偏光片在生产过程中（包括拉伸、涂布、贴合、裁切、磨边、检验等）各环节都有可能产生缺陷。而检验是工人一张一张单独作业的，通过手持偏光片在灯源的不同位置和角度变换来检出缺点，对人员技术要求高。行业痛点：劳动密集，人眼检测易疲劳，检出能力低。所以近几年偏光片行业头部企业都在大力研发和发展偏光片自动光学检测技术。
一、偏光片的结构及检验工艺现状
偏光片是用聚乙烯醇（PVA）等多层高分子聚合材料组合成的能够生成偏振光光学特性的器件。图1是偏光片和液晶面板的组成。传统偏光片的检测以人眼借助特定光源通过透射、反射和直交工艺进行检验，主要缺点有喷码、气泡、凹凸、脏污、异物、压痕等，这些缺点贴到液晶面板上，影响显示效果，不同客户的品质规格大小也不同，因此对人员的检出技术要求非常高，人员检验也因疲劳和专注度因素造成漏失，所以研究设计一套自动光学缺点检查机来替代人工检验和分选，克服人员因素，减少不良漏失，提升效率。
二、偏光片自动光学检查机方案设计
自动光学检查机机构设计由发片站、置中站、清洁站、检测站和分选站五大部分组成，见图2。流程是人工将整叠偏光片放入到上料平台，发片站启动后把整叠产品通过取拉料机构，把偏光片分开，单张放到输送皮带上，通过转动的皮带进入八字型置中站进行置中，保证往后流的产品没有歪斜，再进入清洁站清洁粘尘产品表面，防止表面灰尘影响检测，上下表面清洁干净的偏光片流片到AOI检测站，检测站通过各工位CCD线扫相机取像，软件算法检测，依参数配方判定产品等级并将等级信息传输给分选站，分选站依据AOI判定的信息进行分选，NG缺陷产品打落到NG收料盒，OK无缺陷产品打落流向OK收料盒，由此实现偏光片自动检测和分选。收料盒收集到设定数量产品后，由人员拿出进行包装工序。整机包含偏光片自动发片、置中、清洁、检测和分选功能的具有流水线型自动化设备，其中人机交互操作软件功能方面：配置用户权限管理、检测参数配方管理、系统日志、缺陷检测信息、历史数据查询、生产报表导出等必要功能。安全防护方面：配置急停按钮、安全门，检测区光源因亮度高，所以安全门材质使用有色有机玻璃，防止照射人眼损伤，作业区域有安全光栅保护，各同步带或齿轮等传动装置需要安全护罩，防止人员夹伤。
三、偏光片自动光学检查关键技术
偏光片检查机关健技术在于具有自动光学检测功能的检测站。检测站检测工位相机的选型和打光方式，决定缺点检出的效果，依据缺点大小设计最佳为3-4个像素点来解析缺点，依缺点成像特性，分别设计不同打光方式和光源。检测站最终设计架构分4个工位，附图3a。分别是工位1检测凹凸脏污缺点，缺点≥0.1mm为不良品，需求检测精度28um，配16K黑白线扫描相机，由于凹凸类缺陷的产品表面不平整，故使用衍射光源，入射光在物体表面缺陷处的波长较长，使缺陷成像具有凹凸感，便于检出；工位2检喷码和标识缺点，检测精度57um，有颜色区分要求，故配8K彩色线扫描相机，为了使光充分进入相机扫描线，使相机拍出的图像颜色特征更加明显，为便于检出用透射光源；工位3检测气泡,裂纹缺点，需求检测精度28um，配16K黑白线扫描相机，实验研究测试同轴光源可以消除物体表面不平整造成的阴影，从而减少干扰，提高成像清晰度，当光在经过气泡、裂纹等缺陷时会折射，光的强度会大于周围环境，从而更加便于检出，故用反射同轴光源；工位4检测压痕等缺点，需求精度65um,配置2500W像素面阵相机，采用栅格反射面光源，使缺陷在图片成像中产生明显的形变，更加便于检出, 达到缺陷检测技术设计要求，附图3b。
四、自动光学检查机应用
偏光片自动光学检查机设计为封闭空间，配置100级FFU，提升机台内部的洁净度，而且减少了人工检查工序，所以一定程度上提升了产品的良率，软件开发方面运用多种先进算法，如位置算法，灰阶特征算法和深度学习算法，极大地提升了缺陷检出的效率。其他指标方面，如控制缺点漏失率≤0.1%，产品通过机台时机损不良率≤0.01%，机台的嫁动率>99.5%等。效益方面，一台检查机每天的产出达到15个熟练工人的产出，投资成本约2年回收，后续每年为企业节省15个人力成本。
偏光片检查机整机由可编程逻辑控制器PLC控制和工业主机检测软件运行，图像数据处理，缺点判定和数据存储，集成电气控制技术，感应器检测技术，电机控制技术，传动控制技术，PLC控制技术，光学检测技术等组合成具有柔性控制检测系统的偏光片自动光学缺点检查机。
五、结束语
偏光片自动缺点检查机的适用于主流矩型和异型偏光片，能够检出约98%以上的产品缺陷，满足大部分生产需求，存在的不足之处，在压迹、歪点、气纹类缺点，实际应用时由于该类缺陷光学成像特性不明显，造成检出率约45%，后期需要升级光源测试和深度学习软件改进和完善。AOI光学检测自动化设备成功实现机器替代人工缺陷检查作业，是企业提升效率，提高品质，节省成本的必由之路，也是社会生产技术进步和发展的必然结果，也为后期企业提升更大生产效率进行数字化转型建设智能工厂提供条件。
参考文献：
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[3]周骥平,林岗.机械制造自动化技术[M].北京:机械工业出版社,2018.
[4]范志新.偏光片制造技术[M].北京:科学出版社,2017.
作者简介：
王林炎（1981.11-）男，浙江宁海人，全日制大专毕业，部门经理，从事偏光片的裁切技术，端面研磨技术，自动化AOI检片技术和提升机台OEE方向的研究
