CN108387585B - 一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置，包括检测器，检测器上面还设置有数据采集模块，数据采集模块上还连接有转速传感器，转速传感器位于检测器的两侧端部位置、与数据采集模块之间通过数据传输线连接，检测器的一侧面底端还设置有工业CCD相机，工业CCD相机通过数据线连接到工业计算机，检测器底部设置有频闪灯阵列保护罩，频闪灯阵列保护罩内设置有若干个频闪LED灯。一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置的检测方法具体步骤如下：计算印刷机频率、利用采集图像的灰度变化曲线为匹配标准、定位并重构采集图像、与标准模板进行比对判断异常与否。本发明具有功能完整、稳定性高、运算速度快的特点。

Description

一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于印刷工程领域，涉及一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置，还涉及一种利用频率自动调节式印刷画面频闪检测装置的检测方法。

背景技术

随着人们对印刷画面质量要求的不断提升，印刷设备自动化水平也在不断提高，印刷速度和精度都需要得到保证。印刷画面检测系统是印刷生产中必不可少的关键环节，是保证印刷质量的关键。

传统的人工检测方法依赖于经验丰富的工人，在生产中进行抽检，由于效率低下且劳动强度大，正在逐步被淘汰，传统检测工具如放大镜、标尺等观测方法已经难适用于当前新型设备，频闪仪则凭借其调节灵活、使用便捷等优势，成为印刷企业的常用仪器。频闪仪是以特定频率快速闪动的光学测量仪器，它可以发出短暂又频密的闪光，当闪光频率与被测物体的转动或运动速度接近或同步时，利用眼睛的视觉暂留或视频同步，能轻易观测到高速运动物体的表面质量或运行状况，因此近年来被广泛应用于高速印刷生产的画面检测中，其适用性强且价格低廉。

但是频闪检测中光源闪动频率调节具有一定难度，频闪仪在使用过程中需要特别注意频闪频率与印刷品运动频率的一致性，这一点在实际中往往根据经验或反复尝试来进行设定，这样的操作方式会耽误一定的工时，所获取的频闪观测伪静态图像也可能会发生缓慢的前进或后退运动，对于一般人工观测而言，这种缺点并不会造成较大影响，但是对于联机在线自动检测系统而言，这种检测方式将会导致图像定位与采集的失败，从而严重影响检测结果；此外，印刷中如果位置出现偏移，所采集图像也可能呈现出不完整状态。

发明内容

本发明目的是提供一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置，解决了现有技术频闪频率调节与图像分析的精度差的问题。

本发明的目的还在于提供一种利用频率自动调节式印刷画面频闪检测装置的检测方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置，包括检测器和支架，检测器安装在支架的中间位置，检测器上面还设置有数据采集模块，数据采集模块上还连接有转速传感器，数据采集模块与转速传感器之间通过数据传输线连接，转速传感器固定于支架的两端、位于检测器的两侧端部位置，

检测器的一侧面底端还设置有工业CCD相机，工业CCD相机通过数据线连接到工业计算机，

检测器底部设置有频闪灯阵列保护罩，频闪灯阵列保护罩内设置有若干个频闪LED灯。

本发明的特点还在于，

转速传感器有两个及两个以上。

数据采集模块上还连接有采集控制模块，采集控制模块与数据采集模块共同构成图像采集控制模块。

检测器内部一端靠近上表面处还设置有电源及电压调节装置。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置的检测方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1：采集图像并做增强处理

印刷过程中，两个转速传感器即时测量出导向辊或者其他物料传输滚筒的平均转速ω，通过信号传输线传送至数据采集模块，根据已知印刷品幅面的长度L，计算出每秒钟经过采集区域的印刷画面数量n，

n＝ωR/L (1)

其中R为滚筒半径，

采集控制模块根据每秒印刷的数量求出相应的频闪频率f(次/分)，如式(2)所示：

f＝60n (2)

通过软件自动调节频闪LED灯的闪光控制模块达到相应频率，在工业CCD相机的作用下完成图像信息的自动采集，将图像传输到工业计算机中并进行存储，以后续计算检测使用；

步骤2：利用像素抽取选择检测模板，与标准图像模板匹配定位

步骤1获得的采集图像被送入计算机后，转化为灰度图像，计算分析前增加适当的滤波器以去除噪声，

选择检测区域：先按照像素抽取区域提取标准图像，获得标准图像模板；检测过程中，沿检测图像采集方向，按照像素抽取区域提取图像3到5条像素线，将数条像素线逐点求平均值，获得平均值序列，将其作为检测图像模板，

对每一幅待检测图像进行像素线提取并计算其平均灰度分布，采用遍历式的方法，将新模板与标准模板逐个像素做差值计算，如式(3)所示：设标准模板的灰度值依次为X₁,X₂…X_n，新模板的灰度值依次是Y₁,Y₂…Y_n。

S_j＝∑(Y_i-X_i) i＝1,2…n,j＝1,2…n (3)

通过公式(3)计算出差值S₁，然后将新模板的灰度值重新排列为Y₂,Y₃…Y_n,Y₁。计算差值S₂，再将新模板的灰度值重新排列为Y₃,Y₄…Y_n,Y₁,Y₂，计算差值S₃……依次类推，分别计算出S₁,S₂…S_n，选取其中最小差值S_j认为此时匹配成功；

步骤3：对待检测图像进行重新定位重构，将重构图像与标准图像做差运算，得到重构图像与标准图像的差异信息

依据步骤2匹配成功的灰度值序列，对图像进行重新定位，将匹配成功的起点作为检测图像的位置起始点，调整其位置，这样就可以将非整幅图像重构显示成为一幅新的整幅图像，同时在计算机显示重构图像结果

将重构图像与标准图像做差运算，就可以得到两幅图像之间的差异信息为f(x_i,y_j)，其中(x_i,y_j)表示差异信息的像素点坐标，f(x_i,y_j)表示差异信息矩阵的数值，i＝1,2…m，j＝1,2…n，其中m和n表示图像的尺寸，计算如式(4)所示：

f(x_i,y_j)＝Image(x_i,y_j)-New(x_i,y_j) (4)

Image表示原始标准图像模板，New表示经过重新定位后的新图像；

步骤4：对差异信息的基本统计特征进行求解，反馈计算结果

对差异信息的基本统计特征进行求解，主要围绕均值、方差和极差进行评价，主要统计特征的计算如下：

均值：

方差：

极差：

连续选取100张及以上的合格印刷品，计算均值、方差和极差的数值，其均值作为阈值，之后再进行图像检测，一旦差异超出阈值范围，则认为图像出现异常状态，在计算机上同步显示出差分运算后的图像差异信息f(x_i,y_j)，并给出各项基本统计特征的计算结果。

本发明的有益效果是，本发明的一种自动频率调节式印刷画面频闪检测装置可跟随设备运行速度的变化及时调整自身LED闪动频率；利用转速传感器根据设备实际运行情况进行自动调节准确性高；对采集不全的图像进行快速的重构与分析，准确获取图像特性。

附图说明

图1是本发明的一种自动频率调节式印刷画面频闪检测装置的结构示意图；

图2是本发明的一种自动频率调节式印刷画面频闪检测装置的检测器结构示意图；

图3是本发明的一种自动频率调节式印刷画面频闪检测装置的检测器支架结构示意图。

图中：1.转速传感器，2.数据传输线，3.数据采集模块，4.检测器，5.工业CCD相机，6.采集控制模块，7.工业计算机，8.频闪灯阵列保护罩，9.频闪LED灯，10.电源及电压调节装置，11.支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置结构如1所示，包括检测器4和支架11，检测器4安装在支架11的中间位置(如图3所示)，检测器4上面还设置有数据采集模块3，数据采集模块3上还连接有转速传感器1，数据采集模块3与转速传感器1之间通过数据传输线2连接，转速传感器1固定于支架11的两端、位于检测器4的两侧端部位置，

检测器4的一侧面底端还设置有工业CCD相机5，工业CCD相机5通过数据线连接到工业计算机7，

如图2所示，检测器4底部设置有频闪灯阵列保护罩8，频闪灯阵列保护罩8内设置有若干个频闪LED灯9。

转速传感器1有两个及两个以上。

据采集模块3上还连接有采集控制模块6，采集控制模块6与数据采集模块3共同构成图像采集控制模块，采集控制模块6用于计算频闪频率。

检测器4内部一端靠近上表面处还设置有电源及电压调节装置10。

转速传感器1设置在滚筒一端的上部，检测器4固定在承印物的上面，与承印物保持水平设置。

转速传感器1安装于滚筒两端转轴附近，依据传感器型号不同定做支架11，然后将支架固定在设备的墙板上。检测器4通过螺栓或者安装块固定在设备的墙板，可根据印刷幅面的差异对其高度进行调整，镜头的焦距等也应当随之调节。

一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置的检测方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1：采集图像并做增强处理

印刷过程中，两个转速传感器1即时测量出导向辊或者其他物料传输滚筒的平均转速ω，通过数据传输线2传送至数据采集模块3，根据已知印刷品幅面的长度L，计算出每秒钟经过采集区域的印刷画面数量n，

n＝ωR/L (1)

其中R为滚筒半径，

采集控制模块6根据每秒印刷的数量求出相应的频闪频率f(次/分)，如式(2)所示：

f＝60n (2)

通过软件自动调节频闪LED灯9的闪光控制模块达到相应频率，在工业CCD相机5的作用下完成图像信息的自动采集，将图像传输到工业计算机7中并进行存储，以后续计算检测使用；

步骤2：利用像素抽取选择检测模板，与标准图像模板匹配定位

步骤1获得的采集图像被送入计算机后，转化为灰度图像，计算分析前增加适当的滤波器以去除噪声，

选择检测区域：先按照像素抽取区域提取标准图像，获得标准图像模板；检测过程中，沿检测图像采集方向，按照像素抽取区域提取图像3到5条像素线，将数条像素线逐点求平均值，获得平均值序列，将其作为检测图像模板，

对每一幅待检测图像进行像素线提取并计算其平均灰度分布，采用遍历式的方法，将新模板与标准模板逐个像素做差值计算，如式(3)所示：设标准模板的灰度值依次为X₁,X₂…X_n，新模板的灰度值依次是Y₁,Y₂…Y_n。

S_j＝∑(Y_i-X_i) i＝1,2…n,j＝1,2…n (3)

通过公式(3)计算出差值S₁；然后将新模板的灰度值重新排列为Y₂,Y₃…Y_n,Y₁。计算差值S₂；再将新模板的灰度值重新排列为Y₃,Y₄…Y_n,Y₁,Y₂。计算差值S₃……依次类推，分别计算出S₁,S₂…S_n，选取其中最小差值S_j认为此时匹配成功；

步骤3：对待检测图像进行重新定位重构，将重构图像与标准图像做差运算，得到重构图像与标准图像的差异信息

依据步骤2匹配成功的灰度值序列，对图像进行重新定位，将匹配成功的起点作为检测图像的位置起始点，调整其位置，这样就可以将非整幅图像重构显示成为一幅新的整幅图像，同时在计算机显示重构图像结果

将重构图像与标准图像做差运算，就可以得到两幅图像之间的差异信息为f(x_i,y_j)，其中(x_i,y_j)表示差异信息的像素点坐标，f(x_i,y_j)表示差异信息矩阵的数值，i＝1,2…m，j＝1,2…n，其中m和n表示图像的尺寸，计算如式(4)所示：

f(x_i,y_j)＝Image(x_i,y_j)-New(x_i,y_j) (4)

Image表示原始标准图像模板，New表示经过重新定位后的新图像；

步骤4：对差异信息的基本统计特征进行求解，反馈计算结果

对差异信息的基本统计特征进行求解，主要围绕均值、方差和极差进行评价，主要统计特征的计算如下：

均值：

方差：

极差：

连续选取100张及以上的合格印刷品，计算均值、方差和极差的数值，其均值作为阈值，之后再进行图像检测，一旦差异超出阈值范围，则认为图像出现异常状态，在计算机上同步显示出差分运算后的图像差异信息f(x_i,y_j)，并给出各项基本统计特征的计算结果。

本发明可以根据印刷机实际转动时速度即时调节LED灯闪动频率，有效地避免了伪静止图像的前进或后退，保证设备处于速度变化过程中时依然能有效地进行频闪频率的自动调节，获取频闪作用下准确、静止的伪静止图像。

本发明的关键作用在于保证工业相机采集图像的质量，采用了两组及以上的转速传感器，提升了精度，使图像清晰、位置恒定，保证后续计算机自动检测的准确性和可靠性。

本发明所提出的算法可以通过灰度匹配确定图像实际偏移位置，对采集到的半幅图像、残缺图像等进行快速重构，或者将多幅不全的图像重新拼接检测，通过计算获取差异信息，最终自动识别印刷质量是否合格。

该仪器被整体安装在印刷机纸路的某一个适于检测的区域，在这一区域卷状承印物应当呈现水平或垂直状态，利于图像的采集；在相应的滚筒两端安装转速传感器，即时测量出导向辊或者其他物料传输滚筒的转速，根据已知印刷品幅面的长度，换算出每秒钟经过采集区域的印刷画面数量；根据每秒印刷的数量求出相应的频闪频率，通过控制器调节LED频闪灯达到相应频率，在工业CCD镜头、相机的作用下完成图像信息的自动采集；根据采集图片的灰度值变化规律进行匹配，计算图像位置，之后校准并重构图像，防止采集到图像不全等现象发生，保证生产速度变化中依然能够使用；通过与标准图像代数运算做差值，根据差值反映的大小确定图像是否属于正常。

本发明提供了一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置与检测方法，通过转速传感器获取印刷过程中滚筒转动的速度，即时的计算出与之相应的频闪频率，实现自激发式的调节方法，保证在图像自动定位与采集中，处于稳定的相对伪静止状态；同时提出了一种相应的识别方法，能够快速对采集图像进行定位与分析，对不完整图像进行重构，准确识别画面状态。

本发明的一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置具有自动化程度高、稳定可靠、重构不完整图像等优势，所提出算法原理简单、计算效率高，可为图像自动识别检测提供可靠的前端信息来源，区别于现在市场主流产品，为印刷画面检测行业提供一种新型技术方案从而推动印刷行业智能水平。

Claims (1)

1.一种频率自动调节式印刷画面频闪检测装置的检测方法，其特征在于，采用频闪检测装置，检测装置包括检测器(4)和支架(11)，所述检测器(4)安装在支架(11)的中间位置，所述检测器(4)上面还设置有数据采集模块(3)，所述数据采集模块(3)上还连接有转速传感器(1)，所述数据采集模块(3)与转速传感器(1)之间通过数据传输线(2)连接，所述转速传感器(1)固定于支架(11)的两端、位于检测器(4)的两侧端部位置，

所述检测器(4)的一侧面底端还设置有工业CCD相机(5)，所述工业CCD相机(5)通过数据线连接到工业计算机(7)，

所述检测器(4)底部设置有频闪灯阵列保护罩(8)，所述频闪灯阵列保护罩(8)内设置有若干个频闪LED灯(9)，所述检测器(4)内部一端靠近上表面处还设置有电源及电压调节装置(10)；

所述转速传感器(1)有两个及两个以上；

所述数据采集模块(3)上还连接有采集控制模块(6)，所述采集控制模块(6)与数据采集模块(3)共同构成图像采集控制模块；

具体按照如下步骤实施：

步骤1：采集图像并做增强处理

印刷过程中，两个转速传感器(1)即时测量出导向辊或者其他物料传输滚筒的平均转速ω，通过数据传输线(2)传送至数据采集模块(3)，根据已知印刷品幅面的长度L，计算出每秒钟经过采集区域的印刷画面数量n，

n＝ωR/L (1)

其中R为滚筒半径，

采集控制模块(6)根据每秒印刷的数量求出相应的频闪频率f(次/分)，如式(2)所示：

f＝60n (2)

通过软件自动调节频闪LED灯(9)的闪光控制模块达到相应频率，在工业CCD相机(5)的作用下完成图像信息的自动采集，将图像传输到工业计算机(7)中并进行存储，以后续计算检测使用；

步骤2：利用像素抽取选择检测模板，与标准图像模板匹配定位

步骤1获得的采集图像被送入计算机后，转化为灰度图像，计算分析前增加适当的滤波器以去除噪声，

选择检测区域：先按照像素抽取区域提取标准图像，获得标准图像模板；检测过程中，沿检测图像采集方向，按照像素抽取区域提取图像3到5条像素线，将数条像素线逐点求平均值，获得平均值序列，将其作为检测图像模板，

对每一幅待检测图像进行像素线提取并计算其平均灰度分布，采用遍历式的方法，将新模板与标准模板逐个像素做差值计算，如式(3)所示：设标准模板的灰度值依次为X₁,X₂…X_n，新模板的灰度值依次是Y₁,Y₂…Y_n，

S_j＝∑(Y_i-X_i) i＝1,2…n,j＝1,2…n (3)

通过公式(3)计算出差值S₁，然后将新模板的灰度值重新排列为Y₂,Y₃…Y_n,Y₁，计算差值S₂，再将新模板的灰度值重新排列为Y₃,Y₄…Y_n,Y₁,Y₂，计算差值S₃……依次类推，分别计算出S₁,S₂…S_n，选取其中最小差值S_j认为此时匹配成功；

步骤3：对待检测图像进行重新定位重构，将重构图像与标准图像做差运算，得到重构图像与标准图像的差异信息

依据步骤2匹配成功的灰度值序列，对图像进行重新定位，将匹配成功的起点作为检测图像的位置起始点，调整其位置，这样就可以将非整幅图像重构显示成为一幅新的整幅图像，同时在计算机显示重构图像结果

将重构图像与标准图像做差运算，就可以得到两幅图像之间的差异信息为f(x_i,y_j)，其中(x_i,y_j)表示差异信息的像素点坐标，f(x_i,y_j)表示差异信息矩阵的数值，i＝1,2…m，j＝1,2…n，其中m和n表示图像的尺寸，计算如式(4)所示：

f(x_i,y_j)＝Image(x_i,y_j)-New(x_i,y_j) (4)

Image表示原始标准图像模板，New表示经过重新定位后的新图像；

步骤4：对差异信息的基本统计特征进行求解，反馈计算结果

对差异信息的基本统计特征进行求解，主要围绕均值、方差和极差进行评价，主要统计特征的计算如下：

均值：

方差：

极差：

连续选取100张及以上的合格印刷品，计算均值、方差和极差的数值，其均值作为阈值，之后再进行图像检测，一旦差异超出阈值范围，则认为图像出现异常状态，在计算机上同步显示出差分运算后的图像差异信息f(x_i,y_j)，并给出各项基本统计特征的计算结果。

Images