一种单相机多角度检测的印刷产品检测设备的制作方法

本实用新型涉及印刷设备领域，具体涉及一种单相机多角度检测的印刷产品检测设备，本实用新型的检测设备主要用于对小件的、不同角度具有不同图案信息的产品进行检测。

背景技术：

随着机器视觉技术的发展，机器视觉在印刷领域的应用也越来越广泛，但是光学检测设备在印刷品进行检测时，通常仅能够对平面印刷进行检测，对于具有明显凹凸信息或者具有多角度变化信息的产品检测效果并不理想。

de102005019533a1描述了一种印刷机和用于联机制造个性化印刷结果的方法。其采用联机印刷装置和联机检测装置来识别错误。有错误的印刷图像应直接在印刷之后被识别并且配置给基本的可变的印刷图像数据集。这种有错误的印刷图像会被标记和甩出。但是，该专利中的检测系统采用3个摄像机分别从不同角度照射，成本高昂、角度固定且角度有限。

de102006012513a1公开了一种用于印刷机的图像处理系统，其适合于检查静态的和可变的图像数据。可变的内容例如可以在采用所谓的ocr技术的情况下被分析。用于从印刷产品的可变部分图像中识别字符的分析处理单元与用于生成所述可变部分图像数据的数据存储器连接，并且将所述分析处理单元的数据与一个数据集进行比较，所述数据集被用来控制用于所述被检查的部分图像的印刷品的可变印刷机。该系统虽然可以通过ocr识别可变信息，但是，其可变信息的识别时基于后期识别技术进行的，准确性有限，且无法反映多角度凹凸信息。

总之，上述系统虽然能够对印刷产品的可变部分图像进行识别，但是上述系统都无法实现或无法低成本实现多角度的具有凹凸图案的产品检测。

随着印刷品种类的丰富，对印刷品的要求越来越高，越来越多的具有凹凸信息或荧光材料的印刷品需要进行印刷检测，对于部分具有更丰富印刷信息的产品而言，不同观察角度所看到的结果是不一样的，因此，也要求在印刷过程中，对不同角度所成图案进行检测。

现有系统对于多角度检测通常是采用多个相机从不同角度对产品图像进行拍摄和检测，但是这种方式成本高，维护成本更高，且使用不灵活，并且不同相机之间要分别进行调试，难以保证不同相机采集图像之间参数的自动匹配。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了能够采用单镜头进行多个角度的印刷品检测的生产线。

本实用新型的技术方案如下：

一种单相机多角度印刷产品检测设备，其特征在于，所述单相机多角度

印刷产品检测设备包括：控制器、传送带、产品定位单元、多路图像采

集装置、信号传输单元、摄像支架、多路图像检测装置，

所述传送带用于水平传送目标产品，

所述产品定位单元用于对产品进行定位，当所述产品到达指定位置时，给所述控制器发出相应信号；

所述多路图像采集装置用于从多个角度对目标产品进行拍摄，多路图像采集装置安装在摄像支架上；

所述多路图像检测装置用于基于所述多路图像采集装置所采集的图像对被测产品进行检测，

所述多路图像采集装置、所述多路图像检测装置以及所述产品定位单元均与所述控制器相连，所述控制器基于所述产品定位单元检测到的产品到达指定位置的信号，启动所述多路图像采集装置和所述多路图像检测装置以进行产品检测，

所述多路图像采集装置包括工业相机和旋转式接收镜头，

所述摄像支架包括椭圆采集盘和多个透镜-反射镜组，多个透镜-反射镜组安装在所述椭圆采集盘的不同部位，从不同方向对向所述被检产品，将所述被检产品的图像经由所述旋转式接收镜头传送至所述工业相机。

进一步地，还包括产品分路装置，所述产品分路装置设置于所述传送带下游，用于接收所述多路图像检测装置所检测出的被测产品是否属于次品的检测结果，并基于所述检测结果对被测产品进行分路，好品输出至第一输出口，次品输出至第二输出口。

进一步地，还包括废品回收装置，所述废品回收装置设置于所述第二输出口处，用于接收次品。

进一步地，还包括编号单元，所述编号单元设置于所述传送带上游，用于顺序对传送带上传送的每个产品进行编号。

进一步地，所述摄像支架设置于所述传送带传送通道的上方，用于安装所述多路图像采集装置。

进一步地，所述多路图像检测装置采用机器学习算法对多路图像进行质量检测。

进一步地，所述多路图像采集装置包括多个图像接收镜头和一个面阵相机。

进一步地，所述多路图像采集装置包括旋转式接收镜头和面阵相机。

有益效果

本实用新型的单相机多角度印刷产品检测设备采用多路图像采集装置分别从被检产品的不同角度对被检产品进行图像拍摄，然后分别对不同角度的图像进行检测，能够更准确地判断出从被检产品正面无法发现的产品缺陷，获得更高品质的、具有多角度信息的印刷产品。这是现有技术中的各种设备都无法实现的，既能够大大降低产品的成本，又能够保证不同方位角和俯仰角拍摄出的图像参数的一致性，有利于降低误检率。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中的单相机多角度检测设备的示意图；

图2为本实用新型实施例中的多路图像采集装置4的旋转式接收镜头以及透镜-反射镜组合的示意图；

图3为本实用新型实施例1中所采用的椭圆形采集盘的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及其实施例对本实用新型进行详细说明，但并不因此将本实用新型的保护范围限制在实施例描述的范围之中。

实施例1

如图1所示，本实用新型的印刷产品检测流水线包括：控制器1、传送带2、产品定位及编号装置3、多路图像采集装置4、信号传输单元5、摄像支架6、多路图像检测装置7、产品分路装置8、废品回收装置9。

传送带2用于传送目标产品，主要是印刷产品或芯片等产品。

产品定位及编号装置3包括产品定位单元和产品编号单元，编号单元可以在产品准备印刷的时候就对生产线上的产品进行序列编号或者在产品印刷完成后，检测前进行编号。定位单元设置于传送带上游或者关键工位处，定位单元可以设置多个，每个关键工位设置一个，也可以根据产品传送带的传送规律仅设置一个。产品定位及编号装置3连接控制器1，将编号的号码以及印刷品到达指定位置的信号发送到控制器1。

多路图像采集装置4用于从多个角度对目标产品进行拍摄，多路图像采集装置4安装在摄像支架6上。产品定位及编号装置3所确定的定位信息通过控制器2间接输出给图像采集装置4。对于小件产品而言，为了定位更加准确，定位单元可以采用设置在图像采集装置4的最佳拍摄位置上游处的位置触发器，比如可以设置红外或其他频段的触发器，一旦产品到达则控制图像采集装置4进行图像拍摄。

信号传输单元5连接多路图像采集装置4和控制器1，用于进行信号传输。

摄像支架6设置于传送带传送通道的上方，产品定位及编号装置3的下游。

多路图像检测装置7用于基于多路图像采集的图像进行产品质量检测。产品检测可以采用与标准产品进行比对的方式进行，也可以采用机器学习或特征提取的方式进行。

需要说明的是，这里的上游和下游是相对于印刷工位而言的。对于每个印刷产品而言，都需要在印刷步骤完成后进行质量检测，视觉检测设备对采集的图像信息进行图像信息分析检测。

另外，需要说明的是，虽然本实施例中，将控制器1和多路图像检测装置7采用不同的附图标记和器件名称进行描述，但是在实际实现过程中，二者可以采用同一部件来完成，比如，多路图像检测装置和控制器可以由同一台计算机来实现，或者多路图像检测装置仅仅是控制器1的一个模块。

控制器1或多路图像检测装置对图像进行分析比对后，能够输出检测结果，并根据检测结果控制剔废处理环节，对不合格产品进行分路或直接剔废，分路或剔废之后的产品可以进行人工复检。

剔废环节与检测环节的关联则是产品的编号，产品的编号可以基于产品的传送位置来标定，即，不通过在产品上设定标记物来对产品进行标记编号。

控制器1基于检测结果控制产品分路或剔废装置对缺陷产品进行分路或剔废处理。因为传送带的传送速率是恒定的，因此，一旦控制器1接收到定位单元的定位信号及相应产品编号，则目标产品在任意时刻在传送带的基本位置对于控制器1而言是明确的，因此，当不合格产品的编号确定之后，控制器可以明确知道缺陷目标产品运动至分路或剔废装置范围内的时间，然后发送剔废信号给分路或踢废装置，将不合格产品传送至废品回收装置9，完成印刷品缺陷检测工作，达到合格产品与不合格产品的分离。这是本领域技术人员通过常规手段就能够实现的，这里不再详述。

通过编号单元对每个产品进行编号，使得流水线上的每个产品生成唯一的产品编号，然后通过控制器计算传送带行进速度(实际操作过程中需要进行多次核对校验)进行计算，本实用新型可以确定每个产品到达任何一个工位的时间，不需要对产品进行二次定位，节约成本，剔废过程中不需要停顿，提高效率。

随着印刷品种类的丰富，对印刷品的要求越来越高，越来越多的具有凹凸信息、边缘信息或荧光材料的印刷品需要进行印刷检测，对于部分具有更丰富印刷信息的产品而言，不同观察角度所看到的结果是不一样的，因此，也要求在印刷过程中，对不同角度所成图案进行检测。

目前，多工位多角度检测一般采用的是几个相机从不同角度进行拍摄，然后对所拍摄的图像进行分别检测。但是这种方式成本高，设备利用率低，多个相机之间需要进行协调控制，并且由于多个相机并不可能做到性能参数等方面的一致，导致各个相机拍摄的图像存在效果差异，导致控制器在图像检测过程中，按照统一的检测标准进行检测时，会存在误判。当然，最主要的原因还是成本原因，每台检测设备中，工业相机往往所占成本最高，而且，若采用多台相机，成本将会大幅增加。

针对这一问题，本实施例提出了一种椭圆盘多角度多路图像采集装置4，该多路图像采集装置4包括工业相机41、旋转式接收镜头42。旋转式接收镜头22包括旋转式外壳43、筒端镜头44、筒内反射镜45，旋转式接收镜头能够相对于采集盘绕竖直方向旋转(可以带着工业相机41一起旋转，也可以工业相机静止，后期旋转图像，因为产品尺寸不会超出工业相机范围)优选地，还包括筒内镜头46。该实例中，摄像支架包括椭圆形的采集盘61，其固定在支架6的下方。采集盘设置于传送带正上方，长轴垂直于传送带传送方向，短轴沿着传送带的中心线方向，采集盘上围绕椭圆形框架设置多组透镜-反射镜组合62(在图2的采集盘示意图中，对透镜-反射镜组合62进行了简化，其详细结构见图3)，每组透镜-反射镜组合上下设置，下方的聚焦透镜头63用于接收来自产品检测区域的光，并将朝向反射镜64聚焦，焦点位于反射镜面之前或反射镜面之后(即，焦点不在反射镜面上)，本实施例中采用3组透镜-反射镜，3组透镜-反射镜分别设置在椭圆的3个端点(两个短轴端点和1个侧部长轴端点)位置处。上方反射镜的出光方向对向旋转式接收镜头，所述旋转式接收镜头包括旋转机构、竖直镜筒和斜向下镜筒两部分，所述旋转机构为中空构造，上端固定在工业相机的镜头下方，下端与所述竖直镜筒固定连接，能够带动所述旋转式接收镜头以竖直方向为轴进行旋转。旋转式接收镜头将所接收到的光传送到工业相机的ccd。优选地，每个反射镜镀针对可见光，尤其是可见光中间波段的增反膜。

光源方面，本实用新型的光源采用设置于椭圆采集盘下方的按照采集盘形状排布的led阵列，led前端设置漫透射材料，以保证光照更加均匀，在椭圆盘上具有反射镜的位置，不布置led。

单镜头多角度拍摄的最大问题在于，若不能进行同时拍摄，则从不同角度拍摄的图像，由于传送带上的产品必须保持持续运动，不能因为检测而停顿，所以，从传送带上游和下游进行的图像拍摄，产品与镜头的距离不同，而工业相机往往都是设定好焦距等参数的，会导致ccd接收到的图像视场范围不同，清晰度不同，这样会增加图像处理的难度以及误判的几率。

优选地，本实施例采用了一种特殊构造，即，椭圆形采集盘，椭圆盘的长轴l的长度2a与短轴w之间的长度2b关系为：a＝3b/2。若产品在传送带上传送的速度为v，采集盘长轴的长度为2a，短轴长度为2b，工业相机采样频率为f(这里的采样频率并非工业相机工作的极限工作频率，指的是人工设定的工业相机要对目标产品单位时间内的采样次数)，则，旋转式接收镜头旋转360度的时间设定为4(a-b)/v，相邻产品之间的距离大于等于4(a-b)，工业相机的采样频率可以根据360度范围内设置的反射镜组的数目来确定，若反射镜组数目为n则采样频率为v/4n(a-b)。

采用这种构造，当被测产品从上游向下运动时，当产品位于椭圆采集盘下方短轴中点位置时(靠近上游的短轴中点)，旋转式接收镜头旋转至朝向椭圆采集盘最下游位置，即，椭圆短轴下游端点处，该处的透镜-反射镜组合发挥作用，将来自产品的图像反射至采集相机。

而当产品运动至采集盘中心正下方时，旋转式接收镜头旋转至椭圆采集盘侧部的长轴端点方向，位于长轴端点处的反射镜发挥作用，将来自产品的图像反射至采集相机。

在此处进行图像采集后，旋转式接收镜头旋转至朝向上游短轴端点处的直角反射镜组的下部反射镜，此时，被测产品已经传送至椭圆采集盘下游短轴中点的正下方，在此位置处，完成第三次图像采集。

本实施例以长轴一个端点、短轴两个端点分别设置一组透镜-反射镜为例进行说明，但是本领域技术人员可以理解，可以在椭圆形采集盘的中间弧段增设反射镜组，实现更多角度的拍摄，比如在45度角处增设透镜-反射镜组，由于产品运动方向与镜头旋转方向相反，所以可以保持产品与镜头的距离近似恒定，不需要工业相机调焦。

这样，本实施例实现了单个相机对被检产品从三个不同角度的三次拍摄，并且三次拍摄被检产品的拍摄的距离从光学角度可以视为相同。

接下来，旋转式接收镜头空转半周，返回到朝向下游端点位置，等待对下一个产品的拍摄。因为通常的被检产品均为矩形，所以从3个不同角度基本可以将产品各个侧部边缘的信息以及不同方向角的信息采集清楚。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。