本實(shí)用新型屬于印刷包裝行業(yè)的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)印刷材料表面瑕疵的光學(xué)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著印刷設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高，以及包裝企業(yè)對(duì)質(zhì)量的要求日益嚴(yán)苛，采用機(jī)器視覺技術(shù)的印刷材料表面瑕疵檢測(cè)系統(tǒng)越來越受青睞。國內(nèi)已經(jīng)有眾多設(shè)備廠家在印刷機(jī)上配備該系統(tǒng)進(jìn)行印刷質(zhì)量的在線檢測(cè)，在品檢機(jī)上配備該系統(tǒng)進(jìn)行印刷缺陷的離線剔除。

目前，機(jī)器視覺的表面瑕疵檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)普通的塑料薄膜材料能夠起到較好的檢測(cè)效果，通常在透明的材料（比如PE、BOPP）上印刷彩色油墨后，采用圖1的光學(xué)結(jié)構(gòu)成像：即在印刷有油墨的區(qū)域通過兩邊側(cè)光源的漫反射成像（此時(shí)底光源的透射光可以忽略不計(jì)），在沒有印油墨的透明區(qū)域通過底光源的透射成像（此時(shí)側(cè)光源的反射光可以忽略不計(jì)），據(jù)此實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺對(duì)印刷材料的表面瑕疵檢測(cè)。

由于市場上包裝材料的需求多樣性，比如在醫(yī)藥和食品真空包裝中就廣泛使用著鋁膜、鍍鋁膜等高反射率的材料，它同樣要求對(duì)粉塵、蚊蟲等表面附著物或印刷的質(zhì)量進(jìn)行表面瑕疵檢測(cè)處理。但針對(duì)這種高反射率的材料，若采用圖1中不變的光學(xué)結(jié)構(gòu)，將會(huì)是一片漆黑無法正常成像。其主要原因是高反射率的材料類似鏡面，由側(cè)光源入射的光線（一般與材料法線的入射角∠α為32±3°）絕大部分都沿著鏡面反射線的方向反射了出去，因此沒有到達(dá)照相機(jī)的位置?，F(xiàn)有解決的方法是通過機(jī)械結(jié)構(gòu)改變被檢材料的運(yùn)行角度來實(shí)現(xiàn)，即加裝推動(dòng)裝置（如圖1所示的連桿機(jī)構(gòu)和導(dǎo)輥等）。在檢測(cè)高反射率的材料時(shí)，將導(dǎo)輥由連桿機(jī)構(gòu)沿著與原材料運(yùn)行方向相垂直的方向到一定位置（與原材料法線形成一個(gè)夾角∠β），從而使照相機(jī)可以收集到足夠的反射光以此成像來達(dá)到檢測(cè)的目的。

雖然上述方法在配備的設(shè)備中，能檢測(cè)普通塑料薄膜或高反射率的薄膜，但這樣的光學(xué)結(jié)構(gòu)成像系統(tǒng)存在以下明顯缺陷：第一，增加了設(shè)備的操作難度，在檢測(cè)高反射率材料時(shí)必須形成相對(duì)固定的夾角∠β；第二，也無法同時(shí)對(duì)普通塑料薄膜和高反射率相結(jié)合的復(fù)合膜進(jìn)行檢測(cè)，致使推廣應(yīng)用存在著局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種檢測(cè)印刷材料表面瑕疵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠同時(shí)檢測(cè)不同類型反射特性的印刷材料表面的瑕疵，該結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，使用范圍廣。為此，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案：

一種檢測(cè)印刷材料表面瑕疵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括照相機(jī)、高反光源、漫反光源、透射光源及散射板等；

所述高反光源前設(shè)置有散射板，所述高反光源與被檢測(cè)材料法線的夾角為夾角∠A，所述高反光源用于檢測(cè)具有高反射特性的材料（如鋁膜、鍍鋁膜等）；

所述漫反光源與被檢測(cè)材料法線的夾角為夾角∠B，所述漫反光源用于檢測(cè)具有漫反射特性材料（如普通塑料薄膜）上的印刷質(zhì)量；

所述透射光源即為底光源，所述透射光源前設(shè)置有散射板，所述透射光源與被檢測(cè)材料法線的夾角為夾角∠C，所述透射光源用于檢測(cè)被檢材料上的透明區(qū)域；

所述夾角∠A、夾角∠B、夾角∠C之間的度數(shù)均不相同。通過不同光源與被檢材料法線夾角的不同，滿足了不同材料檢測(cè)的要求，該光學(xué)結(jié)構(gòu)適用范圍廣，也無需更多的輔助機(jī)械機(jī)構(gòu)去形成相對(duì)固定的夾角，操作簡便、易于維護(hù)。

所述高反光源位于被檢材料上方的左側(cè)，所述漫反光源位于被檢材料上方的右側(cè)，所述透射光源位于被檢材料的下方；所述高反光源、漫反光源、透射光源均為LED發(fā)光燈柱。

散射板可以避免被檢材料將高反光源的顆粒反射到照相機(jī)上，或者透射光源的顆粒透射到照相機(jī)上，消除了成像時(shí)可能產(chǎn)生的明暗相間的條紋，提高成像質(zhì)量及檢測(cè)效果。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案：

照射到被檢材料的入射光為所述高反光源在聚焦后透射入散射板形成的各向同性光，照相機(jī)的成像光為所述入射光照射到被檢材料表面反射后的光。

照射到被檢材料的入射光為所述漫反光源在聚焦后的光，照相機(jī)的成像光為所述入射光照射到被檢材料表面反射后的光。

被檢材料的入射光為從被檢材料下方的所述透射光源在聚焦后透射入散射板形成的各向同性光，照相機(jī)的成像光為所述入射光透射過被檢材料透明區(qū)域后的光。

所述夾角∠A為29±3°。實(shí)際使用時(shí)高反光源以偏離相當(dāng)?shù)慕嵌热肷洌磁c照相機(jī)在法線兩邊并不對(duì)稱。

所述夾角∠B為43±3°。漫反光源與照相機(jī)之間的夾角越小越好，考慮到漫反光自身尺寸的因素，在不發(fā)生遮擋的情況下，夾角∠B為43±3°比較理想。

所述夾角∠C為18±3°。它是所述照相機(jī)與被檢測(cè)材料法線的夾角，照相機(jī)和透射光源是正對(duì)著的，即透射光源和被檢材料的法線也為夾角∠C。

據(jù)此采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，它的有益效果為：本實(shí)用新型既可以不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)的配合使用，解決了操作的復(fù)雜性，又可以針對(duì)普通的塑料薄膜或高反射特性的鋁膜等進(jìn)行分別檢測(cè)和兩者相結(jié)合的復(fù)合膜成像后檢測(cè)，避免了產(chǎn)品使用的局限性。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，使用范圍廣。

附圖說明

圖1是背景技術(shù)中所指的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中：9、15-漫反光源，10、12、16-導(dǎo)輥，11-被檢材料，13-透射光源，14-照相機(jī)， 17-與連桿機(jī)構(gòu)相連的導(dǎo)輥，18-連桿機(jī)構(gòu)。

圖2是本實(shí)用新型所指的一種檢測(cè)印刷材料表面瑕疵的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2中：1-高反光源，2-高反光源的散射板，3-透射光源的散射板，4-透射光源，5-照相機(jī)，6-漫反光源，7-被檢材料，8-被檢材料法線。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，一種檢測(cè)印刷材料表面瑕疵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括照相機(jī)5、高反光源1、漫反光源6、透射光源4及散射板，所述散射板包括高反光源的散射板2、透射光源的散射板3。

所述高反光源1前設(shè)置有高反光源的散射板2，所述高反光源1與被檢測(cè)材料法線8的夾角為夾角∠A，所述高反光源1用于檢測(cè)具有高反射特性的材料（如鋁膜、鍍鋁膜等）；所述高反光源1聚焦后先透射入高反光源的散射板2，以形成均勻的各向同性的入射光線照射到被檢材料7，再由照射到被檢材料7表面的光反射到照相機(jī)5后成像。

所述漫反光源6與被檢測(cè)材料法線8的夾角為夾角∠B，所述漫反光源6用于檢測(cè)具有漫反射特性（如普通塑料薄膜）上印刷質(zhì)量的檢測(cè)；所述漫反光源6在聚焦后直接入射到被檢材料7，再由照射到被檢材料7表面的光反射到照相機(jī)5后成像。

所述透射光源4即為被檢材料7下方的底光源，所述透射光源4前設(shè)置有透射光源的散射板3，所述透射光源4與被檢測(cè)材料法線8的夾角為夾角∠C，同時(shí)照相機(jī)5的主軸與透射光源4正對(duì)著，照相機(jī)5被檢材料法線8所形成的夾角也為夾角∠C。所述透射光源4用于檢測(cè)被檢材料7上的透明區(qū)域；所述透射光源4在聚焦后先透射入透射光源的散射板3，以形成均勻的各向同性的入射光線從被檢材料7的下方照射到被檢材料7，再透射過被檢材料7的透明區(qū)域到照相機(jī)5后成像。

所述夾角∠A、夾角∠B、夾角∠C之間的度數(shù)均不相同，優(yōu)選為夾角∠A為29±3°，夾角∠B為43±3°，夾角∠C為18±3°。

具體檢測(cè)過程如下：

對(duì)于被檢測(cè)材料7為普通塑料薄膜，如PE、BOPP等的透明材料上印刷彩色油墨時(shí)，由于這些油墨區(qū)域都屬于漫反射特性，此時(shí)漫反光源6發(fā)生作用（透射光源4的作用可以忽略不計(jì)）。采用漫反光源6聚焦后以與被檢材料法線8夾角為夾角∠B的角度直接入射到被檢材料7，再反射至照相機(jī)5后成像。由于高反光源1的成像角度不佳，這時(shí)的作用不大。實(shí)際使用中 ，漫反光源6的主光線與照相機(jī)5之間的夾角越小越好，考慮到漫反光源6自身尺寸的因素，在不發(fā)生遮擋的情況下，安裝時(shí)以夾角∠B為43±3°比較理想。

當(dāng)被檢測(cè)材料7為高反射率的鋁膜、鍍鋁膜時(shí)，雖然它們的表面具有類鏡面的反射特性，但總有部分漫反射的點(diǎn)存在，此時(shí)高反光源1發(fā)生作用（透射光源4對(duì)此沒有作用）。采用高反光源聚焦后，透射入高反光源的散射板2（也稱柔光板）后以散光、均光效果的光再入射到被檢材料7上，接著反射至照相機(jī)5后成像。它的主光線是以與被檢材料法線8的夾角為夾角∠A的角度入射的，而漫反光源6的成像角度不佳，此時(shí)的作用不大。為了適應(yīng)不同的高反射材料，實(shí)際使用時(shí)高反光源1的主光線以偏離相當(dāng)?shù)慕嵌热肷?，即與照相機(jī)5在法線兩邊并不對(duì)稱，安裝時(shí)以∠A為29±3°比較理想。高反光源的散射板2還可以避免高反射材料將LED發(fā)光燈柱的顆粒反射到照相機(jī)5上，消除了成像時(shí)可能產(chǎn)生的明暗相間的條紋，提高成像質(zhì)量及檢測(cè)效果。

對(duì)于被檢材料7是透明區(qū)域的成像（如原材料PE、BOPP），被檢材料7下方的透射光源4此時(shí)發(fā)生作用。由于和被檢材料7的反射特性不相干，故而左右兩側(cè)光源1、6的貢獻(xiàn)不計(jì)。采用透射光源4聚焦后的光線，先透射入透射光源的散射板3后，再入射到被檢材料7上，然后透射過被檢材料7至照相機(jī)5后成像。透射光源4的主光線與照相機(jī)5主光線在同一條直線上，即面對(duì)面并且始終保持一致。

為了適用于多種反射特性材料的表面瑕疵檢測(cè)，照相機(jī)5的主軸與被檢材料法線8要形成一個(gè)夾角∠C。經(jīng)過反復(fù)實(shí)際試驗(yàn)，以∠C為18±3°時(shí)為最大適用范圍。由于透射光源4與照相機(jī)5的主軸正對(duì)著，透射光源4與被檢材料法線8的夾角相同，也為∠C，是 18±3°。透射光源的散射板3同樣避免將LED發(fā)光燈柱的顆粒透射到照相機(jī)5上，消除了成像時(shí)可能有的明暗相間的條紋。另外，在實(shí)際操作中，透射光源4和被檢材料7之間的距離會(huì)受光源本身的大小限制，太近的距離會(huì)將透射光源4自身成像至照相機(jī)5上，即在檢測(cè)時(shí)要求透射光源4安裝在被檢材料7的下方100-150mm之間。

綜上所述，本實(shí)用新型可有效解決普通漫反射材料和高反射率材料的成像檢測(cè)，按照所設(shè)計(jì)的光學(xué)結(jié)構(gòu)在對(duì)混合型反射率的材料成像時(shí)，也無需通過機(jī)械的方式改變材料的運(yùn)行角度就能夠得到滿意的成像效果。運(yùn)用該光學(xué)結(jié)構(gòu)，可以適用于絕大多數(shù)的高反射的材料，也無需通過改變?nèi)魏谓Y(jié)構(gòu)就能應(yīng)用于各種不同的反射率材料。