票证在线质量检测设备及检测方法与流程

本发明涉及一种票证在线质量检测设备及检测方法，特别的，涉及一种基于RFID技术的银行电子票证在线质量检测设备及方法，用于银行电子票证生产过程中电子芯片的在线质量检测。

背景技术：
现有的银行票证印刷系统中，嵌有高频RFID标签的银行票证从封装到成品经过许多工艺，为保证射频部分可用，需要对票证大版上的每张票证进行质量检测和电子芯片初始化。传统检测方法是用手持机或读卡器逐一检测，这种方式容易与生成流程不协调，消耗大量人力，劳动强度大，工作效率低。另一种检测方法是在生产流程之外增加利用射频天线阵平台人工检测的环节，但是该方法同样与生成流程不协调，耗费人力，效率低。因此，需要一种新型的票证在线质量检测设备，能够与票证印刷机同步运行，实现银行电子票证的在线实时跟踪质量检测。

技术实现要素：
本发明的目的是在票证生产线上高速检测在线生产的电子票证射频芯片的有效性并对电子标签做初始化，同时能够与生产流程相适应做到快速、批量、与生产同步检测，节约人力成本，提高生产效率，并提供一种能够满足不同生产流程、生产工艺、快速生产需求的银行电子票证在线质量检测设备。本发明涉及一种票证在线质量检测设备，用于与票证印刷设备配合以实现票证印刷过程中的在线检测，所述设备包括：多个射频识别单元，按照与票证一一对应的方式设置在射频发射滚筒上，用于识别对应票证的RFID标签信息；多个光感装置，设置在多个射频识别单元的每一个中，用于通过光学感应方式获取对应票证的位置信息；射频发射滚筒，按照与票证印刷设备的传送轨道同步的方式传送多个射频识别单元；同步装置，用于控制射频发射滚筒的传输速度与印刷机的生产速度同步；主控单元，用于控制射频识别单元识别票证的RFID标签信息，当在预定的时间阈值内没有接收到票证识别信息时，将该票证认定为问题票证。根据本发明的一个方面，所述的设备还包括喷墨装置，用于对问题票证进行喷墨标记。根据本发明的一个方面，所述喷墨装置包括：多个喷墨孔，设置在多个射频识别单元的每一个中，用于对问题票证喷墨标记；和喷墨装置控制单元，用于控制多个喷墨孔的开或关；所述主控单元连接到所述喷墨装置控制单元，并在检测到问题票证时向喷墨装置控制单元发出喷墨指令。根据本发明的一个方面，所述的每个所述射频识别单元包括：射频天线，用于接收票证发出的识别信号；射频读卡模块，用于接收射频天线返回的识别信号并进行解析处理，将解析处理后的信息发送给主控单元。根据本发明的一个方面，所述射频发射滚筒包括：传动装置，在传动装置上按照与票证一一对应的方式设置所述多个射频识别单元；滚动装置，用于输出滚动运动以驱动传动装置移动；滚动装置控制单元，用于通过控制滚动装置的转速来控制传动装置的传输速度。根据本发明的一个方面，所述同步装置基于预先输入的票证印刷设备的工作参数，控制射频发射滚筒的传输速度与印刷机的生产速度同步。根据本发明的一个方面，所述同步装置与票证印刷设备的伺服自动控制装置连接，使得射频发射滚筒的传输速度与印刷机保持实时同步。根据本发明的一个方面，所述设备的最短识读时间为50ms，最短同步长度在10-15cm之间。根据本发明的一个方面，所述设备的最佳读取时间为100ms以上，最佳同步长度在20-30cm之间。根据本发明的一个方面，用于实现票证生产过程中的在线同步质量检测，所述方法包括：步骤S101，识别票证的RFID信息；步骤S102，接收识别信号并进行解析处理；步骤S103，主控单元判断是否接收到识别信号；步骤S104，如果接收到识别信号，主控单元执行票证初始化操作；步骤S105，如果未接收到识别信号，主控单元判断识别时间是否超过预定时间阈值；步骤S106，如果识别时间超过预定时间阈值，主控单元将票证认定为问题票证；步骤S107，获取问题票证的位置信息；步骤S108，对问题票证喷墨标记。因此，需要一种能够满足不同生产流程、生产工艺、快速生产需求的在线质量检测设备和方法，该装置与票证生产印刷机相结合，通过快速识读技术实现银行电子票证的在线实时跟踪质量检测，从而实现质量检测与生产速度的同步，并且无需人工辅助。附图说明图1示出了票证在线质量检测设备与印刷机配合的结构示意图；图2示出了票证在线质量检测设备的传动装置的结构示意图；图3示出了本发明具体实施例的票证阵列示意图；图4示出了本发明优选实施例的票证在线质量检测方法。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明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。图1和图2显示了本发明优选实施例的票证在线质量检测设备的结构示意图。其中，图1显示票证在线质量检测设备与印刷机配合的结构示意图，图2显示票证在线质量检测设备的传动装置的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例的票证在线质量检测设备包括主控单元1、喷墨装置2、光感装置13、射频发射滚筒3、同步装置6。射频发射滚筒3设置在印刷机7的传送轨道10下方，喷墨装置2包括多个喷墨孔12(参见图2)和喷墨装置控制单元9。通过这种设置，使得在线质量检测设备与印刷机配合，实现印刷过程中的在线检测。射频发射滚筒3按照与印刷机的传送轨道同步的方式传送射频识别单元，其包括传动装置4、滚动装置5、滚动装置控制单元8。其中，传动装置4设置有传送带，在传送带上按照与票证一一对应的方式排列有多个射频识别单元。滚动装置5用于输出滚动运动以驱动传动装置移动。通过控制滚动装置的转速可以控制传动装置的移动速度。滚动装置控制单元8用于通过控制滚动装置5的转速来控制传动装置的传输速度。本发明中，可以根据实际情况实时控制滚动装置5的转速，或者按照预定速度控制滚动装置5匀速转动。多个射频识别单元14和15按照与印刷机传送轨道上按照一定规则排列的多个票证一一对应的方式设置在传动装置上，用于识别票证中的RFID标签中的信息。如图2所示，每个射频识别单元包括在射频发射滚筒的传动装置4的传送带11上按照银行票证排版规则设置有多个成对设置的射频读卡模块15和射频天线14。在每对射频读卡模块15和射频天线14中，射频读卡模块15设置在对应的射频天线14的下方，与射频天线14形成一一对应的关系。射频天线排布在传送带上，其排布规则与银行票证的排布规则相同，即一张票证对应一个射频天线，每个射频天线只对其正上方的票证上的芯片做出响应。在检测过程中，射频天线14与票证之间通过电磁耦合方式实现通信，射频天线为低功耗、近距离、防误读设计。射频读卡模块15优选的采用电刷方式供电，但本发明不限制于此。在线同步检测过程主要基于以下几个参数：银行票证的印刷生产速度s(cm/s)；射频系统的标签识读时间t(ms)；生产印刷机与检测设备的同步误差及同步距离l。在检测过程中，射频天线14接收嵌有高频RFID标签的银行票证发出的识别信号，射频读卡模块15接收射频天线14返回的识别信号并进行解析处理。然后，射频读卡模块将解析处理后的信息发送给主控单元1，主控单元1对嵌有高频RFID标签的银行票证进行初始化处理，以实现票证后续使用过程中的业务操作。射频天线14优选设置为中空状，使得射频天线14的中空区域可以设置光感装置13和喷墨装置2的喷墨孔12。每个射频天线14与其对应的射频读卡模块15之间通过导线(例如双绞线)连接，射频读卡模块15具有无线通信功能，可以无线方式与主控单元1进行数据交换，但本发明不限制于此。因此，喷墨装置2的喷墨孔12和光感装置13与射频天线14的位置一一对应，数量相同。滚动装置控制单元8连接到同步装置6，用于在同步装置6的控制下控制滚动装置5的转速，进而控制射频发射滚筒的传动速率。喷墨装置2用于对问题票证执行喷墨标记，包括喷墨孔12和喷墨装置控制单元9。喷墨孔12设置在每个射频天线14的中空区域，用于在喷墨装置控制单元9的控制下喷出墨汁。喷墨装置控制单元9连接到主控单元1，在主控单元1的控制下控制喷墨孔12的开关。当检测到问题票证时，与问题票证位置对应的喷墨装置2喷出墨汁，实现对检测到的问题票证标打标记，以便于后续流程中进行区分和检验。光感装置13设置在射频发射滚筒的传送带11上每个射频天线14的中空区域，用于通过光学感应方式获取对应票证的位置信息。如上所述，喷墨装置的喷墨孔和光感装置与射频天线一一对应，即一个喷墨装置的喷墨孔和一个光感装置合在一起对应一个射频天线，并且喷墨孔与光感装置的位置一一关联。同步装置6与射频发射滚筒3的滚动装置控制单元8连接，用于控制射频发射滚筒3的传输速度与印刷机的生产速度同步。可以预先在同步装置6输入票证生产印刷机的工作参数，确保射频发射滚筒3的传输速度与印刷机的生产速度同步。可选的，也可以将同步装置6设置为与票证生产印刷机的伺服自动控制装置连接，使得射频发射滚筒3通过同步装置与票证生产印刷机实时保持同步。这种情况下，同步装置6与票证生产印刷机和射频发射滚筒相结合，通过伺服自动控制装置的方位、功率、速率、状态等工作参数使票证在线质量检测设备与生产印刷机同步，并在同步运行过程中实现电子票证的电子标签和射频天线的充分耦合完成检测，做到质量检测与生产速度同步，无需人工辅助。主控单元1作为票证在线质量检测设备的控制单元，用于控制射频识别单元识别并票证的RFID标签信息，并将不能识别的票证认定为问题票证。例如，主控单元1包括RFID标签初始化模块，该模块基于从射频读卡模块15接收的银行票证信息，能够对ISO14443协议的TYPEA卡、TYPEB卡、TYPEBCPU卡、Mifareone卡、以及其它符合ISO14443协议的IC卡执行初始化等相关业务处理，以实现后续使用过程的业务操作。主控单元1还控制光感装置13，用于获取票证的位置信息。此外，主控单元1还控制喷墨装置2以对问题票证喷墨标打标记，以便于后续处理。以上描述了本发明优选实施例的票证在线质量检测设备，在运行过程中，通过光感位置识别票证的位置，在主控单元中设置判断逻辑，将票证与对应的射频天线接触的时间点作为计时起点，在预定时间阈值(例如100毫秒)内如果没有获得该射频天线的成功读取信息，主控单元会认定为该票证中的标签无效；然后，主控单元根据问题票证的位置信息作出判断，给喷墨装置的喷墨装置控制单元9发送喷墨命令，喷墨装置通过该位置对应的喷墨孔12对未识别到的电子票证进行喷墨打标。本发明中，预订的时间阈值可以根据射频系统的标签识读时间来确定。标签识读时间可以根据票证印刷设备的生产速度、设备占地面积(影响设备同步距离)来灵活确定。下面详细介绍本发明的票证在线质量检测设备的运行原理及具体示例。图3显示了本发明具体实施例的票证阵列示意图。如图3所示的票证大版16中，示例性采用4×3的票证17阵列，图3中箭头方向为票证大版的移动方向。但是，本发明不限制于此，也可以根据实际情况(例如，不同类型的银行票证，以及生产过程中每版票证的不同数量)来设置射频读卡模块和射频天线排列方式和数量，只要保证射频读卡模块和射频天线的排布与票证排列方式相同、位置一一对应即可。相应的，射频发射滚筒的传动装置上设置的射频读卡模块和射频天线也呈4×3的排列，并且行和列的间距与票证相应间距保持一致，以使得每个票证的正下方对应设置一个射频天线14和射频读卡模块15。在本实施例中，传动装置的长度设置为30cm，通过220V交流电为射频发射滚筒的滚动装置供电，采用电刷方式以5V直流电为射频读卡模块供电，但本发明不限制于此。在本实施例中，假设银行票证的印刷速度s为200-300cm/s，射频系统的最短标签识读时间t0为100毫秒，可以通过计算确定传动装置与印刷机的最短同步距离l0，同步距离l0即射频天线与对应票证沿着票证前进方向的距离，以保证射频读卡模块的实际的读取时间t足够长，即至少大于最短标签识读时间t0。具体来说，同步距离l等于印刷速度s和读取时间t的乘积(l＝s×t)，相应的，最短同步距离l0等于印刷速度s和最短标签识读时间t0的乘积(l0＝s×t0)。因此，在标签识读时间t不变的情况下，同步距离l由印刷速度s决定。基于上述关系式，当印刷速度s为300cm/s，射频系统的最短标签识读时间t0为100毫秒时，计算得到发射滚筒传动装置的最短同步距离l0为30cm。此外，在印刷速度<300cm时，若同步距离仍为30cm，标签识读时间会延长，但不影响印刷过程。当印刷速度>300cm时，则同步距离需要相应增加以适应新的印刷速度。目前，现有的票证印刷机的印刷速度通常不会超过300cm/s，但是，随着技术进步，该速度可能会有不断提升。同时，由于同步距离过长会导致票证印刷设备占地面积增加，票证在生产线上的时间和距离也相应增加。综合考虑以上因素，本实施例中可以将同步距离优选为40cm-50cm。例如，在生产速度V在200-300cm/s范围内的情况下，可以将最短识读时间T1设置为50ms，最佳读取时间T设置为100ms及以上。此时，最短同步长度S1＝V×T1＝10-15cm，最佳同步长度S＝V×T＝20-30cm。这里，最短识读时间和最佳读取时间均可作为预订的时间预置，以用于判断问题票证。本实施例中，射频天线进行了低功率、近距离、防误读设计，射频天线的具体参数优选为：射频天线尺寸为4×7cm；射频天线线圈为5匝；电容C1：330pF/(NPO％5)；电容C2：30pF/(NPO％5)；电容C3：100pF/(NPO％5)；电阻C4：15pF/(NPO％5)。其中，射频天线通过双绞线与射频读卡模块连接，电容、电阻焊接在射频天线板上，用于调节射频天线阻抗。图4显示了本发明优选实施例的票证在线质量检测方法。图4所示的检测方法应用于本发明的票证在线质量检测设备中，在本实施例的方法作用之前，通常需要进行下述的准备工作：接通射频发射滚筒的电源，给射频读卡模块通电；通过伺服自动控制装置调节输出的方位、功率、速率、状态等参数，控制射频发射滚筒与印刷机之间的同步装置，保证传动装置的传输速度与印刷机保持一致；启动印刷机，以正常的工作速率工作。这里，伺服自动控制装置可以采用本领域的公知产品，因而不再详细描述。如图所示，本实施的检测方法包括下述步骤：步骤S101，识别票证的RFID信息。在线质量检测设备的传动带上的射频天线与其位置对应的票证通过电磁耦合进行通信，以识别电子票证上的高频RFID标签发出的识别信号。步骤S102，接收识别信号并进行解析处理。射频发射滚筒中的射频读卡模块接收射频天线返回的识别信号进行解析处理，并将解析处理后的信息上传给主控单元。步骤S103，主控单元判断是否接收到识别信号。如果主控单元从射频读卡模块接收射频天线返回的票证识别信号，则表示该票证的RFID标签属于有效标签，该票证正常，主控单元会继续进行后续的操作。步骤S104，如果接收到识别信号，主控单元执行票证初始化操作。如果主控单元成功的从射频读卡模块接收射频天线返回的票证识别信号，则会对嵌有高频RFID标签的银行票证进行初始化操作以实现票证以后使用过程的业务操作。步骤S105，如果未接收到识别信号，主控单元判断识别时间是否超过预定时间阈值。主控单元将票证与对应的射频天线接触的时间点作为计时起点，如果主控单元没有从射频读卡模块接收到射频天线返回的票证识别信号，主控单元会判断识别票证的时间是否超过预定时间阈值(该时间阈值通常很短，例如100毫秒)，如果没有超过该时间阈值，主控单元会继续等待射频读卡模块发送识别信号，直到在该时间阈值内接收到识别信号，或者识别时间超过该时间阈值。步骤S106，如果识别时间超过预定时间阈值，主控单元将票证认定为问题票证。在识别时间超过预定时间阈值后，主控单元仍然没有从射频读卡模块接收到票证识别信号时，主控单元认定该票证中的标签无效，将其视为问题票证。步骤S107，获取问题票证的位置信息。对存在质量问题的电子票证，主控单元通过光感装置获取该票证的位置信息。步骤S108，对问题票证喷墨标记。主控单元基于所获取的问题票证的位置信息，向喷墨装置发出喷墨指令，启动与该票证对应的喷墨孔，喷墨装置通过喷墨口对未识别到的问题票证进行喷墨打标。至此，完成对票证的在线检测过程，对于正常票证，设备进行初始化处理，对于问题票证，设备将进行喷墨标记，以便于后续处理。根据本发明，由于采用了同步装置保证票证在线监测设备与票证印刷设备的实时同步运行，通过快速识读技术实现银行电子票证的在线实时跟踪质量检测，从而实现质量检测与生产速度的同步，并且无需人工辅助。应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。