CN105894182A - 一种面向大幅面印刷材料的标识码赋码质量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向大幅面印刷材料的标识码赋码质量检测方法，包括如下步骤：利用标识码读取设备读取大幅面印刷材料表面的标识码；如果读取失败的个数超过预定阈值，则进行剔除或停机处理；如果读取失败的个数未超过预定阈值，进一步对所读取的内码和外码进行关联性检验；如果内码和外码之间具备关联性，则标识码赋码质量合格；如果内码和外码之间不具备关联性，则标识码赋码质量不合格。利用本发明，可以在大幅面印刷材料的表面批量印制标识码时，及时发现标识码的赋码质量问题，避免产生大批量的废品。从而大大节约成本，显著提高标识码赋码产品的生产效率。

Description

一种面向大幅面印刷材料的标识码赋码质量检测方法

技术领域

本发明涉及一种标识码赋码质量检测方法，尤其涉及一种在大幅面印刷材料的表面批量印制标识码时，对标识码的赋码质量进行检测的方法，属于机器视觉技术领域。

背景技术

物联网的普及应用离不开标识码(包括但不限于二维码或数字码等)的自动识别。以二维码为代表的标识码具有数据存储量大、保密性好等特点，能够更好地与智能手机等移动终端相结合，形成很好的互动性和用户体验，因此，二维码在当前社会中被广泛应用。人们先后提出了多种利用二维码进行商品防伪、积分营销、产品溯源、防窜货等方面的解决方案。

目前，很多啤酒或饮料生产企业提出在啤酒或饮料的瓶盖(又称皇冠盖)上印制特定的标识码，从而满足产品销售的防伪、防窜货、溯源、积分营销、抽奖等业务需求。为了满足上述需求，申请人在专利号为ZL 201520425861.4的中国实用新型专利中提出了一种具有双标识码的瓶盖。它通过在瓶盖表面设置双标识码，既保证了生产、销售过程中正常的信息查询，又可以防止销售过程中参加活动的二维码被损坏或被仿冒。该瓶盖可以用于实现皇冠盖的双面赋码，即在其外侧和内侧分别赋码，并且内码和外码是相互关联的，通过外码能查询到内码，通过内码能查询外码。外码用于防窜货、溯源和装箱关联等，内码用于防伪、积分营销和抽奖等。

为了使瓶盖内、外侧所赋的标识码能够满足防伪、防窜货、溯源、积分营销、抽奖等业务需求，需要保证赋码质量的稳定可靠。在赋码过程中，如果出现下面问题都会产生大量的废品：1.内码和外码不关联；2.由于打印机、喷码机、激光雕刻机等设备自身问题导致标识码质量问题；3.标识码识读困难或不能识读。

为了解决上述问题，人们尝试将机器视觉技术引入印刷品质量检测领域。在此类用于印刷品质量检测的机器视觉系统中，通过CCD摄像机对印刷品进行连续拍照，将拍摄到的每一帧图像传输给现场计算机，通过图像处理软件对图像信息进行分析处理，找出有质量问题的图像，给出该图像所对应的印刷品的质量问题，然后通过传输线路将信息反馈给操作人员或直接反馈给印刷机进行调整。在公开号为CN105160339A的中国专利申请中，公开了一种二维码打印质量在线评估方法。该方法包括如下步骤：分别离线提取质量合格和质量不合格的二维码图像的质量特征，综合训练得到判别质量是否合格的贝叶斯分类器参数；将上述训练得到贝叶斯分类器参数载入在线分类器中；提取观测样本图像中二维码图像的质量特征，输入在线分类器，得到质量合格的概率值；当观测样本质量合格的概率值低于设定阈值时，判定为质量不合格。利用该方法，可及时地发现二维码打印机的输出质量下降或者二维码保存损耗到某指定程度，以提醒工作人员维护和更换打印机或补打条码，以保证二维码的打印质量和后续的扫描效率，但是，如果内码和外码不是相互关联的，那么就失去了双面赋码的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向大幅面印刷材料的标识码赋码质量检测方法。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种面向大幅面印刷材料的标识码赋码质量检测方法，所述标识码包括内码和外码，包括如下步骤：

利用标识码读取设备读取大幅面印刷材料表面的标识码；

如果读取失败的个数超过预定阈值，则进行剔除或停机处理；如果读取失败的个数未超过预定阈值，进一步对所读取的内码和外码进行关联性检验；

如果内码和外码之间具备关联性，则标识码赋码质量合格；如果内码和外码之间不具备关联性，则标识码赋码质量不合格。

其中较优地，在大幅面印刷材料喷刻标识码的输送带上安装所述标识码读取设备，确保每个标识码都被读取，记录读取状态和位置。

其中较优地，独立设置每个喷头的参数；

如果所述喷头喷刻的标识码读取失败的次数达到第一阈值，则报警并剔除该喷头所覆盖的列；

如果所述喷头喷刻的标识码连续读取失败的次数达到第二阈值，则进行停机处理。

其中较优地，对于喷码机喷印的标识码，利用标识码读取设备检测其点状质量是否符合要求。

其中较优地，对于激光雕刻机生成的标识码，根据图像灰度判断每个点打印的深浅是否符合要求。

其中较优地，在对所读取的内码和外码进行关联性检验时，分别提取每个位置上内码和外码的验证因子，比较内码的验证因子和外码的验证因子是否相同；如果相同则认为内码和外码之间存在关联关系，否则认为内码和外码不存在关联关系。

其中较优地，所述验证因子是由数字、字母或字母数字混合等方式组成的字符串。

其中较优地，所述验证因子通过预置算法打散分布在所述内码和所述外码中。

其中较优地，在提取所述验证因子时，首先进行解密和反变换处理。

其中较优地，在生成所述内码和所述外码时，首先在所述内码和所述外码中的预定位置设置共同使用的验证因子，然后分别对所述内码和所述外码赋予彼此不重复的编码数据。

本发明所提供的标识码赋码质量检测方法可以在大幅面印刷材料的表面批量印制标识码时，及时发现标识码的赋码质量问题，并进行快速处理，避免产生大批量的废品。从而大大节约成本，显著提高标识码赋码产品的生产效率。

附图说明

图1为在大幅面印刷材料表面批量喷印二维码的示例图；

图2为用于批量生产皇冠盖的大张铁皮的示意图；

图3为皇冠盖的正面喷印QR码的示意图；

图4为皇冠盖的背面生成DM码的示意图；

图5为批量生产时，在大张铁皮上设置多个喷头的示意图；

图6为对皇冠盖的内码和外码进行关联性验证的流程图；

图7为内码和外码之间关联关系的示意图；

图8为同一组中的多个编码之间关联关系的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

为了满足大规模工业化生产对生产效率的要求，类似皇冠盖、卷烟包装盒之类的标识码赋码产品都是由喷码机、激光雕刻机等专用赋码设备在大幅面印刷材料，例如生产皇冠盖所使用的大张铁皮、生产卷烟包装盒的大张纸等表面批量喷印或激光雕刻(简称为喷刻)多个标识码，然后切割加工而成的。图1为在大幅面印刷材料的表面批量喷印多个二维码的示例图。

在大幅面印刷材料上喷刻标识码通常需要多台喷码机或激光雕刻机。根据喷码机或激光雕刻机的打印幅面，每台喷码机或激光雕刻机可同时喷刻一至几个标识码。为描述方便起见，在下文中用喷头统一指代喷码机或激光雕刻机上的喷刻功能单元。在一个喷刻信号触发后，一个喷头可以在幅面上连续喷刻一至几列。在生产实践中，要确保喷刻的标识码没有任何质量问题，基本上很难做到。其原因主要是喷码机的喷头有可能堵塞，在大批量的快速生产过程中没办法及时发现，激光雕刻机也有可能出现能量不足等问题，使得激光雕刻的质量不佳而不能识读。

如果我们检测发现一个喷头所覆盖的列出现一定比例的标识码不能识别，则可以初步断定可能是喷头出现了问题。如果连续多张大幅面印刷材料中，在同一喷头对应的列出现一定比例的标识码有问题，则相应的喷码机或激光雕刻机需要进行停机处理。根据上述原则，可以提出以下利用机器视觉初步检测大幅面印刷材料上喷刻的标识码质量的方法：

1.在大幅面印刷材料喷刻标识码的输送带上安装标识码读取设备，确保每个标识码都被读取，并记录读取状态和位置。

上述的标识码读取设备优选为CCD摄像机。根据识读标识码的需要，该CCD摄像机可以具有识读荧光、磷光等特殊光源的功能。另外，如果标识码为数字码或字母组合，则相应的标识码读取设备还应具有OCR(光学字符识别)功能。这些功能的实现都是本领域的常规技术手段，在此就不具体说明了。

2.按每个喷头所覆盖的列分组，几个喷头则分为几组。

在操作系统上进行如下的参数设置：

A：按喷头独立设置：设置每个喷头允许读取失败的第一阈值，达到第一阈值则报警并剔除该喷头所覆盖的列；进一步设置连续读取失败的第二阈值，达到该第二阈值则进行停机处理。每个喷头的参数单独设置。

B：按整张大幅面印刷材料设置：设置整张大幅面印刷材料中读取标识码失败的第三阈值，达到第三阈值后则报警并剔除该大幅面印刷材料；进一步设置连续读取失败的第四阈值，达到该第四阈值则进行停机处理。

在参数设置完成后，就可以利用标识码读取设备整张读取大幅面印刷材料上的标识码，按分组记录读取成功的个数和失败的个数，统计整张大幅面印刷材料的失败个数，如果超过预先设置的阈值则进行报警剔除或停机处理。

上述方法对于在大幅面印刷材料上单面赋码的质量检测而言是够用的。但对于需要双面赋码、且内码和外码之间存在一定关联性的产品而言，仍然是不够的。此类产品的一个典型例子就是具有双面赋码的皇冠盖。下面，以该皇冠盖为例对本发明所提供的标识码赋码质量检测方法展开进一步的详细说明。

如图2所示，在生产皇冠盖的一个实施例中，每个皇冠盖是由整张铁皮经过制版、印刷、上胶、赋码、上油、烘烤、注塑等工艺冲压而成。由于整张铁皮的通常规格是1018mm×907mm，每行按错位排列可容纳27个瓶盖，每列可排列26个瓶盖，每张铁皮共计可制作702个瓶盖。由于每张铁皮包含702个瓶盖，需要确保每个铁皮的赋码质量稳定可靠，否则将产生大量的废品。

由于皇冠盖的使用单位往往希望外侧的品牌图案不发生大的改变，而且赋上二维码或数字码之类的标识码之后，标识码本身不要影响瓶盖的美观，因此需要在皇冠盖表面很小的区域内赋上标识码。在本发明的一个实施例中，皇冠盖的正面使用喷码机喷印QR码(参见图3)作为外码，其尺寸可小于5mm×5mm，背面采用激光雕刻机生成DM码(参见图4)作为内码，尺寸可以在8mm×8mm到11mm×11mm之间。

如图5所示，对于制作702个瓶盖的大张铁皮而言，普遍采用的做法是在正面使用14组喷码机喷印QR码，背面使用14台激光雕刻机生成DM码。每个喷头对应2列，最后一个喷头只对应1列进行喷印，总共有14个喷头。其中，第一个喷头的喷码个数为2×26＝54,如果设置允许的识读失败数为3个，则允许的失败率为3/54＝5.5％。

前已述及，在上述皇冠盖的双面赋码过程中，如果出现下面问题就视为所生产的是废品：1.内码和外码不关联；2.由于打印机、喷码机、激光雕刻机等设备自身问题，导致打印发晕、不清楚等质量问题；3.标识码喷刻质量不好，导致识读困难或不能识读。

在本发明的一个实施例中，上述第2个问题和第3个问题可以采用上面提到的利用机器视觉初步检测大幅面印刷材料上喷刻的标识码质量的方法。其中，对于喷码机喷印的标识码和激光雕刻机生成的标识码，在图像识别和处理上略有不同：对于喷码机喷印的标识码，利用标识码读取设备检测其点状质量是否符合要求，如果不符合要求，则标记相应的位置；对于激光雕刻机生成的标识码，根据图像灰度判断每个点打印的深浅是否符合要求，如果不符合要求，则标记相应的位置。

每个位置的标识码数据读取出来后，可以统计分析每个激光雕刻机或喷码机的打印质量。其中，根据每个激光雕刻机所打印的列的个数，统计标识码读取设备识读成功的个数和失败的个数，进而统计出该激光雕刻机打印的失败率，失败率超过预定阈值则判断此激光雕刻机存在打印故障，可做报警和剔除处理。同样，也可以根据每个喷码机所打印列的个数，统计标识码读取设备识读成功的个数和失败的个数，进而统计出该喷码机喷印的失败率，失败率超过预定阈值则判断此喷码机存在打印故障，可做报警和剔除处理。

对于上述的第1个问题：检测内码和外码之间是否具备关联性，本发明中采用如下的关联性验证方法。

如图6所示，对整张铁皮的每个皇冠盖进行行列编号，即铁皮上的每个盖都有唯一编号，第一行第一列编号为(1，1)。

利用标识码读取设备读取铁皮内侧上的每个皇冠盖的内码数据和位置；利用标识码读取设备读取铁皮外侧上的每个皇冠盖的外码数据和位置。

提取每个位置上内码和外码的验证因子，比较内码的验证因子和外码的验证因子是否相同。如果相同则表明内码和外码之间存在关联关系，否则认为内码和外码不关联。

接下来，标记不关联的位置，将整张铁皮剔除。或者，人工处理个别不关联的码，在皇冠盖冲盖时予以剔除。

在本发明的一个实施例中，为了实现外码与内码之间相互验证，彻底摆脱对数据库的依赖，在外码与内码之间存在如图7所示的关联关系，即无论是外码还是内码，每个编码均由独立设置的编码数据和共同使用的验证因子组成，其中验证因子的位置是固定的，例如统一设置在编码首端/尾端或第N(N为正整数，下同)位数据处，以便在解码验证时快速获取该验证因子的内容。在本发明的其它实施例中，该验证因子也可以通过预置算法打散分布在编码中，从而提高从编码中恢复该验证因子的难度。在相应的解码过程中，如果事先不知道相应的预置算法，则解码难度将大大增加。通过该验证因子，可以实现这些编码在编码过程中具有相互关联的数学基础；在解码过程中通过该验证因子是否存在，可以有效检测内码和外码之间是否存在一一对应的关联关系。下面对此展开进一步的说明。

首先，对本发明中使用的一些概念进行说明：

顺序数：按预定顺序生成的字符串，可以由字母或数字组成，例如001、002、003等；AAA、AAB、AAC等。

随机数：随机生成的字符串，可以由字母或数字组成，例如237、786、678等；HED、UYT、IOP等。

编码数据：由数字、字母或字母数字混合等方式组成的字符串，其组成方式可以是随机数、顺序数或随机数加顺序数，或其他加密方式生成的数据。其生成的目的是不重复，基本没有可能被人为猜中。

验证因子：由数字、字母或字母数字混合等方式组成的字符串。在实践中，根据编码数据的容量等要求，可以灵活选择验证因子的编码方式。为了提高验证的有效性，验证因子通常需要3位数据以上。该验证因子可以是顺序生成，也可以是随机生成或其他方式生成。

在本发明的一个实施例中，假设外码由6位的大写字母顺序数和3位验证因子组成，内码由6位大写字母组成的顺序数、6位大写字母组成的随机数和3位验证因子组成，其中验证因子使用3位大写字母的顺序数方式。当需要生成多组内码和外码时，首先要生成一个验证因子，例如字符串AAA；然后生成第一组外码如AAAAAAAAA、第一组内码如AAAAAAUNHTFHAAA；循环以上过程以生成第二组～第N组内码和外码。当生成第二组内码和外码时，假设顺序生成的验证因子为AAB,依此类推，逐条生成多组相互关联的内码和外码，如下表1所示。其中下划线处的字符串即为该组编码中使用的验证因子。需要说明的是，上述第一组、第二组～第N组中的验证因子之间可以是顺序关系，也可以是毫无联系的随机关系。

序号	外码	内码
			1	AAAAAAAAA	AAAAAAUNHTFHAAA
2	AAAAABAAB	AAAAABOLKUJNAAB
			3	AAAAACAAC	AAAAACHNGRDFAAC
4	AAAAADAAD	AAAAADPUYTVBAAD
			5	AAAAAEAAE	AAAAAEWRTGFSAAE

表1 多组相互关联的内码和外码编码表示例

表1中所示的内码和外码中的数据内容仅为举例说明。在实际应用的场合中，上述内码和外码均可根据实际需要进行加密和变换，例如转换为便于智能终端识读的标识码(二维码或数字码)等。在进行加密和变换后，内码和外码之间的关联性用裸眼是看不出来的。这种加密和变换是本领域技术人员的常规技术手段，在此就不具体说明了。

上述多码关联编码可以进一步推广为每一组具有多个编码的情况。如图8所示，在该组的三个编码(码1、码2和码3)中，每一个编码都具有独立设置的编码数据和共同的验证因子，任何一个编码都可以作为外码/内码使用。这些编码可以根据实际需要进行加密和变换，以使其保持数据的安全性。通过共同使用的验证因子，可以使码1、码2和码3在编码过程中具有相互关联的数学基础；而在解码过程中通过该验证因子是否存在，可以有效检测码1、码2和码3之间是否存在一一对应的关联关系。由此推而广之，只要在每一组两个或N个相互关联的编码中包含有相同的验证因子，就可以用来实现本发明所提供的多码关联编码。

从上述说明可以看出，验证因子在本发明的实现过程中发挥着至关重要的作用。前已述及，该验证因子可以由字母、数字或字母数字混合等方式组成，其位数越多，安全性越高。例如该验证因子采用三位由随机数字组成的随机数，其猜中概率为0.001；采用三位由数字或大小写字母任意组合组成的字符串，其猜中概率更要小得多。在实践中，该验证因子可以根据安全性要求决定其位数和所使用的字符集合，例如当需要生成100组相互关联的内码和外码时，验证因子采用三位纯数字就可以了；当需要生成1000组甚至更多相互关联的内码和外码时，验证因子中至少要有一位或一位以上的大小写字母，或者采用更多位数的数字组合。这种对验证因子的选择是本领域技术人员都能掌握的常规技术手段，在此就不一一说明了。

在上述关联编码的基础上，本发明进一步提供了一种可以实现自我验证的多码关联验证方法。在该多码关联验证方法的一个实施例中，首先读取外码并提取外码中的验证因子。接下来，进一步读取内码并提取内码中的验证因子。然后，比较从外码中获取的验证因子和从内码中获取的验证因子；如果两者为相同，则该内码和外码之间存在关联关系；如果两者不相同，则该内码和外码之间不存在关联关系，需要做剔除处理。循环以上过程，可以进行第2次～第N次解码验证，从而完成对预定的多组内码和外码的验证过程。

需要说明的是，上述内码和外码是相对而言的，因此先获取内码并提取内码中的验证因子，再获取外码并提取外码中的验证因子也是可行的。另外，实践中上述内码和外码往往是经过加密和变换处理的，因此在提取验证因子时也需要进行解密和反变换处理。这种解密和反变换是本领域技术人员的常规技术手段，在此就不具体说明了。

上述多码关联验证可以很容易地推广到每一组具有N个相互关联的编码的情况。其具体的解码验证步骤与上述外码/内码的情况是类似的，在此就不赘述了。

总体而言，本发明所提供的多码关联编码可以通过编码本身来验证内码和外码(或同一组中的多个相互关联的编码)是否关联，而不需要通过后台数据库验证其关联性。这种内码和外码的编解码方式彻底摆脱了对数据库资源的依赖，解码验证速度快，跟数据量的大小无关，应用前景十分广阔。

需要说明的是，以上以具有双面赋码的皇冠盖为例对本发明所提供的标识码赋码质量检测方法进行了详细的说明。但本发明所提供的方法并不限于上述双面赋码的情况。事实上，在大幅面印刷材料的同一表面分别喷刻第一标识码作为外码、第二标识码作为内码，例如第一标识码用常规墨水喷印，第二标识码用荧光墨水喷印，从而在可见光情况下相互不影响识读，仍然可以用本发明所提供的标识码赋码质量检测方法对其赋码质量及其关联关系进行检测。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种面向大幅面印刷材料的标识码赋码质量检测方法，所述标识码包括内码和外码，其特征在于：

利用标识码读取设备读取大幅面印刷材料表面的标识码；

如果读取失败的个数超过预定阈值，则进行剔除或停机处理；如果读取失败的个数未超过预定阈值，进一步对所读取的内码和外码进行关联性检验；

如果内码和外码之间具备关联性，则标识码赋码质量合格；如果内码和外码之间不具备关联性，则标识码赋码质量不合格。

2.如权利要求1所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

在大幅面印刷材料喷刻标识码的输送带上安装所述标识码读取设备，确保每个标识码都被读取，记录读取状态和位置。

3.如权利要求1所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

独立设置每个喷头的参数；

如果所述喷头喷刻的标识码读取失败的次数达到第一阈值，则报警并剔除该喷头所覆盖的列；

如果所述喷头喷刻的标识码连续读取失败的次数达到第二阈值，则进行停机处理。

4.如权利要求1所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

对于喷码机喷印的标识码，利用标识码读取设备检测其点状质量是否符合要求。

5.如权利要求1所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

对于激光雕刻机生成的标识码，根据图像灰度判断每个点打印的深浅是否符合要求。

6.如权利要求1所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

在对所读取的内码和外码进行关联性检验时，分别提取每个位置上内码和外码的验证因子，比较内码的验证因子和外码的验证因子是否相同；如果相同则认为内码和外码之间存在关联关系，否则认为内码和外码不存在关联关系。

7.如权利要求6所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：所述验证因子是由数字、字母或字母数字混合等方式组成的字符串。

8.如权利要求6所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

所述验证因子通过预置算法打散分布在所述内码和所述外码中。

9.如权利要求6所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

在提取所述验证因子时，首先进行解密和反变换处理。

10.如权利要求1或6所述的标识码赋码质量检测方法，其特征在于：

在生成所述内码和所述外码时，首先在所述内码和所述外码中的预定位置设置共同使用的验证因子，然后分别对所述内码和所述外码赋予彼此不重复的编码数据。