专利名称：：纸张三维变形量检测系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及纸张检测领域，尤其涉及一种检测精度高的纸张三维变形量检测系统。
背景技术：
：纸张印刷使用的胶印机除了印刷系统外，还配有纸张张力调节系统和防缠纸装置等辅助部件，在走纸过程中，胶印机的每部分都有张力控制单元，而且胶印机结构紧密，稳定性强，目的是保证纸张走纸时的位置准确并减少变形。由此可见，纸张变形对套准的影响非常大，套印准确是所有印刷品共同的质量要求，也是调好墨色的前提条件，对纸张生产厂家而言，纸张变形小，确保套印准确是纸张非常需要重视的品质。基于对套印准确度的重视，在纸张检测时，除了关心纸张变形过程中的张力变化及测出相应的弹性模量等量化数据，也需要测量纸张在变形过程中的纵横方向及纸张厚度的变化，以提高检测精度，进一步在纸张生产的过程中解决纸张变形过大的问题，降低印刷的难度和成本。目前，工业上测量纸张张力与变形的主要设备采用立式纸张抗张强度试验机，此类试验机一般为单丝立式结构，因其占地面积较小容易放置而得到广泛使用。但是，该种试验机只能测量纸张长度和宽度的变形，而对于厚度变形无法测量。现有技术中一般采用纸张测厚仪测量纸张的厚度，但是，纸张测厚仪在测量时需要两边压紧测量，而纸张在拉伸过程中无法压紧。因此，现有技术无法实现在纸张变形过程中对纸张的厚度变化进行测量，存在纸张变形测量精度低，不能满足套印要求的技术问题。
发明内容本发明的目的在于提供一种纸张三维变形量检测系统，以解决现有技术中纸张变形过程中无法对纸张的厚度变化进行测量，纸张变形测量精度低，不能满足套印要求的技术问题。为达到上述目的，本发明提供一种纸张三维变形量检测系统，用于测量纸张变形过程中的三维变形量，包括拉伸装置、宽度检测装置、厚度检测装置、控制器和显示装置，其中，拉伸装置用于对纸张进行拉伸，测量纸张在变形过程中的张力变化和相应的弹性模量等量化数据；宽度检测装置设置在拉伸装置上方，用于测量纸张在变形过程中的宽度和长度变化量；厚度检测装置设置在拉伸装置一侧，用于测量纸张在变形过程中的厚度变化量；控制器分别与拉伸装置、宽度检测装置和厚度检测装置连接，用于控制拉伸装置、宽度检测装置和厚度检测装置的运动，接收各装置的测量结果，并将测量结果发送至显示装置；显示装置与控制器连接，用于接收并显示测量结果。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其宽度检测装置进一步包括机架、步进电机、联轴器、宽度摄像头、宽度显微镜和环形光源，机架上设置有步进电机固定座、滚珠丝杆副和摄像头固定座，步进电机固定座设置在机架上部，步进电机设置在步进电机固定座上且连接至控制器；滚珠丝杆副设置在机架内侧，摄像头固定座一端与滚珠丝杆副连接；联轴器与步进电机连接，且其轴穿设于机架与摄像头固定座通过螺杆连接，宽度摄像头、宽度显微镜和环形光源依次连接置于拉伸装置上方，且宽度摄像头与控制器连接，宽度显微镜连接至摄像头固定座另一端。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其厚度检测装置进一步包括机架、步进电机、联轴器、厚度摄像头、厚度显微镜和环形光源，机架上设置有步进电机固定座、滚珠丝杆副和摄像头固定座，步进电机固定座设置在机架上部，步进电机设置在步进电机固定座上且连接至控制器；滚珠丝杆副设置在机架内侧，摄像头固定座一端与滚珠丝杆副连接；联轴器与步进电机连接，且其轴穿设于机架与摄像头固定座通过螺杆连接，厚度摄像头、厚度显微镜和环形光源依次连接置于拉伸装置一侧，且厚度摄像头与控制器连接，厚度显微镜连接至摄像头固定座另一端。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其宽度显微镜采用0.7倍-4.5倍显微镜头。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其厚度显微镜采用0.63X3.5倍-5X3.5倍连续变倍显微镜头。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其宽度摄像头和厚度摄像头的像素值均为300万像素。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其步进电机为57系列两相混合式步进电机，且其最小步距为1.8/16度。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其显示装置为液晶显示器。依照本发明较佳实施例所述的纸张三维变形量检测系统，其控制器与上位机连接，接收来自上位机的控制信号。本发明的纸张三维变形量检测系统结构简单，安装方便。该系统能够同时检测纸张在拉伸过程中的长度变形、宽度变形和厚度变形。并且，其通过摄像头来检测纸张的变形，只需改变显微镜头的放大倍数就能实现测量精度的调整。装置采用300万像素的摄像机和5X3.5倍的放大镜头，检测精度可达到0.2um，测量精度高。因此，本发明实现了纸张变形过程中对纸张的三维变形量的测量，并且测量精度高，提高了检测精度，有助于在纸张生产的过程中解决纸张变形过大的问题，有效保证纸张在印刷过程中的套印质量。另外，该系统还能够实现连续调焦，其设定好步进电机的控制信号，就可以通过步进电机驱动滚珠丝杆副实现对显微镜头的连续调焦，操作简单，使用非常方便。图1为本发明纸张三维变形量检测系统的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明。请参阅图1，一种纸张三维变形量检测系统，用于测量纸张变形过程中的三维变形量，包括拉伸装置10、宽度检测装置20、厚度检测装置30、控制器40和显示装置50。拉伸装置10用于对纸张60进行拉伸，测量纸张60在变形过程中的张力变化和相应的弹性模量等量化数据。宽度检测装置20设置在拉伸装置10上方，用于测量纸张60在变形过程中的宽度和长度变化量。该宽度检测装置20包括机架201、步进电机202、联轴器203、宽度摄像头204、宽度显微镜205和环形光源206，机架201上设置有步进电机固定座207、滚珠丝杆副208和摄像头固定座209，步进电机固定座207设置在机架201上部，步进电机202设置在步进电机固定座207上且连接至控制器40。滚珠丝杆副208设置在机架201内侧，摄像头固定座209—端与滚珠丝杆副208连接。联轴器203与步进电机202连接，且其轴穿设于机架201与摄像头固定座209通过螺杆210连接，宽度摄像头204、宽度显微镜205和环形光源206依次连接置于拉伸装置10上方，且宽度摄像头204与控制器40连接，宽度显微镜205连接至摄像头固定座209的另一端。厚度检测装置30设置在拉伸装置10—侧，用于测量纸张60在变形过程中的厚度变化量。该厚度检测装置30包括机架301、步进电机302、联轴器303、厚度摄像头304、厚度显微镜305和环形光源306，机架301上设置有步进电机固定座307、滚珠丝杆副308和摄像头固定座309，步进电机固定座307设置在机架301上部，步进电机302设置在步进电机固定座307上且连接至控制器40。滚珠丝杆副308设置在机架301内侧，摄像头固定座309一端与滚珠丝杆副308连接。联轴器303与步进电机302连接，且其轴穿设于机架301与摄像头固定座309通过螺杆310连接。厚度摄像头304、厚度显微镜305和环形光源306依次连接置于拉伸装置10—侧，且厚度摄像头304与控制器40连接，厚度显微镜305连接至摄像头固定座309的另一端。控制器40与上位机连接，用以接收上位机的控制信号并根据控制信号控制系统内个装置的运动。其还分别与拉伸装置10、宽度检测装置20和厚度检测装置30连接，并具体连接至宽度检测装置20的步进电机202和宽度摄像头204以及厚度检测装置30的步进电机302和厚度摄像头304，用于控制拉伸装置10、步进电机202和步进电机302的运动，控制宽度摄像头204和厚度摄像头304进行拍摄，并接收拉伸装置10、宽度摄像头204和厚度摄像头304的测量结果，将测量结果发送至显示装置50。显示装置50与控制器40连接，用于接收并显示各装置的测量结果。在本实例中，上述的显示装置50采用液晶显示器。步进电机202和步进电机302均为57系列两相混合式步进电机，且最小步距为1.8/16度。同时，为了提高测量精度，达到微米级变形量的检测和获得高清晰的测量结果，上述的宽度摄像头204和厚度摄像头304的像素值均为300万像素。另外，根据国标规定的15mm的标准式样宽度，宽度显微镜205采用0.7倍-4.5倍显微镜头。并且，针对100微米薄纸的厚度变形量的测试，厚度显微镜305采用0.63X3.5倍-5X3.5倍连续变倍显微镜头。其中，宽度显微镜205和厚度显微镜305的具体参数见表1、表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>306的亮度，设置步进电机302的步距角为1.8度，对厚度摄像头304进行快速对焦，快速找到被摄对象。之后，调整厚度显微镜305的放大倍数为目标放大倍数5X3.5，并调整环形光源306的亮度，设置步进电机302的步距角为1.8度，对厚度摄像头302进行快速对焦，找到被摄对象之后调整步进电机302的步距角为1.8/16度对厚度摄像头305进行精确对焦，找清被摄对象。最后，拍摄被摄图像，控制器40将获得的试样纸张图像信息通过图像域值分割法转化成二值图，再将二值图和理论试样纸张图像进行图像减法运算产生纸张变形二值图，对纸张变形二值图定标后进行边界测量，获得纸张的厚度变形量，并发送至显示装置50进行显不。上述步骤中，每一装置的动作参数均通过控制器进行设置，并且，每一测量结果和图像拍摄过程中的图像对焦以及最终的拍摄图像均通过显示装置进行显示。在进行纸张厚度变形量拍摄测量的同时还对纸张的宽度和长度变形量进行检测，纸张在变形过程中的宽度和长度变化量通过宽度检测装置进行拍摄测量，其具体操作步骤与上述厚度检测装置的操作相同，在此不予赘述。本发明的纸张三维变形量检测系统结构简单，安装方便。该系统能够同时检测纸张在拉伸过程中的长度变形、宽度变形和厚度变形。并且，其通过摄像头来检测纸张的变形，只需改变显微镜头的放大倍数就能实现测量精度的调整。采用300万像素的摄像机、5X3.5倍的放大镜头，检测精度可达到0.2um，测量精度高。因此，本发明实现了纸张变形过程中对纸张的三维变形量的测量，并且测量精度高，提高了检测精度，有助于在纸张生产的过程中解决纸张变形过大的问题，有效保证在纸张印刷过程中的纸张套印质量。另外，该系统还能够实现连续调焦，其设定好步进电机的控制信号，就可以通过步进电机驱动滚珠丝杆副实现对显微镜头的连续调焦，操作简单，使用非常方便。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。权利要求一种纸张三维变形量检测系统，用于测量纸张变形过程中的三维变形量，其特征在于，包括拉伸装置、宽度检测装置、厚度检测装置、控制器和显示装置，其中，所述拉伸装置用于对纸张进行拉伸，测量纸张在变形过程中的张力变化和相应的弹性模量等量化数据；所述宽度检测装置设置在所述拉伸装置上方，用于测量纸张在变形过程中的宽度和长度变化量；所述厚度检测装置设置在所述拉伸装置一侧，用于测量纸张在变形过程中的厚度变化量；所述控制器分别与所述拉伸装置、宽度检测装置和厚度检测装置连接，用于控制所述拉伸装置、宽度检测装置和厚度检测装置的运动，接收各装置的测量结果，并将所述测量结果发送至所述显示装置；所述显示装置与所述控制器连接，用于接收并显示所述测量结果。2.如权利要求1所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述宽度检测装置进一步包括机架、步进电机、联轴器、宽度摄像头、宽度显微镜和环形光源，所述机架上设置有步进电机固定座、滚珠丝杆副和摄像头固定座，所述步进电机固定座设置在所述机架上部，所述步进电机设置在所述步进电机固定座上且连接至所述控制器；所述滚珠丝杆副设置在所述机架内侧，所述摄像头固定座一端与所述滚珠丝杆副连接；所述联轴器与所述步进电机连接，且其轴穿设于所述机架与所述摄像头固定座通过螺杆连接，所述宽度摄像头、宽度显微镜和环形光源依次连接置于所述拉伸装置上方，且所述宽度摄像头与所述控制器连接，所述宽度显微镜连接至所述摄像头固定座另一端。3.如权利要求1所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述厚度检测装置进一步包括机架、步进电机、联轴器、厚度摄像头、厚度显微镜和环形光源，所述机架上设置有步进电机固定座、滚珠丝杆副和摄像头固定座，所述步进电机固定座设置在所述机架上部，所述步进电机设置在所述步进电机固定座上且连接至所述控制器；所述滚珠丝杆副设置在所述机架内侧，所述摄像头固定座一端与所述滚珠丝杆副连接；所述联轴器与所述步进电机连接，且其轴穿设于所述机架与所述摄像头固定座通过螺杆连接，所述厚度摄像头、厚度显微镜和环形光源依次连接置于所述拉伸装置一侧，且所述厚度摄像头与所述控制器连接，所述厚度显微镜连接至所述摄像头固定座另一端。4.如权利要求2所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述宽度显微镜采用0.7倍-4.5倍显微镜头。5.如权利要求3所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述厚度显微镜采用1X3.5倍-5X3.5倍连续变倍显微镜头。6.如权利要求2或3所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述宽度摄像头和厚度摄像头的像素值均为300万像素。7.如权利要求2或3所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述步进电机为57系列两相混合式步进电机，且其最小步距为1.8/16度。8.如权利要求1所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述显示装置为液晶显不器。9.如权利要求1所述的纸张三维变形量检测系统，其特征在于，所述控制器与上位机连接，接收来自上位机的控制信号.全文摘要一种纸张三维变形量检测系统，包括用于对纸张进行拉伸，测量纸张在变形过程中的张力变化和相应的弹性模量等量化数据的拉伸装置；设置在拉伸装置上方，用于测量纸张在变形过程中的宽度和长度变化量的宽度检测装置；设置在拉伸装置一侧，用于测量纸张在变形过程中的厚度变化量的厚度检测装置；以及，用于控制拉伸装置、宽度检测装置和厚度检测装置的运动，接收各装置的测量结果，并将测量结果发送至显示装置的控制器和用于接收并显示测量结果的显示装置。本发明的纸张三维变形量检测系统实现了纸张三维变形量的测量，且测量精度高，有助于提高纸张质量保证套印质量。另外，本发明还具有结构简单、安装使用方便的优点。文档编号G01B11/02GK101825436SQ20101017627公开日2010年9月8日申请日期2010年5月14日优先权日2010年5月14日发明者朱金辉,李自明申请人:上海伦恩通用技术有限公司