印碼在線檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種印碼在線檢測方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用多臺彩色CCD相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，對在線印刷的大張人民幣產品進行正面號碼印刷質量、正面熒光圖案印刷質量、正面和背面票面印刷質量以及水印圖案（倒票缺陷檢測）等多種印刷質量檢測和實時監(jiān)控，當檢測出連續(xù)廢品或嚴重廢品時，檢測系統(tǒng)即刻發(fā)出相關命令和聲光報警信號，控制印碼機停止運行。各種檢測功能操作界面集成在一個大屏幕終端顯示器上集中顯示，界面清晰，操作方便。號碼印刷是人民幣印刷的最后一道工序，碼后印刷質量檢測可對前端工序檢測到的缺陷進行驗證和攔截漏檢產品，確保出廠產品質量，提高生產效率。
【專利說明】印碼在線檢測方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碼后質量檢測技術，尤其是指一種印碼在線檢測方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]號碼印刷是人民幣生產的最后一道工序，因此，通常對號碼印刷質量有非常嚴格的要求。印刷行業(yè)早期開發(fā)的號碼印刷在線檢測設備采用黑白CCD相機成像，其檢測精度不高，且檢測功能不完備。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種印碼在線檢測方法及系統(tǒng)，其采用多臺彩色CCD相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，安裝在印碼機上，對印刷產品的印刷缺陷進行在線實時檢測。
[0004]本發(fā)明的技術解決方案是:一種印碼在線檢測方法，該方法采用多臺彩色相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過數字圖像采集和處理，并對處理后的數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷，并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令，該方法包括:
[0005]正面號碼檢測，對在線印刷產品的正面號碼印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；
[0006]正面熒光圖案檢測，對印刷產品的正面熒光圖案利用彩色相機成像，并對印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；
[0007]票面印刷質量檢測，其是對印刷產品的票面印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；以及
[0008]水印圖案檢測，對印刷產品的水印圖案質量進行在線檢測和實時監(jiān)控。
[0009]如上所述的印碼在線檢測方法，其中，所述票面印刷質量檢測包括正面票面檢測及背面票面檢測，且所述正面票面檢測與正面號碼檢測共用同一組CXD相機和圖像采集處理系統(tǒng)。
[0010]如上所述的印碼在線檢測方法，其中，所述在線檢測方法應用于M81人民幣印碼機上，對大張人民幣在線印刷質量進行實時檢測和監(jiān)控。
[0011]如上所述的印碼在線檢測方法，其中，當檢測出連續(xù)廢品或嚴重廢品時，即刻發(fā)出相關命令和聲光報警信號，控制印碼機停止運行。
[0012]如上所述的印碼在線檢測方法，其中，所述正面號碼檢測利用彩色圖像對接線號碼串色進行檢測。
[0013]如上所述的印碼在線檢測方法，其中，所述檢測方法還包括圖像采集同步控制以及大張產品系統(tǒng)幀同步控制，該圖像采集同步控制是利用圖像采集的外同步觸發(fā)信號來達到圖像采集的機速不相關性及各臺相機的圖像同步要求；該大張產品系統(tǒng)幀同步控制是通過對大張張數進行計數，幀信號和大張之間一一對應，實現系統(tǒng)幀同步，處理時將當前大張產品的圖像處理結果綁定到計數值上，使該計數值作為當前信息的編號，并將帶有相同編號的處理結果綁定到一起，最終形成當前大張產品的完整的檢測結果。
[0014]一種印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述檢測系統(tǒng)包括多個檢測單元:正面號碼檢測單元、正面熒光圖案檢測單元、票面印刷質量檢測單元及水印圖案檢測單元，其中:
[0015]所述正面號碼檢測單元，對在線印刷產品的正面號碼印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；
[0016]所述正面熒光圖案檢測單元，對印刷產品的正面熒光圖案利用彩色相機成像，并對印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；
[0017]所述票面印刷質量檢測單元，其是對印刷產品的票面印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；以及
[0018]所述水印圖案檢測單元，用于對印刷產品的水印圖案質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；
[0019]各檢測單元采用多臺彩色相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過數字圖像采集和處理，并對處理后的數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷，并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令，從而控制印碼機停止運行。
[0020]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述正面號碼檢測單元所檢測的印刷缺陷包括錯號、串色、漏印、折線、污點、走版、折角的其中一種或任意組合。
[0021]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述各檢測單元包括光源、多臺CCD彩色相機、圖像采集與處理模塊以及同步控制模塊，其中，所述多臺彩色相機在所述同步控制模塊的高速同步信號的控制下，對在線印刷產品進行實時圖像采集和處理，并通過視場拼接技術實現全幅面檢測。
[0022]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述正面號碼檢測單元包括光源、多臺CXD彩色相機、并行圖像采集處理工作站、檢測控制工作站、數據存儲服務器，其中光源包括由光源控制器控制的一個或多個線性光源，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過對應的并行圖像采集處理工作站分別完成每臺相機的數字圖像采集和處理，并將處理后的數據發(fā)送到檢測控制工作站，由檢測控制工作站對數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷；檢測控制工作站將數據儲存至數據存儲服務器并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令。
[0023]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述正面號碼檢測單元還包括大張?zhí)柎a識別模塊，所述大張?zhí)柎a識別模塊用于大張紙邊緣上的大張?zhí)柎a的識別，由此實現數據庫中的信息關聯。
[0024]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述票面印刷質量檢測單元包括正面票面檢測單元及背面票面檢測單元，其中，所述正面票面檢測單元與正面號碼檢測單元共用同一組CXD彩色相機和圖像采集與處理模塊。
[0025]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述水印圖案檢測單元是對大張人民幣產品中單K的水印圖案進行檢測，其包括一臺CCD彩色相機，其光源為白光光源，通過高速圖像采集和處理模塊，檢測出水印倒頭、白水印殘缺印刷缺陷，實現倒票殘缺檢測功能。
[0026]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述檢測系統(tǒng)還包括同步控制單元，該同步控制單元包括圖像采集同步單元以及大張產品系統(tǒng)幀同步單元，其采用增量式旋轉編碼器，該編碼器信號引入相機，作為相機圖像采集的外同步觸發(fā)信號；該圖像采集同步控制單元利用圖像采集的外同步觸發(fā)信號來達到圖像采集的機速不相關性及各臺相機的圖像同步要求；該大張產品系統(tǒng)幀同步控制用于實現多臺、多組相機質量信息的統(tǒng)一和綁定。
[0027]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述圖像采集同步單元包括該增量式旋轉編碼器及同步信號控制器，同步信號控制器的輸出信號與采集卡連接，最終進入相機。
[0028]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述大張產品系統(tǒng)幀同步單元包括該增量式旋轉編碼器及系統(tǒng)幀同步控制器，該系統(tǒng)幀同步控制器與所述圖像與處理模塊耦接，通過對編碼器幀信號進行累加計數得到計數值，圖像采集及處理單元將當前大張產品的圖像處理結果綁定到該數值上，使該數值作為當前信息的編號，并把所有帶有相同編號的處理結果綁定到一起，最終形成當前大張產品的完整的檢測結果。
[0029]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，該檢測系統(tǒng)還包括PLC停機控制模塊及聲光報警模塊，當檢測工作站檢測出產品的印刷缺陷時，通過PLC停機控制模塊向印碼機控制器發(fā)出停機命令，并通過聲光報警模塊發(fā)出聲光報警信號，即刻攔截在線印刷或前端工序漏檢的缺陷產品。
[0030]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述正面號碼檢測單元安裝在印碼檢測箱內，所述印碼檢測箱的箱體通過印碼安裝支架固定在印碼機檢測滾筒下方的印碼機襯檔上；所述正面熒光圖案檢測單元及水印圖案檢測單元安裝在熒光檢測箱內，所述熒光檢測箱的箱體組件通過熒光安裝支架固定在印碼機襯檔另一側，并位于所述印碼機檢測滾筒下方；所述背面票面檢測單元安裝在背面票面檢測箱內，所述背面票面檢測箱安裝在所述印碼機的輸紙鏈輪下方。
[0031]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述背面票面檢測箱是通過箱體安裝組件設置于輸紙鏈輪下方的印碼機底座上；對應背面票面檢測箱的印碼機鏈道上設置有吸風板，吸風板上沿輸紙鏈輪的軸向設有用于相機采集的長形采集槽；所述吸風板利用吸風板安裝組件固定；吸風板的平面與印碼機的鏈道平行，且背面票面檢測箱內的相機檢測線與吸風板的平面垂直。
[0032]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述箱體安裝組件包括箱體連接座及箱體底座，所述箱體組件是用螺釘與箱體連接座、箱體底座固定在一起，然后安裝在印碼機底座上；而吸風板是利用吸風板安裝組件以及印碼機上已有的印碼機第一拉軸及印碼機第二拉軸進行固定，該吸風板安裝組件包括第一抱軸、第一安裝支架、第二抱軸及第二安裝支架，將第一抱軸、第二抱軸分別固定在印碼機第一拉軸、第二拉軸上，通過第一安裝支架、第二安裝支架將吸風板固定。
[0033]如上所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其中，所述正面號碼檢測單元采用五臺彩色CCD相機及五套對應的并行圖像采集處理工作站，通過視場拼接技術實現全幅面檢測；所述五臺彩色CCD相機橫向排列安裝在視場可配準的印碼檢測箱內，CCD相機像元分辨率達到
0.08mmX0.08mm/pixel,所述印碼檢測箱安裝在印碼機滾筒上方,在高速同步信號控制下，對幅面為800mmX600mm，印刷速度為7000張/小時的人民幣大張產品進行實時圖像采集和處理；所述正面熒光圖案檢測單元采用5臺彩色CCD相機橫向排列，安裝在視場可配準的突光檢測箱內，檢測幅面為800mmX600mm,每臺(XD相機像元分辨率達到0.1mmX0.1mm/pixel，彩色高分辨率熒光圖案檢測以擴大缺陷檢測種類，能夠檢測熒光圖案走版、熒光強度偏差、熒光圖案殘缺以及10毫米范圍內熒光圖案蹭臟多種缺陷；所述背面票面檢測單元是對印碼后背面票面印刷進行全幅面高分辨率檢測，每臺CCD相機的像元分辨率達到
0.11mmX0.14mm/pixel0
[0034]本發(fā)明印碼四合一在線檢測方法及系統(tǒng)，優(yōu)選包括正面號碼印刷質量、正面熒光圖案印刷質量、正面票面印刷質量、背面票面印刷質量以及水印圖案(倒票缺陷檢測)等多種印刷質量檢測和實時監(jiān)控，及時攔截連續(xù)廢品和嚴重廢品，確保出廠產品質量和生產效率。
[0035]本發(fā)明能提高在線檢測精度和增加檢測功能，即刻發(fā)現在線印刷產品缺陷以及前端工序漏檢的產品，通過運行控制對連續(xù)廢品和嚴重廢品進行攔截，從而達到確保出廠產品質量和提聞廣品合格率的目的。
[0036]本發(fā)明的印碼在線檢測系統(tǒng)采用彩色CCD相機和高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)組成的機器視覺在線檢測裝置，可以安裝在M81印碼機上，對人民幣印碼產品進行實時檢測和監(jiān)控，被檢大張產品幅面為800mmX600mm，印刷速度為7000張/小時。檢測包括正面號碼印刷質量、正面熒光圖案印刷質量、正面和背面票面印刷質量和水印圖案(倒票缺陷檢測)等多種印刷質量檢測和實時監(jiān)控，當發(fā)現連續(xù)廢品和嚴重廢品時，及時發(fā)出停機命令和聲光報警信號，即刻攔截在線印刷或前端工序漏檢的缺陷產品，確保產品質量，提高印刷自動化水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的一具體實施例的檢測系統(tǒng)的結構框架示意圖。
[0038]圖1A為本發(fā)明的一具體實施例的檢測系統(tǒng)的工作原理示意圖。
[0039]圖2為本發(fā)明的一具體實施例所采用的正面號碼檢測單元框圖。
[0040]圖3為帶背景的熒光圖案。
[0041]圖4為本發(fā)明的一具體實施例所采用的背面票面檢測單元計算機處理框圖。
[0042]圖5為本發(fā)明的一具體實施例中圖像采集同步系統(tǒng)構成框圖。
[0043]圖6為本發(fā)明的一具體實施例中大張產品系統(tǒng)幀同步構成框圖
[0044]圖7A為本發(fā)明的一具體實施例中熒光圖案檢測箱安裝示意圖。
[0045]圖7B為本發(fā)明的一具體實施例中印碼檢測箱安裝示意圖。
[0046]圖7C為本發(fā)明的一具體實施例中背面票面檢測箱安裝示意圖。
【具體實施方式】
[0047]本發(fā)明提出一種印碼在線檢測方法，該方法包括正面號碼檢測，采用多臺彩色相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過數字圖像采集和處理，并對處理后的數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷，并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令，從而對在線印刷產品的正面號碼印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控。此外，本發(fā)明還提出一種印碼在線檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括一個以上的檢測單元，例如正面號碼檢測單元，其是采用多臺彩色相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，對印刷產品的正面號碼印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控。
[0048]較佳地,所述方法或系統(tǒng)還包括:[0049]正面熒光圖案檢測，對印刷產品的正面熒光圖案利用彩色相機成像，并對印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；
[0050]正面票面檢測，其是對印刷產品的正面票面印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；
[0051]背面票面檢測，以對印刷產品的背面票面印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；以及
[0052]水印圖案檢測，以對印刷產品的水印圖案質量進行在線檢測和實時監(jiān)控。
[0053]結合圖1、圖1A所示，本發(fā)明的該方法和系統(tǒng)采用多臺彩色CCD相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，對在線印刷的大張人民幣產品進行正面號碼印刷質量、正面熒光圖案印刷質量、正面和背面票面印刷質量以及水印圖案(倒票缺陷檢測)等多種印刷質量檢測和實時監(jiān)控，當檢測出連續(xù)廢品或嚴重廢品時，檢測系統(tǒng)即刻發(fā)出相關命令和聲光報警信號，控制印碼機停止運行。各種檢測功能操作界面可以集成在一個大屏幕終端顯示器上集中顯示，界面清晰，操作方便。號碼印刷是人民幣印刷的最后一道工序，碼后印刷質量檢測可對前端工序檢測到的缺陷進行驗證和攔截漏檢產品，確保出廠產品質量，提高生產效率。
[0054]下面配合附圖及具體實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0055]本發(fā)明印碼在線檢測方法及系統(tǒng)的一具體實施例中，檢測系統(tǒng)采用彩色CCD機器視覺系統(tǒng)，由多相機視場配準檢測箱、照明光源、圖案采集和處理單元、同步控制單元等組成，不同功能的檢測單元可以利用檢測箱安裝在印碼機的不同檢測位置，進行例如正面號碼印刷質量、正面熒光圖案印刷質量、正面和背面票面印刷質量、水印圖案(倒票缺陷檢測)等多種印刷特征缺陷的動態(tài)檢測，對在線印刷產品進行質量控制和管理，圖1A是檢測方法及系統(tǒng)的一具體實施例的工作原理示意圖。
[0056]本實施例中，正面號碼檢測單元包括檢測控制工作站、數據存儲服務器、光源、彩色相機及對應的并行圖像采集處理工作站，其中，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過對應的圖像采集處理工作站分別完成每臺相機的數字圖像采集和處理，并將處理后的數據發(fā)送到檢測控制工作站，由檢測控制工作站對數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷；檢測控制工作站將數據儲存至數據存儲服務器并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令，例如PLC控制停機，或聲光報警。
[0057]結合前文及圖1A、圖2可知，本發(fā)明中，各檢測單元可以采用類似于前述正面號碼檢測單元的結構來實現，包括光源、多臺彩色相機、并行圖像采集處理工作站、檢測控制工作站、數據存儲服務器等組成部分。
[0058]本發(fā)明的一較佳實施例中，該票面印刷質量檢測單元包括整片票面檢測單元和背面票面檢測單元，優(yōu)選地，正面票面檢測單元和上述正面號碼檢測單元共用同一組彩色CXD相機和數據采集處理系統(tǒng)，這一優(yōu)化整合大大簡化了整體結構，節(jié)省了安裝空間，實現利用一個檢測單元同時完成兩種功能的檢測，充分發(fā)揮機器視覺資源在線檢測的潛力。
[0059]圖2是本發(fā)明的一具體實施例中的正面號碼檢測單元的框圖。高速圖像采集和處理工作站是檢測系統(tǒng)的核心，如圖所示，正面號碼檢測單元采用5套并行圖像采集處理工作站，分別完成每臺彩色CCD相機的數字圖像采集和處理，通過并行處理和優(yōu)化算法，在160毫秒的時間內高速完成大容量數據流的采集和運算處理。經處理后的數據通過千兆以太網發(fā)送到檢測工作站，由檢測工作站對這些檢測數據進行綜合判斷，檢測出正面號碼印刷的錯號、串色、漏印、折線、污點、走版、折角等印刷缺陷。檢測控制工作站進行數據儲存并發(fā)出相應控制命令，當出現連續(xù)廢品和嚴重廢品時，發(fā)出聲光報警信號，同時通過PLC給印刷機發(fā)出停機命令(圖2和圖4中的檢測控制工作站較佳是共用的工作站)，即刻攔截在線印刷或前端工序漏檢的缺陷產品。圖2中光源控制模塊主要用于控制光源點亮，CCD相機電源控制模塊主要用于控制相機的供電與否，大張?zhí)柎a識別模塊是用于大張紙邊緣上的大張?zhí)柎a的識別，用于數據庫中的信息關聯。
[0060]穩(wěn)定、均勻、寬光譜范圍的光源是CCD相機獲得高信噪比圖像的可靠保障，本發(fā)明采用線型LED光源提供被檢產品的橫向照明，該光源的非均勻性低于5%，穩(wěn)定性為0.3%。光源覆蓋480-700納米的光譜范圍，照度連續(xù)可調的線型LED光源，線型光源I和線型光源2對稱安裝在印碼檢測箱內，橫向照明成像區(qū)，確保CCD相機得到高清晰度圖像。
[0061]印碼串色缺陷的檢測是早期印刷行業(yè)采用的黑白CCD相機檢測系統(tǒng)所不具備的，本發(fā)明的彩色CCD圖像檢測不僅大大提高了檢測精度，而且增加了對接線號碼串色的檢測能力。
[0062]本發(fā)明的一具體實施例中，該正面號碼檢測單元采用五臺彩色CCD相機通過視場拼接技術實現全幅面檢測。5臺彩色CCD相機橫向排列安裝在視場可配準的檢測箱內，CXD相機像元分辨率達到0.08mmX0.08mm/pixeL.在高速同步信號控制下，對幅面為800mmX600mm,印刷速度為7000張/小時的人民幣大張產品進行實時圖像采集和處理。
[0063]本實施例中，正面熒光圖案檢測單元也可以采用5臺彩色CCD相機橫向排列，安裝在視場可配準的熒光檢測箱內，檢測幅面為800_X600mm，每臺CCD相機像元分辨率達到
0.1mmX0.lmm/pixel，彩色高分辨率熒光圖案檢測擴大了缺陷檢測種類，能夠檢測熒光圖案走版、熒光強度偏差、熒光圖案殘缺以及10毫米范圍內熒光圖案蹭臟等多種缺陷，這是原有黑白熒光圖案缺陷檢測所無法達到的。熒光圖案屬紫外激發(fā)成像，本實施例的目標采集區(qū)紫外照明采用紫外LED光源和白光LED光源組合照明，將熒光圖案組合照明光源安裝在密閉的熒光檢測箱內。本實施例所采用的紫外光和白光組合照明這一優(yōu)化設計，可以確保熒光圖案成像質量。圖3是熒光圖案檢測單元采集到帶背景的熒光圖案。
[0064]水印圖案檢測單元只對大張人民幣產品中單K的水印圖案進行檢測，采用一臺C⑶相機和白光照明，通過高速圖像采集和處理系統(tǒng)，檢測出水印倒頭、白水印殘缺等印刷缺陷，實現倒票檢測功能。水印圖案檢測單元的CCD相機和白光光源安裝在前述熒光檢測箱內，通過隔離分區(qū)照明結構，實現同一檢測箱完成兩種不同功能的檢測目的，這一優(yōu)化組合結構簡化了總體結構，節(jié)省了安裝空間。
[0065]背面票面檢測單元是對印碼后背面票面印刷缺陷進行檢測，同時對前道工序產生的缺陷產品進行驗證和復檢，檢測幅面為800mmX600mm，如圖4所示，其為背面票面檢測單元的系統(tǒng)處理框圖。背面票面檢測單元采用4臺彩色CCD相機，通過視場拼接技術進行在線檢測，每臺(XD相機的像元分辨率達到0.1lmmX0.14mm/pixel。照明光源采用具有匯聚光學結構的高亮度LED線型光源1、2，四臺CCD相機和LED光源安裝在背面票面檢測箱內，背面票面檢測箱可以安裝在M81印碼機輸紙鏈輪下方，檢測目標大張產品紙位于輸紙鏈輪上。背面票面檢測箱箱體位于輸紙鏈輪的下方，其固定在印碼機底座上的，以進行背面票面質量實時檢測。本實施例采用兩套圖像采集處理工作站對印刷產品背面票面圖像實時采集處理，經高速運算分析和判斷檢測出前端產品背面膠印、凹印等明顯或嚴重的票面印刷缺陷，通過數據存儲器將檢測結果的數據存儲，同時通過檢測控制工作站發(fā)出相應控制指令。當檢測出廢品或嚴重廢品時，控制工作站將即刻發(fā)出停機指令和聲光報警信號，控制印碼機停止運行，及時攔截前道工序產生的廢品。圖4中的C⑶相機電源控制模塊是用于控制相機的供電與否，光源控制模塊主要用于控制光源點亮。較佳地，此處的數據存儲服務器、檢測控制工作站是與圖2中的正面號碼檢測單元的數據存儲服務器、檢測控制工作站共用。
[0066]如圖1、圖5、圖6所示，本發(fā)明的一實施例中，該檢測系統(tǒng)的同步控制單元包括圖像采集同步單元以及大張產品系統(tǒng)幀同步單元。
[0067]同步控制單元包括在印鈔機上安裝的增量式旋轉編碼器，編碼器的分辨率根據系統(tǒng)分辨率確定，一般采用2000 - 60001ines/r。把編碼器信號引入相機，作為相機圖像采集的外同步觸發(fā)信號，這樣，就能保證無論機速快慢，都能得到分辨率均勻、正確的圖像，達到圖像采集的機速不相關性。
[0068]此外，本實施例中，同步信號控制器較佳采用信號分支控制器，利用該信號分支控制器對編碼器信號進行分支控制，使一路信號變?yōu)槎嗦肪哂邢嗤瑫r序特征的信號。信號分支控制器的輸出信號與采集卡連接，最終進入相機，請參照圖5所示。由于進入相機的外同步信號是同源的，這樣就能做到各個相機的圖像采集同時開始和結束，以保證各個相機之間的圖像一致，從而滿足多臺相機的圖像同步要求。
[0069]上述同步信號控制器的核心部分是基于數字電路的信號處理單元。該控制器接收編碼器的平衡差分信號(RS422信號)，之后，將該差分信號轉換為非平衡TTL單端信號，經數字隔離處理后，再次轉換為低壓平衡差分信號(LVDS信號)，用于相機的圖像采集同步控制。
[0070]上述轉換中較佳是對輸入信號和輸出信號采取電氣隔離措施，以滿足工業(yè)現場惡劣電氣干擾環(huán)境下圖像同步控制的可靠性和穩(wěn)定性。
[0071]同時，為了滿足多相機系統(tǒng)對多路同步信號的需求，同步控制器內例如可將一路RS422信號轉換為四路LVDS信號。因此，每臺同步控制器可以控制4臺相機的采集同步控制，但不限于此。
[0072]另外，該控制器還具備信號級聯功能，從控制器的級聯端口輸出的仍然是和輸入信號幅值及相位完全相同的RS422信號，故級聯口的輸出信號可以作為第二臺同步控制器的輸入信號。這樣，多臺同步控制器級聯使用，就構成了完善的多相機、多檢測工位的圖像采集同步控制系統(tǒng)。
[0073]在鈔票印刷的機器視覺實時檢測系統(tǒng)中，絕大多數情況下都要使用工業(yè)(線陣)相機對印刷后的產品進行線掃描檢測，由此構成一幅完整的圖像。相機的圖像采集需要觸發(fā)信號，采集卡內部具備該觸發(fā)信號。該信號的上升或下降沿使CCD或CMOS圖像傳感器曝光，之后即可得到當前采集的圖像。在紙張運行速度均勻平穩(wěn)的情況下，上述方式可以得到理想的圖像。但在印刷機速變化或或機速不穩(wěn)定的情況下，圖像分辨率將受到很大影響，造成圖像拉伸或壓縮，最終無法使用。而采用了本發(fā)明的上述方案后，同時達到了圖像采集的機速不相關性以及各臺相機的圖像同步要求；而且，對于大張產品，由于本發(fā)明的多臺相機的圖像具有相同的起始位置和相同的分辨率，因此，該檢測系統(tǒng)可以輕松利用多個相機同時對產品進行拍照，以滿足整個幅面檢測的要求。
[0074]本實施例中，是利用現有的嵌入式計算機作為系統(tǒng)幀同步控制器，對大張張數進行計數，從而實現系統(tǒng)幀同步。由于編碼器幀信號和大張之間是一一對應的，因此上述計數通過對編碼器幀信號進行累加計數得到。因此，每一張產品在印刷中都會有一個唯一的計數值和該產品相對應。嵌入式計算機將該計數值通過串口在適當時機發(fā)送至圖像采集處理工作站(IPU)和檢測控制工作站(ICW)，II3U得到該數值后，將當前大張產品的圖像處理結果綁定到該數值上，使該數值作為當前信息的編號。之后每一臺IPU都將當前結果通過以太網發(fā)送至ICW，ICW把所有帶有相同編號的各個II3U處理結果綁定到一起，最終形成當前大張產品的完整的檢測結果，請結合圖6所示。這樣，就可以實現多臺、多組相機質量信息的統(tǒng)一和綁定，從最大限度上避免了圖像處理結果的綁定錯誤問題，保證了在線檢測系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運行。
[0075]由于本發(fā)明具有上述特點和優(yōu)點，因此，非常適合應用于印刷質量要求極高的印鈔領域，尤其是適合應用于人民幣的印碼檢測。下面結合本發(fā)明的一具體應用實例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。
[0076]本發(fā)明是將上述實施例中的印碼四合一在線檢測系統(tǒng)安裝在M81新型人民幣印碼機上，對大張人民幣在線印刷質量進行實時檢測和監(jiān)控。各檢測單元可以根據需要安裝在印碼機上不同檢測位置，其中印碼檢測箱組件10安裝在直徑為300毫米的印碼機檢測滾筒100的側下方(如圖7A所示)；熒光檢測箱組件20安裝在上述同一滾筒100的下方(如圖7B所示)；背面票面檢測箱30安裝在印碼機輸紙鏈輪上(如圖7C所示)。對于M81印碼機，可以直接以其壓印滾筒作為前述檢測滾筒，亦即印碼檢測箱組件10較佳是安裝在壓印滾筒的側下方。
[0077]具體地，本發(fā)明的各檢測單元安裝在印碼機上不同檢測位置，其中印碼檢測箱組件10通過印碼安裝支架11固定在印碼機襯檔101的側上方位置，本實施例中，正面號碼檢測單元的CCD相機檢測線與印刷機滾筒的垂真線的夾角為67度(不限于此)，相機檢測線通過印碼機的對應的滾筒軸心(如圖7A所示)。
[0078]熒光檢測箱組件20通過熒光安裝支架21固定在印刷機襯檔101的另一側，本實施例中，對應的突光相機檢測線與印刷機滾筒的橫截面的夾角較佳為16度,且突光相機檢測線通過印碼機直徑300_滾筒的軸心(如圖7B所示)。
[0079]背面票面檢測箱的檢測目標是在輸紙鏈輪200上，因此，其需要在印碼機鏈道上設置吸風板39，吸風板39上沿輸紙鏈輪的軸向設有用于相機采集的長形采集槽，以便于相機采集吸風板另一側的大張產品的圖像。安裝組件包括箱體安裝組件及吸風板安裝組件，其箱體組件30先用螺釘與箱體連接座32、箱體底座31固定在一起，然后安裝在印碼機底座201上；而吸風板39是利用吸風板安裝組件固定于印碼機上已有的印碼機第一拉軸35及印碼機第二拉軸36上，從而實現吸風板39的固定，該吸風板安裝組件包括第一抱軸33、第一安裝支架37、第二抱軸34及第二安裝支架38，將第一抱軸33、第二抱軸34分別固定在印碼機第一拉軸35、第二拉軸36上，通過第一安裝支架37、第二安裝支架38將吸風板39固定，吸風板39較佳是與印碼機的鏈道平行，且相機檢測線與吸風板39的平面垂直(如圖7C所示)。本實施例中，對應的相機檢測線與水平面的夾角較佳為42度。
[0080]在本發(fā)明的上述應用實施例中，各檢測箱內的CCD相機在印碼機運行同步信號控制下對印刷速度為7000張/小時、幅面為800_X600_的大張人民幣產品進行圖像采集和實時處理，完成正面號碼印刷質量、正面熒光圖案印刷質量、正面和背面票面印刷質量以及水印圖案(倒票缺陷檢測)等多種印刷質量檢測和實時監(jiān)控，當檢測出連續(xù)廢品或嚴重廢品時，檢測系統(tǒng)即刻發(fā)出相關命令和聲光報警信號，控制印碼機停止運行，即刻攔截廢品或嚴重廢品，確保出廠產品質量。各種檢測功能操作界面集成在一個大屏幕終端顯示器上集中顯示，界面清晰，操作方便。
[0081]雖然本發(fā)明已以具體實施例揭示，但其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護范圍所作的等同變化與修飾，皆應仍屬本專利涵蓋的范疇。
【權利要求】
1.一種印碼在線檢測方法，其特征在于，該方法采用多臺彩色相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過數字圖像采集和處理，并對處理后的數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷，并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令，該方法包括: 正面號碼檢測，對在線印刷產品的正面號碼印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控； 正面熒光圖案檢測，對印刷產品的正面熒光圖案利用彩色相機成像，并對印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控； 票面印刷質量檢測，其是對印刷產品的票面印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；以及 水印圖案檢測，對印刷產品的水印圖案質量進行在線檢測和實時監(jiān)控。
2.如權利要求1所述的印碼在線檢測方法，其特征在于，所述票面印刷質量檢測包括正面票面檢測及背面票面檢測，且所述正面票面檢測與正面號碼檢測共用同一組CCD相機和圖像采集處理系統(tǒng)。
3.如權利要求1所述的印碼在線檢測方法，其特征在于，所述在線檢測方法應用于M81人民幣印碼機上，對大張人民幣在線印刷質量進行實時檢測和監(jiān)控。
4.如權利要求1所述的印碼在線檢測方法，其特征在于，當檢測出連續(xù)廢品或嚴重廢品時，即刻發(fā)出相關命令和聲光報警信號，控制印碼機停止運行。
5.如權利要求1所述的印碼在線檢測方法，其特征在于，所述正面號碼檢測利用彩色圖像對接線號碼串色進行 檢測。
6.如權利要求1至5任一項所述的印碼在線檢測方法，其特征在于，所述檢測方法還包括圖像采集同步控制以及大張產品系統(tǒng)幀同步控制，該圖像采集同步控制是利用圖像采集的外同步觸發(fā)信號來達到圖像采集的機速不相關性及各臺相機的圖像同步要求；該大張產品系統(tǒng)幀同步控制是通過對大張張數進行計數，幀信號和大張之間一一對應，實現系統(tǒng)幀同步，處理時將當前大張產品的圖像處理結果綁定到計數值上，使該計數值作為當前信息的編號，并將帶有相同編號的處理結果綁定到一起，最終形成當前大張產品的完整的檢測結果。
7.一種印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測系統(tǒng)包括多個檢測單元:正面號碼檢測單元、正面熒光圖案檢測單元、票面印刷質量檢測單元及水印圖案檢測單元，其中: 所述正面號碼檢測單元，對在線印刷產品的正面號碼印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控； 所述正面熒光圖案檢測單元，對印刷產品的正面熒光圖案利用彩色相機成像，并對印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控； 所述票面印刷質量檢測單元，其是對印刷產品的票面印刷質量進行在線檢測和實時監(jiān)控；以及 所述水印圖案檢測單元，用于對印刷產品的水印圖案質量進行在線檢測和實時監(jiān)控； 各檢測單元采用多臺彩色相機和多路并行高速圖像采集及運算處理系統(tǒng)，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過數字圖像采集和處理，并對處理后的數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷，并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令，從而控制印碼機停止運行。
8.如權利要求7所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述正面號碼檢測單元所檢測的印刷缺陷包括錯號、串色、漏印、折線、污點、走版、折角的其中一種或任意組合。
9.如權利要求7所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述各檢測單元包括光源、多臺CCD彩色相機、圖像采集與處理模塊以及同步控制模塊，其中，所述多臺彩色相機在所述同步控制模塊的高速同步信號的控制下，對在線印刷產品進行實時圖像采集和處理，并通過視場拼接技術實現全幅面檢測。
10.如權利要求9所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述正面號碼檢測單元包括光源、多臺CCD彩色相機、并行圖像采集處理工作站、檢測控制工作站、數據存儲服務器，其中光源包括由光源控制器控制的一個或多個線性光源，所述彩色相機得到的高清晰度圖像經過對應的并行圖像采集處理工作站分別完成每臺相機的數字圖像采集和處理，并將處理后的數據發(fā)送到檢測控制工作站，由檢測控制工作站對數據進行綜合判斷，檢測出該在線印刷產品的印刷缺陷；檢測控制工作站將數據儲存至數據存儲服務器并在發(fā)現印刷缺陷時發(fā)出相應控制命令。
11.如權利要求10所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述正面號碼檢測單元還包括大張?zhí)柎a識別模塊，所述大張?zhí)柎a識別模塊用于大張紙邊緣上的大張?zhí)柎a的識別，由此實現數據庫中的信息關聯。
12.如權利要求9所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述票面印刷質量檢測單元包括正面票面檢測單元及背面票面檢測單元，其中，所述正面票面檢測單元與正面號碼檢測單元共用同一組CXD彩色相機和圖像采集與處理模塊。
13.如權利要求12所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述水印圖案檢測單元是對大張人民幣產品中單K的水印圖案進行檢測，其包括一臺CCD彩色相機，其光源為白光光源，通過高速圖像采集和處理模塊，檢測出水印倒頭、白水印殘缺印刷缺陷，實現倒票殘缺檢測功能。`
14.如權利要求7所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測系統(tǒng)還包括同步控制單元，該同步控制單元包括圖像采集同步單元以及大張產品系統(tǒng)幀同步單元，其采用增量式旋轉編碼器，該編碼器信號引入相機，作為相機圖像采集的外同步觸發(fā)信號；該圖像采集同步控制單元利用圖像采集的外同步觸發(fā)信號來達到圖像采集的機速不相關性及各臺相機的圖像同步要求；該大張產品系統(tǒng)幀同步控制用于實現多臺、多組相機質量信息的統(tǒng)一和綁定。
15.如權利要求14所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集同步單元包括該增量式旋轉編碼器及同步信號控制器，同步信號控制器的輸出信號與采集卡連接，最終進入相機。
16.如權利要求15所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述大張產品系統(tǒng)幀同步單元包括該增量式旋轉編碼器及系統(tǒng)幀同步控制器，該系統(tǒng)幀同步控制器與所述圖像與處理模塊耦接，通過對編碼器幀信號進行累加計數得到計數值，圖像采集及處理單元將當前大張產品的圖像處理結果綁定到該數值上，使該數值作為當前信息的編號，并把所有帶有相同編號的處理結果綁定到一起，最終形成當前大張產品的完整的檢測結果。
17.如權利要求7~16任一項所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，該檢測系統(tǒng)還包括PLC停機控制模塊及聲光報警模塊，當檢測工作站檢測出產品的印刷缺陷時，通過PLC停機控制模塊向印碼機控制器發(fā)出停機命令，并通過聲光報警模塊發(fā)出聲光報警信號，即刻攔截在線印刷或前端工序漏檢的缺陷產品。
18.如權利要求7~16任一項所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述正面號碼檢測單元安裝在印碼檢測箱內，所述印碼檢測箱的箱體通過印碼安裝支架固定在印碼機檢測滾筒下方的印碼機襯檔上；所述正面熒光圖案檢測單元及水印圖案檢測單元安裝在熒光檢測箱內，所述熒光檢測箱的箱體組件通過熒光安裝支架固定在印碼機襯檔另一側，并位于所述印碼機檢測滾筒下方；所述背面票面檢測單元安裝在背面票面檢測箱內，所述背面票面檢測箱安裝在所述印碼機的輸紙鏈輪下方。
19.如權利要求18所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述背面票面檢測箱是通過箱體安裝組件設置于輸紙鏈輪下方的印碼機底座上；對應背面票面檢測箱的印碼機鏈道上設置有吸風 板，吸風板上沿輸紙鏈輪的軸向設有用于相機采集的長形采集槽；所述吸風板利用吸風板安裝組件固定；吸風板的平面與印碼機的鏈道平行，且背面票面檢測箱內的相機檢測線與吸風板的平面垂直。
20.如權利要求19所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述箱體安裝組件包括箱體連接座及箱體底座，所述箱體組件是用螺釘與箱體連接座、箱體底座固定在一起，然后安裝在印碼機底座上；而吸風板是利用吸風板安裝組件以及印碼機上已有的印碼機第一拉軸及印碼機第二拉軸進行固定，該吸風板安裝組件包括第一抱軸、第一安裝支架、第二抱軸及第二安裝支架，將第一抱軸、第二抱軸分別固定在印碼機第一拉軸、第二拉軸上，通過第一安裝支架、第二安裝支架將吸風板固定。
21.如權利要求7~16任一項所述的印碼在線檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述正面號碼檢測單元采用五臺彩色CCD相機及五套對應的并行圖像采集處理工作站，通過視場拼接技術實現全幅面檢測；所述五臺彩色CCD相機橫向排列安裝在視場可配準的印碼檢測箱內，CCD相機像元分辨率達到0.08mmX0.08mm/pixel,所述印碼檢測箱安裝在印碼機滾筒上方,在高速同步信號控制下，對幅面為800_X600mm，印刷速度為7000張/小時的人民幣大張產品進行實時圖像采集和處理；所述正面熒光圖案檢測單元采用5臺彩色CCD相機橫向排列，安裝在視場可配準的熒光檢測箱內，檢測幅面為800_X600mm，每臺CCD相機像元分辨率達到0.1mmX0.lmm/pixel，彩色高分辨率熒光圖案檢測以擴大缺陷檢測種類，能夠檢測熒光圖案走版、熒光強度偏差、熒光圖案殘缺以及10毫米范圍內熒光圖案蹭臟多種缺陷；所述背面票面檢測單元是對印碼后背面票面印刷進行全幅面高分辨率檢測，每臺CCD相機的像兀分辨率達到0.11謹X0.14mm/pixelο
【文檔編號】G07D7/20GK103679916SQ201310460465
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】賈百延, 錢浩, 李多慧, 張鍇, 馬金濤, 張春江, 何瑞, 謝婕, 王長宏, 馬玉紅, 張殿斌, 劉南渤, 孟然, 付信際, 張開健, 華雁躍, 沈子毅, 徐喆, 王皓 申請人:北京印鈔有限公司, 上海印鈔有限公司, 中國印鈔造幣總公司