CN108593673A - 一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，该视觉检测机包括机架以及安装于机架上的三工位产品缺陷检测工位、三工位产品缺陷检测工位控制系统、产品缺陷检测系统、产品夹紧旋转控制系统、剔除装置、上料机械手系统、下料机械手系统，该视觉检测机具有快速准确、可重复性强以及自动化程度高的特点，减轻了印刷烫金产品人工检测的压力，提高了旋转印刷烫金产品的检测质量和检测速度，且无接触、检测精度高，为印刷烫金领域产品缺陷自动检测提供了可靠的解决方案。

Description

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机

技术领域

本发明涉及一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，属于旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测技术领域，尤其涉及一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机。

背景技术

旋转印刷烫金类产品表面经过丝网印刷和烫金后，需要对产品表面质量进行检查，保证产品品质。现有的旋转印刷烫金类产品表面经过丝网印刷和烫金后，需要对其采用人工目的方式进行检查。目前，大多生产厂家仍采用多工位多操作人员工采用目测的方式进行产品的检查，该种方法费时费力，操作人员需求量较大，工作效率较低，旋转印刷烫金类产品表面为曲面，曲面表面的图像比平面表面的图像更难检查，不稳定因素较多，操作人员的很多外在影响，譬如操作人员的眼睛疲劳、情绪、睡眠、责任心等都会对产品的检查效率、产品质量等造成严重的安全隐患。

目前，常见的印刷品缺陷主要有:飞墨、针孔、偏色、漏印、黑点、刮擦、套印不准等。这么多的缺陷总的来说分为两类:形状缺陷和颜色缺陷。飞墨、针孔、漏印、黑点、刮擦等缺陷可以统一归类为形状缺陷，偏色归类为颜色缺陷。在检测时，对于形状缺陷，可以不关心颜色信息，只需要根据待检测图像和标准图像的像素差值就可以判断，也就是用黑白相机就可以;但是偏色缺陷必须用彩色相机进行检测，这样才能够计算色差。

目前，产品检测是直线式多个CCD相机组合检测，产品是直线运动而不旋转的，则需要多个CCD相机共同配合来检测一个产品的整个表面，检测产品质量存在干涉和重复，导致检测不精确。对于连续运动的印刷品来说，一台线阵CCD相机能够实现无漏采集，面阵CCD相机不能胜任工作，只能选择线阵CCD相机,适合旋转印刷烫金类产品表面缺陷检测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有旋转印刷烫金生产线人工通过目测检查旋转印刷烫金表面质量所存在的缺陷，提供一种适用范围广、使用寿命长、工况稳定的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，包括所述机架以及安装于机架上的三工位产品缺陷检测工位、三工位产品缺陷检测工位控制系统、产品缺陷检测系统、产品夹紧旋转控制系统和剔除装置，上料机械手系统安装于机架的一侧、下料机械手系统安装于机架正前方，三工位产品缺陷检测工位包括上料位、检测位和下料位；三工位产品缺陷检测工位控制系统包括触摸屏、可编程控制器、分割器、三相异步电动机和转盘；产品夹紧旋转控制系统包括触摸屏、可编程控制器、伺服电机驱动器、伺服电机、第一带磁吸盘、第二吸盘和治具；产品缺陷检测系统包括显示器、工业控制计算机、图像采集卡、CCD相机和光源；上料机械手系统包括上料输送带和上料机械手；下料机械手系统包括下料输送带和下料机械手；所述转盘上均匀分布三个带有夹紧产品的治具，在所述转盘正上方安装有CCD相机，在所述机架的正前方安装有上料机械手、下料机械手和剔除装置，在所述机架的入料处正上方安装有显示器，在机架下方安装工业控制计算机，所述图像采集卡与工业控制计算机连接，所述工业控制计算机与显示器连接，显示器用于将印刷烫金后的产品与预设的原图像对比显示，如果在显示器上显示产品图像存在缺陷，工业控制计算机将缺陷印刷烫金产品的信息传递给可编程控制器，可编程控制器发送控制信号给剔除装置，剔除装置启动剔除缺陷印刷烫金产品，并提醒操作人员。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是:实现印刷烫金缺陷产品检测全自动化，生产效率高，寿命长，工况稳定。

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机。该旋转印刷产品缺陷视觉检测系统具有快速准确、可重复性强以及自动化程度高的特点，极大的减轻了旋转印刷烫金产品人工检测的压力，解决了传统旋转印刷烫金产品人工检测中的许多问题，提高了旋转印刷烫金产品的缺陷检测质量和检测速度，为工业领域旋转印刷烫金产品自动检测提供了革命性的解决方案。

本发明使用伺服电机带动印刷烫金产品360度旋转，只需要一个CCD相机就可以满足旋转印刷烫金产品缺陷检测的要求，本发明可以针对圆瓶印刷烫金产品缺陷进行检测，利用CCD相机及产品的旋转运动可以对印刷烫金产品表面缺陷进行检测，该印刷烫金检测装置还可以检测带有外凸台的回转体曲面印刷烫金，印刷产品质量检测效果良好，这种旋转印刷烫金产品缺陷检测机克服了目前单个CCD相机不能检测回转体印刷产品缺陷的问题，换瓶方便、周期短、效率高。

本发明把图像处理技术、机器视觉技术与印刷基本原理相结合，应用到印刷工业领域中，开发了一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，设计并建立了一套基于机器视觉的全自动旋转印刷烫金品缺陷在线检测控制系统。该系统由工业控制计算机、触摸屏、可编程控制器、伺服电机驱动器、显示器、图像采集卡、伺服电机、第一带磁吸盘、第二吸盘、CCD相机、光源组成，提出基于图像差分法的印刷烫金产品缺陷检测方法，可以给出缺陷的位置、大小信息，以Visual C++6.0为软件平台，自主研发出旋转印刷烫金产品视觉检测系统软件，能实时自动检测出印刷烫金过程中的缺陷产品，能够显示缺陷图像以及缺陷位置、面积等信息，并能对缺陷图像数据存储管理，同时发出报警信息。

本发明可以通过采取以下技术方案予以实现：

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，包括机架(25)以及安装于机架(25)上的三工位产品缺陷检测工位、三工位产品缺陷检测工位控制系统、产品缺陷检测系统、产品夹紧旋转控制系统和剔除装置（17），上料机械手系统安装于机架(25)的一侧、下料机械手系统安装于机架(25)正前方；三工位产品缺陷检测工位包括上料位(14)、检测位(13)和下料位(18)；三工位产品缺陷检测工位控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、分割器(21)、三相异步电动机(22)和转盘(20)；产品夹紧旋转控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、伺服电机驱动器(3)、伺服电机(7)、第一带磁吸盘(8)、第二吸盘(9)和治具(12)；产品缺陷检测系统包括显示器(4)、工业控制计算机(5)、图像采集卡(6)、CCD相机(10)和光源(11)；上料机械手系统包括上料输送带(23)和上料机械手(15)；下料机械手系统包括下料输送带(24)和下料机械手(16)。

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，上料机械手系统由上料输送带(23)、上料机械手(15)构成，上料机械手(15)安装于机架(25)正前方，位于上料输送带(23)上方；下料机械手系统由下料输送带(24)、下料机械手(16)构成，下料机械手(16)安装于机架(25)正前方，位于下料输送带(24)上方。

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，三工位产品缺陷检测工位包括上料位(14)、检测位(13)、下料位(18)。

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，产品缺陷检测系统由显示器(4)、工业控制计算机(5)、图像采集卡(6)、CCD相机(10)和光源(11)构成，CCD相机(10)通过数据线连接图像采集卡(6)，图像采集卡(6)通过数据线连接工业控制计算机(5)，工业控制计算机(5)通过数据线连接显示器(4)。

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，剔除装置(17)安装于机架(25)上，位于下料输送带(24)的一侧，剔除装置(17)在产品缺陷检测系统检测到缺陷印刷烫金产品时，剔除缺陷印刷烫金产品。

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，三工位产品缺陷检测工位控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、分割器(21)、三相异步电动机(22)和转盘(20)，通过触摸屏(1)给出控制指令传送到可编程控制器(2)，可编程控制器(2)根据指令控制三相异步电动机(22)旋转，三相异步电动机(22)的主轴通过分割器(21)连接转盘(20)，并带着转盘(20)旋转。

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，产品夹紧旋转控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、伺服电机驱动器(3)、伺服电机(7)、第一带磁吸盘(8)、第二吸盘(9)和治具(12)，通过触摸屏(1)给出控制指令传送到可编程控制器(2)，可编程控制器(2)传送指令到伺服电机驱动器(3)，伺服电机驱动器(3)根据指令控制伺服电机(7)旋转，伺服电机(7)的主轴连接第一带磁吸盘(8)，第一带磁吸盘(8)吸紧第二吸盘(9)，治具(12)安装第二吸盘(9)上，治具(12)随着伺服电机(7)的主轴旋转而旋转。

一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，工业控制计算机(5)内配置有自主研发的旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测软件。

在本发明中，一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机， CCD相机与治具之间是异步工作，为保证CCD相机扫描和治具的运动同步，保证CCD相机的扫描图像和模板图像进行对应比较检测，就要在CCD相机和治具之间加上扫描定位装置，即编码器来控制，编码器装配在伺服电机的输出轴上，与产品同步运动，编码器每发出一个脉冲，就控制CCD相机曝光一次，编码器转一周， CCD相机同时也完成了一幅图像的采集，实现图像进给与图像扫描之间的同步，从而保证产品缺陷检测系统运行。

在本发明中，一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，进行产品的印刷烫金缺陷检测时，把待检测的印刷烫金产品通过上料机械手夹住放入治具上，伺服电机带着产品转动时，产品的旋转就实现了印刷烫金产品的不断进给，同时CCD相机进行图像采集，图像采集卡自带的参数设置软件对相机的曝光时间及工作方式(由编码器来控制相机曝光或是由相机自己进行曝光控制，也称为外触发模式和自由运行模式)进行控制，根据实际情况自行设定，扫描采集到的印刷烫金产品上的检测标记线开始记录印刷烫金产品上的图像，将扫描采集到的印刷烫金产品图像经过图像采集卡传送到工业控制计算机的内存，然后经过本发明自主研发出旋转产品视觉检测系统软件进行图像处理，实时进行判断、分析并输出检测结果。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、影像定位，任何瓶型都适用，定位精确，解决了不好定位的问题。

2、为转盘式结构，简单且容易调试，减少了旋转印刷烫金产品缺陷检测过程动作，满足了现有旋转印刷烫金产品缺陷图像检测问题。

3、直接在转动的工位上完成旋转印刷烫金产品缺陷检测动作，旋转印刷烫金产品缺陷检测周期短，产品缺检测效率高。

附图说明

附图中的标记为，如图1、图2及图3所示：1-触摸屏，2-可编程控制器，3-伺服电机驱动器，4-显示器，5-工业控制计算机，6-图像采集卡，7-伺服电机，8-第一带磁吸盘，9-第二吸盘，10-CCD相机，11-光源，12-治具，13-检测位，14-上料位，15-上料机械手，16-下料机械手，17-剔除装置，18-下料位，19-产品，20-转盘，21-分割器，22-三相异步电动机，23-上料输送带，24-下料输送带，25-机架。

图1是本发明所述一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机的结构示意图。

图2是本发明所述一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机正视图。

图3是本发明所述一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机后视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细描述。

本发明的工作原理：

参考图1、图2及图3，一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机的动作顺序为：印刷烫金产品缺陷检测：首先操作人员打开触摸屏1的控制按钮，可编程控制器2启动运行，同时启动工业控制计算机5，与工业控制计算机5连接的显示器4启动运行，固定在机架25上的光源11照明开启，用于给CCD相机10提供光照，上料输送电动机启动运行，把产品19放至上料输送带23上，上料输送带23将产品19输送到上料机械手15的上料位置，上料机械手15将产品19推到治具12上，产品19进入上料位14，可编程控制器2发出控制信号启动三相异步电动机22运行，与三相异步电动机22的输出轴连接的分割器21的输出轴随着三相异步电动机22的输出轴旋转而旋转，进而带着与分割器21的输出轴连接的转盘20旋转120度后，将产品19带入检测位13，同时伺服电机7启动运行，与伺服电机7输出轴连接的第一带磁吸盘8吸紧固定在治具12上的第二吸盘9，产品19随着伺服电机7输出轴旋转而旋转，编码器也随着伺服电机7输出轴的旋转而旋转，与产品19同步运动，编码器每发出一个脉冲，就控制CCD相机10曝光一次，编码器转一周，CCD相机10同时也完成了一幅图像的采集，实现图像进给与图像扫描之间的同步，从而保证印刷产品检测系统运行。产品19的旋转就实现了印刷品的不断进给，同时用CCD相机10进行图像采集，图像采集卡6自带的参数设置软件对CCD相机10的曝光时间及工作方式进行控制，扫描采集到的产品19上的检测标记线开始记录产品19上的图像，将扫描采集到的产品19上图像经过图像采集卡6传送到工业控制计算机2，经过本发明开发的旋转印刷烫金产品缺陷检测系统软件进行图像处理，实时进行判断、分析并输出检测结果，可编程控制2发出控制信号启动运行三相异步电动机22，进而带着与分割器21的输出轴连接的转盘20旋转120度后，将产品19带入下料位18，下料输送电动机启动运行，下料机械手16启动，把产品19放入下料输送带24上，如果检测出存在缺陷产品，工业控制计算机5发出信号传送给可编程控制器2，可编程控制器2根据信号，启动剔除装置17，剔除装置17快速的剔除在下料输送带24上的缺陷产品，如果不存在缺陷产品，下料输送带24把产品19运走，整个印刷烫金缺陷产品19的视觉检测完成。

如图1、图2及图3，印刷烫金产品缺陷检测印刷烫金产品缺陷检测的CCD相机10与治具12之间是异步工作，为保证CCD相机10扫描和治具12的运动同步，保证CCD相机10的扫描图像和模板图像进行对应比较检测，就要在CCD相机10和治具12之间加上扫描定位装置，即编码器来控制，编码器装配在伺服电机7的输出轴上，与产品19同步运动，编码器每发出一个脉冲，就控制CCD相机10曝光一次，编码器转一周， CCD相机10同时也完成了一幅图像的采集，实现图像进给与图像扫描之间的同步，从而保证产品缺陷检测系统运行。

如图1、图2及图3，进行产品的印刷烫金缺陷检测时，把待检测的印刷烫金产品19通过上料机械手15推入治具12上，伺服电机7带着产品19转动时，产品19的旋转就实现了印刷烫金产品19的不断进给，同时CCD相机10进行图像采集，图像采集卡6自带的参数设置软件对相机的曝光时间及工作方式(由编码器来控制相机曝光或是由相机自己进行曝光控制，也称为外触发模式和自由运行模式)进行控制，根据实际情况自行设定，扫描采集到的印刷烫金产品19上的检测标记线开始记录印刷烫金产品19上的图像，将扫描采集到的印刷烫金产品图像经过图像采集卡6传送到工业控制计算机5的内存，然后经过本发明自主研发出旋转产品视觉检测系统软件进行图像处理，实时进行判断、分析并输出检测结果。

实施案例：

参考图1、图2及图3，印刷烫金产品缺陷检测：首先操作人员打开触摸屏1的控制按钮，可编程控制器2启动运行，同时启动工业控制计算机5，与工业控制计算机5连接的显示器4启动运行，固定在机架25上的光源11照明开启，用于给CCD相机10提供光照，上料输送电动机启动运行，把产品19放至上料输送带23上，上料输送带23将产品19输送到上料机械手15的上料位置，上料机械手15将产品19推到治具12上，产品19进入上料位14，可编程控制器2发出控制信号启动三相异步电动机22运行，与三相异步电动机22的输出轴连接的分割器21的输出轴随着三相异步电动机22的输出轴旋转而旋转，进而带着与分割器21的输出轴连接的转盘20旋转120度后，将产品19带入检测位13，同时伺服电机7启动运行，与伺服电机7输出轴连接的第一带磁吸盘8吸紧固定在治具12上的第二吸盘9，产品19随着伺服电机7输出轴旋转而旋转，编码器也随着伺服电机7输出轴的旋转而旋转，与产品19同步运动，编码器每发出一个脉冲，就控制CCD相机10曝光一次，编码器转一周，CCD相机10同时也完成了一幅图像的采集，实现图像进给与图像扫描之间的同步，从而保证印刷产品检测系统运行。产品19的旋转就实现了印刷品的不断进给，同时用CCD相机10进行图像采集，图像采集卡6自带的参数设置软件对CCD相机10的曝光时间及工作方式进行控制，扫描采集到的产品19上的检测标记线开始记录产品19上的图像，将扫描采集到的产品19上图像经过图像采集卡6传送到工业控制计算机2，经过本发明开发的旋转印刷烫金产品缺陷检测系统软件进行图像处理，实时进行判断、分析并输出检测结果，可编程控制2发出控制信号启动运行三相异步电动机22，进而带着与分割器21的输出轴连接的转盘20旋转120度后，将产品19带入下料位18，下料输送电动机启动运行，下料机械手16启动，把产品19放入下料输送带24上，如果检测出存在缺陷产品，工业控制计算机5发出信号传送给可编程控制器2，可编程控制器2根据信号，启动剔除装置17，剔除装置17快速的剔除在下料输送带24上的缺陷产品，如果不存在缺陷产品，下料输送带24把产品19运走，整个印刷烫金缺陷产品19的视觉检测完成。

综上所述，结合较佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，包括机架(25)以及安装于机架(25)上的三工位产品缺陷检测工位、三工位产品缺陷检测工位控制系统、产品缺陷检测系统、产品夹紧旋转控制系统和剔除装置（17），上料机械手系统安装于机架(25)的一侧、下料机械手系统安装于机架(25)正前方；三工位产品缺陷检测工位包括上料位(14)、检测位(13)和下料位(18)；三工位产品缺陷检测工位控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、分割器(21)、三相异步电动机(22)和转盘(20)；产品夹紧旋转控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、伺服电机驱动器(3)、伺服电机(7)、第一带磁吸盘(8)、第二吸盘(9)和治具(12)；产品缺陷检测系统包括显示器(4)、工业控制计算机(5)、图像采集卡(6)、CCD相机(10)和光源(11)；上料机械手系统包括上料输送带(23)和上料机械手(15)；下料机械手系统包括下料输送带(24)和下料机械手(16)。

2.根据权利要求1所述的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，所述上料机械手系统由上料输送带(23)、上料机械手(15)构成，上料机械手(15)安装于机架(25)正前方，位于上料输送带(23)上方；下料机械手系统由下料输送带(24)、下料机械手(16)构成，下料机械手(16)安装于机架(25)正前方，位于下料输送带(24)上方。

3.根据权利要求1所述的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，所述三工位产品缺陷检测工位包括上料位(14)、检测位(13)、下料位(18)。

4.根据权利要求1所述的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，所述产品缺陷检测系统由显示器(4)、工业控制计算机(5)、图像采集卡(6)、CCD相机(10)和光源(11)构成，CCD相机(10)通过数据线连接图像采集卡(6)，图像采集卡(6)通过数据线连接工业控制计算机(5)，工业控制计算机(5)通过数据线连接显示器(4)。

5.根据权利要求1所述的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，所述剔除装置(17)安装于机架(25)上，位于下料输送带(24)的一侧，剔除装置(17)在检测到缺陷印刷烫金产品时，剔除缺陷印刷烫金产品。

6.根据权利要求1所述的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，所述三工位产品缺陷检测工位控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、分割器(21)、三相异步电动机(22)和转盘(20)，通过触摸屏(1)给出控制指令传送到可编程控制器(2)，可编程控制器(2)根据指令控制三相异步电动机(22)旋转，三相异步电动机(22)的主轴通过分割器(21)连接转盘(20)，并带着转盘(20)旋转。

7.根据权利要求1所述的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，所述产品夹紧旋转控制系统包括触摸屏(1)、可编程控制器(2)、伺服电机驱动器(3)、伺服电机(7)、第一带磁吸盘(8)、第二吸盘(9)和治具(12)，通过触摸屏(1)给出控制指令传送到可编程控制器(2)，可编程控制器(2)传送指令到伺服电机驱动器(3)，伺服电机驱动器(3)根据指令控制伺服电机(7)旋转，伺服电机(7)的主轴连接第一带磁吸盘(8)，第一带磁吸盘(8)吸紧第二吸盘(9)，治具(12)安装第二吸盘(9)上，治具(12)随着伺服电机(7)的主轴旋转而旋转。

8.根据权利要求1所述的一种全自动旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测机，其特征在于，所述工业控制计算机(5)内配置有自主研发的旋转印刷烫金产品缺陷视觉检测软件。