CN101221631A - 一种基于图像传感器的高速纸张计数器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于图像传感器的高速纸张计数器，包括相配接的光电集成模块、数据传输模块、数据处理模块、人机接口和供电模块，光电集成模块包括线性图象传感器；数据处理模块包括能接收线性图象传感器的图像信息、并且能将原始图像信息转换为数字信息的A/D转换芯片；数据处理模块包括能与A/D转换芯片进行数据互传的通用可编程输入输出口，数据处理模块经传输线与人机接口相连接；供电模块均与光电集成模块、数据传输模块、数据处理模块和人机接口相电连接；计数器不包含任何机械动作部分，计数过程不包含任何机械动作，操作方便；能够适用于所有厚度在0.05毫米到10毫米的纸张计数；计数目标的软硬程度不影响计数速度和精确度。
Description
技术领域
本发明涉及电子自动计数的技术领域，特别涉及一种基于图像传感器的高速纸张计数器。
背景技术
纸张计数是现代工业生产中经常会遇到的重要环节，特别是在印刷包装等一些传统大工业中。伴随着印刷业的飞速发展，各类纸张用量也不断巨幅增加，仅报纸、书刊和各类包装印刷用纸的年消耗量在2005年就达到了5930万吨，并以每年13％以上的速度递增，而纸张计数器在这些巨额纸张的运用过程中是必不可少的工具。但我国目前的纸张计数主要由手工操作完成，。这种最原始的计数方法不仅耗时、耗力、效率低，而且极易产生人为的错误，甚至在计数的过程中损坏印刷品。而一些比较先进的企业，已开始使用纸张计数器，这些计数器实际上是一个光、机、电一体化计数系统。
市场上已经存在的纸张高速计数系统，主要分为两种：第一种是使用一束气流吹开叠在一起的纸张，进而用一束极细的光柱对吹开的缝隙进行扫描的计数系统。该设备使用气流，这不仅需要配套的辅助供气系统，而且气流容易将一张印刷品的不同层次吹开，在造成计数错误的同时也损坏了印刷品的质量；由于在计数过程中，必须针对印刷品的不同硬度和曲张度对气流的强度做出调整，因此需要专业的工作人员。这些缺陷大大限制了该设备的使用环境及进一步普及。第二种是一种核心部件配有一线阵相机的纸张计数系统，该系统中还配有相应的采集卡、计算机和动作机构。系统将重叠在一起的印刷品的侧面通过线阵相机扫描到计算机，从而实现计数运算。该计数系统成本高，并且需要配备电脑，体积过于庞大，不利于大范围的普及。因此，研发一种高效、高速、廉价、高精度、易于操作的纸张计数器就极其必要和迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单、携带方便、图像采集分辨率高、计数准确以及运行效率高的基于图像传感器的高速纸张计数器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于图像传感器的高速纸张计数器，包括相配接的光电集成模块、数据传输模块、数据处理模块、人机接口和供电模块，采取的措施包括：光电集成模块包括线性图象传感器；数据传输模块包括能接收线性图象传感器的图像信息、并且能将原始图像信息转换为数字信息的A/D转换芯片；数据处理模块包括能与A/D转换芯片进行数据互传的通用可编程输入输出口，数据处理模块经传输线与人机接口相连接；光电集成模块、数据传输模块、数据处理模块和人机接口均电连接有供电模块。
采取的措施还包括：
上述的光电集成模块还配装有高精度光学部件；该高精度光学部件包含有光学镜头，并且该光学镜头能控制线性图象传感器上并行排列的点均匀聚焦在被计数对象的侧面上。
上述的光电集成模块放置于被计数对象的侧面，并且相垂直放置，或相倾斜放置；上述的线性图象传感器采集的图像为带颜色的数据带，并且该线性图像传感器图像采集的分辨厚度值范围为0.05毫米至10毫米。
上述的数据传输模块还内置有控制电路。
上述的数据处理模块还包含有相配装的嵌入式处理器、闪存单元、脉冲宽度调制器和I2C总线接口；所述的脉冲宽度调制器为嵌入式处理器的片内外设，该脉冲宽度调制器产生有能控制线性图像传感器运行的时钟信号和起始信号。
上述的人机接口包含有相配装的人机接口控制器、能进行动态显示的显示部件、按键信息存储单元和键盘按钮。
上述的显示部件为LED数码管，或为LCD显示屏。
上述的按键信息存储单元包含有相配装的控制器、设置有显示位数的扫描位数寄存器和显示驱动器；控制器按照扫描位数寄存器设置的显示位数能控制显示缓存的内容顺序输入显示驱动器内。
上述的供电模块分为电池组件，或接入于市电。
上述的电池组件为干电池，或为充电电池，或为集成充电器的内置充电电池。
与现有技术相比，本发明光电集成模块包括线性图象传感器；数据传输模块包括能接收线性图象传感器的图像信息、并且能将原始图像信息转换为数字信息的A/D转换芯片；数据处理模块包括能与A/D转换芯片进行数据互传的通用可编程输入输出口，数据处理模块经传输线与人机接口相连接；光电集成模块、数据传输模块、数据处理模块和人机接口均电连接有供电模块。本发明的优点在于：计数器不包含任何机械动作部分，计数过程不包含任何机械动作，操作方便；计数器的体积小，可以通过电池供电，也可以根据不同需求改变体积大小，甚至可以开发为便携设备；对计数目标厚度范围的要求非常低，能够适用于所有厚度在0.05毫米到10毫米的纸张计数，且该范围可以随着图像传感器技术的改进进一步扩展；计数目标的最小厚度取决于图像传感器的精度和计数算法，最大厚度为设备高度；计数目标的软硬程度不影响计数速度和精确度；采用了先进的图像计数算法，通过空间转换等方法准确迅速地计算出纸张数量，完成一次高度200毫米的计数耗时在10毫秒以内；相对厚度为1毫米的纸张，其速度为20000张/秒，相对厚度为0.1毫米的纸张，其速度为200000张/秒，计数准确率高达100％。
附图说明
图1是本发明实施例的连接原理示意图；
图2是图1中人机接口的模块连接原理示意图；
图3是本发明实施例的的工作原理示意图；
图4是本发明实施例的操作流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示的实施例，图标号说明：光电集成模块1，线性图象传感器11，高精度光学部件12，数据传输模块2，控制电路21，A/D转换芯片22，数据处理模块3，嵌入式处理器31，闪存单元32，脉冲宽度调制器33，通用可编程输入输出口34，I2C总线接口35，人机接口4，显示部件41，扫描位数寄存器42，控制器43，显示驱动器44，键盘按钮45，按键信息存储单元46，人机接口控制器47，供电模块5。
本发明实施例，一种基于图像传感器的高速纸张计数器，包括相配接的光电集成模块1、数据传输模块2、数据处理模块3、人机接口4和供电模块5，光电集成模块1包括线性图象传感器11；数据传输模块2包括能接收线性图象传感器11的图像信息、并且能将原始图像信息转换为数字信息的A/D转换芯片22；所述的数据处理模块3包括能与A/D转换芯片22进行数据互传的通用可编程输入输出口34，数据处理模块3经传输线与人机接口4相连接；光电集成模块1、数据传输模块2、数据处理模块3和人机接口4均电连接有供电模块5。
本实施例是这样实现的：如图1和图2所示，光电集成模块1、数据传输模块2、数据处理模块3、人机接口4、供电模块5；光电集成模块1经数据传输模块2与数据处理模块3连接，在接到计数起始信号后迅速读取一条关于计数对象侧面的颜色数据带，并且该线性图像传感器11图像采集的分辨厚度值范围为0.05毫米至10毫米；数据传输模块2内的A/D转换芯片22，用于高速传输光电集成模块1采集的数据，并实现由模拟信号到数字信号之间的快速转换；数据处理模块3经传输线6与人机接口4连接，用于控制A/D的转换，并接收数据传输模块2传输的数据，进行数据处理，并计算计数结果；人机接口4用于检验按键的指令输入并及时存储，通过I2C总线接口35从数据处理模块3接收计数结果并显示；供电模块5用于为整个纸张计数系统提供电量。光电集成模块1包括线性图象传感器11、高精度光学部件12。
数据处理模块3包括嵌入式处理器31、FLASH32、PWM33和GPIO34，其中FLASH可以翻译成闪存单元，PWM33是Pulse Width Modulation的英文缩写，中文翻译成脉冲宽度调制器；GPIO是General Programmable Input Output Pin的英文缩写，中文翻译成通用可编程输入输出口；嵌入式处理器31为ARM7系列和或其他类型的嵌入式处理器，接收经A/D转换的数字图像信息暂存在FLASH32中，然后应用自主研发的图像算法分析该组数据，得到计数结果，该结果通过I2C总线接口35与人机接口4的控制器43通讯，发送到显示部分41上；PWM33为嵌入式处理器31的片内外设，产生控制线性图像传感器11的时钟、起始信号；GPIO34用于控制计数起始信号的输出。
人机接口4包含有相配装的人机接口控制器47、显示部分41、按键信息存储单元46、诸多的功能各异的键盘按钮45；人机接口4在系统通电后检查是否有按键动作，一旦有按键动作，马上将检测到的按键信息保存在按键信息存储芯片46上，以备嵌入式处理器31读取；显示部分41为LED数码管和或LCD显示屏，按键信息存储单元46包括人机接口4的控制器43、扫描位数寄存器42、显示驱动器44及其他部件。在每个显示刷新周期，控制器43按照扫描位数寄存器42指定的显示位数，把显示缓存的内容按先后顺序送入显示驱动器44，显示部分41实现动态显示效果。
诸多的键盘按钮45具有以下功能：
1、键盘去抖动处理：当按键被按下和放开时，可能会出现电平状态反复变化，称作键盘抖动。若不做处理会引起按键命令错误，所以要进行去抖动处理，以读取稳定的键盘状态为准。
2、双键互锁处理：当有两个以上按键被同时按下时，系统只采样优先级高的按键。
3、连击键处理；当某个按键按下时，输出一次键值后，如果该按键还未释放，该键值连续有效，就像连续按住该键一样，这种功能称为连击。连击次数计数器可区别出单击或连击。判断连击次数可以检测被按时间，以防止某些功能错误操作。
4、功能键处理：功能键能实现2个以上按键同时按下扩展按键数目或实现特殊功能。
供电模块5分为电池组件，或接入于市电；电池组件可以为干电池，或可以为充电电池，或为集成充电器的内置充电电池。
如图3所示，是计数器的进一步形象化。线性图像传感器11与高精度光学部件12接近或紧贴计数纸张的一个侧面，数据传输模块2在接到由人机接口4发出的计数指令后，迅速触发线性图像传感器11采集一组关于侧面的图像信号，该信号随即通过数据传输模块2被高速传输到数据处理模块3内的核心部件嵌入式处理器31中进行处理。
如图4所示：为本发明实施例的工作流程；
当电源模块5开始供电，程序启动，系统初始化。此时，人机接口4中的控制器43检查是否有按键按下。如果没有按键按下，控制器43继续执行检查命令；如果有按键按下，按键信息存储芯片46立即存储按键信息，并通过I2C总线接口35将指令发送到嵌入式处理器31；嵌入式处理器31通过数据传输模块2发出计数指令，线性图象传感器11接到指令后迅速采集计数纸堆边缘图像信号。该信号随即通过数据传输模块2高速传输到嵌入式处理器31，进行算法处理得出计数结果，并通过I2C总线接口35将结果发送到人机接口4的显示部分41供显示。
本发明的优点在于，计数器不包含任何机械动作部分，计数过程不包含任何机械动作，操作方便；计数器的体积小，可以通过电池供电，也可以根据不同需求改变体积大小，甚至可以开发为便携设备；对计数目标厚度范围的要求非常低，能够适用于所有厚度在0.05毫米到10毫米的纸张计数，且该范围可以随着图像传感器技术的改进进一步扩展；计数目标的最小厚度取决于图像传感器的精度和计数算法，最大厚度为设备高度；计数目标的软硬程度不影响计数速度和精确度；采用了先进的图像计数算法，通过空间转换等方法准确迅速地计算出纸张数量，完成一次高度200毫米的计数耗时在10毫秒以内；相对厚度为1毫米的纸张，其速度为20,000张/秒，相对厚度为0.1毫米的纸张，其速度为200,000张/秒，计数准确率高达100％。
本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
Claims (10)
1.一种基于图像传感器的高速纸张计数器，包括相配接的光电集成模块(1)、数据传输模块(2)、数据处理模块(3)、人机接口(4)和供电模块(5)，其特征是：所述的光电集成模块(1)包括线性图象传感器(11)；所述的数据传输模块(2)包括能接收线性图象传感器(11)的图像信息、并且能将原始图像信息转换为数字信息的A/D转换芯片(22)；所述的数据处理模块(3)包括能与A/D转换芯片(22)进行数据互传的通用可编程输入输出口(34)，所述的数据处理模块(3)经传输线与人机接口(4)相连接；所述的光电集成模块(1)、数据传输模块(2)、数据处理模块(3)和人机接口(4)均电连接有供电模块(5)。
2.根椐权利要求1所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的光电集成模块(1)还配装有高精度光学部件(12)；所述的高精度光学部件(12)包含有光学镜头，并且该光学镜头能控制线性图象传感器(11)上并行排列的点均匀聚焦在被计数对象的侧面上。
3.根椐权利要求2所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的光电集成模块(1)放置于被计数对象的侧面，并且相垂直放置，或相倾斜放置；所述的线性图象传感器(11)采集的图像为带颜色的数据带，并且该线性图像传感器(11)图像采集的分辨厚度值范围为0.05毫米至10毫米。
4.根椐权利要求1所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的数据传输模块(2)还内置有控制电路(21)。
5.根椐权利要求1所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的数据处理模块(3)还包含有相配装的嵌入式处理器(31)、闪存单元(32)、脉冲宽度调制器(33)和I2C总线接口(35)；所述的脉冲宽度调制器(33)为嵌入式处理器(31)的片内外设，该脉冲宽度调制器(33)产生有能控制线性图像传感器(11)运行的时钟信号和起始信号。
6.根椐权利要求1所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的人机接口(4)包含有相配装的人机接口控制器(47)、能进行动态显示的显示部件(41)、按键信息存储单元(46)和键盘按钮(45)。
7.根椐权利要求6所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的显示部件(41)为LED数码管，或为LCD显示屏。
8.根椐权利要求7所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的按键信息存储单元(46)包含有相配装的控制器(43)、设置有显示位数的扫描位数寄存器(42)和显示驱动器(44)；所述的控制器(43)按照扫描位数寄存器(42)设置的显示位数能控制显示缓存的内容顺序输入显示驱动器(44)内。
9.根椐权利要求1所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的供电模块(5)分为电池组件，或接入于市电。
10.根椐权利要求9所述的一种基于图像传感器的高速纸张计数器，其特征是：所述的电池组件为干电池，或为充电电池，或为集成充电器的内置充电电池。
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