2023年11月30日发(作者：)

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技术

液晶显示器白平衡自动化调整改进研究

王 毅

（捷星显示科技（福建）有限公司，福建福清 350301）

［摘 要］

白平衡是液晶显示器整机一个重要的参数指标。生产时需对每台机器做白平衡调整的动作，才能使色温符合工程要求，

显示画面黑白部分清晰分明，彩色部分艳丽调和，整个画面颜色正常、不偏色。本文主要通过对现有白平衡自动化调整进行分析和研

究，提出并开发相应的自动化调整方法和设备，促进生产转型升级，提高效率，节约成本。

［关键词］

白平衡WB；自动化调整；无线通讯；自动化设备

［中图分类号］［文献标志码］

TN873.93 A

由于液晶面板和主板电气性能存在差异，生产时需对每

台机器做白平衡调整，才能使色温符合工程要求，才能在显

示器正常显示图像时，显示画面黑白清晰分明，彩色部分艳

丽调和，整个画面颜色正常，不偏色。

本文主要通过对现有白平衡自动化调整进行分析和研究，

提出并开发相应的自动化调整方法和设备，然后结合BMS

制程（BLU+LCM Module +SET一条龙生产模式）促进生产

转型升级，提高效率，节约成本。

1 白平衡调整原理

现今显示器以平面显示器为主，其中又以液晶显示器为

最早及最被广泛使用的平面显示器。液晶显示器主要结构

包括具有薄膜晶体管的阵列基板及彩色滤光片(或称彩膜基

板)、于阵列基板及彩膜基板之间注入具有液晶分子的液晶

层，将组合后的面板与背光模块、面板驱动电路、外框组装

成一体。通过背光模块发出光源，并利用阵列基板控制电压

至液晶层，再配合彩膜基板显示出彩色画面。然而，传统液

晶显示器显示的白色容易出现偏色的情况，即色温偏离白点，

尤其是在低灰阶有偏蓝色的问题。

从字面上理解，白平衡的意思是白色的平衡。白平衡是

描述显示器中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一

项指标，可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。白平

衡的调整就是根据被调校的景物（图形Pattern）改变了这种

比例关系，比如被调校景物（图形Pattern）的蓝、绿、红色

光的比例关系是2：1：1（蓝光比例多，色温偏高），那么

白平衡调整后的比例关系为1：2：2，调整后的电路放大比

例中明显蓝的比例减少，增加了绿和红的比例，这样被调校

景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像，蓝、绿、红的比

例才会相同（如图1所示）。

白平衡调整的基础是三基色原理，三基色原理是对色彩

进行分解和混合。从三基色原理可知：任何色彩都可以用不

同含量的红、绿、蓝三基色来表示，即可以把任何像素所发

出来的色光Y表示为：

Y=0.029R+0.587G+0.114B

该方程就是白平衡调节的依据。白平衡本质上是调节两

个参数：色温和色调，色温调节蓝-黄偏色，色调调节绿-

70

│

今日制造与升级

0.9

520

0.8

540

0.7

560

0.6

500

0.5

580

y

0.4

600

0.3

620

490700

0.2

0.1

480

470

0

460

0.10.20.30.40.50.60.70.8

380

图1 白平衡调整原理图

红偏色。通过调节两个参数，来设置白点的位置，从而得到

正确的色彩转换，并保存在系统内存中以便系统调用。

2 现有技术缺陷分析

白平衡调整从液晶显示器开发商业应用到现在，经历了

目标，提出了无线通讯自动化白平衡调整模式，其具有以下

特点和优势：

（1）使用无线通讯，不需要操作人员插拔线，自动开始

调整，调整完自动使集电板放行。

（2）无线通讯代替设备插线，大大降低通讯不良，可克

服自插设备容易磨损，损坏率高，维护成本高，通讯异常达

不到高产能下白平衡调整要求的问题。

（3）在流水线上无线信号发生器与显示器始终连接在一

起，无等待画面时间，不同的调整站位，如画面不匹配，则

无线通讯进行切换，同时，各调试站内的工控机与流水线上

的显示器无线通讯，无插线、拔线动作，不需等画面出来，

调整时间节省7s；由于客户预设的色温通常比较多（大于3

个），在已往技术中，人工调整一台显示器需耗时3min左右，

通过试验验证，无线通讯自动化调整白平衡时间可降到10s

左右。

（4）产线作业员只进行异常处理，精简人力，提高

UPH（单位工时产能）。工控机接收到无线通讯控制卡的

Start信号即进行全自动WB调整。调整Fail则发NG信号通

知操作人员进行异常处理；调整OK则发OK信号给无线通

讯控制卡，控制集电板放行。

（5）无线通讯控制卡设置在调试站，无线信号发生器

与集电板配套设置，当运输线体将集电板运输到调试站时，

无线信号发生器与无线通讯控制卡之间建立无线连接，使

得显示器的白平衡调整可以在显示器生产流水线上依次顺

序进行。

（6）采用通讯与控制二合一的方式， 把无线Wifi通讯

模块和调整治具、信号发生装置等控制模块结合在一起，结

合程度更高。集电板自动放行控制方式，有利于白平衡调整

在流水线上顺序进行，节奏紧凑，无等待时间。

4 白平衡调整改进设备开发

无线通讯自动化调整白平衡（简称WB），该设备包括

小型信号发生器（含无线接收卡）、集电板、运输线体，以

及设于调试站内的工控机、彩色分析仪、无线通讯控制卡和

WB治具（210探头），调整模式设备结构如图2所示。

线体

线体控制接口

集电板

串口

无线通讯

小型信号发生器

工

控制卡

（内含无线接收卡）

控

待测试

USB口

PC

彩色

WB治具

液晶显示器

分析仪

（CA210探头）

图2 无线通讯自动化白平衡调整模式设备连接图

工作原理是通过工控机设置在显示器生产流水线的调试

站，并分别连接彩色分析仪和无线通讯控制卡，彩色分析仪

的探头和无线通讯控制卡的信号通讯孔分别朝向运输线体设

置，无线信号发生器设于集电板上并连接集电板上待调整的

自动化技术与应用

显示器，信号通讯孔贴着集电板的侧边向外设置，集电板设

于运输线体上，运输线体的控制端连接无线通讯控制卡，当

运输线体将集电板运输到调试站时，无线信号发生器的信号

通讯孔与无线通讯控制卡的信号通讯孔正对，使得无线信号

发生器与无线通讯控制卡之间建立无线连接。

无线通讯控制卡包括到位信号采集单元，用于接收运输

线体到达调试站时发出的到位信号并转发给工控机。无线信

号发生器包括相连接的微型信号发生器和无线接收卡，无线

接收卡的信号通讯孔贴着集电板的侧边向外设置，微型信号

发生器通过无线接收卡与无线通讯控制卡无线连接。微型信

号发生器包括调试图像生成单元，用于生成不同调试图像的

图像信号，并发送给集电板上待调整的显示器。

主机通过USB接口连接彩色分析仪，并通过串口连接无

线通讯控制卡，彩色分析仪的探头和无线通讯控制卡的信号

通讯孔分别朝向运输线体设置，彩色分析仪的探头通过治具

固定，并可上下、前后移动，彩色分析仪的探头采集待调整

的显示器的显示图像，每个集电板上设置一无线信号发生器，

无线信号发生器连接集电板上待调整的显示器，多个集电板

顺序设于运输线体上，运输线体的控制端连接无线通讯控制

卡的线体控制接口，当集电板运输到调试站时，无线信号发

生器的信号通讯孔与无线通讯控制卡的信号通讯孔正对，建

立无线连接开始调整。

无线通讯控制卡由无线发送模块、单片机、RS232串

口、控制线体接口、以及通讯控制转发的软件模块组成，其

实现的功能包括：①接收运输线体的Start信号并传送给工控

机；②接收工控机的Pass或Fail信号并传送给运输线体，由

运输线体控制集电板是否放行；③接收工控机的通讯信号，

通过无线传送给无线信号发生器，控制无线信号发生器切换

Timing、Pattern或转发信息给待调整的显示器；④接收无线

信号发生器的信号，并传送给工控机。

5 具体的实施步骤

无线通讯自动化调整白平衡程式开启之后，全程自动完

成无需操作人员，有利于BMS制程的顺利进行，具体实施

步骤如下：

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电磁钳盘式制动器电磁铁温升研究

黎思文，秦军，喻林

（江西工创科技协同创新有限公司，江西宜春 331200）

根据电磁铁工作的特点，

吸合过程，利用高电压进行吸合，吸合后采用低压进行保持。高压吸合时，产生

1试验方法

本文以制动力75KN电磁钳盘制动器为模型进行研究。电磁铁高压吸

DC170V，低压维持电压采用DC17V，绕组20℃冷态电阻2.2Ω。

本文以电阻法计算绕组的温升。计算公式（1）

[3]

电磁铁是电磁钳盘制动器的动力部件，当电磁制动器工作时，电磁铁发热后对绕组的电阻、绝缘材料及电磁力影响较大，

［摘 要］

从而影响电磁铁的工作状态。文中通过调整绕组的通电时间，分析绕组的冷、热态电阻与波形图来研究电磁铁温升。

［关键词］

电磁铁；绕组；温升

［中图分类号］［文献标志码］

TM574.3 A

电磁钳盘制动器具有结构简单、控制方便、安装调整闸时间6s，制动器工作周期是12s/次。

[1]

便捷、响应速度快、能耗低等特点，被广泛用于工业上起升电磁制动器的工作制为反复短时工作制。电磁制动器在

机构的制动。电磁钳盘制动器是一种失电式制动器，其利用工作时，采用高压吸合、低压维持，电磁铁绕组的功率以每

碟簧进行抱闸制动，使制动盘与摩擦片相互摩擦产生制动力；周期内的平均功率进行计算，其计算公式如公式（2）。

用电磁力克服碟簧弹力进行开闸，使制动盘与摩擦片分离。

电磁制动器工作时，绕组通电后产生热量，再通过衔铁

与轭铁热传导方式将热量传递给周围环境

[2]

。其工作频率越

高，产生的热量也越高。根据电磁铁工作的特点，一般电磁

铁在吸合过程，利用高电压进行吸合，吸合后采用低压进行

保持。高压吸合时，产生很大的热量。

1 试验方法

持，电磁铁绕组的功率以每周期内的平均功

（2）

式（2）中：

P

为为绕组的平均功率，W；U——为吸合电压，V；

a

U

b

——为保持电压，V；R——为绕组电阻，Ω；t1——为高

压时间，s；

根据电磁铁工作的特点，一般电磁铁在

制动器测试过程中，采用直流互感器与示波器，测试绕

吸合过程，利用高电压进行吸合，吸合后采用低压进行保持。高压吸合时，产生很大的热量。

以制动力75kN电磁钳盘制动器为模型进行研究。电

组的电流；用电阻分析仪测量绕组的冷态与热态的直流电阻。

1试验方法

磁铁高压吸合电压采用DC 170V，低压维持电压采用DC

本文以制动力75KN电磁钳盘制动器为模型进行研究。电磁铁高压吸合电压采用

示波器型号：ATTEN ADs1062C；电阻分析仪型号：sF38型

17V，绕组20℃冷态电阻2.2Ω。

DC170V，低压维持电压采用DC17V，绕组20℃冷态电阻2.2Ω。

直流数字电阻测量仪。

[3]

[3]

以电阻法计算绕组的温升,计算公式:

本文以电阻法计算绕组的温升。计算公式（1）

因电磁制动器采用碟簧弹力进行制动，利用电磁力克服

（1）

式（1）中：

TR

Δ为被测绕组温升，℃；为被测

02

绕组热态时的电阻，Ω；

R

01

为被测绕组冷态时的电阻，

Ω；

α

为在0℃时被测绕组材料的电阻温度系数（纯铜为

1/234.5）；

θ

01

为被测绕组冷态电阻时的周围空气温度，℃；

碟簧弹力进行开闸。只有电磁力大于碟簧弹力时，制动器开

闸。本文通过调整绕组的高压时间，来保证电磁制动器正常

开闸。

电磁制动器电磁铁结构主要由衔铁、绕组、轭铁三部分

组成，其结构示意图如图1所示。

2 试验结果

用电阻分析仪测量绕组测试前后的电阻，再根据式（1）

计算绕组的温升。表1是电磁制动器以M6工作级别进行测

θ

02

为被测绕组热态电阻时的周围空气温度，℃；

制动器以M6的工作频率进行测试，即开闸时间6s，闭

数达到预设值，则工控机发送不合格重测信号的同时，向操

作人员发出异常处理报警信号。

启动程式后，即可开始全自动白平衡调整，在流水线的

最后一站，把集电板上的显示器和集电板上的微型信号发生

器断开，随后进入包装流程。

6 结语

白平衡的全自动化调整的研究和应用开发，整条生产线

从150人降到140人左右，中间调试站位节省710人，

～

时间至少缩短7s，并达到完全自动化调整。同时使白平衡调

整操作简单方便，提高了画质，提升了效率，节省了成本。

同步做了预留开发，除应用于液晶显示器，其它显示设备如

TV等显示类电子产品的生产领域也可以使用，只要做简单

的顺序、距离和参数调整，即可快捷移植到其它生产线。

参考文献

[1]计算机用液晶显示器通用规范：SJ/T 11292-2016.

[2]孙立新.LCD显示器的白平衡调整[J].液晶与显

示,2011(2):220-223.

[3]董健.物联网与短距离无线通信技术[M].北京：电子

工业出版社,2016.

作者简介

王毅（1980-），男，陕西商洛人，本科，工程师，主要

从事显示类电子零部件开发、自动化设备开发研究工作。

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今日制造与升级