CN104614379B - 一种版材表面缺陷的检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种版材表面缺陷的检测系统，包括：至少一台图像采集装置、图像处理装置和检测控制装置，图像采集装置用于对版材表面进行图像采集，并将采集到的光信号转化为电信号，得到原始图像信息；图像采集装置与图像处理装置连接，用于对原始图像信息进行处理，得到缺陷信息；检测控制装置分别与图像采集装置、图像采集装置连接，用于对缺陷信息进行统计分析，并根据分析的结果确定版材表面上的缺陷。在上述系统的统一控制和协作管理下，基于机器视觉技术对版材表面进行图像采集和处理，经过分析得到检测结果，根据检测结果确定版材表面的缺陷，并对不合格产品进行发出报警和剔除，降低漏检率，提高检测精度和产品合格率，降低人工成本。

Description

一种版材表面缺陷的检测系统和方法

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种版材表面缺陷的检测系统和方法。

背景技术

版材是平板印刷的一种优质印版，自问世以来，在世界范围内得到了飞速发展，现已普遍应用于报纸、杂志、书籍等的印刷。在生产过程中，由于原材料质量、生产工艺等原因，版材表面会有瑕疵或缺陷，比如脱涂、污点、划痕、褶皱等，从而影响了印刷产品的质量。

目前，国内各版材厂商对于版材表面瑕疵缺陷的检测主要还是依靠肉眼进行人工识别。因此，容易受到人为主观因素的影响，在检测的过程中时常会出现漏检情况，给厂家带来了很大的经济损失。另外，随着人工成本的不断增加，版材生产线车速的不断提高，这种完全依靠人工检测的方法给版材生产带来的不利影响也越来越大。

综上所述，现有版材表面检测技术存在如下不足：

1、漏检率高，受限于人为主观因素，版材检测过程中的漏检概率较高；

2、检测精度低，单纯依靠工作人员肉眼进行人工检测，检测精度比较低；

3、生产效率低下，人工检测制约了生产线车速的提高，工人长时间检测后检测效率势必会下降，且版材生产环境具有轻微毒性，长时间工作还会给工人的健康状况带来危害。

4、成本高，由于较高的漏检率，导致生产得到的不合格产品的量比较高，带来重大的经济损失，并且使用人工检测会增加人工成本。

发明内容

（一）要解决的技术问题

针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种精确度高、并能实时检测出高速运行版材表面上的缺陷，克服现有技术人工进行胶印版材表面检测过程中的检测精度低、漏检率高的问题。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种版材表面缺陷的检测系统，所述检测系统与版材生产线联机运行，包括：至少一台图像采集装置、图像处理装置和检测控制装置；

所述图像采集装置用于对版材表面进行图像采集，并将采集到的光信号转化为电信号，得到原始图像信息；

所述图像采集装置与所述图像处理装置连接，用于对所述原始图像信息进行处理，得到缺陷信息；

所述检测控制装置分别与所述图像采集装置、所述图像采集装置连接，用于对所述缺陷信息进行统计分析，并根据分析的结果确定所述版材表面上的缺陷。

进一步地，所述系统还包括：生产线控制台，通过所述检测控制装置与所述生产线控制台连接，所述生产线控制台用于控制所述检测系统和所述版材生产线的联机运行。

进一步地，所述生产线控制台发出裁剪信息、飞刀裁切信号和抽样信号，所述检测控制装置接收所述裁剪信息、所述飞刀裁切信号和所述抽样信号，进行计算与分析，输出控制信号，所述控制信号包括报警信号和剔废信号，根据所述报警信号和剔废信号进行报警控制及剔废控制。

进一步地，所述系统还包括同步装置，通过所述图像处理装置与所述图像采集装置连接，用于为所述图像采集装置提供同步信号，所述同步装置中包括感应器和控制模块，所述感应器安装在所述生产线上，用于感应生产线的转速，并将感应到的转速信号转换为频率信号，所述频率信号作为所述同步信号，所述控制模块用于根据所述同步信号触发所述图像采集装置开始采集图像。

进一步地，所述图像采集装置包括一个相机或者至少两个呈矩阵式分布的相机，所述相机设置在版材的上方，与所述同步装置连接，接收所述同步信号。

进一步地，所述检测控制装置包括：参数设置模块、检测过程控制模块、监控模块、信号控制模块和通信模块；

所述参数设置模块用于预先设置检测参数，所述检测过程控制模块用于根据所述检测参数对检测过程和检测结果进行控制和管理，所述监控模块用于对所述系统中各个装置的硬件运行状况进行监控，所述信号控制模块用于控制所述检测控制装置的输入信号和输出信号，所述通信模块用于所述图像处理装置与所述检测控制装置之间的通信。

进一步地，所述检测系统还包括：电源装置，与所述检测系统中的各个装置连接，提供电源，包括主用电源和备用电源。

为解决上述问题，本发明还提供了一种版材表面缺陷的检测方法，包括以下步骤：

采集版材表面的原始图像信息；

对所述原始图像信息进行处理，得到缺陷信息；

对所述缺陷信息进行统计分析，并根据分析的结果确定所述版材表面上的缺陷。

进一步地，所述采集版材表面的原始图像信息包括：

感应生产线的转速，将感应到的转速信号转换为频率信号，所述频率信号和系统同步时序共同作为同步信号，并根据所述同步信号触发采集图像操作。

进一步地，所述对所述缺陷信息进行统计分析具体包括：

根据裁剪信息、所述飞刀裁切信号和所述抽样信号，进行计算与分析，输出控制信号，所述控制信号包括报警信号和剔废信号，根据所述报警信号和剔废信号进行报警控制及剔废控制。

（三）有益效果

本发明提供了一种版材表面缺陷的检测系统和方法，其中的检测系统包括：至少一台图像采集装置、图像处理装置和检测控制装置，图像采集装置用于对版材表面进行图像采集，将采集到的光信号转化为电信号，得到电信号形式的原始图像信息；图像采集装置就对该原始图像信息进行处理，通过相应的算法程序经过一系列处理最后得到缺陷信息；检测控制装置就根据处理得到的缺陷信息进行统计分析，并根据分析得到的结果确定版材表面的缺陷，从而控制整个检测系统。通过在检测控制装置的控制和管理下，该检测系统基于机器视觉技术，对版材表面的图像信息进行采集和处理，经过分析得到缺陷信息以及确定检测结果，最后根据检测结果确定版材表面的缺陷，对不合格产品发出警报，以便及时进行剔废。通过使用上述检测系统，无需改变现有版材的生产线和生产工序，可以将其直接安装在生产线上，实现对版材表面的实时检测，提高检测效率，整个检测过程完全是在工业控制计算机的控制下完成，没有人为主观判断，降低漏检率，并提高检测精度。由于对版材表面进行图像采集以及根据采集到的图像进行缺陷判定，而不是原有的根据工作人员的经验和目测结果进行判定，可以进一步地提高检测精度。另外，由于使用该系统进行检测，可以释放大量人力，大大降低人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种版材表面缺陷的检测系统的组成示意图；

图2为本发明实施例提供的用于检测胶印版材表面缺陷的检测系统中的组成设备示意图；

图3为本发明实施例中感应器、同步盒、图像采集卡和相机的连接关系示意图；

图4为本发明实施例图像处理装置的图像处理过程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种版材表面缺陷的检测方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例中提供了一种版材表面缺陷的检测系统，该系统的组成示意图如图1所示，包括：至少一台图像采集装置10、图像处理装置20和检测控制装置30，图像采集装置10用于对版材表面进行图像采集，并将采集到的光信号转化为电信号，得到原始图像信息；图像采集装置10与图像处理装置20连接，用于对原始图像信息进行处理，得到缺陷信息；检测控制装置30分别与图像采集装置、图像采集装置连接，用于对缺陷信息进行统计分析，并根据分析的结果确定版材表面上的缺陷。

通过在检测控制装置的控制和管理下，上述检测系统基于机器视觉技术，对版材表面的图像信息进行采集和处理，经过分析得到缺陷信息以及确定检测结果，最后根据检测结果确定版材表面的缺陷，对不合格产品发出警报，以便及时进行剔废，减少由于人工检测带来的漏检率高、检测精度低的问题，无需改变现有版材的生产线和生产工序，可以将其直接安装在生产线上，实现对版材表面的实时检测，提高检测效率，大大降低人工成本。

优选地，本实施例中的图像采集装置一个相机或者至少两个呈矩阵式分布的相机，相机设置在版材的上方，与同步装置连接，接收同步信号。其中本实施例中的检测系统是以胶印版材的检测设备为例进行说明的，因此用于胶印版材表面缺陷的检测系统中组成设备的最佳方案如图2所示，其中图2中是以一个相机作为图像采集装置为例，并用10表示图像采集装置，本实施例中的相机使用的是阵线扫描CCD相机。其中CCD的英文全称为Charge-coupled Device，中文含义为电荷耦合元件，是一种半导体器件，能够将光学影像转化为数字信号。另外，图2中的2表示位于生产线上的胶印版材，3表示胶印版材表面的缺陷，即瑕疵，20表示图像处理装置，5表示报警灯，30表示检测控制装置，7表示生产线控制台，8表示同步装置，9表示照明设备。

需要说明的是，本实施例中的图像采集装置10中只包括了一个相机，在本发明的其他实施例中还可以是多个相机，可以根据生产线上待检测的胶印版材的检测幅宽和生产线速度进行设定相机的个数和性能参数，这些相机可以是以矩阵的形式分布在胶印版材的上方，使其能够满足图像全面获取的需求。

为了保证图像采集装置10能够正常获取版材表面的图像信息，该系统中还应该包括能够为整个系统提供光源的照明设备9，照明设备9可以是LED线性光源、条形光源、同轴光源中至少一种，照明设备9还包括相对应的光源控制器（图2中未示出），且光源的波长一般不大于45nm，如图2中所示，图像采集装置10设置在版材辊设备的上方，照明设备9也设置在版材辊的上方。

另外，图像采集装置10还通过外触发接口与同步装置8连接。本实施例中的检测系统还包括：同步装置8，通过图像处理装置20与图像采集装置10连接，用于为图像采集装置10提供同步信号。该同步装置8中包括感应器和控制模块，感应器安装在生产线上（图2中同步装置8安装的位置），生产线正常转动，感应器用于感应生产线的转速，并将感应到的转速信号转换为频率信号，频率信号和系统同步时序共同作为同步信号，控制模块用于根据同步信号触发图像采集装置10开始采集图像。其中上述同步信号可以是RS422信号或者TTL信号。

优选地，本实施例中的图像处理装置中包括图像采集卡和工业控制计算机或PC机，以及插接在工业控制计算机或PC机内部的内存、硬盘、显卡等硬件设备，其中图像采集卡通过PCI-E总线方式与工业控制计算机或者PC机进行通讯。在同步装置8的感应器和图像采集装置10的相机之间还包括同步盒和图像采集卡，感应器将同步信号发送给同步盒，同步盒对接收到的同步信号进行处理，分别传输给不同的图像采集卡，再由图像采集卡控制相机进行图像的获取，因此通过同步装置实现对图像采集装置获取图像的时间、周期进行控制，其中感应器、同步盒、图像采集卡和相机的连接关系如图3所示。图3中在同步盒的控制下有4个图像采集卡，每一个图像采集卡与两个相机连接，在其他实施例中对于同步盒控制下的图像采集卡的数目和每一个图像采集卡连接的相机数目还可以根据需要做出变化。

还需要说明的是，本实施例中图像采集装置的CCD相机与工业控制计算机连接的形式包括Camera Link、以太网。

具体的，图像处理装置20中的图像采集卡接收到图像采集装置10的原始图像信息后，对其进行初步处理，并通过相应接口传递给算法程序。算法程序经过边界定位、图像增强、二值化、图像去噪、消除背景、图像形态学、瑕疵查找、瑕疵分析等一系列算法处理，其中图像增强采用线性拉伸的方法实现，二值化可以是单阈值、双阈值、自适应，图像去噪就是去除图像中的孤立点，一般采用邻域搜索的方法，最后将胶印版材原始图像中瑕疵3的图片、面积、位置等信息传递给检测控制装置30，上述图像处理过程如图4所示。

优选地，本实施例中的检测系统还包括：生产线控制台7，通过检测控制装置30与生产线控制台7连接，生产线控制台7用于控制检测系统和版材生产线的联机运行。生产线控制台7发出裁剪信息、飞刀裁切信号和抽样信号，其中的裁剪信息包括裁剪长度和裁剪的位置等信息，检测控制装置30接收裁剪信息、飞刀裁切信号和抽样信号，进行计算与分析，输出控制信号，控制信号包括报警信号和剔废信号，根据报警信号和剔废信号进行报警控制及剔废控制。其中报警信号通过图2中的报警灯5实现，辅助完成报警功能。根据图像处理装置20的处理结果提示胶印版材表面有瑕疵3出现时，进行报警提示；检测控制装置30接收到胶印版材表面的检测结果，有瑕疵出现时，会给报警灯一个控制信号，报警等提示操作人员胶印版材表面有瑕疵出现。剔废控制具体的设定方法可以是有缺陷的个数有上限阈值，或者是缺陷的总面积有上限阈值，可以根据生产需求设定阈值范围，如果超过设定的阈值范围就认定该胶印版材为不合格产品，需要将其进行剔除，这样就能及时将不合格产品剔除，实现实时剔废的功能，将检测系统设置在生产线上，并未对原来的生产线进行改变，因此不影响胶印版材的产出效率，同时还能将不合格产品及时进行剔除，提高检测效率，可以实现对30m/min的胶印版材生产线进行实时在线的检测和剔废。

检测控制装置30包括：参数设置模块、检测过程控制模块、监控模块、信号控制模块和通信模块；参数设置模块用于预先设置检测参数，检测过程控制模块用于根据检测参数对检测过程和检测结果进行控制和管理，监控模块用于对系统中各个装置的硬件运行状况进行监控，信号控制模块用于控制检测控制装置的输入信号和输出信号，通信模块用于图像处理装置与检测控制装置之间的通信。其中检测参数包括图像处理参数、缺陷分类参数、区域设置参数等。本实施例中的通信模块为TCP/IP以太网总线通信模块。

优选地，本实施例中将图像采集装置10设置在生产线的检测工作区，而将图像处理装置20和检测控制装置30设置在生产线的监控区。

优选地，本实施例中的检测系统还包括：电源装置，与检测系统中的各个装置连接，包括主用电源和备用电源，为上述系统中的装置提供不间断的电源。

综合上述，本实施例提供的版材表面缺陷的检测系统的工作流程为：

首先，同步装置的感应器感应生产线的转速，将转速信号转化为频率信号，再结合系统同步时序共同作为同步信号，在同步装置提供同步信号的前提下，感应器将同步信号发送给同步盒，同步盒对其进行处理，分别传输给图像处理装置中不同的图像采集卡，由图像采集卡控制相机进行图像的获取，得到原始图像信息。

然后，图像处理装置对原始图像信息进行图像处理，经过边界定位、图像增强、二值化、图像去噪、消除背景、图像形态学、瑕疵查找、瑕疵分析等一系列算法处理，得到缺陷信息，再将缺陷信息发送给检测控制装置。

最后，检测控制装置中的检测过程控制模块根据参数设置模块设定的检测参数对检测过程和检测结果进行控制和管理，同时接收生产线控制台发出的裁剪信息、飞刀裁切信号和抽样信号进行计算和分析，输出控制信号，对不合格的胶印版材进行报警和剔废处理。另外将检测结果存储于数据库中，还可以将其通过人机界面进行显示。

通过上述检测系统，将其直接安装在胶印版材生产线上，设定不同的检测参数和检测等级，满足不同的检测任务，不需要改变原有的生产工序，方便实时地对胶印版材进行检测，提高检测效率，整个检测过程中有工业计控制算机或者PC机完成，无人为主观因素，降低漏检率。基于机器视觉技术对胶印板材表面的缺陷进行检测，实现采集精度达到0.05mm以上，检测精度达到0.1mm，提高检测精度，同时还能减少人工成本，每条产线上大约能释放60名人工劳动力。由于图像采集装置与同步装置之间的同步，能够根据产线的速度及时改变图像采集装置中相机的采集频率，保证采集到的图像不失真。

本实施例中还提供了基于上述版材表面缺陷的检测系统的检测方法，步骤流程如图5所示，具体包括以下步骤：

步骤S1、采集版材表面的原始图像信息；

步骤S2、对原始图像信息进行处理，得到缺陷信息；

步骤S3、对缺陷信息进行统计分析，并根据分析的结果确定版材表面上的缺陷。

具体的，采集版材表面的原始图像信息包括：

感应生产线的转速，将感应到的转速信号转换为频率信号，频率信号和系统同步时序共同作为同步信号，并根据同步信号触发采集图像操作。

具体的，对缺陷信息进行统计分析具体包括：

根据裁剪信息、飞刀裁切信号和抽样信号，进行计算与分析，输出控制信号，控制信号包括报警信号和剔废信号，根据报警信号和剔废信号进行报警控制及剔废控制。

通过上述检测方法，不需要改变原有的生产工序，方便实时地对胶印版材进行检测，提高检测效率，整个检测过程中有工业计控制算机或者PC机完成，无人为主观因素，降低漏检率。基于机器视觉技术对胶印板材表面的缺陷进行检测，实现采集精度达到0.05mm以上，检测精度达到0.1mm，提高检测精度，同时还能减少人工成本，每条产线上大约能释放60名人工劳动力。由于图像采集装置与同步装置之间的同步，能够根据产线的速度及时改变图像采集装置中相机的采集频率，保证采集到的图像不失真。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (3)

1.一种版材表面缺陷的检测系统，所述检测系统与版材生产线联机运行，其特征在于，包括：至少一台图像采集装置、图像处理装置和检测控制装置；

所述图像采集装置用于对版材表面进行图像采集，并将采集到的光信号转化为电信号，得到原始图像信息；

所述图像采集装置与所述图像处理装置连接，用于对所述原始图像信息进行处理，得到缺陷信息；

所述检测控制装置与所述图像处理装置连接，用于对所述缺陷信息进行统计分析，并根据分析的结果确定所述版材表面上的缺陷；

所述系统还包括：生产线控制台，通过所述检测控制装置与所述生产线控制台连接，所述生产线控制台用于控制所述检测系统和所述版材生产线的联机运行；

所述系统还包括同步装置，通过所述图像处理装置与所述图像采集装置连接，用于为所述图像采集装置提供同步信号，所述同步装置中包括感应器和控制模块，所述感应器安装在所述生产线上，用于感应生产线的转速，并将感应到的转速信号转换为频率信号，所述频率信号作为所述同步信号，所述控制模块用于根据所述同步信号触发所述图像采集装置开始采集图像；

所述图像采集装置包括一个相机或者至少两个呈矩阵式分布的相机，所述相机设置在版材的上方，与所述同步装置连接，接收所述同步信号；

所述相机是阵线扫描CCD相机；

还包括为所述检测系统提供光源的照明设备，所述图像采集装置和所述照明设备均设置在版材辊设备的上方；

所述图像处理装置包括图像采集卡和工业控制计算机；

所述图像采集装置的CCD相机与所述工业控制计算机连接的形式为Camera Link或以太网。

2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测控制装置包括：参数设置模块、检测过程控制模块、监控模块、信号控制模块和通信模块；

所述参数设置模块用于预先设置检测参数，所述检测过程控制模块用于根据所述检测参数对检测过程和检测结果进行控制和管理，所述监控模块用于对所述系统中各个装置的硬件运行状况进行监控，所述信号控制模块用于控制所述检测控制装置的输入信号和输出信号，所述通信模块用于所述图像处理装置与所述检测控制装置之间的通信。

3.如权利要求1-2中任一项所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：电源装置，与所述检测系统中的各个装置连接，提供电源，包括主用电源和备用电源。