專利名稱：一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子自動計數(shù)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于圖像傳感器的高速紙張計 數(shù)器。
技術(shù)背景紙張計數(shù)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的重要環(huán)節(jié)，特別是在印刷包裝等一些傳統(tǒng) 大工業(yè)中。伴隨著印刷業(yè)的飛速發(fā)展，各類紙張用量也不斷巨幅增加，僅報紙、書刊和 各類包裝印刷用紙的年消耗量在2005年就達到了 5930萬噸，并以每年13%以上的速度 遞增，而紙張計數(shù)器在這些巨額紙張的運用過程中是必不可少的工具。但我國目前的紙 張計數(shù)主要由手工操作完成，。這種最原始的計數(shù)方法不僅耗時、耗力、效率低，而且 極易產(chǎn)生人為的錯誤，甚至在計數(shù)的過程中損壞印刷品。而一些比較先進的企業(yè)，已開 始使用紙張計數(shù)器，這些計數(shù)器實際上是一個光、機、電一體化計數(shù)系統(tǒng)。市場上己經(jīng)存在的紙張高速計數(shù)系統(tǒng)，主要分為兩種第一種是使用一束氣流吹開 疊在一起的紙張，進而用一束極細的光柱對吹開的縫隙進行掃描的計數(shù)系統(tǒng)。該設(shè)備使 用氣流，這不僅需要配套的輔助供氣系統(tǒng)，而且氣流容易將一張印刷品的不同層次吹開， 在造成計數(shù)錯誤的同時也損壞了印刷品的質(zhì)量；由于在計數(shù)過程中，必須針對印刷品的 不同硬度和曲張度對氣流的強度做出調(diào)整，因此需要專業(yè)的工作人員。這些缺陷大大限 制了該設(shè)備的使用環(huán)境及進一歩普及。第二種是一種核心部件配有一線陣相機的紙張計 數(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中還配有相應(yīng)的采集卡、計算機和動作機構(gòu)。系統(tǒng)將重疊在一起的印刷 品的側(cè)面通過線陣相機掃描到計算機，從而實現(xiàn)計數(shù)運算。該計數(shù)系統(tǒng)成本高，并且需 要配備電腦，體積過于龐大，不利于大范圍的普及。因此，研發(fā)一種高效、高速、廉價、 高精度、易于操作的紙張計數(shù)器就極其必要和迫切。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、攜帶方便、 圖像采集分辨率高、計數(shù)準確以及運行效率高的基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種基于圖像傳感器的高速紙張計 數(shù)器，包括相配接的光電集成模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、人機接口和供電模 塊，采取的措施包括光電集成模塊包括線性圖象傳感器；數(shù)據(jù)傳輸模塊包括能接收線性圖象傳感器的圖像信息、并且能將原始圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的A/D轉(zhuǎn)換芯片；數(shù)據(jù)處理模塊包括能與A/D轉(zhuǎn)換芯片進行數(shù)據(jù)互傳的通用可編程輸入輸出口 ，數(shù)據(jù)處理模 塊經(jīng)傳輸線與人機接口相連接；光電集成模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和人機接 口均電連接有供電模塊。采取的措施還包括上述的光電集成模塊還配裝有高精度光學(xué)部件；該高精度光學(xué)部件包含有光學(xué)鏡 頭，并且該光學(xué)鏡頭能控制線性圖象傳感器上并行排列的點均勻聚焦在被計數(shù)對象的側(cè) 面上。上述的光電集成模塊放置于被計數(shù)對象的側(cè)面，并且相垂直放置，或相傾斜放置；上述的線性圖象傳感器采集的圖像為帶顏色的數(shù)據(jù)帶，并且該線性圖像傳感器圖像采集 的分辨厚度值范圍為0. 05毫米至10毫米。上述的數(shù)據(jù)傳輸模塊還內(nèi)置有控制電路。上述的數(shù)據(jù)處理模塊還包含有相配裝的嵌入式處理器、閃存單元、脈沖寬度調(diào)制器 和TC總線接口；所述的脈沖寬度調(diào)制器為嵌入式處理器的片內(nèi)外設(shè)，該脈沖寬度調(diào)制 器產(chǎn)生有能控制線性圖像傳感器運行的時鐘信號和起始信號。上述的人機接口包含有相配裝的人機接口控制器、能進行動態(tài)顯示的顯示部件、按 鍵信息存儲單元和鍵盤按鈕。上述的顯示部件為LED數(shù)碼管，或為LCD顯示屏。上述的按鍵信息存儲單元包含有相配裝的控制器、設(shè)置有顯示位數(shù)的掃描位數(shù)寄存 器和顯示驅(qū)動器；控制器按照掃描位數(shù)寄存器設(shè)置的顯示位數(shù)能控制顯示緩存的內(nèi)容順序輸入顯示驅(qū)動器內(nèi)。上述的供電模塊分為電池組件，或接入于市電。上述的電池組件為干電池，或為充電電池，或為集成充電器的內(nèi)置充電電池。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明光電集成模塊包括線性圖象傳感器；數(shù)據(jù)傳輸模塊包括能 接收線性圖象傳感器的圖像信息、并且能將原始圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的A/D轉(zhuǎn)換芯 片；數(shù)據(jù)處理模塊包括能與A/D轉(zhuǎn)換芯片進行數(shù)據(jù)互傳的通用可編程輸入輸出口，數(shù)據(jù) 處理模塊經(jīng)傳輸線與人機接口相連接；光電集成模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和 人機接口均電連接有供電模塊。本發(fā)明的優(yōu)點在于計數(shù)器不包含任何機械動作部分， 計數(shù)過程不包含任何機械動作，操作方便；計數(shù)器的體積小，可以通過電池供電，也可 以根據(jù)不同需求改變體積大小，甚至可以開發(fā)為便攜設(shè)備；對計數(shù)目標厚度范圍的要求 非常低，能夠適用于所有厚度在0.05毫米到IO毫米的紙張計數(shù)，且該范圍可以隨著圖 像傳感器技術(shù)的改進進一歩擴展；計數(shù)目標的最小厚度取決于圖像傳感器的精度和計數(shù) 算法，最大厚度為設(shè)備高度；計數(shù)目標的軟硬程度不影響計數(shù)速度和精確度；采用了先 進的圖像計數(shù)算法，通過空間轉(zhuǎn)換等方法準確迅速地計算出紙張數(shù)量，完成一次高度200 毫米的計數(shù)耗時在IO毫秒以內(nèi)；相對厚度為l毫米的紙張，其速度為20000張/秒，相 對厚度為0. 1毫米的紙張，其速度為200000張/秒，計數(shù)準確率高達100%。


圖1是本發(fā)明實施例的連接原理示意圖；圖2是圖1中人機接口的模塊連接原理示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的的工作原理示意圖圖4是本發(fā)明實施例的操作流程示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一歩詳細描述。如圖1至圖4所示的實施例，圖標號說明光電集成模塊l，線性圖象傳感器ll,高精度光學(xué)部件12，數(shù)據(jù)傳輸模塊2，控制電路21， A/D轉(zhuǎn)換芯片22，數(shù)據(jù)處理模塊3， 嵌入式處理器31，閃存單元32，脈沖寬度調(diào)制器33，通用可編程輸入輸出口 34, It 總線接口35，人機接口4，顯示部件41，掃描位數(shù)寄存器42，控制器43，顯示驅(qū)動器44，鍵盤按鈕45，按鍵信息存儲單元46，人機接口控制器47,供電模塊5。本發(fā)明實施例， 一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，包括相配接的光電集成模 塊l、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3、人機接口4和供電模塊5，光電集成模塊l包 括線性圖象傳感器ll;數(shù)據(jù)傳輸模塊2包括能接收線性圖象傳感器11的圖像信息、并 且能將原始圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的A/D轉(zhuǎn)換芯片22;所述的數(shù)據(jù)處理模塊3包括能 與A/D轉(zhuǎn)換芯片22進行數(shù)據(jù)互傳的通用可編程輸入輸出口 34，數(shù)據(jù)處理模塊3經(jīng)傳輸 線與人機接口 4相連接；光電集成模塊1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、數(shù)據(jù)處理模塊3和人機接 口 4均電連接有供電模塊5。本實施例是這樣實現(xiàn)的如圖1和圖2所示，光電集成模塊l、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、 數(shù)據(jù)處理模塊3、人機接口 4、供電模塊5;光電集成模塊1經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊2與數(shù)據(jù)處 理模塊3連接，在接到計數(shù)起始信號后迅速讀取一條關(guān)于計數(shù)對象側(cè)面的顏色數(shù)據(jù)帶， 并且該線性圖像傳感器11圖像采集的分辨厚度值范圍為0. 05毫米至10毫米；數(shù)據(jù)傳 輸模塊2內(nèi)的AZD轉(zhuǎn)換芯片22，用于高速傳輸光電集成模塊1采集的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)由模 擬信號到數(shù)字信號之間的快速轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)處理模塊3經(jīng)傳輸線6與人機接口 4連接，用 于控制A/D的轉(zhuǎn)換，并接收數(shù)據(jù)傳輸模塊2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理，并計算計數(shù)結(jié) 果；人機接口 4用于檢驗按鍵的指令輸入并及時存儲，通過It總線接口 35從數(shù)據(jù)處理 模塊3接收計數(shù)結(jié)果并顯示；供電模塊5用于為整個紙張計數(shù)系統(tǒng)提供電量。光電集成 模塊i包括線性圖象傳感器ll、高精度光學(xué)部件12。數(shù)據(jù)處理模塊3包括嵌入式處理器31、 FLASH32、 PWM33和GPI034，其中FLASH可 以翻譯成閃存單元，P簡33是Pulse Width Modulation的英文縮寫，中文翻譯成脈沖寬 度調(diào)制器；GPI0是General Programmable I叩ut Output Pin的英文縮寫，中文翻譯成 通用可編程輸入輸出口 ；嵌入式處理器31為ARM7系列和或其他類型的嵌入式處理器， 接收經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像信息暫存在FLASH32中，然后應(yīng)用自主研發(fā)的圖像算法分析 該組數(shù)據(jù)，得到計數(shù)結(jié)果，該結(jié)果通過總線接口 35與人機接口 4的控制器43通訊， 發(fā)送到顯示部分41上；P麵33為嵌入式處理器31的片內(nèi)外設(shè)，產(chǎn)生控制線性圖像傳感 器11的時鐘、起始信號；GPI034用于控制計數(shù)起始信號的輸出。人機接口 4包含有相配裝的人機接口控制器47、顯示部分4i、按鍵信息存儲單元 46、諸多的功能各異的鍵盤按鈕45:人機接口 4在系統(tǒng)通電后檢查是否有按鍵動作，一 旦有按鍵動作，馬上將檢測到的按鍵信息保存在按鍵信息存儲芯片46上，以備嵌入式 處理器31讀取顯示部分41為LED數(shù)碼管和或LCD顯示屏，按鍵信息存儲單元46包 括人機接口4的控制器43、掃描位數(shù)寄存器42、顯示驅(qū)動器44及其他部件。在每個顯 示刷新周期，控制器43按照掃描位數(shù)寄存器42指定的顯示位數(shù)，把顯示緩存的內(nèi)容按 先后順序送入顯示驅(qū)動器44，顯示部分41實現(xiàn)動態(tài)顯示效果。諸多的鍵盤按鈕45具有以下功能1、 鍵盤去抖動處理當(dāng)按鍵被按下和放開時，可能會出現(xiàn)電平狀態(tài)反復(fù)變化，稱 作鍵盤抖動。若不做處理會引起按鍵命令錯誤，所以要進行去抖動處理，以讀取穩(wěn)定的 鍵盤狀態(tài)為準。2、 雙鍵互鎖處理當(dāng)有兩個以上按鍵被同時按下時，系統(tǒng)只采樣優(yōu)先級高的按鍵。3、 連擊鍵處理當(dāng)某個按鍵按下時，輸出一次鍵值后，如果該按鍵還未釋放，該 鍵值連續(xù)有效，就像連續(xù)按住該鍵一樣，這種功能稱為連擊。連擊次數(shù)計數(shù)器可區(qū)別出 單擊或連擊。判斷連擊次數(shù)可以檢測被按時間，以防止某些功能錯誤操作。4、 功能鍵處理功能鍵能實現(xiàn)2個以上按鍵同時按下擴展按鍵數(shù)目或?qū)崿F(xiàn)特殊功能。供電模塊5分為電池組件，或接入于市電；電池組件可以為干電池，或可以為充電 電池，或為集成充電器的內(nèi)置充電電池。如圖3所示，是計數(shù)器的進一歩形象化。線性圖像傳感器11與高精度光學(xué)部件12 接近或緊貼計數(shù)紙張的一個側(cè)面，數(shù)據(jù)傳輸模塊2在接到由人機接口 4發(fā)出的計數(shù)指令后，迅速觸發(fā)線性圖像傳感器11采集一組關(guān)于側(cè)面的圖像信號，該信號隨即通過數(shù)據(jù)傳輸模塊2被高速傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊3內(nèi)的核心部件嵌入式處理器31中進行處理。如圖4所示為本發(fā)明實施例的工作流程-當(dāng)電源模塊5開始供電，程序啟動，系統(tǒng)初始化。此時，人機接口 4中的控制器 43檢査是否有按鍵按下。如果沒有按鍵按下，控制器43繼續(xù)執(zhí)行檢査命令；如果有按 鍵按下，按鍵信息存儲芯片46立即存儲按鍵信息，并通過I-C總線接口35將指令發(fā)送 到嵌入式處理器31;嵌入式處理器31通過數(shù)據(jù)傳輸模塊2發(fā)出計數(shù)指令，線性圖象傳 感器11接到指令后迅速采集計數(shù)紙堆邊緣圖像信號。該信號隨即通過數(shù)據(jù)傳輸模塊2 高速傳輸?shù)角度胧教幚砥?1，進行算法處理得出計數(shù)結(jié)果，并通過fC總線接口35將 結(jié)果發(fā)送到人機接口 4的顯示部分41供顯示。本發(fā)明的優(yōu)點在于，計數(shù)器不包含任何機械動作部分，計數(shù)過程不包含任何機械動 作，操作方便；計數(shù)器的體積小，可以通過電池供電，也可以根據(jù)不同需求改變體積大 小，甚至可以丌發(fā)為便攜設(shè)備；對計數(shù)目標厚度范圍的要求非常低，能夠適用于所有厚 度在0. 05毫米到10毫米的紙張計數(shù)，且該范圍可以隨著圖像傳感器技術(shù)的改進進一歩 擴展；計數(shù)目標的最小厚度取決于圖像傳感器的精度和計數(shù)算法，最大厚度為設(shè)備高度； 計數(shù)目標的軟硬程度不影響計數(shù)速度和精確度；采用了先進的圖像計數(shù)算法，通過空間 轉(zhuǎn)換等方法準確迅速地計算出紙張數(shù)量，完成一次高度200毫米的計數(shù)耗時在10毫秒 以內(nèi)；相對厚度為l毫米的紙張，其速度為20， 000張/秒，相對厚度為O. l毫米的紙 張，其速度為200， 000張/秒，計數(shù)準確率高達100%。本發(fā)明的最佳實施例已被闡明，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的各種變化或改型都不 會脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，包括相配接的光電集成模塊(1)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)、數(shù)據(jù)處理模塊(3)、人機接口(4)和供電模塊(5)，其特征是所述的光電集成模塊(1)包括線性圖象傳感器(11)；所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)包括能接收線性圖象傳感器(11)的圖像信息、并且能將原始圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的A/D轉(zhuǎn)換芯片(22)；所述的數(shù)據(jù)處理模塊(3)包括能與A/D轉(zhuǎn)換芯片(22)進行數(shù)據(jù)互傳的通用可編程輸入輸出口(34)，所述的數(shù)據(jù)處理模塊(3)經(jīng)傳輸線與人機接口(4)相連接；所述的光電集成模塊(1)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)、數(shù)據(jù)處理模塊(3)和人機接口(4)均電連接有供電模塊(5)。
2、 根椐權(quán)利要求1所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所 述的光電集成模塊U)還配裝有高精度光學(xué)部件(12);所述的高精度光學(xué)部件(12)包含 有光學(xué)鏡頭，并且該光學(xué)鏡頭能控制線性圖象傳感器(ll)上并行排列的點均勻聚焦在被 計數(shù)對象的側(cè)面上。
3、 根椐權(quán)利要求2所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所述的光電集成模塊a)放置于被計數(shù)對象的側(cè)面，并且相垂直放置，或相傾斜放置；所述的線性圖象傳感器(ll)采集的圖像為帶顏色的數(shù)據(jù)帶，并且該線性圖像傳感器(ll)圖像采集的分辨厚度值范圍為0. 05毫米至10毫米。
4、 根椐權(quán)利要求l所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊(2)還內(nèi)置有控制電路(21)。
5、 根椐權(quán)利要求l所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所述的數(shù)據(jù)處理模塊(3)還包含有相配裝的嵌入式處理器(31)、閃存單元(32)、脈沖寬度 調(diào)制器(33)和rc總線接口(35);所述的脈沖寬度調(diào)制器(33)為嵌入式處理器(31)的片 內(nèi)外設(shè)，該脈沖寬度調(diào)制器(33)產(chǎn)生有能控制線性圖像傳感器(11)運行的時鐘信號和起 始信號。
6、 根椐權(quán)利要求1所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所 述的人機接口 (4)包含有相配裝的人機接口控制器(47)、能進行動態(tài)顯示的顯示部件 (41)、按鍵信息存儲單元(46)和鍵盤按鈕(45)。
7、 根椐權(quán)利要求6所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所 述的顯示部件(41)為LED數(shù)碼管，或為LCD顯示屏。
8、 根椐權(quán)利要求7所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所 述的按鍵信息存儲單元(鄰)包含有相配裝的控制器(43)、設(shè)置有顯示位數(shù)的掃描位數(shù)寄 存器(42)和顯示驅(qū)動器(44);所述的控制器(43)按照掃描位數(shù)寄存器(42)設(shè)置的顯示位 數(shù)能控制顯示緩存的內(nèi)容順序輸入顯示驅(qū)動器(44)內(nèi)。
9、 根椐權(quán)利要求1所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所 述的供電模塊(5)分為電池組件，或接入于市電。
10、 根椐權(quán)利要求9所述的一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，其特征是所 述的電池組件為干電池，或為充電電池，或為集成充電器的內(nèi)置充電電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于圖像傳感器的高速紙張計數(shù)器，包括相配接的光電集成模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、人機接口和供電模塊，光電集成模塊包括線性圖象傳感器；數(shù)據(jù)處理模塊包括能接收線性圖象傳感器的圖像信息、并且能將原始圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息的A/D轉(zhuǎn)換芯片；數(shù)據(jù)處理模塊包括能與A/D轉(zhuǎn)換芯片進行數(shù)據(jù)互傳的通用可編程輸入輸出口，數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)傳輸線與人機接口相連接；供電模塊均與光電集成模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和人機接口相電連接；計數(shù)器不包含任何機械動作部分，計數(shù)過程不包含任何機械動作，操作方便；能夠適用于所有厚度在0.05毫米到10毫米的紙張計數(shù)；計數(shù)目標的軟硬程度不影響計數(shù)速度和精確度。
文檔編號G06M9/00GK101221631SQ20081005947
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
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