CN109977939B - 一种基于机器视觉的票据图像自动获取装置及其获取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的票据图像自动获取装置，所述获取装置由固定基座、十字滑台、吸取装置、环形光源、相机、票盒、背光源和计算机控制器组成；针对不同票据类型的不同尺寸，调节吸盘工作的数量，通过十字滑台和减速电机能随时调整吸盘的位置，使吸盘与票据位置吻合，便于吸盘工作；采用正面照射和背面透射，能很好的解决发票校验码被印章覆盖的问题。

Description

一种基于机器视觉的票据图像自动获取装置及其获取方法
技术领域
本发明属于票据自动处理技术领域，具体涉及到一种机器视觉的票据图像自动获取及其实现方法。
技术背景
随着信息时代的高速发展，机器视觉检测技术在工业中应用日趋广泛，自动化办公的程度越来越高，在财务部门，票据的报销往往是最基本的业务，而在报销时通常需要输入发票抬头、纳税人识别号和发票校验码，现有技术中一般都是采用手动方式对上述信息进行输入，而手动输入不但效率低，而且易出错。特别是有些发票的校验码被印章所覆盖，导致人眼识别困难，并且很容易出错。
发明内容
本发明从成像光源的角度考虑，采用单色光从发票背面进行透射的方法，提出了一种票据自动处理系统的多光路下票据图像的获取的思路，并给出了具体的方法。该方法提高了获取的图像的质量，简化了后期图像处理的算法，提高了识别的效率。
为了实现上述目的，本发明公开了一种基于机器视觉的票据图像自动获取装置及其获取方法。其中，所述获取装置由固定基座、十字滑台、吸取装置、环形光源、相机、票盒、背光源和计算机控制器组成；
所述固定基座由总基座，第一减速电机，联轴器，U型基座，转动轴，旋转块，圆锥滚子轴承,键槽，固定部件，键组成；总基座为一侧开口的框架形结构，包括上顶板、下底板、左立板、右立板和后立板，第一减速电机设置在总基座的下底板上，U型基座固定安装在总基座右立板上靠近上顶板的一侧，U型基座的开口端朝向左立板，旋转块设置在总基座上顶板的顶部，转动轴通过联轴器与第一减速电机的输出轴连接，联轴器位于U型基座的内部，上顶板上开设有圆形孔，圆形孔内安装有圆锥滚子轴承，转动轴通过所述圆锥滚子轴承与总基座固结在一起，转动轴的外周面上开设有键槽，转动轴通过键槽上的键与旋转块配合，转动轴远离第一减速电机一侧的端部设置有固定部件，用于固定旋转块；
十字滑台包括第一电机、第一连接块、第一丝杆、第一螺母、第一基座、第二电机、第二连接块、第二丝杆、第二螺母、第二基座，其中第一电机、第一连接块、第一丝杆、第一螺母和第一基座组成了一套完整的电机直连丝杆滑台一，第二电机、第二连接块、第二丝杆、第二螺母和第二基座组成了一套完整的电机直连丝杆滑台二；第一连接块呈L形结构，由竖板和横板组成，第一基座的一端与第一连接块固定连接，第一基座的另一端与第一连接块的竖板相连接，第一连接块的竖板远离旋转块的一端固定安装有第一电机，第一丝杆与第一基座平行设置，第一电机的输出轴穿过第一连接块的竖板与第一丝杆的一端相连接，第一丝杆的另一端与旋转块相连接；第一螺母与第一丝杆相配合，第二基座呈U型结构，其由上侧板、下侧板和底板组成，第二基座的底板通过螺栓与第一螺母固定连接，第二基座的上侧板和下侧板之间设置有与底板平行的第二丝杆，所述上侧板上方固定安装有第二电机，第二电机的输出轴与第二丝杆固定连接，第一丝杆与第二丝杆的轴线相垂直，第二螺母与第二丝杆相配合；
吸取装置包括第二减速电机、第二连接块、吸盘连接轴、吸盘连接块、第一吸盘、第二吸盘，第二连接块由第一连接板和第二连接板组成，所述第一连接板与第二螺母固定连接，所述第二连接板上固定安装有第二减速电机，第二减速电机的输出轴与吸盘连接轴固定连接，吸盘连接轴远离第二减速电机的一端固定安装吸盘连接块，吸盘连接轴通过吸盘连接块上的螺纹孔与吸盘连接块固结在一起，吸盘连接块的轴线与吸盘连接轴的轴线相垂直，吸盘连接块的一端安装第一吸盘，另一端安装第二吸盘；第一吸盘和第二吸盘的结构和大小均相同，内部均为空腔型结构，第一吸盘的顶面上设有第一进气口，第二吸盘的顶面上设有第二进气口，第一吸盘和第二吸盘的底面均开设有若干条狭缝；吸盘连接块是一个长木板，木板中间有一个螺纹孔，吸盘连接块的两端分别与第一吸盘和第二吸盘固结在一起，第一吸盘和第二吸盘平行放置，第一吸盘和第二吸盘在水平面上的投影为长方形，连接第一吸盘和第二吸盘的中心连线在水平面上的投影与所述长方形的四条边之间形成的夹角均大于0°；
第一连接块的横板下方设置有环形光源和相机，相机位于环形光源中间；
方形背光源和票盒放置在检测平面上。
所述票据为增值税普通发票、增值税专用发票、飞机行程单或者火车票。
采用如上述票据图像自动获取装置获取票据的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、将票盒放置于相机下方，票据放在票盒内，第一电机驱动第一螺母在第一丝杆上沿X轴负方向运动，直到第一吸盘和第二吸盘完全离开相机的视场，为相机拍照避让空间，此时相机在环形光源的照射下，对票盒中的票据进行拍照，并将票据的形状信息和位置信息传送给计算机控制器，由计算机控制器判断票据的类型，并记录下票据的位置；
步骤二、计算机控制器控制第一电机驱动第一螺母在第一丝杆上沿X轴正向运动，使第一吸盘和第二吸盘整体运动至票盒的正上方，第二电机驱动第二螺母在第二丝杆上沿Z轴负方向运动，使第一吸盘和第二吸盘位于票据的正上方并与票据贴合，在环形光源的照射下，相机对第一吸盘和第二吸盘进行拍照，并将第一吸盘和第二吸盘位置信息上传给计算机控制器；
步骤三、计算机控制器将步骤一、二中得到的票据位置信息和吸盘位置信息进行处理后，分析判断吸盘与票据之间在X方向和Y方向之间的位置关系，通过控制第一电机驱动第一螺母在第一丝杆上沿X轴方向运动，第二减速电机驱动吸盘在XY平面内旋转改变角度，从而使第一吸盘和第二吸盘与票据在X方向和Y方向之间的位置关系相吻合，确保所述长方形的长边与票盒长边之间的夹角为30°，通过进气口吸气从而吸起票据；
步骤四、通过控制第二电机驱动第二螺母在第二丝杆上沿Z轴正方向运动，使第一吸盘和第二吸盘吸起票据并远离票盒；
步骤五、在第一减速电机的驱动下，进而带动十字滑台转动，直到第一吸盘和第二吸盘整体运动到方形背光源正上方，计算机控制器控制吸盘将票据放置在背光源上，之后第一电机驱动第一螺母在第一丝杆上沿X轴负方向运动，在方形背光源从票据背面的透射下，利用相机进行拍照，并将所得的票据图像传给计算机控制器。
本发明的有益效果是：系统架构紧凑，针对不同票据类型，比如：增值税普通发票、增值税专用发票、飞机行程单或者火车票的不同尺寸，调节吸盘工作的数量，当票据为增值税普通发票、增值税专用发票、飞机行程单中的一种时，两个吸盘参同时参与工作，当票据类型为火车票时，只有一个吸盘参与工作，通过十字滑台和减速电机能随时调整吸盘的位置，使吸盘与票据位置吻合，便于吸盘工作；针对发票校验码是否被印章覆盖的问题，采用正面照射和背面透射，能很好的解决这个问题。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的具体描述得以阐明，其中：
图1是本发明的系统布置结构示意图。
图2是本发明固定基座结构的剖面示意图。
图3是本发明丝杆滑台的示意图。
图4是图1中吸盘的仰视图。
图5是吸盘和票盒的平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步阐述，实施例仅用于阐明本发明，便于相关领域技术人员综合理解本发明的细节，而不用于限制本发明的范围。在详述实施例时，为了便于说明，所示图样仅为示意图。在阅读本发明后，本领域技术人员对本发明任何等价形式的修改属于本发明权利要求限定范围之内。
如图1-5所示，所述获取装置由固定基座、十字滑台、吸取装置、环形光源16、相机17、票盒24、背光源25和计算机控制器组成；
所述固定基座包括总基座1，第一减速电机2，联轴器3，U型基座4，转动轴5，旋转块6，圆锥滚子轴承28,键槽29，固定部件30，键31组成；总基座为一侧开口的框架形结构，包括上顶板、下底板、左立板、右立板和后立板，第一减速电机2设置在总基座1的下底板上，U型基座4固定安装在总基座1右立板上靠近上顶板的一侧，U型基座4的开口端朝向左立板，旋转块6设置在总基座1上顶板的顶部，转动轴5通过联轴器3与第一减速电机的输出轴连接，联轴器3位于U型基座4的内部，上顶板上开设有圆形孔，圆形孔内安装有圆锥滚子轴承，转动轴5通过所述圆锥滚子轴承与总基座1固结在一起，转动轴5的外周面上开设有键槽29，转动轴5通过键槽29上的键31与旋转块6配合，转动轴远离第一减速电机2一侧的端部设置有固定部件30，用于固定旋转块；
十字滑台包括第一电机14、第一连接块15、第一丝杆12、第一螺母10、第一基座13、第二电机7、第二连接块、第二丝杆8、第二螺母9、第二基座11，其中第一电机14、第一连接块15、第一丝杆12、第一螺母10和第一基座13组成了一套完整的电机直连丝杆滑台一，第二电机7、第二连接块、第二丝杆8、第二螺母9和第二基座11组成了一套完整的电机直连丝杆滑台二；第一连接块15呈L形结构，由竖板和横板组成，第一基座13的一端与第一连接块6固定连接，第一基座13的另一端与第一连接块15的竖板相连接，第一连接块15的竖板远离旋转块的一端固定安装有第一电机14，第一丝杆12与第一基座13平行设置，第一电机14的输出轴穿过第一连接块15的竖板与第一丝杆12的一端相连接，第一丝杆12的另一端与旋转块相连接；第一螺母10与第一丝杆12相配合；第二基座11呈U型结构，其由上侧板、下侧板和底板组成，第二基座11的底板通过螺栓与第一螺母10固定连接，第二基座11的上侧板和下侧板之间设置有与底板平行的第二丝杆8，所述上侧板上方固定安装有第二电机7，第二电机7的输出轴与第二丝杆8固定连接，第一丝杆12与第二丝杆8的轴线相垂直，第二螺母9与第二丝杆8相配合；
吸取装置包括第二减速电机21、第二连接块18、吸盘连接轴22、吸盘连接块20、第一吸盘19、第二吸盘23，第二连接块18由第一连接板和第二连接板组成，所述第一连接板与第二螺母9固定连接，所述第二连接板上固定安装有第二减速电机21，第二减速电机21的输出轴与吸盘连接轴22固定连接，吸盘连接轴22远离第二减速电机21的一端固定安装吸盘连接块20，吸盘连接轴22通过吸盘连接块上的螺纹孔32与吸盘连接块20固结在一起，吸盘连接块20的轴线与吸盘连接轴22的轴线相垂直，吸盘连接块20的一端安装第一吸盘19，另一端安装第二吸盘23；第一吸盘和第二吸盘的结构和大小均相同，内部均为空腔型结构，第一吸盘19的顶面上设有第一进气口34，第二吸盘23的顶面上设有第二进气口33，第一吸盘和第二吸盘的底面均开设有若干条狭缝；吸盘连接块20是一个长木板，木板中间有一个螺纹孔32，吸盘连接块20的两端分别与第一吸盘19和第二吸盘23固结在一起，第一吸盘和第二吸盘平行放置，第一吸盘和第二吸盘在水平面上的投影为长方形，连接第一吸盘和第二吸盘的中心连线在水平面上的投影与所述长方形的四条边之间形成的夹角均大于0°；
第一连接块的横板下方设置有环形光源16和相机17，相机17位于环形光源16中间；
方形背光源25和票盒24放置在检测平面上。
所述票据为增值税普通发票、增值税专用发票、飞机行程单或者火车票。
当需要对发票上的校验码进行采集时，采用如下方法进行采集：
步骤一、将票盒放置于相机下方，票据放在票盒内，第一电机14驱动第一螺母10在第一丝杆12上沿X轴负方向运动，直到第一吸盘19和第二吸盘23完全离开相机17的视场，为相机17拍照避让空间，此时相机在环形光源16的照射下，对票盒24中的票据进行拍照，并将票据的形状信息和位置信息传送给计算机控制器，由计算机控制器判断票据的类型，并记录下票据的位置；
步骤二、计算机控制器控制第一电机14驱动第一螺母10在第一丝杆12上沿X轴正向运动，使第一吸盘19和第二吸盘23整体运动至票盒24的正上方，第二电机7驱动第二螺母9在第二丝杆8上沿Z轴负方向运动，使第一吸盘19和第二吸盘23位于票据的正上方并与票据贴合，在环形光源16的照射下，相机17对第一吸盘19和第二吸盘23进行拍照，并将第一吸盘19和第二吸盘23位置信息上传给计算机控制器；
步骤三、计算机控制器将步骤一、二中得到的票据位置信息和吸盘位置信息进行处理后，分析判断吸盘与票据之间在X方向和Y方向之间的位置关系，通过控制第一电机14驱动第一螺母10在第一丝杆12上沿X轴方向运动，第二减速电机21驱动吸盘在XY平面内旋转改变角度，从而使第一吸盘19和第二吸盘23与票据在X方向和Y方向之间的位置关系相吻合，确保所述长方形的长边与票盒长边之间的夹角为30°，通过进气口吸气从而吸起票据；
步骤四、通过控制第二电机7驱动第二螺母9在第二丝杆8上沿Z轴正方向运动，使第一吸盘19和第二吸盘23吸起票据并远离票盒24；
步骤五、在第一减速电机2的驱动下，进而带动十字滑台转动，直到第一吸盘19和第二吸盘23整体运动到方形背光源25正上方，计算机控制器控制吸盘将票据放置在背光源上，之后第一电机14驱动第一螺母10在第一丝杆12上沿X轴负方向运动，在方形背光源25从票据背面的透射下，利用相机17进行拍照，并将所得的票据图像传给计算机控制器。
当票据为增值税普通发票、增值税专用发票、飞机行程单中的一种时，两个吸盘参同时参与工作，当票据类型为火车票时，只有一个吸盘参与工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种采用票据图像自动获取装置获取票据的方法，所述票据图像自动获取装置由固定基座、十字滑台、吸取装置、环形光源(16)、相机(17)、票盒(24)、背光源(25)和计算机控制器组成；
所述固定基座由总基座(1)，第一减速电机(2)，联轴器(3)，U型基座(4)，转动轴(5)，旋转块(6)，圆锥滚子轴承(28),键槽(29)，固定部件(30)，键(31)组成；总基座为一侧开口的框架形结构，包括上顶板、下底板、左立板、右立板和后立板，所述第一减速电机(2)设置在总基座(1)的下底板上，U型基座(4)固定安装在总基座(1)右立板上靠近上顶板的一侧，U型基座(4)的开口端朝向左立板，旋转块(6)设置在总基座(1)上顶板的顶部，转动轴(5)通过联轴器(3)与第一减速电机的输出轴连接，联轴器(3)位于U型基座(4)的内部，上顶板上开设有圆形孔，圆形孔内安装有圆锥滚子轴承，转动轴(5)通过所述圆锥滚子轴承与总基座(1)固结在一起，转动轴(5)的外周面上开设有键槽(29)，转动轴(5)通过键槽(29)上的键(31)与旋转块(6)配合，转动轴远离第一减速电机(2)一侧的端部设置有固定部件，用于固定旋转块；
十字滑台包括第一电机(14)、第一连接块(15)、第一丝杆(12)、第一螺母(10)、第一基座(13)、第二电机(7)、第二连接块、第二丝杆(8)、第二螺母(9)、第二基座(11)，其中第一电机(14)、第一连接块(15)、第一丝杆(12)、第一螺母(10)和第一基座(13)组成了一套完整的电机直连丝杆滑台一，第二电机(7)、第二连接块、第二丝杆(8)、第二螺母(9)和第二基座(11)组成了一套完整的电机直连丝杆滑台二；第一连接块(15)呈L形结构，由竖板和横板组成，第一基座(13)的一端与旋转块(6)固定连接，第一基座(13)的另一端与第一连接块(15)的竖板相连接，第一连接块(15)的竖板远离旋转块的一端固定安装有第一电机(14)，第一丝杆(12)与第一基座(13)平行设置，第一电机(14)的输出轴穿过第一连接块(15)的竖板与第一丝杆(12)的一端相连接，第一丝杆(12)的另一端与旋转块相连接；第一螺母(10)与第一丝杆(12)相配合，第二基座(11)呈U型结构，其由上侧板、下侧板和底板组成，第二基座(11)的底板通过螺栓与第一螺母(10)固定连接，第二基座(11)的上侧板和下侧板之间设置有与底板平行的第二丝杆(8)，所述上侧板上方固定安装有第二电机(7)，第二电机(7)的输出轴与第二丝杆(8)固定连接，第一丝杆(12)与第二丝杆(8)的轴线相垂直，第二螺母(9)与第二丝杆(8)相配合；
吸取装置包括第二减速电机(21)、第二连接块(18)、吸盘连接轴(22)、吸盘连接块(20)、第一吸盘(19)、第二吸盘(23)，第二连接块(18)由第一连接板和第二连接板组成，所述第一连接板与第二螺母(9)固定连接，所述第二连接板上固定安装有第二减速电机(21)，第二减速电机(21)的输出轴与吸盘连接轴(22)固定连接，吸盘连接轴(22)远离第二减速电机(21)的一端固定安装吸盘连接块(20)，吸盘连接轴(22)通过吸盘连接块上的螺纹孔(32)与吸盘连接块(20)固结在一起，吸盘连接块(20)的轴线与吸盘连接轴(22)的轴线相垂直，吸盘连接块(20)的一端安装第一吸盘(19)，另一端安装第二吸盘(23)；第一吸盘和第二吸盘的结构和大小均相同，内部均为空腔型结构，第一吸盘(19)的顶面上设有第一进气口(34)，第二吸盘(23)的顶面上设有第二进气口(33)，第一吸盘和第二吸盘的底面均开设有若干条狭缝；吸盘连接块(20)是一个长木板，木板中间有一个螺纹孔(32)，吸盘连接块(20)的两端分别与第一吸盘(19)和第二吸盘(23)固结在一起，第一吸盘和第二吸盘平行放置，第一吸盘和第二吸盘在水平面上的投影为长方形，连接第一吸盘和第二吸盘的中心连线在水平面上的投影与所述长方形的四条边之间形成的夹角均大于0°；
第一连接块的横板下方设置有环形光源(16)和相机(17)，相机(17)位于环形光源(16)中间；
方形背光源(25)和票盒(24)放置在检测平面上；
所述票据为增值税普通发票、增值税专用发票、飞机行程单或者火车票；
其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将票盒放置于相机下方，票据放在票盒内，第一电机(14)驱动第一螺母(10)在第一丝杆(12)上沿X轴负方向运动，直到第一吸盘(19)和第二吸盘(23)完全离开相机(17)的视场，为相机(17)拍照避让空间，此时相机在环形光源(16)的照射下，对票盒(24)中的票据进行拍照，并将票据的形状信息和位置信息传送给计算机控制器，由计算机控制器判断票据的类型，并记录下票据的位置；
步骤二、计算机控制器控制第一电机(14)驱动第一螺母(10)在第一丝杆(12)上沿X轴正向运动，使第一吸盘(19)和第二吸盘(23)整体运动至票盒(24)的正上方，第二电机(7)驱动第二螺母(9)在第二丝杆(8)上沿Z轴负方向运动，使第一吸盘(19)和第二吸盘(23)位于票据的正上方并与票据贴合，在环形光源(16)的照射下，相机(17)对第一吸盘(19)和第二吸盘(23)进行拍照，并将第一吸盘(19)和第二吸盘(23)位置信息上传给计算机控制器；
步骤三、计算机控制器将步骤一、二中得到的票据位置信息和吸盘位置信息进行处理后，分析判断吸盘与票据之间在X方向和Y方向之间的位置关系，通过控制第一电机(14)驱动第一螺母(10)在第一丝杆(12)上沿X轴方向运动，第二减速电机(21)驱动吸盘在XY平面内旋转改变角度，从而使第一吸盘(19)和第二吸盘(23)与票据在X方向和Y方向之间的位置关系相吻合，确保所述长方形的长边与票盒长边之间的夹角为30°，通过进气口吸气从而吸起票据；
步骤四、通过控制第二电机(7)驱动第二螺母(9)在第二丝杆(8)上沿Z轴正方向运动，使第一吸盘(19)和第二吸盘(23)吸起票据并远离票盒(24)；
步骤五、在第一减速电机(2)的驱动下，进而带动十字滑台转动，直到第一吸盘(19)和第二吸盘(23)整体运动到方形背光源(25)正上方，计算机控制器控制吸盘将票据放置在背光源上，之后第一电机(14)驱动第一螺母(10)在第一丝杆(12)上沿X轴负方向运动，在方形背光源(25)从票据背面的透射下，利用相机(17)进行拍照，并将所得的票据图像传给计算机控制器。
2.如权利要求1所述的票据图像自动获取装置获取票据的方法，其特征在于，当票据为增值税普通发票、增值税专用发票、飞机行程单中的一种时，两个吸盘同时参与工作，当票据类型为火车票时，只有一个吸盘参与工作。
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