一种光学硬化膜试产线用缺陷检测系统
阅读说明：本技术 一种光学硬化膜试产线用缺陷检测系统 (Defect detection system for optical hardening film trial production line ) 是由 樊燕 张永汉 董红星 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光学硬化膜试产线用缺陷检测系统,包括卷绕有透明基材的放卷单元、第一输送单元、用于将硬化涂液涂布到所述的透明基材下表面上的涂布单元、第二输送单元、用于将所述的透明基材上的硬化涂液固化形成透明硬化层的固化单元、收卷单元、警报单元和控制单元,所述的放卷单元与所述的第一输送单元之间沿输送方向依次设置有第一光学检测设备和第一打标装置,所述的固化单元与所述的收卷单元之间沿输送方向依次设置有第二光学检测设备、第二打标装置和第三光学检测设备；优点是能够确认记录的缺陷是透明基材的缺陷、透明硬化层的缺陷或两者的叠加,为后续光学硬化膜生产工艺改进提供直接依据。(The invention discloses a defect detection system for an optical hardening film trial production line, which comprises an unreeling unit, a first conveying unit, a coating unit, a second conveying unit, a curing unit, a reeling unit, an alarming unit and a control unit, wherein the unreeling unit is coiled with a transparent base material, the coating unit is used for coating hardening coating liquid on the lower surface of the transparent base material, the curing unit is used for curing the hardening coating liquid on the transparent base material to form a transparent hardened layer, a first optical detection device and a first marking device are sequentially arranged between the unreeling unit and the first conveying unit along the conveying direction, and a second optical detection device, a second marking device and a third optical detection device are sequentially arranged between the curing unit and the reeling unit along the conveying direction; the method has the advantages that the recorded defects can be confirmed to be defects of the transparent substrate, defects of the transparent hardened layer or superposition of the defects and the transparent hardened layer, and direct basis is provided for improvement of a subsequent optical hardened film production process.)
技术领域
本发明属于光学硬化膜生产技术领域，尤其是涉及一种光学硬化膜试产线用缺陷检测系统。
背景技术
光学硬化膜一般包括透明基材和涂覆在透明基材表面经热固和/或UV光固形成的透明硬化层。在生产过程中，透明基材本身的缺陷(如扎点、划痕、孔洞等)、生产原料流转时被污染或人为因素致使透明硬化层混入异物(如气泡、团聚粒子、蚊虫等)以及在光学硬化膜的制备过程中因机械磕碰产生的划伤等缺陷，都会严重影响光学硬化膜的品质。
为优化量产工艺，在正式量产前需要进行试产，试产前需要人工进行透明基材的来料检验和光学硬化膜试生产过程检验，根据检验结果为后续生产工艺的优化及过程控制提供参考依据。透明基材的来料检验为采用人工检测透明基材卷料的外圈，且仅以外圈上各种缺陷的分布情况作为依据判断透明基材的来料是否合格，但是若透明基材卷料的外圈合格，而透明基材卷料的内圈存在缺陷，且内圈上的缺陷在涂布前未被及时发现，则可能严重影响光学硬化膜的品质，致使硬化涂液大量浪费。另外，透明基材上的部分缺陷是可以通过后续调整透明硬化层的厚度加以遮盖的，以TAC基材为例，轻微划伤(宽度≤0.05mm、长度≤1mm、间距≥15mm、条数＜3条/m2)是可以通过增加原透明硬化层厚度的10%～30%加以遮盖，因此若对透明基材的检验判断过于严苛，则会因为透明基材的不良率过高，导致原材料耗费较大。
通常光学硬化膜试生产过程检验是在透明硬化层成型后通过人工观测或光学检测设备记录光学硬化膜上的缺陷。如授权公告号为CN111452514B的中国发明专利中公开的一种偏光膜整线打标系统及方法，偏光膜即为一种多层复合型光学膜。该偏光膜整线打标系统包含有延伸复合段打标装置、涂布前段打标装置以及涂布后段打标装置，其需要二维码喷码机将二维码规律地喷涂在生产线延伸复合段的膜的边部，定义出膜的二维码坐标系，在后续自动光学检测单元和解码器辅助下，打标机根据第一、二、三缺陷部关于第三自动光学检测坐标系的坐标对涂布后的偏光膜进行打标，以标识出第一、二、三缺陷部。若采用该打标系统对以涂布方式制备的光学硬化膜进行缺陷标识，由于其对二维码喷码机的依存度高，需通过复杂的逻辑运算将各种缺陷在膜上的分布情况转化为统一坐标系内的坐标再进行统一打标，且在光学硬化膜的边部打印二维码本身对于光学硬化膜而言即引入了新的缺陷，故这类打标系统既不能在线直观表现光学硬化膜的缺陷部位，也不能就缺陷的影响程度进行客观判断，无法确认记录的缺陷是透明基材的缺陷、透明硬化层的缺陷或两者的叠加，存在很多不确定影响因子,不能为后续光学硬化膜生产工艺改进提供直接依据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够确认记录的缺陷是透明基材的缺陷、透明硬化层的缺陷或两者的叠加，为后续光学硬化膜生产工艺改进提供直接依据的光学硬化膜试产线用缺陷检测系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光学硬化膜试产线用缺陷检测系统，包括卷绕有透明基材的放卷单元、第一输送单元、用于将硬化涂液涂布到所述的透明基材下表面上的涂布单元、第二输送单元、用于将所述的透明基材上的硬化涂液固化形成透明硬化层的固化单元、收卷单元、警报单元和控制单元，所述的透明基材依次通过所述的第一输送单元、所述的涂布单元、所述的第二输送单元、所述的固化单元后得到光学硬化膜，所述的光学硬化膜卷绕到所述的收卷单元上，所述的放卷单元与所述的第一输送单元之间沿输送方向依次设置有第一光学检测设备和第一打标装置，所述的第一光学检测设备用于检测所述的透明基材上的缺陷，将所述的第一光学检测设备检测到的缺陷记为第一缺陷，所述的第一打标装置根据所述的第一缺陷所在的位置在所述的透明基材的上表面上做第一标识，所述的第一标识包括与所述的第一缺陷最严重的位置相对应的第一十字标识和将所述的第一缺陷包围的第一图形标识，所述的第一图形标识的形状与所述的第一缺陷的类型相对应；
所述的固化单元与所述的收卷单元之间沿输送方向依次设置有第二光学检测设备、第二打标装置和第三光学检测设备，所述的第二光学检测设备用于检测所述的光学硬化膜上的缺陷，将所述的第二光学检测设备检测到的缺陷记为第二缺陷，所述的第二打标装置根据所述的第二缺陷所在的位置在所述的透明基材的上表面上做第二标识，所述的第二标识包括与所述的第二缺陷最严重的位置相对应的第二十字标识和将所述的第二缺陷包围的第二图形标识，所述的第二图形标识的形状与所述的第二缺陷的类型相对应，所述的第三光学检测设备用于识别所述的第一十字标识、所述的第一图形标识、所述的第二十字标识和所述的第二图形标识，并将识别的图像数据发送至所述的控制单元；
所述的控制单元用于控制所述的第一光学检测设备、所述的第一打标装置、所述的第一输送单元、所述的涂布单元、所述的第二输送单元、所述的固化单元、所述的第二光学检测设备、所述的第二打标装置、所述的第三光学检测设备、所述的收卷单元和所述的警报单元协同工作，并根据所述的第三光学检测设备发送的图像数据做出如下判定：
a.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内没有第二十字标识，则表示该位置处的第一缺陷能够被透明硬化层完全遮盖；
b.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内有1～n个第二十字标识，与该位置处Lcm范围内的所有第二十字标识相对应的第二图形标识的形状和该位置处的第一图形标识的形状均相同，则表示该位置处的第一缺陷不能被透明硬化层完全遮盖；
c.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内有1～n个第二十字标识，与该位置处Lcm范围内的所有第二十字标识相对应的第二图形标识的形状分别和该位置处的第一图形标识的形状不同，则表示该位置处的第一缺陷能够被透明硬化层完全遮盖，但在涂布过程中引入了新的缺陷；
d.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内有2～n个第二十字标识，与该位置处Lcm范围内的部分第二十字标识相对应的第二图形标识的形状和该位置处的第一图形标识的形状相同，与该位置处Lcm范围内的另一部分第二十字标识相对应的第二图形标识的形状分别和该位置处的第一图形标识的形状不同，则表示该位置处的第一缺陷不能被透明硬化层完全遮盖，且在涂布过程中引入了新的缺陷；
e.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内存在n+1个以上的第二十字标识或至少一个第一十字标识，所述的控制单元控制所述的第一光学检测设备、所述的第一打标装置、所述的第一输送单元、所述的涂布单元、所述的第二输送单元、所述的固化单元、所述的第二光学检测设备、所述的第二打标装置、所述的第三光学检测设备和所述的收卷单元停止运行，并控制所述的警报单元发出警报；
f.若以某一位置处的第二十字标识为中心的Lcm范围内没有第一十字标识，则表示该位置处在涂布过程中引入了新的缺陷；
其中，0.2≤L≤1.5，5≤n≤10，且n为自然数。
所述的第三光学检测设备为彩色工业相机，所述的第一十字标识颜色与所述的第二十字标识颜色不同，所述的第一图形标识颜色与所述的第二图形标识颜色不同，所述的第一图形标识形状与所述的第二图形标识形状不同，所述的第一图形标识的位置与所述的第二图形标识的位置部分重合或错开，所述的第三光学检测设备用于有效识别所述的第一十字标识的颜色和形状、所述的第一图形标识的颜色和形状、所述的第二十字标识的颜色和形状以及所述的第二图形标识的颜色和形状，并将识别的图像数据发送至所述的控制单元，便于后续控制单元准确的判定各种缺陷的分布情况和透明基材上缺陷的被覆盖程度。
所述的放卷单元包括第一辊轴，所述的透明基材卷绕在所述的第一辊轴上。
所述的第一光学检测设备、所述的第二光学检测设备均为AOI自动光学检测仪。该结构中，AOI自动光学检测仪通过CCD摄像系统采集缺陷的图片，然后通过图像处理卡与计算机处理软件等的算法处理后，提取缺陷的主要特性参数，并与控制单元数据库里定义的缺陷模板中的参数进行比对，确认该缺陷的类型。
所述的第一打标装置包括用于打第一十字标识的第一打标机和用于打第一图形标识的第二打标机，所述的第一打标机和所述的第二打标机均采用耐高温和/或抗UV速干油墨；所述的第二打标装置包括用于打第二十字标识的第三打标机和用于打第二图形标识的第四打标机，所述的第三打标机和所述的第四打标机均采用速干油墨。该结构中，速干油墨的类型根据固化单元的固化方式进行选择，如热固采用耐高温速干油墨，UV光固采用抗UV速干油墨，以保证透明基材上的所有标识不会受到后续固化环境影响，所有标识不易发生缺失，有利于后续控制单元做出准确的判定。
所述的收卷单元包括第二辊轴和用于驱使所述的第二辊轴转动的转动电机，所述的光学硬化膜卷绕在所述的第二辊轴上，所述的转动电机与所述的控制单元电连接。
所述的放卷单元与所述的第一光学检测设备之间设置有第一储料单元，所述的第一储料单元包括多根第三辊轴和第一直线驱动机构，多根所述的第三辊轴上下交错分布，所述的透明基材呈蛇形走料的形式通过多根所述的第三辊轴，所述的第一直线驱动机构与所述的控制单元电连接，所述的第一直线驱动机构用于驱动任意一排所述的第三辊轴上下移动；
所述的第二打标装置与所述的第三光学检测设备之间设置有第二储料单元，所述的第二储料单元包括多根第四辊轴和第二直线驱动机构，多根所述的第四辊轴上下交错分布，所述的光学硬化膜呈蛇形走料的形式通过多根所述的第四辊轴，所述的第二直线驱动机构与所述的控制单元电连接，所述的第二直线驱动机构用于驱动任意一排所述的第四辊轴上下移动。该结构中，由于第三光学检测单元需要对随机出现的不同标识的颜色及形状进行识别，以便于控制单元确定透明基材的缺陷是否能够被有效覆盖，用于分析统计后续涂布制备透明硬化层时所产生的新缺陷的分布情况，如若光学硬化膜上的缺陷量过多，则处理时间相对更久，为保证正常生产，通过设置第一储料单元和第二储料单元，透明基材在第一储料单元处形成蛇形走料，通过第一直线驱动机构驱动任意一排第三辊轴相对于其他第三辊轴进行相反方向上的移动，能够使透明基材的输送线路相对延长，以达到暂时储存透明基材的目的，同样的，光学硬化膜在第二储料单元处形成蛇形走料，通过第二直线驱动机构驱动任意一排第四辊相对于其他第四辊轴进行相反方向上的移动，能够使光学硬化膜的输送线路相对延长，以达到暂时储存光学硬化膜的目的，确保试生产线的正常作业。
所述的警报单元为声光警报器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、通过第一光学检测设备检测透明基材上的缺陷，并通过第一打标装置打标记录，然后通过第二光学检测设备检测光学硬化膜上的缺陷，并通过第二打标装置打标记录，最后通过第三光学检测设备识别所有标识并将识别到的图像数据发送至控制单元，控制单元比对所有标识并根据判定方法直接得到检测到的缺陷来自于透明基材、透明硬化层或两者的叠加，以及直接得到透明基材上的缺陷能否被透明硬化层遮盖，为后续光学硬化膜生产工艺改进提供直接依据；
2、通过在第一缺陷最严重的位置打上第一十字标识，并以尽量包围第一缺陷为原则打上与第一缺陷相对应的第一图形标识，且在第二缺陷最严重的位置打上第二十字标识，并以尽量包围第二缺陷为原则打上与第二缺陷相对应的第二图形标识，由于十字形的标识相对于其它形状的标识更容易被第三光学检测设备获取，也容易对缺陷的实际位置进行定位，便于控制单元根据不同十字标识中心点之间的距离，判断同类缺陷所对应的第一图形标识和第二图形标识之间的重合度和错边量，以便更加精准的判断透明基材上的缺陷被透明硬化层的遮盖程度，为后续光学硬化膜精确控制透明硬化层膜厚提供直接判据，此外通过统计第一图形标识和第二图形标识的数量，能够直接获得所有缺陷的种类及分布情况等参数，为后续光学硬化膜生产过程控制提供参考；
3、第一标识和第二标识均位于透明基材相对于透明硬化层的另一表面上，第一标识不会浸润在硬化涂液内而造成污染，且第一标识和第二标识均采用速干型油墨，不会使光学硬化膜在卷对卷的连续生产过程中污染透明硬化层表面，所有标识的圈界范围适宜，不会给光学硬化膜带入不必要的杂质，故以油墨直观标识缺陷的方式不会影响整个光学硬化膜的洁净化生产，且方便后续光学硬化膜贴附到具体商品上时裁切以剔除不良；
4、若以第一十字标识为中心的Lcm范围内存在n+1个以上的第二十字标识或至少一个第一十字标识，表示透明基材上的第一缺陷和透明硬化层上的第二缺陷较为密集，控制单元控制第一光学检测设备、第一打标装置、第一输送单元、涂布单元、第二输送单元、固化单元、第二光学检测设备、第二打标装置、第三光学检测设备和收卷单元停止运行，并通过警报单元发出警报提醒工人，由工人根据光学硬化膜面上标识的密度判定该范围内第一缺陷和第二缺陷的严重程度，手动记录检测结果。若是因第一缺陷数量较多引起停机，则需联系原料供应商分析透明基材缺陷的成型原因，并做原材料的退货处理；若是因第二缺陷数量较多引起停机，则需采取调整生产工艺参数(如降低辊轴的运转速度)和/或硬化涂液的原料配比(如降低原料中粒子的比例)等措施，从光学硬化膜的试生产过程中找到引发上述所有缺陷的源头，为后续光学硬化膜的量产保驾护航。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明的控制框架图。
图中：11、放卷单元；111、第一辊轴；12、第一输送单元；13、涂布单元；14、第二输送单元；15、固化单元；16、收卷单元；161、第二辊轴；17、警报单元；18、控制单元；2、透明基材；3、光学硬化膜；4、第一光学检测设备；5、第一打标装置；51、第一打标机；52、第二打标机；6、第二光学检测设备；7、第二打标装置；71、第三打标机；72、第四打标机；8、第三光学检测设备；91、第一储料单元；911、第三辊轴；92、第二储料单元；921、第四辊轴。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：如图1和图2所示，一种光学硬化膜试产线用缺陷检测系统，包括卷绕有透明基材2的放卷单元11、第一输送单元12、用于将硬化涂液涂布到透明基材2下表面上的涂布单元13、第二输送单元14、用于将透明基材2上的硬化涂液固化形成透明硬化层的固化单元15、收卷单元16、警报单元17和控制单元18，透明基材2依次通过第一输送单元12、涂布单元13、第二输送单元14、固化单元15后得到光学硬化膜3，光学硬化膜3卷绕到收卷单元16上，放卷单元11与第一输送单元12之间沿输送方向依次设置有第一光学检测设备4和第一打标装置5，第一光学检测设备4用于检测透明基材2上的缺陷，将第一光学检测设备4检测到的缺陷记为第一缺陷，第一打标装置5根据第一缺陷所在的位置在透明基材2的上表面上做第一标识，第一标识包括与第一缺陷最严重的位置相对应的第一十字标识和将第一缺陷包围的第一图形标识，第一图形标识的形状与第一缺陷的类型相对应。
本实施例中，固化单元15与收卷单元16之间沿输送方向依次设置有第二光学检测设备6、第二打标装置7和第三光学检测设备8，第二光学检测设备6用于检测光学硬化膜3上的缺陷，将第二光学检测设备6检测到的缺陷记为第二缺陷，第二打标装置7根据第二缺陷所在的位置在透明基材2的上表面上做第二标识，第二标识包括与第二缺陷最严重的位置相对应的第二十字标识和将第二缺陷包围的第二图形标识，第二图形标识的形状与第二缺陷的类型相对应，第三光学检测设备8用于识别第一十字标识、第一图形标识、第二十字标识和第二图形标识，并将识别的图像数据发送至控制单元18。
本实施例中，控制单元18用于控制第一光学检测设备4、第一打标装置5、第一输送单元12、涂布单元13、第二输送单元14、固化单元15、第二光学检测设备6、第二打标装置7、第三光学检测设备8、收卷单元16和警报单元17协同工作，并根据第三光学检测设备8发送的图像数据做出如下判定：
a.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内没有第二十字标识，则表示该位置处的第一缺陷能够被透明硬化层完全遮盖；
b.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内有1～n个第二十字标识，与该位置处Lcm范围内的所有第二十字标识相对应的第二图形标识的形状和该位置处的第一图形标识的形状均相同，则表示该位置处的第一缺陷不能被透明硬化层完全遮盖；
c.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内有1～n个第二十字标识，与该位置处Lcm范围内的所有第二十字标识相对应的第二图形标识的形状分别和该位置处的第一图形标识的形状不同，则表示该位置处的第一缺陷能够被透明硬化层完全遮盖，但在涂布过程中引入了新的缺陷；
d.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内有2～n个第二十字标识，与该位置处Lcm范围内的部分第二十字标识相对应的第二图形标识的形状和该位置处的第一图形标识的形状相同，与该位置处Lcm范围内的另一部分第二十字标识相对应的第二图形标识的形状分别和该位置处的第一图形标识的形状不同，则表示该位置处的第一缺陷不能被透明硬化层完全遮盖，且在涂布过程中引入了新的缺陷；
e.若以某一位置处的第一十字标识为中心的Lcm范围内存在n+1个以上(包括n+1个)的第二十字标识或至少一个第一十字标识，控制单元18控制第一光学检测设备4、第一打标装置5、第一输送单元12、涂布单元13、第二输送单元14、固化单元15、第二光学检测设备6、第二打标装置7、第三光学检测设备8和收卷单元16停止运行，并控制警报单元17发出警报；
f.若以某一位置处的第二十字标识为中心的Lcm范围内没有第一十字标识，则表示该位置处在涂布过程中引入了新的缺陷；
其中，0.2≤L≤1.5，通常L取1，然后根据实际生产工艺参数等进行微调；5≤n≤10，且n为自然数，通常n取5，然后根据实际生产工艺参数等进行微调。
本实施例中，第一输送单元12和第二输送单元14均为本技术领域常规的结构，此处不做展开。
由于光学硬化膜在生产时随机出现的缺陷是已知的，将已知的所有缺陷根据其类型进行分类，并将已知的所有缺陷的特征录入到控制单元的数据库里作为缺陷模板，同时控制单元的数据库里预设有多种图形标识，每一种缺陷的类型分别对应一种图形标识。当任意两个第一缺陷的类型相同时，该两个第一缺陷处的两个第一图形标识形状相同，当任意两个第一缺陷的类型不相同时，该两个第一缺陷处的两个第一图形标识形状不相同，当某个第一缺陷的类型和某个第二缺陷的类型相同时，该第一缺陷处的第一图形标识和该第二缺陷处的第二图形标识形状相同，当某个第一缺陷的类型和某个第二缺陷的类型不相同时，该第一缺陷处的第一图形标识和该第二缺陷处的第二图形标识形状不相同，如第一缺陷和第二缺陷为划痕类缺陷时采用椭圆形标识、为划伤类缺陷时采用长方形标识、为扎点类缺陷时采用圆形标识、为白点类缺陷时采用三角形标识等等，具体根据实际情况进行调整，以能够尽量将缺陷部位包围为准，且能从形状上明显区分不同类型的缺陷。
实施例二：其余部分与实施例一相同，其不同之处在于第三光学检测设备8为彩色工业相机，第一十字标识颜色与第二十字标识颜色不同，第一图形标识颜色与第二图形标识颜色不同，第一图形标识形状与第二图形标识形状不同，第一图形标识的位置与第二图形标识的位置部分重合或错开，第三光学检测设备8用于有效识别第一十字标识的颜色和形状、第一图形标识的颜色和形状、第二十字标识的颜色和形状以及第二图形标识的颜色和形状，并将识别的图像数据发送至控制单元18。
本实施例中，放卷单元11包括第一辊轴111，透明基材2卷绕在第一辊轴111上。
本实施例中，第一光学检测设备4、第二光学检测设备6均为AOI自动光学检测仪。
本实施例中，第一打标装置5包括用于打第一十字标识的第一打标机51和用于打第一图形标识的第二打标机52，第一打标机51和第二打标机52均采用耐高温和/或抗UV速干油墨；第二打标装置7包括用于打第二十字标识的第三打标机71和用于打第二图形标识的第四打标机72，第三打标机71和第四打标机72均采用市售速干油墨。
本实施例中，收卷单元16包括第二辊轴161和用于驱使第二辊轴161转动的转动电机(图中未显示)，光学硬化膜3卷绕在第二辊轴161上，转动电机与控制单元18电连接。
实施例三：其余部分与实施例一相同，其不同之处在于放卷单元11与第一光学检测设备4之间设置有第一储料单元91，第一储料单元91包括多根第三辊轴911和第一直线驱动机构(图中未显示)，多根第三辊轴911上下交错分布，透明基材2呈蛇形走料的形式通过多根第三辊轴911，第一直线驱动机构与控制单元18电连接，第一直线驱动机构用于驱动任意一排第三辊轴911上下移动。
本实施例中，第二打标装置7与第三光学检测设备8之间设置有第二储料单元92，第二储料单元92包括多根第四辊轴921和第二直线驱动机构(图中未显示)，多根第四辊轴921上下交错分布，光学硬化膜3呈蛇形走料的形式通过多根第四辊轴921，第二直线驱动机构与控制单元18电连接，第二直线驱动机构用于驱动任意一排第四辊轴921上下移动。
本实施例中，警报单元17为声光警报器。