基于LabVIEW和IMAQ的LCD機器視覺(jué)精確檢測系統Lxy

　　1. 系統組成：系統的結構組成如下圖1－1所示。

本系統采用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，現采用雙鏡頭輸入以提高系統的分辨率。該系統采用背光照明，光度可調。圖像經(jīng)由CCD攝影頭并經(jīng)采集卡轉換為數字化圖像輸入計算機。經(jīng)處理后判定是否正常。

　　2. 檢測方法：本系統的檢測方法是采用預先經(jīng)自學(xué)習產(chǎn)生的一系列標準圖像與采集的相應圖像相減并轉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系統照明：無(wú)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。對于機器視覺(jué)而言，可控并恒定的光源是使檢測可靠并突出檢測目標的最重要的手段之一。對于 LCD檢測尤其如此。因為對于LCD生產(chǎn)公司而言，不僅檢測系統的檢測精度很重要，檢測的時(shí)間也是衡量一個(gè)機器視覺(jué)檢測系統優(yōu)劣的指標。如果照明系統不夠均勻穩定，勢必造成重測率的上升而影響到生產(chǎn)所以如何確定Lxy系統的照明光源非常重要。在Lxy系統中，采用進(jìn)口FOSTEC可調式光源20750.2，并經(jīng)光纖將光線(xiàn)引至磨砂燈板，使之作為均勻并可調的背光，在實(shí)踐中取得了很好的效果。

　　2. Lxy系統采集圖像位置調整：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的分辨率，所以采集圖像與標準圖像之間必然有位置上的差異。進(jìn)行位置調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驅動(dòng)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(gè)定位用方形小塊作為將來(lái)模板識別（pattern match)時(shí)用的標準圖形模板。在每個(gè)鏡頭 的標準圖像中，在自學(xué)習標準圖像的時(shí)候，會(huì )自動(dòng)將工程師定義的每個(gè)鏡頭的左右兩個(gè)模板的圖像及其坐標保存下來(lái)（如圖2－2左鏡頭左模板，綠框內部分)。則在定位用的標準圖像上，必有一對定位模板。在檢測產(chǎn)品時(shí)，首先產(chǎn)生圖2－1所示的跳圖，由于labVIEW具有功能強大的模板識別功能，其在目標圖像上搜尋圖形模板的精確坐標的精度非常高，所以本系統利用保存在硬盤(pán)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與保存在硬盤(pán)上的標準圖像上相應模板的坐標進(jìn)行比較，就可以知道究竟采集圖像有多少位移和旋轉。然后將將標準圖像相應位移并旋轉，這樣就可以進(jìn)行圖像相減了。

3. 二值圖像的處理：在進(jìn)行了標準圖像的位置調整后，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(gè)差異圖像上還需進(jìn)一步處理方可得到正確的問(wèn)題點(diǎn)。經(jīng)大量試驗得出。問(wèn)題點(diǎn)的得出與三個(gè)因素有關(guān)，分別是LCD顯示矩陣的行列邊緣引起的對位問(wèn)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(gè)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(guò)濾的功能，過(guò)濾差異圖像以去除邊緣帶來(lái)的對位問(wèn)題；對采集圖像增加一個(gè)背景系數以減小噪聲的影響；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)品差異的調整如下點(diǎn)所述。這樣就可將可能的問(wèn)題點(diǎn)都提取出來(lái)了。

　　4. 產(chǎn)品差異的調整：在LCD的生產(chǎn)過(guò)程中，或多或少總存在產(chǎn)品的差異。擔由于機器視覺(jué)系統無(wú)法區分這些差別，就必須預先對采集的圖像作預調整以盡可能的減小產(chǎn)品差異對檢測的影響。本系統采用灰度整體拉伸的方法調節，因為對于LCD而言，總歸只有黑白兩種顏色。對應灰度直方圖則必有兩個(gè)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(lái)，將較高的一個(gè)作為調整的基點(diǎn)，與設定的標準值( 如灰度200)相除，得到的商為灰度拉伸的放大倍數。然后利用labVIEW中關(guān)于圖像相乘的子模塊，將此倍數乘采集圖像所有點(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(wèn)題與結論：

　　由于LCD產(chǎn)品科技附加值大，客戶(hù)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(huì )導致誤判和漏判。經(jīng)采用帶有人工智能的機器視覺(jué)檢測系統Lxy后，基本排除了人為因素造成的檢測問(wèn)題，使客戶(hù)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(zhù)非同尋常的意義。而在此就不能不提及NI公司的labVIEW5.1開(kāi)發(fā)平臺及功能強大的圖像處理軟件IMAQ所起的作用。因為采用了以上的產(chǎn)品，使我們的開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短很多。又由于NI公司產(chǎn)品的重用性能良好對將來(lái)的LCD新產(chǎn)品相應的檢測提供了廣闊的發(fā)展前景。