CN113155835B - 印刷品自动识别、配送及品检系统 - Google Patents

Abstract

一种印刷品自动识别、配送及品检系统，包括印刷品输送装置、机器视觉系统、控制系统和多个品质检测支线；机器视觉系统包括相机和图像采集卡，相机设于印刷品输送装置的正上方；待品质检测的印刷品经过相机的下方时，相机检测印刷品上的图文并由图像采集卡进行采集，再由控制系统判断印刷品与哪些品检机相匹配，并确定将印刷品送至哪个品质检测支线；当印刷品被输送至对应的品质检测支线所在位置时，该品质检测支线的印刷品取放装置将印刷品从印刷品输送装置上取出并放置到缓冲输送装置上，缓冲输送装置再将印刷品送至品检机进行品质检测。本发明能够实现多个品检机的自动上料，既能满足多台品检机自动上料的需求，又不会特大增加企业投入负担。

Description

印刷品自动识别、配送及品检系统

技术领域

本发明涉及印刷技术领域，具体涉及一种印刷品自动识别、配送及品检系统。

背景技术

目前印刷行业的印刷品品质检测基本上都是采用品检机，依靠视觉识别机器在检测，但上料、下料大多还是由人工处理，由于品检机的检测速度比较快，因此人工的劳动强度很大。对于生产规模较大的印刷企业来说，由于印刷品数量巨大，因此需配备的品检机数量很多，相应的，需要配备大量人工进行上料、下料的操作，导致印刷企业用人成本增加。为降低印刷企业用人成本，采用机器替代人工来实现自动上料和下料，是印刷行业的一种趋势。

在印刷品上料部分，如果采用一个上料装置对应一个品检机的方案进行配置，来实现自动上料，则设备的成本就会很高，极大增加了企业的投入。因此，如何设计一套既能满足品检机自动上料的需求，又不会特大增加企业投入负担的系统，是印刷行业内一直在尝试解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种印刷品自动识别、配送及品检系统，这种印刷品自动识别、配送及品检系统能够对待品质检测的印刷品进行识别后配送至对应的品检机进行品质检测，实现多个品检机的自动上料，能满足多台品检机自动上料的需求。采用的技术方案如下：

一种印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征在于包括一个印刷品输送装置、一个机器视觉系统、一个控制系统和多个品质检测支线；品质检测支线包括印刷品取放装置、缓冲输送装置和品检机，印刷品取放装置设于与缓冲输送装置进料端对应的位置，品检机设于与缓冲输送装置出料端相对应的位置；机器视觉系统包括相机和图像采集卡，相机与图像采集卡相应的输入端电连接，相机设于印刷品输送装置的正上方；沿印刷品输送装置输送印刷品的方向，各品质检测支线均处在相机的后方；

待品质检测的印刷品被送至印刷品输送装置上之后，印刷品输送装置将其自前至后输送；印刷品经过相机的下方时，相机检测印刷品上的图文并由图像采集卡进行采集；机器视觉系统采集到印刷品上的图文信息之后，由机器视觉系统或控制系统将采集到的印刷品图文信息与预先录入的图文信息进行对比，再由控制系统根据对比结果判断印刷品与哪些品检机相匹配，并确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行品质检测；当印刷品被输送至对应的品质检测支线所在位置时，在控制系统的控制下，该品质检测支线的印刷品取放装置将印刷品从印刷品输送装置上取出并放置到缓冲输送装置上，缓冲输送装置再将印刷品送至品检机进行品质检测。

一种具体方案中，上述机器视觉系统还包括图像处理器，这种情况下，图像采集卡的输出端与图像处理器相应的输入端电连接，图像处理器的输出端与控制系统相应的输入端电连接，相机检测印刷品上的图文信息后，将检测到的图文信息经图像采集卡传输到图像处理器，图像处理器将来自图像采集卡的图文信息与预先录入的图文信息进行对比，并将对比结果传输给控制系统；控制系统根据对比结果判断印刷品与哪些品检机相匹配，并根据匹配结果来确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行品质检测。

另一种具体方案中，上述机器视觉系统不含图像处理器，这种情况下，图像采集卡的输出端与控制系统相应的输入端电连接，相机将检测到的图文信息经图像采集卡传输到控制系统；控制系统将来自机器视觉系统的图文信息与预先录入的图文信息进行对比，根据对比结果判断印刷品与哪些品检机相匹配，并确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行品质检测。

进行生产之前，需要在控制系统中输入每台品检机所要检测的印刷品类型（不同类型的印刷品的图文信息不同），预先将各品检机所要检测的印刷品的图文信息录入控制系统或机器视觉系统的图像处理器中；同时在控制系统中预设每个品质检测支线的位置信息，即其缓冲输送装置的进料端与相机之间的距离信息。印刷品输送装置上的印刷品经过相机检测后，控制系统确定印刷品类型及对应的品质检测支线，再根据品质检测支线的位置信息（即其缓冲输送装置的进料端与相机之间的距离信息），使印刷品输送装置将印刷品送到相应的品质检测支线进行品质检测。各品质检测支线与相机之间的距离预设在控制系统中后，不需要每次进行更改，除非其机械位置有变化。

控制系统可根据各品质检测支线上品检机的检测速度和所检测的印刷品类型，计算出各品质检测支线所需印刷品的数量和频率，并根据印刷品的检测、对比结果，对相应的印刷品进行自动分配和输送，做到自动无人化。

通常，从清废机过来的一摞一摞的印刷品，或已完成清废的一摞一摞的印刷品，由机械手拿到印刷品输送装置上（通常放置到印刷品输送装置前部，并处在相机的前方），再由印刷品输送装置自前至后输送。

控制系统根据对比结果确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行检测的同时，开始计算印刷品在印刷品输送装置上的输送距离；当输送距离达到预设值（即在控制系统中预设的缓冲输送装置进料端与相机之间的距离信息）时，控制系统发出控制信号使对应的品质检测支线的印刷品取放装置动作，将印刷品取出并放置到相应的缓冲输送装置上。控制系统确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行检测之后，当印刷品被输送至对应的品质检测支线所在位置时，该品质检测支线的印刷品取放装置将印刷品从印刷品输送装置上取出，并放置到缓冲输送装置的进料端上，缓冲输送装置再将印刷品送至品检机进行检测。通常，为了确保印刷品被印刷品输送装置准确地输送至对应的品质检测支线，印刷品输送装置设有编码器，编码器对印刷品输送装置的运行状况进行检测并计算脉冲计数值(编码器的脉冲计数值对应印刷品的输送距离)，再将其脉冲计数值输送至控制系统；当编码器的脉冲计数值达到预定值时，控制系统判断印刷品到达目标位置，并控制相应品质检测支线的印刷品取放装置动作，将印刷品从印刷品输送装置取出上并放置到缓冲输送装置上。

采用编码器计算印刷品的输送距离的情况下，将品质检测支线的缓冲输送装置进料端与相机之间的距离信息换算成编码器的计数脉冲预设值。在相机检测印刷品且控制系统确定对应的品质检测支线后，控制系统读取该品质检测支线对应的计数脉冲预设值，如M个脉冲；同时控制系统对印刷品输送装置上的编码器进行计数，当计数到M个脉冲时，控制系统判断印刷品到达对应品质检测支线的进料位置，此时控制系统发送一个控制信号给该品质检测支线的印刷品取放装置，印刷品取放装置将印刷品从印刷品输送装置上取出，并放置到该品质检测支线的缓冲输送装置进料端上。

优选方案中，上述印刷品输送装置包括输送支架、输送电机和多个横向输送辊，输送电机安装在输送支架上，各横向输送辊均可转动安装在输送支架上且沿水平方向设置，各横向输送辊沿印刷品输送装置的输送方向自前至后依次排列且相互平行，各横向输送辊均与输送电机的动力输出轴传动连接；在输送电机的带动下，各横向输送辊同向转动，将处在其上面的印刷品自前至后输送。这种情况下，横向输送辊的转数对应印刷品在印刷品输送装置上的输送距离，因此，利用编码器检测输送电机动力输出轴的转数或者某个横向输送辊的转数，即可实现印刷品在印刷品输送装置上的输送距离的检测。通常，各横向输送辊的轴向均与印刷品输送装置的输送方向相互垂直。

更优选方案中，上述横向输送辊的外周面上设有均匀分布的凹凸纹路，以增加摩擦系数，使其能够更为平稳地输送印刷品。

更优选方案中，上述输送电机的动力输出轴上固定安装有主动同步带轮，各横向输送辊上分别安装有同轴的两个从动同步带轮，主动同步带轮通过一同步带与最后端横向输送辊上的一个从动同步带轮传动连接，最后端横向输送辊上的另一个从动同步带轮通过另一同步带与相邻横向输送辊上的一个从动同步带轮传动连接；其余以此类推，每相邻的两个横向输送辊上各有一个从动同步带轮通过一个同步带传动连接。输送电机运行时，驱动主动同步带轮转动，并通过各同步带带动各从动同步带轮同时转动，从而使各横向输送辊同步转动。通常，各横向输送辊外径相同，各从动同步带轮的大小和齿数相同。

优选方案中，上述印刷品取放装置包括取放装置支架、推动叉、能够驱动推动叉往复平移的推动叉平移机构、升降座和能够驱动升降座升降的升降座升降机构，升降座升降机构安装在取放装置支架上，推动叉平移机构安装在升降座上；缓冲输送装置的工作面高于印刷品输送装置的工作面（工作面是指其支托并输送印刷品的一面）；推动叉平移机构、升降座升降机构分别与控制系统相应的输出端电连接。通常，上述印刷品取放装置和缓冲输送装置位置相对应。在待工作状态，推动叉处在印刷品输送装置的工作面的下侧；当分配给对应的品质检测支线的印刷品到达印刷品输送装置的预定位置时，控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起上升，将印刷品向上托起，使印刷品离开印刷品输送装置（印刷品离开印刷品输送装置后，印刷品及推动叉的高度位置高于后续印刷品的顶部，可保证印刷品输送装置上后续的印刷品能够继续输送）；推动叉上面的印刷品上升到位后（此时印刷品与缓冲输送装置的进料端对准），控制系统发出指令，使推动叉平移机构驱动推动叉向缓冲输送装置的进料端平移，将印刷品放置到缓冲输送装置的进料端上；随后控制系统发出指令，使推动叉平移机构驱动推动叉回位至印刷品输送装置的正上方；随后控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起下降，使推动叉回复到初始位置（待工作状态）。

优选方案中，在推动叉平移机构驱动推动叉回位至印刷品输送装置的正上方时，控制系统根据印刷品输送装置上各摞印刷品对应的编码器脉冲计数值，判断推动叉初始位置处是否有印刷品；当推动叉初始位置处没有印刷品时，控制系统发出回位指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起下降至推动叉初始位置。采用以上控制方法，可以避免推动叉回位过程中妨碍到印刷品输送装置上印刷品的顺利输送。

一种具体方案中，上述推动叉平移机构包括推动叉平移驱动气缸和控制推动叉平移驱动气缸气路切换的第一电磁阀，推动叉平移驱动气缸的缸体安装在升降座上，推动叉平移驱动气缸的活塞杆与推动叉连接；第一电磁阀与控制系统相应的输出端电连接。此外，升降座上可设有水平导向杆，水平导向杆与推动叉平移驱动气缸相互平行，推动叉上设有与水平导向杆滑动配合的水平导套。

一种具体方案中，上述升降座升降机构包括升降座升降驱动气缸和控制升降座升降驱动气缸气路切换的第二电磁阀，升降座升降驱动气缸的缸体安装在取放装置支架上，升降座升降驱动气缸的活塞杆与升降座连接；第二电磁阀与控制系统相应的输出端电连接。此外，取放装置支架上可设有升降导向杆，升降导向杆与升降座升降驱动气缸相互平行，升降座上设有与升降导向杆滑动配合的升降导套。

上述升降座升降机构也可采用相互啮合的螺杆和螺母组成的机构，螺杆可转动安装在取放装置支架上且为上下走向，螺母安装在升降座上，取放装置支架上设有能够驱动螺杆旋转的伺服电机。采用这种升降座升降机构能够对升降座、推动叉平移机构和推动叉的升降行程进行更精细的控制，例如：当分配给对应的品质检测支线的印刷品到达印刷品输送装置的预定位置时，控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起上升，将印刷品向上托起，使印刷品离开印刷品输送装置；推动叉上面的印刷品上升到位后（此时印刷品与缓冲输送装置的进料端对准，且印刷品高度略高于缓冲输送装置的进料端），控制系统发出指令，使推动叉平移机构驱动推动叉向缓冲输送装置的进料端平移，使印刷品到达缓冲输送装置的进料端上方，此时印刷品略高于缓冲输送装置的进料端；随后控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起下降一小段距离，将印刷品放置到缓冲输送装置的进料端上面；随后控制系统发出指令，使推动叉平移机构驱动推动叉回位至印刷品输送装置的正上方；随后控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起进一步下降，使推动叉回复到初始位置（待工作状态）。

更优选方案中，上述推动叉往复平移的方向与印刷品输送装置的输送方向相互垂直，缓冲输送装置的输送方向与印刷品输送装置的输送方向相互垂直；缓冲输送装置和印刷品取放装置分别设于印刷品输送装置两侧，缓冲输送装置的进料端与推动叉平移机构位置相对应。

优选方案中，上述缓冲输送装置包括缓冲支架、缓冲输送带、进料端检测传感器和出料端检测传感器，缓冲输送带、进料端检测传感器和出料端检测传感器均安装在缓冲支架上，进料端检测传感器处在与缓冲输送带进料端对应的位置，出料端检测传感器处在与缓冲输送带出料端对应的位置；进料端检测传感器和出料端检测传感器分别与控制系统相应的输入端连接。上述缓冲输送带进料端构成缓冲输送装置的进料端，缓冲输送带出料端构成缓冲输送装置的出料端。进料端检测传感器用于检测是否有印刷品进入到缓冲输送带上，检测到有印刷品进入到缓冲输送带上时，缓冲输送带上印刷品数量计数＋1；出料端检测传感器用于检测是否有印刷品从缓冲输送带出料端输送至品检机，检测到有印刷品从缓冲输送带出料端移出时，缓冲输送带上印刷品数量计数－1。这样，控制系统根据计数情况，能够准确知道缓冲输送带上面印刷品的数量，可作为是否将印刷品分配和输送至该品质检测支线的依据。例如，缓冲输送带最多能够容纳N摞印刷品，则当计数值小于N时，可以继续向该品质检测支线分配和输送新的印刷品；当计数值等于N时，意味着缓冲输送带上印刷品已满，需暂停向该品质检测支线分配和输送新的印刷品。

控制系统可根据各品质检测支线上印刷品的数量大小，自动合理进行分配供给每个品质检测支线的印刷品的数量，以确保每个品质检测支线都有印刷品进行品检生产，又不会多余。

通常，缓冲输送装置中，出料端检测传感器检测不到印刷品时（即缓冲输送带出料端没有印刷品），控制系统发出指令使缓冲输送带自动运动，将其上面的印刷品朝向品检机输送，从而保证缓冲输送带上的印刷品最接近品检机，同时把缓冲输送带进料端的位置空出来，方便后面自动补充印刷品。实际生产时，缓冲输送带上最接近品检机的一摞印刷品与下一摞印刷品之间有时会存在较大的空隙（此时缓冲输送带上未放满印刷品），这种情况下，在将最接近品检机的一摞印刷品传送给品检机之后，并在品检机需要下一摞印刷品之前，控制系统发送指令给缓冲输送带，缓冲输送带每次运行一个步距并在缓冲输送带进料端接纳新的印刷品，直至缓冲输送带上有一摞印刷品到达缓冲输送带出料端，从而使缓冲输送带上尽量排满印刷品。

一种具体方案中，上述缓冲输送带包括缓冲输送电机、主动辊、从动辊和环形皮带，缓冲输送电机安装在缓冲支架上，主动辊和从动辊均可转动安装在缓冲支架上，主动辊和从动辊共同将环形皮带张紧（环形皮带被张紧后形成前行段和回行段，回行段处于前行段下方，印刷品放置在前行段上进行输送），缓冲输送电机的动力输出轴与主动辊传动连接，缓冲输送电机与控制系统相应的输出端电连接。缓冲输送电机可采用伺服电机或步进电机。需要使缓冲输送带将其上面的印刷品朝向品检机输送时，控制系统发送指令给缓冲输送电机，使缓冲输送电机的动力输出轴转动一定角度，从而使环形皮带的前行段移动一定距离。

品检机通常设有上纸机构，上纸机构处在对应的缓冲输送带出料端的下方，缓冲输送带移动一个或多个步距后，缓冲输送带上最接近品检机的印刷品可从缓冲输送带出料端掉落，进入到品检机的上纸机构中。品检机的上纸机构可设有检测传感器（该检测传感器可采用光电眼），该检测传感器与控制系统相应的输入端电连接，当品检机的上纸机构中的印刷品少于预定数量时，该检测传感器发生信号给控制系统，控制系统再发送指令使缓冲输送带运行，将其上面的印刷品朝向品检机输送，将最接近品检机的一摞印刷品传送到品检机的上纸机构中。

本发明的印刷品自动识别、配送及品检系统中，各独立设备（印刷品输送装置、机器视觉系统、各品质检测支线等）可设置成联动模式，一键启动开动整套设备；也可以设置成离线模式，各独立设备需要单独进行启动。

上述机器视觉系统中，相机可采用CCD相机。

本发明能够对待品质检测的印刷品进行识别后配送至对应的品检机进行品质检测，实现多个品检机的自动上料，既能满足多台品检机自动上料的需求，又不会特大增加企业投入负担（由于多个品检机共用同一个印刷品配送系统，因此有利于降低设备成本）。另外，本发明可实现多种不同类型印刷品的集中上料和配送，更便于操作，有利于提高生产效率。

附图说明

图1是本发明优选实施例使用的设备的结构示意图（俯视方向）；

图2是本发明优选实施例使用的设备的电路原理框图；

图3是本发明优选实施例中印刷品输送装置的结构示意图（图1的A向视图）；

图4是本发明优选实施例中缓冲输送装置的结构示意图（图1的B向视图）；

图5是本发明优选实施例中印刷品取放装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，这种印刷品自动识别、配送及品检系统包括一个印刷品输送装置1、一个机器视觉系统2、一个控制系统3和多个品质检测支线4（本实施例以三个品质检测支线4为例，分别为品质检测支线4-1、4-2、4-3）；品质检测支线4包括印刷品取放装置41、缓冲输送装置42和品检机43，印刷品取放装置41设于与缓冲输送装置42进料端对应的位置，品检机43设于与缓冲输送装置42出料端相对应的位置；机器视觉系统2包括相机21、图像采集卡22和图像处理器23，相机21与图像采集卡22相应的输入端电连接，图像采集卡22的输出端与图像处理器23相应的输入端电连接，图像处理器23的输出端与控制系统3相应的输入端电连接，相机21设于印刷品输送装置1的正上方；沿印刷品输送装置1输送印刷品的方向，各品质检测支线4均处在相机21的后方。

机器视觉系统2中，相机21可采用CCD相机。

品检机43可采用本领域常规设备。控制系统3可采用单片机或CPU。

参考图3，印刷品输送装置1包括输送支架11、输送电机12和多个横向输送辊13，输送电机12安装在输送支架11上，各横向输送辊13均可转动安装在输送支架11上且沿水平方向设置，各横向输送辊13沿印刷品输送装置1的输送方向自前至后依次排列且相互平行，各横向输送辊13均与输送电机12的动力输出轴传动连接；在输送电机12的带动下，各横向输送辊13同向转动，将处在其上面的印刷品自前至后输送。各横向输送辊13的轴向均与印刷品输送装置1的输送方向相互垂直。

印刷品输送装置1还设有编码器14，编码器14对印刷品输送装置1的运行状况进行检测并计算脉冲计数值(编码器14的脉冲计数值对应印刷品在印刷品输送装置1上的输送距离)，本实施例中，横向输送辊13的转数对应印刷品在印刷品输送装置1上的输送距离，利用编码器14检测输送电机12动力输出轴的转数或者某个横向输送辊13的转数，即可实现印刷品在印刷品输送装置上的输送距离的检测。编码器14对印刷品输送装置1的运行状况进行检测并计算脉冲计数值，再将其脉冲计数值输送至控制系统3；当编码器14的脉冲计数值达到预定值时，控制系统3判断印刷品到达目标位置，并控制相应品质检测支线4的印刷品取放装置41动作，将印刷品从印刷品输送装置1取出上并放置到缓冲输送装置42上。

横向输送辊13的外周面上可设有均匀分布的凹凸纹路，以增加摩擦系数，使其能够更为平稳地输送印刷品。

本实施例中，输送电机12的动力输出轴上固定安装有主动同步带轮15，各横向输送辊13上分别安装有同轴的两个从动同步带轮16，主动同步带轮15通过一同步带17与最后端横向输送辊13上的一个从动同步带轮15传动连接，最后端横向输送辊13上的另一个从动同步带轮16通过另一同步带17与相邻横向输送辊13上的一个从动同步带轮15传动连接；其余以此类推，每相邻的两个横向输送辊13上各有一个从动同步带轮15通过一个同步带17传动连接。输送电机12运行时，驱动主动同步带轮15转动，并通过各同步带17带动各从动同步带轮17同时转动，从而使各横向输送辊13同步转动。各横向输送辊13外径相同，各从动同步带轮16的大小和齿数相同。输送支架11上还设有用于张紧同步带17的张紧轮18。

参考图4，缓冲输送装置42包括缓冲支架421、缓冲输送带422、进料端检测传感器423和出料端检测传感器424，缓冲输送带422、进料端检测传感器423和出料端检测传感器424均安装在缓冲支架421上，进料端检测传感器423处在与缓冲输送带422进料端对应的位置，出料端检测传感器424处在与缓冲输送带422出料端对应的位置；进料端检测传感器423和出料端检测传感器424分别与控制系统3相应的输入端连接。缓冲输送带422的进料端构成缓冲输送装置42的进料端，缓冲输送带422的出料端构成缓冲输送装置42的出料端。

缓冲输送带422包括缓冲输送电机4221、主动辊4222、从动辊4223和环形皮带4224，缓冲输送电机4221安装在缓冲支架421上，主动辊4222和从动辊4223均可转动安装在缓冲支架421上，主动辊4222和从动辊4223共同将环形皮带4224张紧（环形皮带4224被张紧后形成前行段和回行段，回行段处于前行段下方，印刷品放置在前行段上进行输送），缓冲输送电机4221的动力输出轴与主动辊4222传动连接，缓冲输送电机4221与控制系统3相应的输出端电连接。缓冲输送电机4221可采用伺服电机或步进电机。需要使缓冲输送带422将其上面的印刷品朝向品检机43输送时，控制系统3发送指令给缓冲输送电机4221，使缓冲输送电机4221的动力输出轴转动一定角度，从而使环形皮带4224的前行段移动一定距离。本实施例中，环形皮带4224由并排的三个环形皮带单元4225组成，主动辊4222上设有并排的三个主动带轮4226，从动辊4223上设有并排的三个从动带轮4227；三个环形皮带单元4225、三个主动带轮4226、三个从动带轮4227分别一一对应，主动带轮4226和从动带轮4227共同将对应的环形皮带单元4225张紧；相邻两个环形皮带单元4225之间具有间隙4228。

参考图5，印刷品取放装置41包括取放装置支架411、推动叉412、能够驱动推动叉412往复平移的推动叉平移机构、升降座413和能够驱动升降座413升降的升降座升降机构，升降座升降机构安装在取放装置支架411上，推动叉平移机构安装在升降座413上；缓冲输送装置42的工作面高于印刷品输送装置1的工作面（工作面是指其支托并输送印刷品的一面）；推动叉平移机构、升降座升降机构分别与控制系统3相应的输出端电连接。印刷品取放装置41和缓冲输送装置42位置相对应。

本实施例中，推动叉平移机构包括推动叉平移驱动气缸414和控制推动叉平移驱动气缸414气路切换的第一电磁阀415，推动叉平移驱动气缸414的缸体安装在升降座413上，推动叉平移驱动气缸414的活塞杆与推动叉412连接；第一电磁阀415与控制系统3相应的输出端电连接。

本实施例中，升降座升降机构包括升降座升降驱动气缸417和控制升降座升降驱动气缸417气路切换的第二电磁阀416，升降座升降驱动气缸的缸体安装在取放装置支架411上，升降座升降驱动气缸417的活塞杆与升降座413连接；第二电磁阀416与控制系统3相应的输出端电连接。取放装置支架411上设有升降导向杆418，升降导向杆418与升降座升降驱动气缸417相互平行，升降座413上设有与升降导向杆418滑动配合的升降导套419。

推动叉412往复平移的方向与印刷品输送装置1的输送方向相互垂直，缓冲输送装置42的输送方向与印刷品输送装置1的输送方向相互垂直；缓冲输送装置42和印刷品取放装置41分别设于印刷品输送装置1两侧，缓冲输送装置42的进料端与推动叉平移机构位置相对应。

推动叉412具有两个托料条4121，托料条4121与横向输送辊13相互平行，托料条4121可处在相邻两横向输送辊13之间的空隙中。

进料端检测传感器423、出料端检测传感器424均可采用光电眼。

参考图4，品检机43设有上纸机构431，上纸机构431处在对应的缓冲输送带422出料端的下方。缓冲输送带422移动一个或多个步距后，缓冲输送带422上最接近品检机43的印刷品可从缓冲输送带422出料端掉落，进入到品检机43的上纸机构431中。品检机43的上纸机构431设有检测传感器432（该检测传感器432可采用光电眼），该检测传感器432与控制系统3相应的输入端电连接，当品检机43的上纸机构431中的印刷品少于预定数量时，该检测传感器432发生信号给控制系统3，控制系统3再发送指令使缓冲输送带422运行，将其上面的印刷品朝向品检机43输送，将最接近品检机的一摞印刷品传送到品检机43的上纸机构431中。

本实施例的印刷品自动识别、配送及品检系统中，各独立设备（印刷品输送装置、机器视觉系统、各品质检测支线等）可设置成联动模式，一键启动开动整套设备；也可以设置成离线模式，各独立设备需要单独进行启动。

本实施例中，采用以上设备实现印刷品自动识别、配送及品检的总体方法为：待品质检测的印刷品5被送至印刷品输送装置1上之后，印刷品输送装置1将其自前至后输送；印刷品5经过相机21的下方时，相机检测印刷品上的图文并由图像采集卡22进行采集；图像采集卡22将采集到的图文信息传输到图像处理器23，图像处理器23将来自图像采集卡22的图文信息与预先录入的图文信息进行对比，并将对比结果传输给控制系统3；控制系统3根据对比结果判断印刷品5与哪些品检机43相匹配，并根据匹配结果来确定将印刷品5送至哪个品质检测支线4进行品质检测；当印刷品5被输送至对应的品质检测支线4所在位置时，在控制系统3的控制下，该品质检测支线4的印刷品取放装置41将印刷品5从印刷品输送装置1上取出并放置到缓冲输送装置42上，缓冲输送装置42再将印刷品5送至品检机43进行品质检测。

采用以上设备实现印刷品自动识别、配送及品检的具体步骤为：

（1）进行生产之前，在控制系统3中输入每台品检机43所要检测的印刷品类型（不同类型的印刷品的图文信息不同），预先将各品检机43所要检测的印刷品的图文信息录入到机器视觉系统2的图像处理器23中；同时在控制系统3中预设每个品质检测支线4的位置信息，即其缓冲输送装置41的进料端与相机21之间的距离信息；

具体为：在控制系统3中设置每个品质检测支线4-1、4-2、4-3距离相机21检测位置的距离（即每个品质检测支线4的缓冲输送装置42的进料端与相机21之间的距离）分别为L1、L2、L3，对应编码器的计数脉冲预设值为M1、M2、M3（本实施例中采用编码器14计算印刷品5的输送距离，将品质检测支线4的缓冲输送装置42进料端与相机21之间的距离信息换算成编码器14的计数脉冲预设值，分别为M1、M2、M3）；在开始工作前在控制系统3中设置好每个品质检测支线检测4的印刷品的类型（例如，品质检测支线4-1、4-3检测的印刷品的类型为A1，品质检测支线检测4-2的印刷品的类型为A2），并将印刷品A1、A2的图文信息录入到机器视觉系统2的图像处理器23中；

（2）待检测的印刷品5一摞一摞地被放在印刷品输送装置1上；

具体为：从清废机过来的一摞一摞的印刷品，或已完成清废的一摞一摞的印刷品，由机械手拿到印刷品输送装置1上（通常放置到印刷品输送装置1前部，并处在相机21的前方），再由印刷品输送装置1自前至后输送；

（3）印刷品5经过相机21的下方时，相机21检测印刷品5上的图文并由图像采集卡22进行采集（可在相机21前面设置一传感器（可采用光电眼），当一摞印刷品5被输送到相机21下方时，设于相机21前面的传感器检测到有印刷品到达，传感器发送一个触发信号给机器视觉系统2，相机21对该摞印刷品5进行图像采集）；图像采集卡22将采集到的图文信息传输到图像处理器23，图像处理器23将来自图像采集卡22的图文信息与预先录入的图文信息进行对比，并将对比结果传输给控制系统3；控制系统3根据对比结果判断印刷品5与哪些品检机43相匹配，并根据匹配结果来确定将印刷品5送至哪个品质检测支线4进行品质检测；

具体为：图像处理器23的对比结果包括“采集到的图文信息与印刷品A1的图文信息相符”、“采集到的图文信息与印刷品A2的图文信息相符”、“采集到的图文信息与印刷品A1、A2的图文信息均不相符”这三种情况；控制系统3据此确定该印刷品类型（分别为A1、A2或其他类型），并判断该摞印刷品5与哪些品检机43相匹配（匹配情况分别为“与品质检测支线4-1、4-3的品检机相匹配”、“ 与品质检测支线4-2的品检机相匹配”、“与品质检测支线检测4-1、4-2、4-3的品检机都不匹配”），从而判断这摞印刷品5可送至哪些品质检测支线4进行品检；

随后控制系统3根据匹配结果来确定将印刷品5送至哪个品质检测支线4进行品质检测：当印刷品5与品质检测支线检测4-1、4-3的品检机43相匹配时，可将其送至品质检测支线4-1或4-3进行检测，此时控制系统3结合其他情况（例如各品质检测支线4-1、4-3上品检机43的检测速度，以及品质检测支线4-1、4-3各自的缓冲输送装置42上已存放的印刷品的数量多少），最终确定将印刷品5送至品质检测支线4-1上还是将印刷品5送至品质检测支线4-3上进行检测；当印刷品5与品质检测支线4-2的品检机43相匹配时，将其送至品质检测支线4-2进行检测；当印刷品5与品质检测支线4-1、4-2、4-3的品检机43都不匹配时，说明各品质检测支线检测4都不能对该印刷品5进行品质检测，可将该印刷品5送至印刷品输送装置1后端并卸下；

（4）控制系统3根据对比结果确定将印刷品5送至哪个品质检测支线4进行检测的同时，开始计算印刷品5在印刷品输送装置1上的输送距离；当输送距离达到预设值时（意味着印刷品5被输送至对应的品质检测支线4所在位置），控制系统3发出控制信号使对应的品质检测支线4的印刷品取放装置41动作，该品质检测支线4的印刷品取放装置41将印刷品5从印刷品输送装置1上取出，并放置到缓冲输送装置42的进料端上；

具体为：在相机21检测印刷品5且控制系统3确定对应的品质检测支线4后，控制系统3读取该品质检测支线4对应的计数脉冲预设值，例如，控制系统3确定对应的品质检测支线为品质检测支线4-1时，读取计数脉冲预设值M1；同时控制系统3对印刷品输送装置1上的编码器14进行计数，并将脉冲计数值与计数脉冲预设值M1进行对比；当计数到M1个脉冲时，控制系统3判断印刷品5到达对应品质检测支线4-1的进料位置（当控制系统3确定对应的品质检测支线为品质检测支线4-2或4-3时，则读取计数脉冲预设值M2或M3，相应的，编码器14计数到M2或M3个脉冲时，控制系统3判断印刷品5到达对应品质检测支线4-2或4-3的进料位置），此时控制系统3发送一个控制信号给该品质检测支线4-1的印刷品取放装置41，印刷品取放装置41将印刷品从印刷品输送装置1上取出，并放置到该品质检测支线4-1的缓冲输送装置42进料端上；

印刷品取放装置41的工作过程为：在待工作状态，推动叉412的两个托料条4121处在印刷品输送装置1的工作面的下侧；当分配给对应的品质检测支线4的印刷品5到达其印刷品输送装置42的预定位置时，控制系统3发出指令（该指令使第二电磁阀416切换升降座升降驱动气缸417的气路），使升降座升降驱动气缸417驱动升降座413、推动叉平移机构和推动叉412一起上升，将印刷品5向上托起（印刷品5处在两个托料条4121上），使印刷品5离开印刷品输送装置1（印刷品5离开印刷品输送装置1后，印刷品5及推动叉412的高度位置高于后续印刷品的顶部，可保证印刷品输送装置1上后续的印刷品5能够继续输送）；推动叉412上面的印刷品5上升到位后（此时印刷品5与缓冲输送装置42的进料端对准；两个托料条4121与相邻两个环形皮带单元4225之间的间隙4228位置相对应），控制系统3发出指令（该指令使第一电磁阀415切换推动叉平移驱动气缸414的气路），使推动叉平移驱动气缸414驱动推动叉412向缓冲输送装置42的进料端平移，将印刷品5放置到缓冲输送装置42的进料端上；随后控制系统3发出指令（该指令使第一电磁阀415再次切换推动叉平移驱动气缸414的气路），使推动叉平移驱动气缸414驱动推动叉412回位至印刷品输送装置1的正上方；随后控制系统3发出指令（该指令使第二电磁阀416再次切换升降座升降驱动气缸417的气路），使升降座升降驱动气缸417驱动升降座413、推动叉平移机构和推动叉412一起下降，使推动叉412回复到初始位置（待工作状态）；

在推动叉平移机构驱动推动叉412回位至印刷品输送装置1的正上方时，控制系统3根据印刷品输送装置1上各摞印刷品5对应的编码器脉冲计数值，判断推动叉412初始位置处是否有印刷品（以品质检测支线4-1为例，如果印刷品输送装置1上各摞印刷品5对应的编码器脉冲计数值与品质检测支线4-1的计数脉冲预设值M1之差超过一定数值（该数值根据印刷品的尺寸预先设定在控制系统中），则判断品质检测支线4-1的印刷品取放装置41的推动叉初始位置处没有印刷品，否则判断品质检测支线4-1的印刷品取放装置41的推动叉初始位置处有印刷品；其余品质检测支线以此类推）；当推动叉初始位置处没有印刷品时，控制系统3发出回位指令，使升降座升降驱动气缸417驱动升降座413、推动叉平移机构和推动叉412一起下降至推动叉初始位置；

（5）缓冲输送装置42将印刷品5送至品检机43进行检测；

印刷品5进入缓冲输送带进料端（缓冲输送装置进料端）后，由缓冲输送带421向品检机43输送，到达缓冲输送带421出料端的印刷品5供应给品检机43；

进料端检测传感器423用于检测是否有印刷品5进入到缓冲输送带421上，检测到有印刷品5进入到缓冲输送带422上时，缓冲输送带422上的印刷品数量计数＋1；出料端检测传感器424用于检测是否有印刷品从缓冲输送带422出料端输送至品检机43，检测到有印刷品5从缓冲输送带422出料端移出时，缓冲输送带422上印刷品数量计数－1。控制系统3根据计数情况，能够准确知道缓冲输送带422上面印刷品5的数量（摞数），可作为是否将印刷品分配和输送至该品质检测支线4的依据，例如：缓冲输送带422最多能够容纳N摞印刷品，则当计数值小于N时，可以继续向该品质检测支线4分配和输送新的印刷品；当计数值等于N时，意味着缓冲输送带422上印刷品已满，需暂停向该品质检测支线4分配和输送新的印刷品。

缓冲输送装置42中，出料端检测传感器424检测不到印刷品5时（即缓冲输送带422出料端没有印刷品），控制系统3发出指令使缓冲输送带422自动运动，将其上面的印刷品5朝向品检机43输送（保证缓冲输送带422上的印刷品5最接近品检机43，同时把缓冲输送带422进料端的位置空出来，方便后面自动补充印刷品）。

当缓冲输送带422上印刷品摞数的计数值小于N时（此时缓冲输送带422上未放满印刷品），在将最接近品检机43的一摞印刷品5传送给品检机43之后，并在品检机43需要下一摞印刷品5之前，控制系统3发送指令给缓冲输送带422，缓冲输送带422每次运行一个步距并在缓冲输送带422进料端接纳新的印刷品5，直至缓冲输送带422上有一摞印刷品5到达缓冲输送带422出料端，从而使缓冲输送带422上尽量排满印刷品。

各品质检测支线4与相机21之间的距离预设在控制系统3中后，不需要每次进行更改，除非其机械位置有变化。

根据生产的实际需要，各台品检机43所要检测的印刷品类型可进行调整，相应的，进行生产之前，在控制系统3中修改每台品检机43所要检测的印刷品类型，并将新的印刷品的图文信息录入到机器视觉系统2的图像处理器23中。

当控制系统3按正常的方法无法进行印刷品的分配时（这种情况的出现是由于某类型印刷品的供给量过大，导致该类型印刷品对应的品质检测支线无法及时完成品检工作，具体表现为：该类型印刷品对应的品质检测支线的缓冲输送带上放满了印刷品，即缓冲输送带上印刷品数量达到预设数量），控制系统3调整印刷品输送装置1前端印刷品的送给量，暂停该类型印刷品的供应，此时可调整为供应其他类型的印刷品，以保证整个系统的正常运转。

其他实施方案中，机器视觉系统不含图像处理器，这种情况下，图像采集卡的输出端与控制系统相应的输入端电连接。进行生产之前，在控制系统中输入每台品检机所要检测的印刷品类型（不同类型的印刷品的图文信息不同），预先将各品检机所要检测的印刷品的图文信息录入控制系统中。相机将检测到的图文信息经图像采集卡传输到控制系统；控制系统将来自机器视觉系统的图文信息与预先录入的图文信息进行对比，根据对比结果判断印刷品与哪些品检机相匹配，并确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行品质检测。

其他实施方案中，升降座升降机构也可采用相互啮合的螺杆和螺母组成的机构，螺杆可转动安装在取放装置支架上且为上下走向，螺母安装在升降座上，取放装置支架上设有能够驱动螺杆旋转的伺服电机。采用这种升降座升降机构能够对升降座、推动叉平移机构和推动叉的升降行程进行更精细的控制，例如：当分配给对应的品质检测支线的印刷品到达印刷品输送装置的预定位置时，控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起上升，将印刷品向上托起，使印刷品离开印刷品输送装置；推动叉上面的印刷品上升到位后（此时印刷品与缓冲输送装置的进料端对准，且印刷品高度略高于缓冲输送装置的进料端），控制系统发出指令，使推动叉平移机构驱动推动叉向缓冲输送装置的进料端平移，使印刷品到达缓冲输送装置的进料端上方，此时印刷品略高于缓冲输送装置的进料端；随后控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起下降一小段距离，将印刷品放置到缓冲输送装置的进料端上面；随后控制系统发出指令，使推动叉平移机构驱动推动叉回位至印刷品输送装置的正上方；随后控制系统发出指令，使升降座升降机构驱动升降座、推动叉平移机构和推动叉一起进一步下降，使推动叉回复到初始位置（待工作状态）。

Claims (9)

1.一种印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征在于包括一个印刷品输送装置、一个机器视觉系统、一个控制系统和多个品质检测支线；品质检测支线包括印刷品取放装置、缓冲输送装置和品检机，印刷品取放装置设于与缓冲输送装置进料端对应的位置，品检机设于与缓冲输送装置出料端相对应的位置；机器视觉系统包括相机和图像采集卡，相机与图像采集卡相应的输入端电连接，相机设于印刷品输送装置的正上方；沿印刷品输送装置输送印刷品的方向，各品质检测支线均处在相机的后方；

待品质检测的印刷品被送至印刷品输送装置上之后，印刷品输送装置将其自前至后输送；印刷品经过相机的下方时，相机检测印刷品上的图文并由图像采集卡进行采集；机器视觉系统采集到印刷品上的图文信息之后，由机器视觉系统或控制系统将采集到的印刷品图文信息与预先录入的图文信息进行对比，再由控制系统根据对比结果判断印刷品与哪些品检机相匹配，并确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行品质检测；当印刷品被输送至对应的品质检测支线所在位置时，在控制系统的控制下，该品质检测支线的印刷品取放装置将印刷品从印刷品输送装置上取出并放置到缓冲输送装置上，缓冲输送装置再将印刷品送至品检机进行品质检测；

所述印刷品输送装置设有编码器，采用编码器计算印刷品的输送距离；在控制系统中预设每个品质检测支线的位置信息时，将品质检测支线的缓冲输送装置进料端与相机之间的距离信息换算成编码器的计数脉冲预设值；

编码器对印刷品输送装置的运行状况进行检测并计算脉冲计数值，再将其脉冲计数值输送至控制系统；编码器的脉冲计数值对应印刷品的输送距离；当编码器的脉冲计数值达到预定值时，控制系统判断印刷品到达目标位置，并控制相应品质检测支线的印刷品取放装置动作，将印刷品从印刷品输送装置取出上并放置到缓冲输送装置上；

所述印刷品输送装置包括输送支架、输送电机和多个横向输送辊，输送电机安装在输送支架上，各横向输送辊均可转动安装在输送支架上且沿水平方向设置，各横向输送辊沿印刷品输送装置的输送方向自前至后依次排列且相互平行，各横向输送辊均与输送电机的动力输出轴传动连接；在输送电机的带动下，各横向输送辊同向转动，将处在其上面的印刷品自前至后输送；利用编码器检测输送电机动力输出轴的转数或者某个横向输送辊的转数，即可实现印刷品在印刷品输送装置上的输送距离的检测。

2.根据权利要求1所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：所述机器视觉系统还包括图像处理器，图像采集卡的输出端与图像处理器相应的输入端电连接，图像处理器的输出端与控制系统相应的输入端电连接，相机检测印刷品上的图文信息后，将检测到的图文信息经图像采集卡传输到图像处理器，图像处理器将来自图像采集卡的图文信息与预先录入的图文信息进行对比，并将对比结果传输给控制系统；控制系统根据对比结果判断印刷品与哪些品检机相匹配，并根据匹配结果来确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行品质检测。

3.根据权利要求1所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：所述图像采集卡的输出端与控制系统相应的输入端电连接，相机将检测到的图文信息经图像采集卡传输到控制系统；控制系统将来自机器视觉系统的图文信息与预先录入的图文信息进行对比，根据对比结果判断印刷品与哪些品检机相匹配，并确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行品质检测。

4.根据权利要求1所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：进行生产之前，需要在控制系统中输入每台品检机所要检测的印刷品类型，预先将各品检机所要检测的印刷品的图文信息录入控制系统或机器视觉系统的图像处理器中；同时在控制系统中预设每个品质检测支线的位置信息，即其缓冲输送装置的进料端与相机之间的距离信息。

5.根据权利要求4所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：控制系统根据对比结果确定将印刷品送至哪个品质检测支线进行检测的同时，开始计算印刷品在印刷品输送装置上的输送距离。

6.根据权利要求1所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：所述横向输送辊的外周面上设有均匀分布的凹凸纹路。

7.根据权利要求1所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：所述印刷品取放装置包括取放装置支架、推动叉、能够驱动推动叉往复平移的推动叉平移机构、升降座和能够驱动升降座升降的升降座升降机构，升降座升降机构安装在取放装置支架上，推动叉平移机构安装在升降座上；缓冲输送装置的工作面高于印刷品输送装置的工作面；推动叉平移机构、升降座升降机构分别与控制系统相应的输出端电连接；

所述推动叉平移机构包括推动叉平移驱动气缸和控制推动叉平移驱动气缸气路切换的第一电磁阀，推动叉平移驱动气缸的缸体安装在升降座上，推动叉平移驱动气缸的活塞杆与推动叉连接；第一电磁阀与控制系统相应的输出端电连接；

所述升降座升降机构包括升降座升降驱动气缸和控制升降座升降驱动气缸气路切换的第二电磁阀，升降座升降驱动气缸的缸体安装在取放装置支架上，升降座升降驱动气缸的活塞杆与升降座连接；第二电磁阀与控制系统相应的输出端电连接。

8.根据权利要求7所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：所述推动叉往复平移的方向与印刷品输送装置的输送方向相互垂直，缓冲输送装置的输送方向与印刷品输送装置的输送方向相互垂直；缓冲输送装置和印刷品取放装置分别设于印刷品输送装置两侧，缓冲输送装置的进料端与推动叉平移机构位置相对应。

9.根据权利要求1所述的印刷品自动识别、配送及品检系统，其特征是：所述缓冲输送装置包括缓冲支架、缓冲输送带、进料端检测传感器和出料端检测传感器，缓冲输送带、进料端检测传感器和出料端检测传感器均安装在缓冲支架上，进料端检测传感器处在与缓冲输送带进料端对应的位置，出料端检测传感器处在与缓冲输送带出料端对应的位置；进料端检测传感器和出料端检测传感器分别与控制系统相应的输入端连接；缓冲输送带进料端构成缓冲输送装置的进料端，缓冲输送带出料端构成缓冲输送装置的出料端；

进料端检测传感器用于检测是否有印刷品进入到缓冲输送带上，检测到有印刷品进入到缓冲输送带上时，缓冲输送带上印刷品数量计数＋1；出料端检测传感器用于检测是否有印刷品从缓冲输送带出料端输送至品检机，检测到有印刷品从缓冲输送带出料端移出时，缓冲输送带上印刷品数量计数－1；

所述缓冲输送带包括缓冲输送电机、主动辊、从动辊和环形皮带，缓冲输送电机安装在缓冲支架上，主动辊和从动辊均可转动安装在缓冲支架上，主动辊和从动辊共同将环形皮带张紧，缓冲输送电机的动力输出轴与主动辊传动连接，缓冲输送电机与控制系统相应的输出端电连接。