福建捷聯(lián)電子有限公司 林秋娟

傳統(tǒng)的顯示器生產(chǎn)屬于生產(chǎn)力密集型的行業(yè)，產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一系列工序流程依托于大量的勞動力。近年來，勞動力成本的不斷攀升，自動化技術(shù)的不斷進(jìn)度，工業(yè)4.0推動著傳統(tǒng)顯示器行業(yè)進(jìn)行了推陳革新，智能制造成為大勢所趨。而線體自動化程度決定了產(chǎn)品的品質(zhì)，精度，時間成本，人力成本等等。

作為全球著名的顯示器制造商，全球擁有數(shù)個制造基地，成熟的全球化生產(chǎn)運(yùn)作體系下，如何讓自動化生產(chǎn)+智能制造穩(wěn)步推進(jìn)成為當(dāng)前的首要任務(wù)。緊跟工業(yè)4.0步伐，大闊步進(jìn)行之智能化改造迫在眉睫，特成立工業(yè)4.0部門對工廠進(jìn)行智能化改造。

改造前的生產(chǎn)線主要存在以下問題：

（1）人工組裝，定位精度較差，易存在變異影響產(chǎn)品組配公差。

（2）肉眼檢驗(yàn)，容易出現(xiàn)視覺疲勞，影響問題檢出率，易造成不良品流出，對產(chǎn)品品質(zhì)管控不利。

（3）缺乏數(shù)據(jù)分析功能，無法及時自動糾偏，自動化程度低。

（4）人力日益攀升，直接作業(yè)人力招聘難度高，智能化改造已于大勢所趨。

基于以上原因，工廠決定針對顯示器生產(chǎn)線體，從SMT→MI→LCM→成品組裝各環(huán)節(jié)進(jìn)行自動化改造，本文重點(diǎn)介紹其中的LCM線體自動化改造項(xiàng)目。

1 LCM線體介紹

作為顯示器最重要的部件，LCM即為LCD顯示模組、液晶模塊，是指將液晶顯示器件連接件，控制與驅(qū)動等外圍電路，PCB電路板，背光源，結(jié)構(gòu)件等裝配在一起的組件。LCM組件涵蓋了OC、導(dǎo)光板、擴(kuò)散片、膠框、背板、LED燈條、塑膠機(jī)構(gòu)件等等。如何將快速、高精度將眾多配件組配在一起，給用戶呈現(xiàn)最佳的視覺效果，這就是LCM線體一直尋求改變提高組配質(zhì)量的動力。

2 改造方案

重點(diǎn)針對精度要求高的關(guān)鍵站位，包含投放背板、OC組裝和保壓、反射片安裝、擴(kuò)散片裝、LGP燈條組裝等等均進(jìn)行智能化改造，改變目前人工+輔助治具完成的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)全自動化。

改造前：

如圖1所示，LCM組裝工序多，人工作業(yè)環(huán)節(jié)多，組裝精度不易控制，且因作業(yè)環(huán)境為無塵環(huán)境，對作業(yè)人員要求較高，且無法自動控制，實(shí)時監(jiān)測偏差并及時糾偏。

圖1 LCM組裝工序

改造后：

精度要求高的關(guān)鍵站位，包含投放背板、OC組裝和保壓、反射片安裝、擴(kuò)散片裝、LGP燈條組裝等等均實(shí)現(xiàn)自動化，優(yōu)化了組裝效率及精度，同步畫檢站同步導(dǎo)入AOI自動檢測，大大提升了問題的偵測力，改善了LCM組件的品質(zhì)。

3 組配線體改造項(xiàng)目

本次LCM自動裝配線體自動化改造主要采用了一系列先進(jìn)的ABB 6軸工業(yè)機(jī)器手臂（如3.1&3.2）用于精度要求高，作業(yè)難度大，品質(zhì)要求高的工序，用于提升線體的整體效益。ABB機(jī)器手臂是一種的可編程的自動機(jī)械手臂，它們依靠可移動的身體結(jié)構(gòu)、伺服裝置、傳感系統(tǒng)、電源系統(tǒng)以及用于控制所有這些要素的計算機(jī)系統(tǒng)程序來搭配完成任務(wù)。

ABB主要采用RAPID編程，RAPID程序由程序模塊和系統(tǒng)模塊組成，通過RAPID編程創(chuàng)建不同需求的程序，機(jī)器人可以精確地移動機(jī)器臂，使機(jī)器臂不斷重復(fù)完全相同的動作。機(jī)器人利用運(yùn)動傳感器來確保自己完全按正確的位置及路徑移動，最終實(shí)現(xiàn)物料的精確抓取及組配。同時ABB機(jī)器人有一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆琅鲎蚕到y(tǒng)，其工作原理是減少碰撞力對機(jī)器人本體的影響，避免機(jī)器人本體或者外圍設(shè)備等損壞。防碰撞傳感器非常靈敏，當(dāng)碰撞事件發(fā)生時，機(jī)器人會立即停止工作，并沿先前的行走路線的反方向移動一小段距離用以釋放殘余應(yīng)力。直到碰撞報警被確認(rèn)解除之后，機(jī)器人才可繼續(xù)沿著預(yù)先設(shè)定的工作路徑繼續(xù)工作。

3.1 自動投反射片&擴(kuò)散片、LGP組件

視覺采用?？倒I(yè)鏡頭，精準(zhǔn)定位并通過機(jī)械手臂，實(shí)現(xiàn)自動抓拍背板產(chǎn)品位置和反射片位置，通過系統(tǒng)算法，每次根據(jù)反饋的數(shù)值進(jìn)行自動差補(bǔ)中心位置差來調(diào)整位置，實(shí)現(xiàn)高精度自動組裝，設(shè)備精度達(dá)到±0.02mm，組裝精度0.2mm。從而達(dá)成人員零接觸，避免人工組裝磕碰傷，臟污等問題，改善異物環(huán)境。同時此類設(shè)備全過程100%離子靜電消除，同時防止靜電對LB的傷害。

3.2 自動組OC

自動OC組裝機(jī)臺，采用工業(yè)機(jī)械手搭配視覺系統(tǒng)完成組裝，采用2套6軸的ABB機(jī)械手和1套EPSON的4軸機(jī)械手來分段處理OC撕膜，以達(dá)到300UPPH的速度要求。此設(shè)備為業(yè)界首創(chuàng)曲面自動機(jī)械手壓彎后，再曲面自動貼合組裝，組裝過程實(shí)時監(jiān)控調(diào)整組裝位置，形成閉環(huán)反饋位置

來調(diào)整位置精度，達(dá)到組裝精度0.2mm，有效的控制無邊框產(chǎn)品左右GAP值以及左右側(cè)的均勻度。此設(shè)備實(shí)現(xiàn)了平/曲面機(jī)種組配的兼容，同時達(dá)成了到R1000-R1800的曲率機(jī)型的兼容組配。

3.3 OC自動保壓

自動保壓機(jī)臺采用分區(qū)分點(diǎn)自動檢測產(chǎn)品6個區(qū)域的壓力值；采用機(jī)械手自動取放LCM組件，完成自動上下料的動作，配套采用伺服垂直上下壓合產(chǎn)品，在達(dá)到保壓數(shù)值的要求后，停止保壓10S，確保產(chǎn)品有效的貼合，此設(shè)備可以自動反饋壓力參數(shù)，在壓力值未達(dá)到的情況下，實(shí)現(xiàn)自動報警調(diào)整參數(shù)。

4 光學(xué)AIO自動檢測項(xiàng)目

本次LCM線體畫檢自動化方案采用采用柔性化制造部署+全方位光學(xué)識別的AIO檢測方式，成像系統(tǒng)采用專業(yè)工業(yè)級攝像頭、激光傳感器、定制的光場光源組合達(dá)到科研級成像系統(tǒng)的構(gòu)建。操作系統(tǒng)基于四色法和平場標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)色亮度測量、動態(tài)閾值的智能自動光學(xué)缺陷檢測方式，實(shí)現(xiàn)了不同產(chǎn)品的諸如LCD/OLED/Mini-LED/MicroLED等兼容，同時可支持不同尺寸的平面與曲面產(chǎn)品的測試查驗(yàn)，測試結(jié)果可實(shí)時上傳服務(wù)器或本地設(shè)備。

AIO自動畫檢用智能算法賦能光學(xué)檢測，采用逐點(diǎn)色亮度重構(gòu)和基于鄰域差異的像素級別缺陷檢測和定位方式，并用標(biāo)準(zhǔn)積分球光源的平場標(biāo)定和四色標(biāo)定方案以重建相對的標(biāo)CI色亮度矩陣Lxy，再結(jié)合局域?qū)Ρ榷鹊膭討B(tài)閾值，缺陷檢測算法做出最終檢測結(jié)果的判定。

多角度成像全面缺陷診斷如圖2所示。

圖2 多角度成像全面缺陷診斷

AIO自動檢測應(yīng)用多角度成像實(shí)現(xiàn)了常規(guī)的線、點(diǎn)、像素缺陷、漏光等缺陷檢測的同時，更是解決了人工檢測難點(diǎn)，如邊緣角落漏光、淺色異物、對角線Mura、蝴蝶狀Mura、塊狀臟污類缺陷分析、色度、均勻度等等。

AIO自動畫檢運(yùn)作模式：

自動對位：產(chǎn)品入料后自動校正，確保測試畫面完整清晰。

改造后的智能制造生產(chǎn)線具備以下重要特性：

（1）生產(chǎn)過程可視化

整個系統(tǒng)采用同一套組態(tài)、調(diào)試、監(jiān)控工具，整個生產(chǎn)過程全部設(shè)備應(yīng)實(shí)現(xiàn)組態(tài)統(tǒng)一化、數(shù)據(jù)透明化，便于維護(hù)與優(yōu)化。

（2）生產(chǎn)過程自動化

實(shí)現(xiàn)了對多種類別、多種品牌、多種型號設(shè)備、多系統(tǒng)（機(jī)械臂、自動檢測系統(tǒng)）的自動綜合管控，解決了人工組裝，精度差，易存在變異影響產(chǎn)品組配公差，提升了產(chǎn)品精度效率，同時解決人工作業(yè)肉眼疲勞檢測存在漏檢，保證了出廠產(chǎn)品的品質(zhì)。

（3）云端控制便利

LCM線體自動化改造在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程全自動化的功能基礎(chǔ)上，也逐步優(yōu)化了控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同、遠(yuǎn)程調(diào)試等功能，對硬件及系統(tǒng)維護(hù)工程師均提供了極大的便利。