CN104422698B - 随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，前、后引纸辊平行间隔能转动定位于机架上，引纸驱动装置驱动后引纸辊旋转并带动纸幅由前引纸辊引入并由后引纸辊引出，纵切光标位置检测装置能检测到纵切光标沿纸幅宽度方向的坐标位置并传信于主控模块，主控模块控制驱动装置带动滑块机构在机架上沿纸张宽度方向移动，若干荧光感应装置固定于滑块机构上，各荧光感应装置能感应到纸幅上与其位置正对的条形荧光纤维分布带上的荧光纤维，各荧光感应装置分别传信于信号分析模块，信号分析模块能对各条形荧光纤维分布带上的荧光纤维分布均匀性进行分析并输出，本发明实现了纸幅中荧光纤维均匀性分布状态的自动检测，使用方便，检测精确。

Description

随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置

技术领域

本发明涉及一种纸幅生产线的辅助装置，尤指涉及一种随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置。

背景技术

防伪纸生产过程中，纸幅中有类似白水印效果的纵切线，在透光下清晰可见，用于后续切纸工序校准。抄纸纸幅在运动过程中有横向摆动，为了保证检测位置的准确，检测传感器必须以纵切光标为参考点，和纸幅一起横向摆动。

本装置用于防伪纸、证劵纸、护照纸等特种纸张生产过程中，用于检测以防伪为目的的具有荧光特性的嵌入物，定位施放在纸张中的分布均匀性；定位施放效果一般为宽度在30mm以内的条状分布，条状分布的荧光材料在紫外光激发下会呈现多种颜色，防伪纸制造过程中，对条状分布的荧光纤维的数量、位置、形状有具体要求。目前的检测方式为在线采样纸张，放入荧光灯箱，人工判断其嵌入效果，紫外线对人眼会有损伤，且抽样检查效率低，准确性差。

也可沿纸幅横向加装多台彩色图像传感器和与纸幅横向相同宽度的LED紫外光源实现荧光纤维检测，但成本过高。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，该随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置结构简单，自动准确检测纸幅中荧光纤维的均匀性，不伤害人眼，检测成本低。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，包括机架、引纸驱动装置、前引纸辊、后引纸辊、纵切光标位置检测装置、驱动装置、滑块机构、荧光感应装置、信号分析模块和主控模块，所述前引纸辊、后引纸辊平行间隔能够转动定位于机架上，引纸驱动装置驱动后引纸辊旋转并带动纸幅由前引纸辊引入并由后引纸辊引出，纵切光标位置检测装置能够检测到纵切光标沿纸幅宽度方向的坐标位置信息并传信于主控模块，主控模块控制驱动装置带动滑块机构在机架上沿纸张宽度方向移动(也就是横向移动)，若干荧光感应装置固定于滑块机构上(具体荧光感应装置的数量取决于被检测纸幅中定位施放荧光纤维的条数)，各个荧光感应装置能够感应到纸幅上与其位置正对的条形荧光纤维分布带上的荧光纤维，各个荧光感应装置分别传信于信号分析模块，信号分析模块能够对各个条形荧光纤维分布带上的荧光纤维分布均匀性进行分析并输出。

作为本发明的进一步改进，所述引纸驱动装置为引纸电机，纵切光标位置检测装置包括光源、成像装置和纵切光标位置解析及偏差计算模块，光源和成像装置分别固定于机架上，且光源与成像装置对应位于纸幅厚度方向的两侧，光源照射于纸幅表面，成像装置能够将经光源照射的纸幅成像并将该图像信息传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块。

作为本发明的进一步改进，引纸电机上还连接有第一编码器，第一编码器能够获取后引纸辊角速度测量结果并传信给成像装置。

作为本发明的进一步改进，所述光源为LED白色光源(宽度为20-50cm)，成像装置为线扫描图像传感器。

作为本发明的进一步改进，所述荧光感应装置为荧光传感器，荧光传感器的检测窗口尺寸为4×30mm。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块控制驱动装置带动滑块机构在机架上沿纸张宽度方向移动的结构为：所述驱动装置为一伺服电机，还设有一伺服电机驱动模块和一丝杆，所述主控模块传信于伺服电机驱动模块，伺服电机驱动模块带动伺服电机动作，伺服电机动力输出给能够转动定位于机架上的丝杆，所述丝杆平行于纸幅平面且其轴向为纸幅宽度方向，滑块机构与丝杆活动螺接。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管，所述主控模块发出的脉冲宽度调制信号控制第一晶闸管输出可变直流电压，经滤波电容滤波后控制电机动作快慢，所述整流桥堆中设有由第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道，所述第一、二信号通道分别接收伺服电机主控模块发出的控制信号实现伺服电机正反运动控制。

作为本发明的进一步改进，所述主控模块为可编程序控制器，还设有主控模块人机界面，所述纵切光标位置解析及偏差计算模块与主控模块之间设置有心跳信号，该心跳信号传信于伺服电机主控模块，所述伺服电机主控模块能够通过主控模块人机界面发出声光报警信号。

作为本发明的进一步改进，机架上固设有一对极限位置传感器，该对极限位置传感器能够感应到处于纸幅宽度方向两端极限位置的滑块机构，并传信于主控模块。

作为本发明的进一步改进，还设有一打标装置，信号分析模块能够驱动打标装置给纸幅上施放荧光纤维异常部位打标。

本发明的有益效果是：本发明采用普通的白光作为光源，通过成像装置成像和纵切光标位置解析及偏差计算模块进行分析计算获取运动的纸幅中纵切光标的时时横向位置，主控模块以纵切光标横向位置为参考点，按设定的位移量，驱动滑块机构横向位移到指定位置，使得滑块机构上分布的若干个与纸幅中条形的荧光纤维分布带正对，进而对纸幅中各条形荧光纤维进行感应并将感应信息传送给信号分析模块，信号分析模块对各个条形荧光纤维分布带上的荧光纤维分布均匀性进行分析并输出，实现了纸幅中荧光纤维均匀性分布状态的时时自动检测，避免了紫外线对工人眼睛的伤害，检测结果准确、直观，且其结构简单，加工成本低，使用方便，检测精确。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的结构原理示意图；

图3为本发明的俯视示意图。

具体实施方式

实施例：一种随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，包括机架、引纸驱动装置、前引纸辊1、后引纸辊14、纵切光标位置检测装置、驱动装置、滑块机构10、荧光感应装置12、信号分析模块13和主控模块6，所述前引纸辊1、后引纸辊14平行间隔能够转动定位于机架上，引纸驱动装置驱动后引纸辊14旋转并带动纸幅由前引纸辊1引入并由后引纸辊14引出，纵切光标位置检测装置能够检测到纵切光标沿纸幅宽度方向的坐标位置信息并传信于主控模块6，主控模块6控制驱动装置带动滑块机构10在机架上沿纸张宽度方向移动(也就是横向移动)，若干荧光感应装置12固定于滑块机构10上(具体荧光感应装置12的数量取决于被检测纸幅中定位施放荧光纤维的条数)，各个荧光感应装置12能够感应到纸幅上与其位置正对的条形荧光纤维分布带上的荧光纤维，各个荧光感应装置12分别传信于信号分析模块13，信号分析模块13能够对各个条形荧光纤维分布带上的荧光纤维分布均匀性进行分析并输出。

前引纸辊1将沿其长度方向运动的纸幅导入检测装置；光源2和成像装置3生成包含纵切光标20的纸张图像，发送到纵切光标位置解析及偏差计算模块5，该纵切光标位置解析及偏差计算模块5对获取到的图像进行分析，计算出图像中纵切光标的横向坐标位置，发送到主控模块6，主控模块6将该横向坐标位置数值与当前滑块机构10位置数值相减，获得的差值与横向给定间距值相减，差值就是滑块机构10沿纸幅宽度方向的位置偏差，公式如下：

滑块机构10沿纸幅宽度方向的位置偏差＝驱动机构反馈的滑块机构10当前沿纸幅宽度方向的坐标位置－当前纵切光标沿纸幅宽度方向的坐标位置－纵切光标与滑块机构10应该保持的横向给定间距；

主控模块6将该滑块机构10沿纸幅宽度方向的位置偏差值，发送控制指令到驱动装置，驱动装置动作，带动滑块机构10沿纸张横向左右位移，进而驱动安装在滑块机构10上的各个荧光感应装置12移动，使得荧光感应装置12的检测窗口始终对准定位施放在纸张中的荧光纤维21，荧光感应装置12输出模拟量和数字量信号到信号分析模块13，该信号分析模块13通过快速傅里叶变换计算出纸幅中定位施放的条形荧光纤维21分布均匀性，然后将分析结果输出继而实现防伪纸定位施放荧光纤维检测目的，荧光纤维可以是线形、三角形、圆形、环形、正方形等任意性状。

所述引纸驱动装置为引纸电机，纵切光标位置检测装置包括光源2、成像装置3和纵切光标位置解析及偏差计算模块5，光源2和成像装置3分别固定于机架上，且光源2与成像装置3对应位于纸幅厚度方向的两侧，光源2照射于纸幅表面，成像装置3能够将经光源2照射的纸幅成像并将该图像信息传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块5，光源2和成像装置3生成包含纵切光标的纸张图像，发送到纵切光标位置解析及偏差计算模块5，该模块对获取到的图像进行分析，计算出图像中纵切光标的沿纸幅宽度方向的坐标位置。

引纸电机上还连接有第一编码器4，第一编码器4能够获取后引纸辊14角速度测量结果并传信给成像装置3。

所述光源2为LED白色光源2(宽度为20-50cm)，成像装置3为线扫描图像传感器，线扫描图像传感器行扫描信号就是第一编码器4输出脉冲信号，生成包含纵切光标的图像，由纵切光标位置解析及偏差计算模块5按图像灰度差值算法解析到纵切光标在图像中的横向坐标位置，除此结构外还可采用其他面阵成像设备。

所述荧光感应装置12为荧光传感器，荧光传感器的检测窗口尺寸为4×30mm。

所述主控模块6控制驱动装置带动滑块机构10在机架上沿纸张宽度方向移动的结构为：所述驱动装置为一伺服电机8，还设有一伺服电机驱动模块7和一丝杆，所述主控模块6传信于伺服电机驱动模块7，伺服电机驱动模块7带动伺服电机8动作，伺服电机动力输出给能够转动定位于机架上的丝杆，所述丝杆平行于纸幅平面且其轴向为纸幅宽度方向，滑块机构10与丝杆活动螺接，通过伺服电机带动丝杆旋转进而实现滑块机构10沿纸幅宽度方向的运动，进而带动各个荧光感应装置12沿纸幅宽度方向移动，实现各个荧光感应装置12始终与其对应的条形荧光纤维位置正对，机架上还可以设有与丝杆轴向平行的滑轨9，所述滑块机构10套设于滑轨上。

所述主控模块6包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管，所述主控模块6发出的脉冲宽度调制信号控制第一晶闸管输出可变直流电压，经滤波电容滤波后控制电机动作快慢，所述整流桥堆中设有由第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道，所述第一、二信号通道分别接收伺服电机主控模块6发出的控制信号实现伺服电机正反运动控制。

所述主控模块6为可编程序控制器，还设有主控模块人机界面11，所述纵切光标位置解析及偏差计算模块5与主控模块6之间设置有心跳信号，该心跳信号传信于伺服电机主控模块6，所述伺服电机主控模块6能够通过主控模块人机界面11发出声光报警信号，心跳信号用于检测纵切光标位置解析及偏差计算模块5与主控模块6之间通信是否正常；通信异常或者滑块机构10出现卡死现象时，主控模块人机界面11发出声光报警信号，同时显示、记录报警内容；主控模块人机界面11还可以实现参数设置、检测及控制数据显示、手动操作、数据记录、运行数据历史查询；参数设置包括：安装编码器的后引纸辊14的直径、纵切光标位置设定值，滑块机构10位置设定值；检测及控制数据显示包括：纵切光标位置实际测量值、荧光纤维分布数量、位置、信号强度信息，滑块机构10位置，位移偏差；报警提示包括：伺服电机到极限位报警、滑块机构10到极限位报警、图像获取异常报警、各模块之间通信报警；手动操作包括滑块机构10横向位置控制手动自动切换、手动左移滑块机构10、手动右移滑块机构10、手动直接定位滑块机构10到某个设定点；数据记录包括：记录所有参数及检测结果到数据库，可查询系统运行历史数据等。其中主控模块6还可以通过嵌入式装置实现。

机架上固设有一对极限位置传感器，该对极限位置传感器能够感应到处于纸幅宽度方向两端极限位置的滑块机构10，并传信于主控模块6，当滑块机构10运行到极限位时，主控模块6通过使滑块机构10自动向反方向运动，还可在作为驱动装置的伺服电机上安装第二编码器，该第二编码器将伺服电机的位置及转速信息及时传送给主控模块6，用于伺服电机的监控和校正调节。

还设有一打标装置15，信号分析模块13能够驱动打标装置15给纸幅上施放荧光纤维异常部位打标，能对纸幅中荧光纤维施放异常部位进行明确的标示，防止不合格区域被使用。

Claims (10)

1.一种随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征在于：包括机架、引纸驱动装置、前引纸辊(1)、后引纸辊(14)、纵切光标位置检测装置、驱动装置、滑块机构(10)、荧光感应装置(12)、信号分析模块(13)和主控模块(6)，所述前引纸辊(1)、后引纸辊(14)平行间隔能够转动定位于机架上，引纸驱动装置驱动后引纸辊(14)旋转并带动纸幅由前引纸辊(1)引入并由后引纸辊(14)引出，纵切光标位置检测装置能够检测到纵切光标沿纸幅宽度方向的坐标位置信息并传信于主控模块(6)，主控模块(6)控制驱动装置带动滑块机构(10)在机架上沿纸张宽度方向移动，若干荧光感应装置(12)固定于滑块机构(10)上，各个荧光感应装置(12)能够感应到纸幅上与其位置正对的条形荧光纤维分布带上的荧光纤维，各个荧光感应装置(12)分别传信于信号分析模块(13)，信号分析模块(13)能够对各个条形荧光纤维分布带上的荧光纤维分布均匀性进行分析并输出。

2.如权利要求1所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：所述引纸驱动装置为引纸电机，纵切光标位置检测装置包括光源(2)、成像装置(3)和纵切光标位置解析及偏差计算模块(5)，光源(2)和成像装置(3)分别固定于机架上，且光源(2)与成像装置(3)对应位于纸幅厚度方向的两侧，光源(2)照射于纸幅表面，成像装置(3)能够将经光源(2)照射的纸幅成像并将该图像信息传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块(5)。

3.如权利要求2所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：引纸电机上还连接有第一编码器(4)，第一编码器(4)能够获取后引纸辊(14)角速度测量结果并传信给成像装置(3)。

4.如权利要求3所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：所述光源(2)为LED白色光源(2)，成像装置(3)为线扫描图像传感器。

5.如权利要求1所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：所述荧光感应装置(12)为荧光传感器，荧光传感器的检测窗口尺寸为4×30mm。

6.如权利要求1所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：所述主控模块(6)控制驱动装置带动滑块机构(10)在机架上沿纸张宽度方向移动的结构为：所述驱动装置为一伺服电机(8)，还设有一伺服电机驱动模块(7)和一丝杆，所述主控模块(6)传信于伺服电机驱动模块(7)，伺服电机驱动模块(7)带动伺服电机(8)动作，伺服电机动力输出给能够转动定位于机架上的丝杆，所述丝杆平行于纸幅平面且其轴向为纸幅宽度方向，滑块机构(10)与丝杆活动螺接。

7.如权利要求6所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：所述主控模块(6)包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管，所述主控模块(6)发出的脉冲宽度调制信号控制第一晶闸管输出可变直流电压，经滤波电容滤波后控制电机动作快慢，所述整流桥堆中设有由第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道，所述第一、二信号通道分别接收伺服电机主控模块(6)发出的控制信号实现伺服电机正反运动控制。

8.如权利要求6所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：所述主控模块(6)为可编程序控制器，还设有主控模块人机界面(11)，所述纵切光标位置解析及偏差计算模块(5)与主控模块(6)之间设置有心跳信号，该心跳信号传信于伺服电机主控模块(6)，所述伺服电机主控模块(6)能够通过主控模块人机界面(11)发出声光报警信号。

9.如权利要求1或6所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：机架上固设有一对极限位置传感器，该对极限位置传感器能够感应到处于纸幅宽度方向两端极限位置的滑块机构(10)，并传信于主控模块(6)。

10.如权利要求1所述的随动式防伪纸定位施放荧光纤维在线检测装置，其特征是：还设有一打标装置(15)，信号分析模块(13)能够驱动打标装置(15)给纸幅上施放荧光纤维异常部位打标。