CN117656655A - 一种印刷品缺陷视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印刷品缺陷视觉检测装置，包括：视觉检测支架、传送带、图像捕获装置、光源、机械推杆和第一电机，视觉检测支架上固定有图像捕获装置，图像捕获装置用于捕获传送带上的印刷品的图像；传送带驱动带子转动，将印刷品由供料分拣装置传送到复检台，传送带放置在视觉检测支架侧面，调节视觉检测支架使得图像捕获装置的摄像头所在平面与传送带所在的平面垂直；图像捕获装置与软件处理平台连接，软件处理平台用于处理印刷品的图像信息，软件处理平台的内部设置有缺陷检测模型，若缺陷检测模型检测出印刷品存在缺陷，驱动第一电机推动机械推杆将有缺陷的印刷品推出传送带的范围，软件处理平台发出闭合信号，第二挡板不会打开，收集桶用于收集有缺陷的印刷品。

Description

一种印刷品缺陷视觉检测装置

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术和深度学习领域，尤其涉及一种印刷品缺陷视觉检测装置。

背景技术

现代印刷工业对印刷品质量的要求日益严格，然而，在印刷品的生产过程中常常会出现印刷品缺陷的问题，因此印刷品的缺陷检测在印刷品生产过程中是一个非常关键的问题。传统的缺陷检测方法采用人工检测的方式，但却带来了高成本、低效率、主观性强、易疲劳的问题，这种方式无法满足现代化工业生产的需求。

此外，当前的一些机器视觉印刷品检测流程一般都需要先对目标区域进行定位，然后再对印刷缺陷进行检出判断，这种方式极度依赖定位的准确性，在算法设计中拥有较大的难度，此外，在工业生产中由于环境的多样性和可变性导致目标区域的定位存在着较大的难度，定位如果出现问题将难以检测出印刷品的印刷缺陷。

发明内容

本发明提供了一种印刷品缺陷视觉检测装置，结合机械分拣的手段筛选有缺陷的印刷品，可以有效的解放人工，节约生产成本；此外本装置中使用的缺陷检测方式结合当前热门的深度学习技术，相比传统算法在检测缺陷方面更加的灵活，详见下文描述：

一种印刷品缺陷视觉检测装置，所述检测装置包括：视觉检测支架、传送带、图像捕获装置、光源、机械推杆和第一电机，

视觉检测支架上固定有图像捕获装置，图像捕获装置用于捕获传送带上的印刷品的图像；传送带驱动带子转动，将印刷品由供料分拣装置传送到复检台，传送带放置在视觉检测支架侧面，调节视觉检测支架使得图像捕获装置的摄像头所在平面与传送带所在的平面垂直；

图像捕获装置与软件处理平台连接，软件处理平台用于处理印刷品的图像信息，软件处理平台的内部设置有缺陷检测模型，若缺陷检测模型检测出印刷品存在缺陷，驱动第一电机推动机械推杆将有缺陷的印刷品推出传送带的范围，软件处理平台发出闭合信号，第二挡板不会打开，收集桶用于收集有缺陷的印刷品。

其中，印刷品经过传感器时，传感器将印刷品缺陷检测区域内的状态信息返回软件处理平台，如果印刷品缺陷检测区域内没有印刷品时，软件处理平台向第一挡板发出打开信号，控制第一挡板打开；如果印刷品缺陷检测区域内有印刷品时，软件处理平台向第一挡板发出闭合信号，延长第一挡板的打开时间；印刷品在传送带的驱动下进入到印刷品缺陷检测区域中进行缺陷检测，如果印刷品没有缺陷，软件处理平台控制第二挡板打开，传送带驱动印刷品穿过第二挡板到达输出平台。

其中，供料分拣装置位于传送带之前，用于对印刷品进行分散处理。

进一步地，放料桶内上方有一个分散器，分散器将粘连在一起的印刷品分散开。

其中，分散器中的第一打散器和第二打散器中内置左侧旋转齿轮和右侧旋转齿轮、左侧皮带组和右侧皮带组，两个皮带组分别连接左侧毛刷和右侧毛刷，旋转齿轮和旋转齿轮在电机H供电的状态下驱动左侧毛刷和右侧毛刷旋转，左侧毛刷和右侧毛刷的旋转将粘连在一起的印刷品分散开。

其中，印刷品缺陷检测区域内没有印刷品时，软件处理平台控制第一挡板打开，印刷品在传送带的驱动下进入到印刷品缺陷检测区域中进行缺陷检测，如果印刷品缺陷检测区域内有印刷品，则软件处理平台向第一挡板发出信号，延长第一挡板的打开时间。

其中，结果图像的结果一种情况像素值无限接近0，输出的图像经过处理后偏纯色，表示无缺陷；另一种情况像素值中存在着特殊非零值，输出的图像经过处理后会在纯色中出现异色区域，异色区域代表缺陷。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、本发明解决在工业生产中人工分拣印刷品、靠人眼分辨印刷品缺陷带来的高成本、低效率的技术难题；在工业生产过程中通过使用机械化装置降低印刷品缺陷检测的人力成本；

2、本发明结合计算机视觉深度学习算法，实现对印刷品缺陷的检测，实现依靠机器设备取代人工生产的要求；

3、本发明的印刷品的缺陷检测效果相比传统算法精确度更高，且不依赖缺陷定位，满足工业生产的要求。

附图说明

图1为一种印刷品缺陷视觉检测装置的工作原理示意图；

图2为缺陷检测装置的结构示意图；

图3为供料分拣装置的结构示意图；

图4为缺陷检测模型的示意图；

图5为分散器的内部结构示意图。

附图2中，各标号所代表的部件列表如下：

1：印刷品；2：传送带；

3：图像捕获装置；4：软件处理平台；

5：收集桶；6：机械推杆；

7：视觉检测支架；8：光源；

9：第一电机；10：第一挡板；

11：第二挡板；12：复检台；

13：传感器。

附图3中，各标号所代表的部件列表如下：

A：放料桶；B：分散器；

C：第一传送带；D：第二(缺陷检测装置中的传送带)；

E：出料口；F：放料口；

G：印刷品集合；H：第二电机；

I：底座；1J：第一打散器；

2K：第二打散器。

附图5中，各标号所代表的部件列表如下：

1A：左侧旋转齿轮；2B：右侧旋转齿轮；

3C：左侧皮带组；4D：右侧皮带组；

5E：左侧毛刷；6F：右侧毛刷。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

一种印刷品缺陷视觉检测装置，参见图1和图2，该检测装置包括以下部分：视觉检测支架7、传送带2、图像捕获装置3、光源8、机械推杆6和第一电机9。整体过程包括：印刷品放置、印刷品图像捕获、缺陷检测步骤、缺陷处理四个步骤。装置的整体结构为：视觉检测支架7上固定有图像捕获装置3，图像捕获装置3用于捕获传送带2上的印刷品1的图像；传送带2可以在供电的情况下驱动带子转动，将印刷品1由供料分拣装置传送到复检台12，传送带2放置在视觉检测支架7侧面，调节视觉检测支架7使得图像捕获装置3的摄像头所在平面与传送带2所在的平面垂直，通过对图像捕获装置3的位置调整使其能清晰看到传送带2上的物品；在以传送带2和图像捕获装置3的所在平面的一米距离为印刷品缺陷检测区域，该检测区域用于由两块供电驱动的第一挡板10和第二挡板11，第一挡板10和第二挡板11间隔1米的距离，图像捕获装置3调整后的垂直平面位于第一挡板A和第二挡板11的中间位置，第一挡板A的右侧有一个传感器13，印刷品1经由供料分拣装置传输到传送带2的起点处，视觉检测支架7的上方安装有光源8，用于在图像捕获阶段提供辅助照明，使得捕获的图像更加的清晰；图像捕获装置3与软件处理平台4连接，软件处理平台4用于处理印刷品1的图像信息，软件处理平台4的内部设置有缺陷检测模型，若缺陷检测模型检测出印刷品1存在缺陷，则会驱动电机9推动机械推杆6将有缺陷的印刷品1推出传送带2的范围。此时软件处理平台4会发出闭合信号，第二挡板B不会打开。传送带2下方放置一个收集桶5，收集桶5是一个用于收集有缺陷的印刷品1。

第一挡板10和第二挡板11的工作过程是：当印刷品1经过传感器13时，传感器13会将印刷品缺陷检测区域内的状态信息返回软件处理平台4，如果印刷品缺陷检测区域内没有印刷品1时，软件处理平台4会向第一挡板10发出打开信号，控制第一挡板10打开；如果印刷品缺陷检测区域内有印刷品1时，软件处理平台4会向第一挡板10发出闭合信号，延长第一挡板10的打开时间。印刷品1在传送带2的驱动下进入到印刷品缺陷检测区域中进行缺陷检测，如果印刷品1没有缺陷，软件处理平台4会控制第二挡板11打开，传送带2会驱动印刷品1穿过第二挡板11到达输出平台。

供料分拣装置位于传送带2之前，用于对印刷品进行分散处理，避免输入到传送带D的印刷品1相互粘连在一起，为后续的印刷品缺陷检测提供良好的数据检测状态。

供料分拣装置的结构如图4所示。放料桶A是一个半径为2米的铁皮圆筒；放料桶A的下端是出料口E，出料口E和传送带D相连接；放料桶A的上端为放置口F，放置口F为半径1米的圆形端口，制作好的印刷品集合G从放置口F中放入。在放料桶中，有一个传送带C，传送带C与上端与放置口F相连，下端与传送带D相连，可以在电机H供电驱动的情况下通过带子的转动将印刷品集合G从传送带C的上端传送到传送带C的下端；放料桶内上方有一个分散器B，分散器B的主要作用是将粘连在一起的印刷品分散开。使其能够以单个样式进入到传送带D中。分散器B放置在传送带D的垂直上端，位于放置口F的50cm处，分散器内置第一打散器1J和第二打散器2K，通过分散器旋转分散过程将送入分散器的粘连印刷品集合G中分散成一个个的个体印刷品。电机H放置在放料桶A的旁边，采用电源连接的方式接通在放料桶A中的传送带D、分散器B上面。

其中，分散器B中的第一打散器1J和第二打散器2K中内置左侧旋转齿轮1A和右侧旋转齿轮2B、左侧皮带组3C和右侧皮带组4D，两个皮带组分别连接左侧毛刷5E和右侧毛刷6F，旋转齿轮1A和旋转齿轮2B在电机H供电的状态下驱动左侧毛刷5E和右侧毛刷6F旋转，左侧毛刷5E和右侧毛刷6F的旋转可以将粘连在一起的印刷品分散开。复检台12用于接收缺陷检测后的印刷品，用于二次复检。

实施例2

一种印刷品缺陷视觉检测装置的整体检测步骤包括：印刷品放置步骤、印刷品图像捕获步骤、缺陷检测步骤、缺陷处理四个步骤。整个处理流程如下：

印刷品1的放置步骤：将生产后的印刷品集合G通过放置口F放入放料桶A中，在放料桶A中，印刷品集合通过传送带C，传送带C的上端与放置口F相连，下端与传送带D相连，在电机H供电驱动的情况下，通过带子的转动将印刷品集合G从传送带C的上端传送到分散器B处，分散器B中的第一打散器1J和第二打散器2K中内置左侧旋转齿轮1A和右侧旋转齿轮2B、左侧皮带组3C和右侧皮带组4D，两个皮带组分别连接左侧毛刷5E和右侧毛刷6F，左侧旋转齿轮1A和右侧旋转齿轮2B在电机H供电的状态下驱动左侧毛刷5E和右侧毛刷6F旋转，左侧毛刷5E和右侧毛刷6F的旋转可以将粘连在一起的印刷品G分散开。分散开的印刷品1经过传送带C传送到出料口E，通过出料口E放置在传送带2上面，经过传送带2的传送送到图像捕获装置3的图像可捕获范围内。

印刷品图像的捕获步骤：当印刷品1经过传感器13时，传感器13会将印刷品缺陷检测区域内的状态信息返回软件处理平台4，如果印刷品缺陷检测区域内没有印刷品1时，软件处理平台4会控制第一挡板10打开，印刷品1在传送带2的驱动下进入到印刷品缺陷检测区域中进行缺陷检测，如果印刷品缺陷检测区域内有印刷品1，则软件处理平台4会向第一挡板10发出信号，延长第一挡板10的打开时间。在辅助光源8的辅助照明下，图像捕获装置3捕获清晰的印刷品图像并传送到软件处理平台4中进行缺陷检测。

缺陷检测步骤：软件处理平台4中的缺陷检测模型在投入缺陷检测之前需要使用完好的印刷品图像对缺陷检测模型进行训练，数据训练集为印刷品图像和印刷品的类别。在缺陷检测的过程中图像捕获装置3会捕获印刷品的初始图像，缺陷检测模型将初始图像处理成样本图像，通过将初始图像与样本图像做差得到缺陷部分。

其中，在缺陷处理步骤中，软件处理平台4根据印刷品缺陷检测程序的反馈结果做出相应的处理方式。如果印刷品1不存在缺陷，软件处理平台4会向第一挡板10和第二挡板11发出打开信号，打开第一挡板10和第二挡板11，使印刷品1通过第二挡板11传送到复检台12，新的印刷品通过第一挡板10进入到缺陷检测区域，重复上述检测过程；如果印刷品1存在缺陷，就会使得就会驱动电机推动机械推杆6将有缺陷的印刷品1推出传送带2的范围。传送带2的下方放置一个收集桶5，用于收集有缺陷的印刷品1。

实施例3

如图3所示，一种印刷品缺陷视觉检测装置，在软件处理平台4中部署的缺陷检测模型为Unet网络，整个网络分为编码器和解码器两个部分。编码器包括卷积层，通过不断的卷积操作将输入图像X转换成特征图；解码器包括反卷积层，通过反卷积操作将特征图还原成和输入图像大小一致的样本图像。通过将样本图像和输入图像做差得到结果图像R，结果图像R的结果只有两种，一种情况像素值无限接近0，此时输出的图像经过处理后偏纯色，表示无缺陷；另一种情况像素值中存在着特殊非零值，此时输出的图像经过处理后会在纯色中出现异色区域，异色区域代表缺陷。

其中，缺陷检测模型为Unet网络，整体分为编码器和解码器两部分，编码器将图像捕获装置捕获的图像处理成特征，解码器将特征还原成和输入图像大小一致的样本图像，该过程可用公式(1)描述：

R＝X-M(X) (1)

其中，X表示图像捕获装置3捕获的初始图像A，M表示缺陷检测模型，R表示缺陷，在原始输入图像和样本图像做差之前需要对X进行灰度化预处理。R的结果只有两种，一种情况像素值无限接近0，此时输出的图像经过处理后偏纯色，表示无缺陷；另一种情况像素值中存在着特殊非零值，此时输出的图像经过处理后会在纯色中出现异色区域，异色区域代表缺陷。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种印刷品缺陷视觉检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：视觉检测支架、传送带、图像捕获装置、光源、机械推杆和第一电机，

视觉检测支架上固定有图像捕获装置，图像捕获装置用于捕获传送带上的印刷品的图像；传送带驱动带子转动，将印刷品由供料分拣装置传送到复检台，传送带放置在视觉检测支架侧面，调节视觉检测支架使得图像捕获装置的摄像头所在平面与传送带所在的平面垂直；

图像捕获装置与软件处理平台连接，软件处理平台用于处理印刷品的图像信息，软件处理平台的内部设置有缺陷检测模型，若缺陷检测模型检测出印刷品存在缺陷，驱动第一电机推动机械推杆将有缺陷的印刷品推出传送带的范围，软件处理平台发出闭合信号，第二挡板不会打开，收集桶用于收集有缺陷的印刷品。

2.根据权利要求1所述的一种印刷品缺陷视觉检测装置，其特征在于，印刷品经过传感器时，传感器将印刷品缺陷检测区域内的状态信息返回软件处理平台，如果印刷品缺陷检测区域内没有印刷品时，软件处理平台向第一挡板发出打开信号，控制第一挡板打开；如果印刷品缺陷检测区域内有印刷品时，软件处理平台向第一挡板发出闭合信号，延长第一挡板的打开时间；印刷品在传送带的驱动下进入到印刷品缺陷检测区域中进行缺陷检测，如果印刷品没有缺陷，软件处理平台控制第二挡板打开，传送带驱动印刷品穿过第二挡板到达输出平台。

3.根据权利要求1所述的一种印刷品缺陷视觉检测装置，其特征在于，供料分拣装置位于传送带之前，用于对印刷品进行分散处理。

4.根据权利要求1所述的一种印刷品缺陷视觉检测装置，其特征在于，放料桶内上方有一个分散器，分散器将粘连在一起的印刷品分散开。

5.根据权利要求4所述的一种印刷品缺陷视觉检测装置，其特征在于，分散器中的第一打散器和第二打散器中内置左侧旋转齿轮和右侧旋转齿轮、左侧皮带组和右侧皮带组，两个皮带组分别连接左侧毛刷和右侧毛刷，旋转齿轮和旋转齿轮在电机H供电的状态下驱动左侧毛刷和右侧毛刷旋转，左侧毛刷和右侧毛刷的旋转将粘连在一起的印刷品分散开。

6.根据权利要求4所述的一种印刷品缺陷视觉检测装置，其特征在于，印刷品缺陷检测区域内没有印刷品时，软件处理平台控制第一挡板打开，印刷品在传送带的驱动下进入到印刷品缺陷检测区域中进行缺陷检测，如果印刷品缺陷检测区域内有印刷品，则软件处理平台向第一挡板发出信号，延长第一挡板的打开时间。

7.根据权利要求4所述的一种印刷品缺陷视觉检测装置，其特征在于，结果图像的结果一种情况像素值无限接近0，输出的图像经过处理后偏纯色，表示无缺陷；另一种情况像素值中存在着特殊非零值，输出的图像经过处理后会在纯色中出现异色区域，异色区域代表缺陷。