TCO为透明导电氧化物，其自身透光率突出，且电阻率较低，在CTP中应用广泛，以TCO为支持刻蚀的电路为ITO电路[1]。为实现对不良ITO电路的筛选，ITO刻蚀后续对其电路缺陷检测，当下主要以显微镜人工观察检测其缺陷，但此方式费时费力，检测效率低[2]。新时期电容触摸屏精度不断提高，电路线宽逐渐达到几微米，人工观察方式也就显得较为落后，故文章提出电容屏ITO电路缺陷自动检测光照分析，以此优化原本检测难题。
1电容屏原理
以电容技术为支持的触摸屏技术，属于四层复合玻璃屏，玻璃屏内表面及夹层存在ITO导电层，最外层设置有玻璃保护层[3]。内层的ITO为屏蔽层，可确保设备有良好的运行环境。夹层的ITO为检测定位工作层，其在四个角及四条边可引出四个电极。电容屏最初原理为，人是接地物，为工作面提供较低电压，若用户触摸屏幕，则手指吸走电流，电流从触摸屏四角电极流出，而流经电极的电流及手指到四角距离比例不同，控制器对各个电流比例计算，最终计算得出触摸点位置。但是此方式使用的透明导电材料ITO其氧化金属较为脆弱，不可直接作工作层使用，需在外部增加坚硬玻璃保护。
2.照明方面的优化
2.1模式优化
CCD（电荷耦合器件）其通过线阵CCD成像，成像需沿透镜光轴光线，完成成像[4]。由此可见，CCD成像必须以同轴光源为支持。其CTP基板表面及ITO膜表面都为近似镜面，且CTP的ITO线路上下互相对称。线阵CCD相机得到图像后，其灰度值受CCD信号电压影响，且灰度值和CCD信号电压为正比关系。CCD的输出信号电压计算方式为：
（1）
其中，R是线阵CCD特性系数，Cint为CCD积分时间，Cr为镜头透镜投射系数，为被测玻璃反射系数，I为光源光强，L为光源距离被测玻璃的实际距离，F为相机的光圈数值，m为系统的放大系数。α2为入射光法线夹角。
等光学硬件及检测精度、参数确定后，（1）中的R、Cr、L等也相继确认，触摸屏上需检测的各项内容，可简化为ITO膜微元、玻璃基板微元，得到CCD各输出电压：
其中，α3为反射光法线夹角，Uj为玻璃基板微面CCD成像像元的电压，是玻璃基板反射系数，Um为玻璃基板微面其CCD成像像元电压，为ITO膜自身反射系数。
具体的描述如下：
（4）
ITO膜其光学特性和玻璃基板的光学特性具有相似性：ITO膜的电路反射率为0.1，其透射率为0.9。而反观玻璃基板，其反射率仅为0.02，透射率则为0.98。也就是说，两数值具有高度相似性，其成像对比度也相对较小。且从式（4）可得，α2、α3相等，都为0°，这就使得ITO膜及玻璃基板等对比度大大提高，且α2、α3相等还可避免dA微面发射光强叠加。而α2、α3相等的照明方式，也可分为明场照明、透射照明。
（1）明场照明方式如图1所示。
图1 明场照明反射成像模式示意图
图中，a图线阵光源阻挡了反射光射进CCD，而b图中，CCD又遮挡光源垂直照射被测的对象光线。故推荐采用透射照明成像方式。
（2）透射照明成像方式如图2所示
图2 透射成像示意图
采取上述透射方式进行成像分析，其主要结构为3层高透射结构，采取这种方式，在成像过程中，打入CCD的透射光有多束，透射光在多层玻璃上反复的发生透射，最终透射也就形成重叠加光。而光经过多次的反射之后，会产生大量的损耗，最终进入CCD的光强也就较弱，这种多次反射透射的光相较于一次性透射进入CCD的光强差异较大，多次反射透射的光较弱，几乎可忽略不计。
此具体的透射照射方式ITO线路及玻璃基板对比度计算公式简化为：
（5）
公式简化为：
（6）
2.2光强优化
在光强优化方面，可通过加装漫射板，一次大大提高均光效果，但是采取此措施，会导致原本光源的亮度受到影响，若光源亮度受到影响，则光源整体表现出均光不足的问题，在此前提下，最终形成的图像会出现多处亮斑，影响图像实际质量。
研究发现，线阵CCD积分时间Cint和行频存在必然联系，Cint和行频为反比关系，而行频本身还受到多方面因素的限制，如设备自身扫描准确度、设备的运行速度等，都会对行频造成一定影响。为确保检测的质量，应采取高精度、高行频的专业化平台为支持。要获取有较高对比度的图像，需尽可能的提高光源自身亮度。但是光源强度的设计，应通过科学实验得到准确数值区间。
故在确定具体的照明方式之后，需优化光照强度。
开展实验，将不同的光强作为实验的主要变化参数，采集好图像，并对图像对应的灰度直方图分析，分析其双峰效果，最终得到对应的光强，该光强就是最佳的照明光强。实验成像硬件系统参数如表1所示。
表1 实验成像系统参数
3.实验分析
对上述分析以实验方式验证分析，具体分析如下。
3.1光照方式
设置X-Y数控平台，按照表1中参数数据，以相同参与，用α=0，及α≠0光照模式，以此采集对应的图像，最终对不同图像其直方图详细分析。
3.2光强实验
开展光照实验，将光源划分为多个不同等级，共256个等级分别分析。其中，设置暗室电压为0，则对应的亮度也为0。在本次试验中，若设置光源的电压为24V，则需设置其实际的亮度等级在256，若亮度等级降低，则电压也相应发生变化。可将亮度等级一共分为256个等级，对光源分别分析。
实验开始时，需确保各项设计好的参数对应变化，保持各类参数不变，逐渐增加光强，以此获取各项不同等级光照下的图像、直方图，实验后还需对直方图的双峰效果合理分析，以双峰效果判定何为最佳光照强度。
3.3数据分析
数据分析主要针对四个光源亮度级别图像分析，为50、160、200、256等级光源，并分析对应光源等级下的直方图，具体结果如下所示：
光源亮度50时，其直方图双峰不明显，主要是光源整体的亮度不满足要求，间接导致对应的CCD存在曝光不足问题，曝光不足又会导致最终出来的图像不清晰，受到条纹干扰。而在光源为160时，其直方图的双峰较为明显，对最终的图像观察，发现图像仍然存在干扰条纹。待光源等级提升到200，再分析图像，发现图像呈像较为清晰，基本消除条纹干扰，且直方图的双峰值较为明显。此外，LED光源有其自身特点，若其光源亮度逐渐升高，则其光源衰减越快，故将亮度绑定为220，在保证足够亮度的基础上，也降低LED衰减速度。而将亮度设置在220，还可留有一定迂回空间，后续若光源出现衰减，也会使得衰减后的光源在200等级以上，其亮度满足相关使用要求。
将实验标准的光源设置在220级别，之后，控制对应的光照倾角数据为α=0°、α=45°，以此为实验参数对相应的图像、直方图进行采集。和光源亮度200实验进行比对分析，发现α=0°，此时，发现对应的图像、灰度直方图明显比为45°，且此情况下，相关图像的效果较为理想。由此可见，透射照明的实际图像效果比反射照明得到的图像整体质量要好。
4.结果分析
经上述阐述及实验分析，发现：若自动检测光照分析采取透射照射方式，此方式存在一定优势。采用此方式，可有效避免各个dA微面反射光的叠加出现，进而提高玻璃基板的CCD图像对比度。此外，以透射照射支持，其ITO膜电路线阵CCD图像对比度也得到进一步提高。经研究发现，若光强不满足要求，较弱的光源将导致CCD缺乏必要的曝光，最终的图像也就趋于暗淡，图像上还存在条纹干扰状况。此状况持续到光强等级200后，逐渐衰弱，超出200后，即使光强增大，对应图像质量也没有较大提升，综合考虑各方面因素，最终取光照最佳等级为220。
5.结语
综上所述，文章对电容屏ITO电路缺陷自动检测光照分析，通过实验，发现若电容屏其处于整体光强弱的背景下，发现对应的CCD存在曝光不足的问题，这就导致最终呈现出来的图像会较为模糊，受到不同程度的条纹干扰。而若不断提高光强，发现对应的图像灰度直方图其双峰现象逐渐凸显，但是在200光照等级后，其变化逐渐不明显。
参考文献
[1]刘西锋, 胡玉薇. PCB Defect Inspection Based on Contour Extraction%基于轮廓提取的电路板缺陷检测[J]. 机械制造与自动化, 2018, 000(002):171-174.
[2]何比干. 电梯门回路检测的常见电路设计原理、缺陷和隐患分析[J]. 中国电梯, 2019, 030(005):63-67.
[3]何俊杰, 肖可, 刘畅,等. 基于区域神经网络的TFT-LCD电路缺陷检测方法%TFT-LCD Circuit Defects Detection Based on Faster R-CNN[J]. 计算机与现代化, 2018, 000(007):33-38.
[4]高三策, 孙添资, 张平,等. 110 kV电容器组保护缺陷分析及处理%Analysis of Protection Defect for 110 kV Capacitor Bank and Its Treatment[J]. 内蒙古电力技术, 2018, 036(003):89-92.
