專利名稱：基于ccd成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種特殊印刷工藝生產(chǎn)質量的自動檢測，特別是一種基于CCD成像的鐳射 印刷質量檢測系統(tǒng)和方法。
背景技術：
隨著印刷行業(yè)客戶市場不斷增長以及產(chǎn)品價值提升等原因，人們對鐳射等特殊印刷工 藝的產(chǎn)品印刷質量越來越重視。由于這種特殊印刷產(chǎn)品具有對光高反射，以及不同角度成 像不同等特點，目前只能依靠人工進行檢測，由于個體差別和易于疲勞的原因，人工檢測 無法保證產(chǎn)品特征的一致性和產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性，利用機器視覺圖像技術對印刷品進行自 動檢測已經(jīng)成為印刷行業(yè)發(fā)展的必然。
對于常規(guī)工藝生產(chǎn)的普通漫反射特性的印刷品質量的檢測，采用機器視覺圖像檢測技 術已經(jīng)較成熟。但是對于特殊印刷工藝生產(chǎn)的具有燙金、燙銀、以及鐳射等產(chǎn)品印刷質量 的檢測，由于產(chǎn)品對光照表現(xiàn)出強反射特性的原因，難以獲得清晰穩(wěn)定的圖像，目前還沒 有成熟穩(wěn)定的解決方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷或不足，提供一種基于CCD成像的鐳射印刷質量檢 測系統(tǒng)和方法，解決了鐳射印刷品表面反射率過強、難于穩(wěn)定清晰成像的問題，成功地將 機器視覺技術用于特殊印刷工藝的產(chǎn)品的自動化檢測。
本發(fā)明的技術方案如下
一種基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，用于檢測在目標檢測位置處被檢測產(chǎn)品 的印刷質量，包括光學成像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述光學成像系統(tǒng)包括線 陣CCD相機、光學照明部件和安裝調節(jié)部件，所述光學照明部件與目標檢測位置的法線方 向重合，所述線陣CCD相機與目標檢測位置的法線之間的夾角大于0度小于90度，所述 安裝調節(jié)部件分別連接線陣CCD相機和光學照明部件，所述安裝調節(jié)部件為分別調節(jié)線陣 CCD相機和光學照明部件的位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件分 別與目標檢測位置之間的距離的部件。
上述光學成像系統(tǒng)還包括產(chǎn)品運動部件，所述產(chǎn)品運動部件為將被檢測產(chǎn)品輸送至目
標檢測位置并使得被檢測產(chǎn)品與線陣CCD相機之間產(chǎn)生相對運動的部件。
上述光學照明部件為具有漫射特性的光學照明部件；上述光學照明部件采用的光源為
白光功率型LED光源。
上述安裝調節(jié)部件為可六個維度調節(jié)線陣CCD相機的調節(jié)部件。 上述圖像處理系統(tǒng)為與標準模板比對方式分析判定是否符合標準的圖像處理系統(tǒng)。 一種基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法，使用線陣CCD相機和光學照明部件檢
測在目標檢測位置處被檢測產(chǎn)品的印刷質量，其特征在于，包括如下步驟
A、 根據(jù)被檢測產(chǎn)品的鐳射印刷圖像特點，分別調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件的 位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件分別與目標檢測位置之間的距 離；
B、 將被檢測產(chǎn)品輸送至目標檢測位置；
C、 使光學照明部件沿目標檢測位置的法線方向照射被檢測產(chǎn)品；
D、 采用線陣CCD相機與目標檢測位置的法線之間成一定的夾角拍攝被檢測產(chǎn)品，獲 得圖像數(shù)據(jù)，所述夾角大于0度小于90度；
E、 將歩驟D獲得的圖像數(shù)據(jù)進行處理，得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果。 執(zhí)行完歩驟E后，還執(zhí)行如下歩驟
F、 使得被檢測產(chǎn)品與線陣CCD相機之間產(chǎn)生相對運動，并返回步驟B。
步驟C所述的光學照明部件為具有漫射特性的光學照明部件；所述光學照明部件采用 的光源為白光功率型LED光源。
上述步驟E對圖像數(shù)據(jù)進行處理是指將步驟D獲得的圖像數(shù)據(jù)與標準模板比對獲得超 差點，判定是否符合標準，以得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果。
對上述超差點再進行多維度濾波、聚類和區(qū)域尺度分析，確定最終的印刷缺陷以判定 是否符合標準，得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果。
本發(fā)明的技術效果如下
本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，用于檢測在目標檢測位置處被檢測產(chǎn) 品的印刷質量，光學成像系統(tǒng)包括線陣CCD相機、光學照明部件和安裝調節(jié)部件，其中， 線陣CCD相機可以在極小的空間成像，降低對照明均勻性的要求，適合工業(yè)現(xiàn)場安裝，光 學照明部件與目標檢測位置的法線方向重合，線陣CCD相機與目標檢測位置的法線之間的 夾角大于0度小于90度，使得該光學成像系統(tǒng)成為一種直射斜拍光學成像系統(tǒng)，該"直射 斜拍"方式布置，能獲得鐳射、以及燙金、燙銀等高反射特性的產(chǎn)品的高品質圖像，安裝調節(jié)部件分別連接線陣CCD相機和光學照明部件，便于分別調節(jié)線陣CCD相機和光學照 明部件的工作位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件分別與目標檢測 位置之間的距離，以獲得清晰的圖像。本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，解 決了鐳射印刷品表面反射率過強、難于穩(wěn)定清晰成像的問題。
光學成像系統(tǒng)還包括產(chǎn)品運動部件，該產(chǎn)品運動部件為將被檢測產(chǎn)品輸送至目標檢測 位置并使得被檢測產(chǎn)品與線陣CCD相機之間產(chǎn)生相對運動的部件，從而實現(xiàn)對印刷產(chǎn)品的 連續(xù)檢測，以獲得整個印刷產(chǎn)品的完整圖像。
其中，光學照明部件選用具有漫射特性的光學照明部件，光學照明部件具有漫射特性， 可以防止鐳射表面形成過強的定向反射，從而極大地改善鐳射印刷圖案的成像特征。
光學照明部件采用的光源為高質量白光功率型LED光源，通過聚光準直、漫射設計， 形成高均勻的漫射光束，具有散熱好、半衰期長的優(yōu)點。
安裝調節(jié)部件為可以六個維度調節(jié)線陣CCD相機的調節(jié)部件，安裝調節(jié)部件可以在六 個維度上靈活調節(jié)線陣CCD相機，保證"直射斜拍"方式下，相機的工作距離和俯仰角度 最佳。
本發(fā)明光學成像系統(tǒng)利用CCD成像方式采集鐳射印刷品的高質量圖像，并通過圖像處 理系統(tǒng)進行圖像處理，與標準模板圖像進行比較，分析并判定印刷出來的圖像是否符合標 準，實現(xiàn)對鐳射特殊印刷工藝下的產(chǎn)品質量自動檢測。
本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法，使用線陣CCD相機和光學照明部件 檢測在目標檢測位置處被檢測產(chǎn)品的印刷質量，在分別調節(jié)好線陣CCD相機和光學照明部 件的位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件分別與目標檢測位置之間 的距離后，使光學照明部件沿目標檢測位置的法線方向照射被檢測產(chǎn)品，然后采用線陣CCD 相機與目標檢測位置的法線之間成一定的夾角拍攝被檢測產(chǎn)品，通過這種"直射斜拍"方 式，能夠解決鐳射印刷品表面反射率過強、難于穩(wěn)定清晰成像的問題，從而能獲得鐳射， 以及燙金、燙銀等高反射特性的產(chǎn)品的高品質圖像。
本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)和方法可應用于特殊印刷工藝如鐳射、 燙金、燙銀等工藝生產(chǎn)的印刷品表面質量自動檢測，可以極大提高印刷產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效 率。
圖1為本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)的結構框圖2為本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)的光學成像系統(tǒng)的結構圖3為本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法的流程圖4為本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法圖像處理的流程圖。
圖中各標號列示如下
1、線陣CCD相機，2、相機支架，3、安裝調節(jié)部件，4、光學照明部件，5、目標檢 測位置，6、產(chǎn)品運動部件。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明進行說明。
圖1為本發(fā)明的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)的結構框圖， 一種基于CCD 成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，用于檢測在目標檢測位置5處被檢測產(chǎn)品的印刷質量，包 括光學成像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)，圖2為本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)的 光學成像系統(tǒng)的結構圖，光學成像系統(tǒng)包括線陣CCD相機1、光學照明部件4和安裝調節(jié) 部件3，光學照明部件4與目標檢測位置5的法線方向重合，線陣CCD相機1與目標檢測 位置5的法線之間的夾角大于0度小于90度，安裝調節(jié)部件3分別連接線陣CCD相機1 和光學照明部件4，安裝調節(jié)部件3為分別調節(jié)線陣CCD相機1和光學照明部件4的位置、 角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機1和光學照明部件4分別與目標檢測位置5之間的距 離的部件。
線陣CCD相機1，具體采用進口三線陣彩色CCD相機，可以在極小的空間成像，降 低對照明均勻性的要求，適合工業(yè)現(xiàn)場安裝，并配以高成像質量的寬放大倍率的專業(yè)鏡頭， 滿足不同幅寬、不同檢測精度要求的印刷品的檢測。
光學成像系統(tǒng)還可以包括產(chǎn)品運動部件6，產(chǎn)品運動部件6用于輸送被檢測的印刷產(chǎn) 品，使被檢測產(chǎn)品與線陣CCD相機1之間產(chǎn)生相對運動，從而實現(xiàn)對印刷產(chǎn)品的連續(xù)檢測， 以獲得整個印刷產(chǎn)品的完整圖像，產(chǎn)品運動部件6能保證產(chǎn)品成像區(qū)域與線陣CCD相機1 之間的相對位置不變，使獲得的圖像不變形。若光學成像系統(tǒng)不包括產(chǎn)品運動部件，則可以 選擇另外的輸送被檢測產(chǎn)品的動力系統(tǒng)或動力裝置，該動力系統(tǒng)或動力裝置使得被檢測產(chǎn)品 與線陣CCD相機1之間產(chǎn)生相對運動，并保證產(chǎn)品成像區(qū)域與線陣CCD相機1之間的相對 位置不變，配合本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)一起完成檢測。
光學照明部件4為成像提供光源，要求均勻性較高、且光線發(fā)射角度較廣、照度足夠、 壽命較長，光學照明部件4具有漫射特性，可以防止鐳射表面形成過強的定向反射，從而極大地改善鐳射印刷圖案的成像特征，該光學照明部件采用的光源選擇高質量白光功率型LED 光源，其漫射特性可以滿足高反射特性產(chǎn)品的成像要求，通過聚光準直、漫射設計，形成高 均勻的漫射光束，具有散熱好、半衰期長的優(yōu)點。
安裝調節(jié)部件3分別連接線陣CCD相機1和光學照明部件4，便于更好地分別調節(jié)線 陣CCD相機1和光學照明部件4的工作位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機1和 光學照明部件4分別與目標檢測位置5之間的距離，以獲得穩(wěn)定清晰的圖像。具體地，安 裝調節(jié)部件3為可以六個維度調節(jié)線陣CCD相機1的調節(jié)部件，比如安裝調節(jié)部件3可 以包括光學照明部件4的安裝支架，該安裝支架設計成角度可調型，以便安裝調試過程中 的角度微調，安裝調節(jié)部件3還可以包括固定安裝線陣CCD相機1的相機支架2，相機支 架2設計成二維可調結構，結合整個安裝調節(jié)部件3的角度調節(jié)，構成六自由度的光學調 節(jié)機構，實現(xiàn)線陣CCD相機的六自由度可調，保證"直射斜拍"方式下，線陣CCD相機 的工作距離和俯仰角度最佳。
具體地，產(chǎn)品運動部件將印刷后被檢測產(chǎn)品輸送到目標檢測位置，采用的光學照明部 件為發(fā)光面具有一定線寬的高漫射白光光源部件，如白光功率型LED光源的表面設置一層 高漫射材料(如硫酸紙、毛玻璃等)，光沿被檢測產(chǎn)品表面法線方向照射物體，光斑落于檢 測物體上，選擇位于光斑范圍內(nèi)的某一條線作為檢測點，線陣CCD相機在光學照明部件的 某一側以較小的傾斜角度(大于0度小于90度)進行拍攝，并確保光路無干涉。這種光學 照明部件在檢測點處以法線方向直射目標點，而線陣CCD相機從單側斜拍攝成像的"直射 斜拍"方式，能獲得鐳射、以及燙金、燙銀等高反射特性的產(chǎn)品的高品質圖像。
光學成像系統(tǒng)利用CCD成像方式采集鐳射印刷品的高質量圖像后，通過圖像處理系統(tǒng) 進行處理，圖像處理系統(tǒng)與標準模板圖像進行比較，分析并判定印刷出來的圖像是否符合 標準，實現(xiàn)對鐳射特殊印刷工藝下的產(chǎn)品質量自動檢測。具體地，基于CCD成像的鐳射印 刷質量檢測系統(tǒng)啟動時，需要首先加載標準模板圖像，作為檢測的基礎，線陣CCD相機1 實時采集被測產(chǎn)品圖像，通過自動對位，將采集圖像與標準模板對齊，而后比較相應位置 上的印刷圖像，確定圖案上的超差點，再對超差點進行不同維度的濾波，去除由于采集系 統(tǒng)噪聲導致的虛假信號，然后，對超差點進行聚類和區(qū)域尺度位置分析，忽略體積小、不 影響質量的小缺陷，判斷并保留大缺陷的位置和強度信息，進行缺陷位置輸出和報警，艮口， 通過預先設計的接口通知印刷設備發(fā)現(xiàn)印刷錯誤，或者直接通過報警器通知印刷工人進行 下一歩處理。其中，對超差點的多維度濾波、聚類和區(qū)域尺度分析，能夠使得該圖像處理 系統(tǒng)更加精確地判定鐳射特殊印刷工藝下的印刷產(chǎn)品是否符合標準，完成印刷產(chǎn)品質量的
自動檢測。
圖3為本發(fā)明基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法的流程圖。 一種基于CCD成像 的鐳射印刷質量檢測方法，使用線陣CCD相機和光學照明部件檢測在目標檢測位置處被檢 測產(chǎn)品的印刷質量，包括如下步驟
A、 根據(jù)被檢測產(chǎn)品的鐳射印刷圖像特點，分別調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件的 位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件分別與目標檢測位置之間的距 離；
B、 將被檢測產(chǎn)品輸送至目標檢測位置；
C、 使光學照明部件直射被檢測產(chǎn)品，即，光學照明部件沿目標檢測位置的法線方向照 射被檢測產(chǎn)品；
D、 采用線陣CCD相機斜拍被檢測產(chǎn)品，獲得圖像數(shù)據(jù)，即，線陣CCD相機與目標檢 測位置的法線之間成一定的夾角拍攝被檢測產(chǎn)品，所述夾角大于0度小于90度；
E、 將步驟D獲得的圖像數(shù)據(jù)進行處理，得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果。 執(zhí)行完歩驟E后，還執(zhí)行如下步驟-
F、 如果被檢測產(chǎn)品輸送完畢，則檢測結束，否則，使得被檢測產(chǎn)品與線陣CCD相機 之間產(chǎn)生相對運動，并返回歩驟B。
其中，步驟C所述的光學照明部件為具有漫射特性的光學照明部件；所述光學照明部 件采用的光源為白光功率型LED光源。
歩驟E的具體實施方式
為將獲得的圖像數(shù)據(jù)與標準模板比對方式分析判定是否符合標 準，從而得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果，如圖4所示，圖4為本發(fā)明基于CCD成像的鐳射 印刷質量檢測方法圖像處理的流程圖。首先加載獲取標準模板，再將線陣CCD相機實時采 集被檢測產(chǎn)品的圖像與標準模板位置對齊，而后與標準模板比對獲得超差點，再對超差點 進行多維度濾波，從而去除虛假信號，然后，對超差點進行聚類和區(qū)域尺度位置分析，忽 略體積小、不影響質量的小缺陷，判斷并保留大缺陷的位置和強度信息，最后進行缺陷位 置輸出和報警，從而完成圖像處理。
本發(fā)明不同于現(xiàn)有的印刷質量檢測系統(tǒng)和方法，創(chuàng)造性地采用了特殊的光照成像方式， 實現(xiàn)了印刷行業(yè)中目前最難解決的燙金、燙銀、鐳射等特殊工藝下的印刷產(chǎn)品質量的自動 檢測。
應當指出，以上所述具體實施方式
可以使本領域的技術人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造， 但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已
進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改或 者等同替換，總之， 一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵 蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當中。
權利要求
1、一種基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，用于檢測在目標檢測位置處被檢測產(chǎn)品的印刷質量，包括光學成像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，所述光學成像系統(tǒng)包括線陣CCD相機、光學照明部件和安裝調節(jié)部件，所述光學照明部件與目標檢測位置的法線方向重合，所述線陣CCD相機與目標檢測位置的法線之間的夾角大于0度小于90度，所述安裝調節(jié)部件分別連接線陣CCD相機和光學照明部件，所述安裝調節(jié)部件為分別調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件的位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件分別與目標檢測位置之間的距離的部件。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所 述光學成像系統(tǒng)還包括產(chǎn)品運動部件，所述產(chǎn)品運動部件為將被檢測產(chǎn)品輸送至目標檢測 位置并使得被檢測產(chǎn)品與線陣CCD相機之間產(chǎn)生相對運動的部件。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，其特征在于， 所述光學照明部件為具有漫射特性的光學照明部件，所述光學照明部件采用的光源為白光 功率型LED光源。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，其特征在于， 所述安裝調節(jié)部件為可六個維度調節(jié)線陣CCD相機的調節(jié)部件。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)，其特征在于， 所述圖像處理系統(tǒng)為與標準模板比對方式分析判定是否符合標準的圖像處理系統(tǒng)。
6、 一種基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法，使用線陣CCD相機和光學照明部件 檢測在目標檢測位置處被檢測產(chǎn)品的印刷質量，其特征在于，包括如下步驟A、 根據(jù)被檢測產(chǎn)品的鐳射印刷圖像特點，分別調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件的 位置、角度和方向，以及調節(jié)線陣CCD相機和光學照明部件分別與目標檢測位置之間的距 離；B、 將被檢測產(chǎn)品輸送至目標檢測位置；C、 使光學照明部件沿目標檢測位置的法線方向照射被檢測產(chǎn)品；D、 采用線陣CCD相機與目標檢測位置的法線之間成一定的夾角拍攝被檢測產(chǎn)品，獲 得圖像數(shù)據(jù)，所述夾角大于0度小于90度；E、 將歩驟D獲得的圖像數(shù)據(jù)進行處理，得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果。
7、 根據(jù)權利要求6所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法，其特征在于，執(zhí) 行完歩驟E后，還執(zhí)行如下步驟F、使得被檢測產(chǎn)品與線陣CCD相機之間產(chǎn)生相對運動，并返回步驟B。
8、 根據(jù)權利要求6或7所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法，其特征在于， 歩驟C所述的光學照明部件為具有漫射特性的光學照明部件；所述光學照明部件采用的光 源為白光功率型LED光源。
9、 根據(jù)權利要求6或7所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法，其特征在于， 所述步驟E對圖像數(shù)據(jù)進行處理是指將步驟D獲得的圖像數(shù)據(jù)與標準模板比對獲得超差點， 判定是否符合標準，以得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果。
10、 根據(jù)權利要求9所述的基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測方法，其特征在于，對 所述超差點再進行多維度濾波、聚類和區(qū)域尺度分析，確定最終的印刷缺陷以判定是否符 合標準，得到產(chǎn)品印刷質量的檢測結果。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于CCD成像的鐳射印刷質量檢測系統(tǒng)和方法，用于檢測在目標檢測位置處被檢測產(chǎn)品的印刷質量，該系統(tǒng)包括光學成像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)，光學成像系統(tǒng)包括線陣CCD相機、光學照明部件和安裝調節(jié)部件，光學照明部件與目標檢測位置的法線方向重合，線陣CCD相機與目標檢測位置的法線之間的夾角大于0度小于90度，安裝調節(jié)部件分別連接線陣CCD相機和光學照明部件。本發(fā)明利用CCD成像方式采集鐳射印刷品的高質量圖像，并通過圖像處理系統(tǒng)處理，實現(xiàn)了印刷行業(yè)中目前最難解決的燙金、燙銀、鐳射等特殊工藝下的印刷產(chǎn)品質量的自動檢測。
文檔編號G01N21/88GK101339145SQ20081011872
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權日2008年8月20日
發(fā)明者何曉燕, 敏 朱, 王巖松, 嚴 趙 申請人:北京凌云光視數(shù)字圖像技術有限公司