CN101545869A - 嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统 - Google Patents

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本发明涉及嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统。目的是对机器视觉设备实时抓拍，及时捕捉到印刷过程上的瑕疵、污点等，并实时监控报警。本发明的特征是系统包括了摄像头移栽装置，它有两根竖直的立柱，其上通过导轨支架固定小车导轨，小车导轨的一侧紧固有齿形导轨，所述小车导轨上通过上下排列的两对紧固轮安装带有微型电机的小车，微型电机的输出轴端通过一齿轮与齿形导轨相啮合；小车导轨的两端设有限位挡块，而在小车上装有限位传感器，小车上装有摄像头和频闪灯；和皮带传动装置，包括装有同步带的传动装置。系统还包括了感应装置，所述小车的巡检线路位于该同步带的上方且巡检的距离大于同步带的宽度。本发明主要应用于包装印刷行业。

Description

嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统
技术领域
本发明涉及一种嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统。主要应用于包装印刷行业；同时也适用于汽车、医药、电子、制造、包装、食品和饮料等领域，如对汽车仪表盘加工精度的检查；高速贴片机上对电子元件的快速定位，对管脚数目的检查，对IC表面印字符的辨识；胶囊生产中对胶囊壁厚和外观缺陷的检查；轴承生产中对滚珠数量和破损情况的检查；食品包装上面对生产日期的辨识、对标签贴放位置的检查、印刷质量的监测与控制等。
背景技术
我国的包装印刷业非常发达，但印刷机在高速印刷时，由于印刷图像移动很快，通常为200—300米/分钟，人的眼睛无法直接看清楚，操作人员在不停机的情况下，无法对印刷质量(如瑕疵、污点等)做出及时准确的判断，造成印刷材料的大量浪费，直接影响到印刷产品的质量和成本。但是，进口的视觉设备价格昂贵，而国内又缺少核心技术，通常只做硬件产品或配件的代理商，因此，开发具有自主知识产权的高性能的视觉印刷质量智能检测系统，使整套印刷设备的性价比更好，逐步形成一个印刷质量检测设备的新产业，并在此基础上进一步研究开发应用于其它行业的表面质量在线检测系统和质量管理系统就变得尤为为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统，旨在通过运行图像自动比对算法软件，对机器视觉设备实时抓拍，及时捕捉到印刷过程上的瑕疵、污点等，进行实时监控并报警；
本发明的另一目的是：将以往必须放置多路摄像头改为只需一台摄像头就得到不同位置的图像采集，以节约成本；
本发明的再一目的是：提高设备的自动化程度，以适应一些不适合人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合。
本发明所采用的技术方案是：嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统，具有键盘控制、光纤传感器、摄像头、频闪灯、DSP图像处理单元、ARM系统及控制单元和显示器，键盘控制具有自动巡视和手动触发两种方式，光纤传感器、摄像头和频闪灯用于拍摄图像，DSP图像处理单元用于图像采集、图像增强、模板比对及将检测结果显示到显示器的屏幕上，ARM系统及控制单元负责整个系统的控制调度，其特征在于该检测系统还包括：
摄像头移栽装置，它有两根竖直的立柱，其上通过导轨支架固定小车导轨，小车导轨的一侧紧固有齿形导轨，所述小车导轨上通过上下排列的两对紧固轮安装带有微型电机的小车，微型电机的输出轴端通过一齿轮与齿形导轨相啮合；小车导轨的两端设有限位挡块，而在小车上装有限位传感器，小车上装有摄像头和频闪灯；
皮带传动装置，包括装有同步带的传动装置，还包括了感应装置，所述小车的巡检线路位于该同步带的上方且巡检的距离大于同步带的宽度。
所述传动装置包括皮带传动架，传动架上分别通过滚动轴支架安装两个滚动轴，滚动轴上安装标有用于感应的白色标记点的同步带。
所述感应装置包括设在同步带一侧与白色标记点相同高度处的光纤传感器探头，及安装在皮带传动架上的光纤传感器。
本发明的有益效果是：本嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统采用嵌入式技术，并通过运行图像自动比对算法软件，实现机器视觉设备实时抓拍，及时捕捉到印刷过程中的瑕疵、污点等进行实时监控并报警提示，有效地解决了印刷过程中的质量检测问题。系统中的摄像头移栽装置完全实现了机器自动巡视，减轻了操作人员的劳动强度并提高了检测的准确性，系统只需一台摄像头，大大节约了系统的成本。本发明应用范围广泛，具有极大的发展前景
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是图1中摄像头移栽装置的主视图。
图3是图1中摄像头移栽装置的俯视图。
图4是图1中摄像头移栽装置的左视图。
图5是本发明的电气控制原理图。
图6是本发明图像采集、算法运行过程框图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括了现有技术：键盘控制1、光纤传感器4、摄像头5、频闪灯6、DSP图像处理单元7、ARM系统及控制单元8和显示器9，其中：
键盘控制1具有自动巡视和手动触发两种方式。
光纤传感器4、摄像头5和频闪灯6用于拍摄图像，本例采用MVC1000CMOS摄像头，由于摄像头输出的信号为数字信号，所以可直接把拍摄的图像传给ARM系统及控制单元8。
在ARM系统及控制单元8，本例采用Samsung公司开发的S3C2410芯片作为主控制器(以下简称ARM9)，S3C2410是一款高性能ARM体系结构的32位嵌入式微处理器，具有很强的实时多任务支持能力和扩展能力，以及小体积、低功耗、高性能等系列特点。S3C2410以及外围芯片FlASH、SDRAM存储器组成了整个系统的核心，负责控制和协调各模块工作。
在DSP图像处理单元7，本例采用TI公司的DSP芯片TMS320DM642(以下简称DM642)完成实时数字图像处理工作。DSP图像处理单元7用于图像采集、图像增强、模板比对及将检测结果显示到显示器9的屏幕上。
图像采集、算法运行过程，请参见图5、图6：
1)运行图像自动比对软件时，点击“打开摄像头”和“触发采集”控制命令后，ARM9进入等待图像数据接收状态；
2)设置摄像头5工作方式，在拍摄到图像后，通过USB口立即发送到ARM9；
3)通过ARM9与DM642的串口通讯，发送控制命令，由ARM9的HPI(用户自定义接口)与DM642的HPI接口连接，把图像数据传输给DM642；
4)DM642通过对CPLD的控制，实现模块之间需要的选通、缓冲、读/写使能、数据总线和地址总线的切换等功能；
5)把算法程序(图像增强、模板对比等)和初始化数据由FLASH装入高速SDRAM全速运行；
6)DM642把算法运行结果由HPI接口反馈给ARM 9，并通过CPLD控制，由D/A转换(数字信号→模拟信号)，输出至显示器9显示。
如图2、3、4所示，本实施例的特点之一是：该检测系统包括了摄像头移栽装置2，摄像头移栽装置有两根竖直的立柱10，其上通过导轨支架12(可调节上下位置，以获得较好的拍摄距离)固定小车导轨11，小车导轨的一侧紧固有齿形导轨13，所述小车导轨上通过上下排列的两对紧固轮17安装带有微型电机18的小车16(可沿小车导轨在水平方向左右移动)，微型电机的输出轴端通过一齿轮18-1与齿形导轨13相啮合；小车导轨11的两端设有限位挡块14(可根据印刷品幅面大小做调节，使小车在两端的挡块范围内作移动)，而在小车16上装有限位传感器15(当小车运动到两端的限位挡块位置时，限位传感器获得开关信号，控制系统接受信号后发出反转信号，使小车可在限位挡块限定的范围内做水平移动)。
小车上装有对准下方的摄像头5和频闪灯6，频闪灯管固定在光源的护罩内。小车上还装有控制线路板19，用于控制微型电机18的正反转和控制频闪灯6的工作。摄像头5与小车同步动作，在光纤传感器4获得信号时拍摄图像。
本实施例的另一特点是：与移栽装置配套使用的皮带传动装置3，它包括了传动装置和感应装置。所述传动装置包括皮带传动架21，传动架上分别通过滚动轴支架22安装两个滚动轴23，滚动轴上安装标有用于感应的白色标记点24-1的同步带24，滚动轴23由电机25通过连轴器26来驱动。所述感应装置包括设在同步带一侧与白色标记点24-1相同高度处的光纤传感器探头27，以及光纤传感器探头下方的安装在皮带传动架21上的光纤感应器4。
摄像头移栽装置2的工作过程是：小车16沿水平方向在小车导轨11上运动时，具有自动巡视和手动按键二种方式，在自动巡视方式时，通过限位传感器15与限位挡块14的接触，获得小车16运行到极限位置的开关信号，从而使微型电机18反转，小车也随之反向移动。如在键盘控制1上点击“←”、“→”，则小车以即点即动的方式移动。
系统自检正常后点击“打开摄像头”，摄像头5进行初始化，然后可以选择连续采集和触发采集两种工作模式。在触发采集下也有两种采集方式，一种是手动采集，一种是自动采集。点击自动采集后，系统进入等待状态，当待检物品跟随同步带24经过摄像头5下方时，光纤传感器探头27会发给光纤传感器4信号，光纤传感器将信号传送给摄像头5，摄像头在打开快门的同时触发频闪灯6，自动拍摄一幅图像。手动采集每次点击一次会采集一幅图像。
本摄像头移栽装置使摄像头在待检物品同等幅面大小的上方作横向移动，只需一台摄像头就可得到不同位置的图像采集，大大节约了成本。

Claims (3)

1、一种嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统，具有键盘控制(1)、光纤传感器(4)、摄像头(5)、频闪灯(6)、DSP图像处理单元(7)、ARM系统及控制单元(8)和显示器(9)，键盘控制(1)具有自动巡视和手动触发两种方式，光纤传感器(4)、摄像头(5)和频闪灯(6)用于拍摄图像，DSP图像处理单元(7)用于图像采集、图像增强、模板比对及将检测结果显示到显示器(9)的屏幕上，ARM系统及控制单元(8)负责整个系统的控制调度，其特征在于该检测系统还包括：
1.1 摄像头移栽装置(2)，它有两根竖直的立柱(10)，其上通过导轨支架(12)固定小车导轨(11)，小车导轨的一侧紧固有齿形导轨(13)，所述小车导轨上通过上下排列的两对紧固轮(17)安装带有微型电机(18)的小车(16)，微型电机的输出轴端通过一齿轮(18-1)与齿形导轨(13)相啮合；小车导轨(11)的两端设有限位挡块(14)，而在小车(16)上装有限位传感器(15)，小车上装有摄像头(5)和频闪灯(6)；
1.2 皮带传动装置(3)，包括装有同步带(24)的传动装置，还包括了感应装置，所述小车(16)的巡检线路位于该同步带的上方且巡检的距离大于同步带的宽度。
2、根据权利要求1所述的嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统，其特征在于：所述传动装置包括皮带传动架(21)，传动架上分别通过滚动轴支架(22)安装两个滚动轴(23)，滚动轴上安装标有用于感应的白色标记点(24-1)的同步带(24)。
3、根据权利要求1或2所述的嵌入式机器视觉印刷质量智能检测系统，其特征在于：所述感应装置包括设在同步带一侧与白色标记点(24-1)相同高度处的光纤传感器探头(27)，及安装在皮带传动架(21)上的光纤传感器(4)。
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