基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，本發(fā)明同時(shí)涉及基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硬幣作為一種小額貨幣，在日常生活中流通比較廣泛。其中，在產(chǎn)品生產(chǎn)成形過(guò)程中，由于坯料本身存在缺陷，或者，模具出現(xiàn)不同程度的破損，容易導(dǎo)致印制的硬幣的表面質(zhì)量出現(xiàn)缺陷。因此，為了保證每一枚硬幣在流通前達(dá)到出廠品質(zhì)要求，需要對(duì)硬幣進(jìn)行全面的表面質(zhì)量檢測(cè)。
[0003]在現(xiàn)有的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)方法中，主要使用圖像傳感器采集圖像信號(hào)，然后加以分析實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)使用適當(dāng)角度和強(qiáng)度的光線照射硬幣表面，不同的硬幣表面圖案將產(chǎn)生不同的反射光，然后通過(guò)圖像檢測(cè)算法對(duì)硬幣表面反射圖像進(jìn)行處理，獲得硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果。由于圖像采集質(zhì)量對(duì)入射光線的照射角度、待檢硬幣在傳送帶上的放置角度具有依賴(lài)性，在某些視角采集的圖像不能如實(shí)反映硬幣表面質(zhì)量。該種檢測(cè)方法對(duì)于硬幣表面的臟污，明顯的粘坑、凸起和表面劃痕等缺陷有顯著效果；但是，對(duì)于細(xì)小的劃痕、粘坑和凸起等缺陷的檢測(cè)效果并不理想。
[0004]為此，需要對(duì)硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置及方法進(jìn)行改進(jìn)，以求對(duì)硬幣表面質(zhì)量進(jìn)行更準(zhǔn)確、便捷的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置。
[0006]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0008]一種基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括設(shè)置在硬幣傳輸通道的檢測(cè)工位上方的激光發(fā)射裝置和面陣信號(hào)接收裝置，還包括與所述面陣信號(hào)接收裝置連接的數(shù)據(jù)處理模塊；
[0009]所述激光發(fā)射裝置設(shè)置在所述檢測(cè)工位的正上方，用于向經(jīng)過(guò)的硬幣表面垂直入射線激光；所述面陣信號(hào)接收裝置傾斜設(shè)置在所述檢測(cè)工位的斜上方，用于接收由硬幣表面反射的光線；
[0010]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)所述面陣信號(hào)接收裝置在單個(gè)硬幣通過(guò)檢測(cè)工位的對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)采集到的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得硬幣的三維輪廓，并將之與標(biāo)準(zhǔn)硬幣輪廓進(jìn)行比對(duì)，分析硬幣表面質(zhì)量。
[0011]其中較優(yōu)地，所述激光發(fā)射裝置與控制模塊連接。
[0012]其中較優(yōu)地，在所述檢測(cè)工位的前方設(shè)置有用于檢測(cè)硬幣通過(guò)的光電傳感器，所述光電傳感器與所述控制模塊連接，所述控制模塊根據(jù)光電傳感器的檢測(cè)信號(hào)控制激光發(fā)射裝置的激光發(fā)射動(dòng)作。
[0013]其中較優(yōu)地，還包括與傳送帶電機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)編碼器，所述控制模塊與所述旋轉(zhuǎn)編碼器連接。
[0014]其中較優(yōu)地，所述激光發(fā)射裝置和所述面陣信號(hào)接收裝置一體化設(shè)置，采用激光輪廓測(cè)量?jī)x。
[0015]一種基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0016](I)通過(guò)設(shè)置在檢測(cè)工位上方的激光發(fā)射裝置和面陣信號(hào)接收裝置，采集硬幣表面高度數(shù)據(jù)；
[0017](2)通過(guò)分析單個(gè)硬幣通過(guò)檢測(cè)工位的對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)采集到的硬幣的表面高度數(shù)據(jù)，獲得硬幣的三維輪廓；
[0018](3)將步驟(2)生成的硬幣的三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)硬幣輪廓比對(duì)，進(jìn)行硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)。
[0019]其中較優(yōu)地，在所述步驟(I)中，所述激光發(fā)射裝置設(shè)置在所述檢測(cè)工位的正上方，用于向經(jīng)過(guò)的硬幣表面垂直入射線激光；所述面陣信號(hào)接收裝置傾斜設(shè)置在所述檢測(cè)工位的斜上方，用于接收由硬幣表面反射的光線。
[0020]其中較優(yōu)地，在所述步驟(2)中，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)面陣信號(hào)接收裝置在單個(gè)硬幣通過(guò)檢測(cè)工位的對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)采集到的硬幣表面高度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成以時(shí)間軸為橫坐標(biāo)，以單一時(shí)間坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的二維高度圖像為縱坐標(biāo)的模型，即獲得硬幣的三維輪廓。
[0021]其中較優(yōu)地，在所述步驟(3)中，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)硬幣的三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)硬幣輪廓比對(duì)的過(guò)程包括以下步驟:
[0022](31)高度校正:根據(jù)一些相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)面的測(cè)量值將測(cè)量數(shù)據(jù)每點(diǎn)的高度基準(zhǔn)線性校正到與標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)齊；
[0023](32)平面內(nèi)的反射變換校正，使得被測(cè)模型與標(biāo)樣模型在形狀、角度和位置上均實(shí)現(xiàn)基本對(duì)齊；
[0024](33)局部精細(xì)定位與比對(duì):采用標(biāo)準(zhǔn)模板和基準(zhǔn)可變的相對(duì)模型同時(shí)進(jìn)行比對(duì)；
[0025](34)結(jié)果判別:所有區(qū)域比對(duì)完成后得到殘點(diǎn)圖，通過(guò)對(duì)殘點(diǎn)圖的分析，最終得到被測(cè)物的表面質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果。
[0026]其中較優(yōu)地，在所述步驟(I)中，通過(guò)激光輪廓檢測(cè)儀采集硬幣的表面高度數(shù)據(jù)。
[0027]本發(fā)明提供的基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，通過(guò)激光發(fā)射裝置和面陣信號(hào)接收裝置采集硬幣的表面高度數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得硬幣的三維輪廓；然后將采集到的硬幣的三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)硬幣輪廓比對(duì)，進(jìn)行硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)。上述檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法，利用了劃痕等缺陷中硬幣表面高度的變化進(jìn)行檢測(cè)，不依賴(lài)于硬幣的放置角度，并且不受硬幣表面漫反射的影響，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性高，尤其對(duì)于硬幣表面具有微小尺寸的的劃痕、粘坑、凸起等缺陷的檢測(cè)有明顯效果。此外，在硬幣質(zhì)量檢測(cè)裝置中，如果可以將圖像檢測(cè)結(jié)果和輪廓檢測(cè)結(jié)果結(jié)合起來(lái)進(jìn)行判別，檢測(cè)結(jié)果將會(huì)更為準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是同一激光在不同高度位置被反射后的反射原理示意圖；
[0030]圖3是線狀激光被具有不同高度的物體反射后的原理示意圖；
[0031]圖4是激光輪廓測(cè)量?jī)x獲得的局部硬幣輪廓示例；
[0032]圖5是基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)方法的算法流程圖；
[0033]圖6是圖5所示硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)方法中步驟3的算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容詳細(xì)說(shuō)明。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明提供的基于高度測(cè)量的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括設(shè)置在硬幣傳輸通道的檢測(cè)工位I上方的激光發(fā)射裝置2和面陣信號(hào)接收裝置3，還包括與面陣信號(hào)接收裝置3連接的數(shù)據(jù)處理模塊4。激光發(fā)射裝置2和面陣信號(hào)接收裝置3可以一體化設(shè)置，由現(xiàn)有的激光輪廓測(cè)量?jī)x實(shí)現(xiàn)。
[0036]其中，激光發(fā)射裝置2設(shè)置在檢測(cè)工位I的正上方，用于向經(jīng)過(guò)的硬幣5表面垂直入射線激光；面陣信號(hào)接收裝置3傾斜設(shè)置在檢測(cè)工位I的斜上方，用于接收由硬幣5表面反射的光線；數(shù)據(jù)處理模塊4通過(guò)對(duì)面陣信號(hào)接收裝置3在單個(gè)硬幣通過(guò)檢測(cè)工位的對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)采集到的硬幣表面的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而獲得硬幣5的三維輪廓，并將之與標(biāo)準(zhǔn)硬幣輪廓進(jìn)行比對(duì)，分析硬幣表面質(zhì)量。通過(guò)激光發(fā)射裝置2和面陣信號(hào)接收裝置3獲得硬幣表面高度數(shù)據(jù)并生成硬幣的三維輪廓的原理，以及通過(guò)對(duì)比硬幣的三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)硬幣輪廓獲得硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的過(guò)程，將在下文詳細(xì)講述。
[0037]在圖1所示的硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置中，以傳輸通道上硬幣先經(jīng)過(guò)的位置為前，還包括設(shè)置在檢測(cè)工位I前方的光電傳感器6，控制模塊7分別與光電傳感器6和激光輪廓測(cè)量?jī)x連接，并且，控制模塊7還可以與與傳送帶電機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)編碼器8連接。
[0038]其中，光電傳感器6用于確定硬幣5是否即將到達(dá)，以確定激光發(fā)射裝置2和面陣信號(hào)接收裝置3的啟動(dòng)時(shí)間，控制模塊7根據(jù)光電傳感器6的檢測(cè)信號(hào)控制激光發(fā)射裝置2的激光發(fā)射動(dòng)作。旋轉(zhuǎn)編碼器8可以與傳送帶電機(jī)同軸設(shè)置或者由傳送帶電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)帶動(dòng)同步旋轉(zhuǎn)，用于得到與傳送帶運(yùn)動(dòng)距離對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)。當(dāng)不設(shè)置光電傳感器時(shí)，也可以依照旋轉(zhuǎn)編碼器8輸出脈沖連續(xù)采集檢測(cè)工位I的高度數(shù)據(jù)，然后在數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)高度數(shù)據(jù)明顯變化時(shí)開(kāi)始截取信號(hào)從而得到硬幣的三維輪廓。光電傳感器6和旋轉(zhuǎn)編碼器8還可以同時(shí)接入控制模塊7，控制激光輪廓測(cè)量?jī)x的數(shù)據(jù)采集。采集到的高度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊4進(jìn)行處理，判別被測(cè)物是否符合標(biāo)準(zhǔn)模型的規(guī)定。
[0039]下面結(jié)合圖2至圖6對(duì)使用上述硬幣表面質(zhì)量檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)的方法進(jìn)行