的重用性能良好對將來的LCD新產(chǎn)品相應(yīng)的檢測提供了廣闊的發(fā)展前景。