專利名稱：基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種印刷行業(yè)中電子雕刻制版質(zhì)量檢測裝置，特別的涉及一種基 于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
印刷作為現(xiàn)代加工服務(wù)業(yè)，涵蓋食品包裝、人革、卷煙包裝、建筑家居裝飾材料、地 板材料、布料等廣泛領(lǐng)域，對我國精神文明的建設(shè)及國民經(jīng)濟的發(fā)展起到十分重要的推動 作用。隨著電子雕刻機的發(fā)展，作為四大印刷方式之一的凹版印刷在印刷業(yè)的地位得到顯 著的提高，而凹版印刷的制版質(zhì)量主要表現(xiàn)在網(wǎng)穴的三維幾何形狀、表面的光潔度以及網(wǎng) 穴的空間分布，由于網(wǎng)穴往往是非規(guī)則形狀，對其自動測量存在許多難點，目前雕刻制版質(zhì) 量的檢測方法多采用人工肉眼判讀的方式和使用網(wǎng)穴深度測量儀，其中人工檢測難免會帶 來人為主觀因素增加、對操作工人技能和經(jīng)驗要求高以及難以實現(xiàn)在線監(jiān)控等不足，而網(wǎng) 穴深度測量儀只能離線檢測網(wǎng)穴深度，難以實現(xiàn)在線質(zhì)量監(jiān)控。因此，為了保證電子雕刻制 版高質(zhì)量和高效率，需要一套快速、準確的質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于視覺的數(shù)字式電子雕刻質(zhì) 量制版在線監(jiān)控裝置，利用雙目機器視覺技術(shù)，實時獲取輥筒上網(wǎng)穴的尺寸，容積，表面粗 糙度，三維圖像特性參數(shù)，在線監(jiān)控電子雕刻機的運行狀態(tài)。本實用新型主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一、一種基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控方法在線采集雙視角下輥筒上的網(wǎng)穴圖像，通過運用投影變換技術(shù)、小波消噪技術(shù)、 CLAHE圖像增強技術(shù)、灰度歸一化技術(shù)、亞像素精度閾值處理技術(shù)、SIFT特征匹配技術(shù)、改 進的種子增長法、動態(tài)規(guī)劃匹配技術(shù)、三維成像技術(shù)實時獲取輥筒上網(wǎng)穴的尺寸，容積，表 面粗糙度，三維圖像特性參數(shù)，根據(jù)特性參數(shù)的不同，采用不同的通訊方式經(jīng)相應的通訊總 線傳輸?shù)竭\動控制中心，再通過這些參數(shù)與標準參數(shù)的比較，調(diào)整電子雕刻機運動狀態(tài)和 工作參數(shù)以及進行運動誤差補償，實現(xiàn)在線監(jiān)控電子雕刻制版質(zhì)量。二、一種基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置它由網(wǎng)穴成像設(shè)備和基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊兩部分組成；其中， 網(wǎng)穴成像設(shè)備包括彈簧防震片，隨動機構(gòu)，右底座，右豎桿，右連接夾，調(diào)焦機構(gòu)，右CMOS攝 像頭，左CMOS攝像頭，體式顯微鏡，橫桿，左連接夾，左豎桿，左底座，彈簧防震片；左底座和 右底座分別通過各自的彈簧防震片固定在隨動機構(gòu)頂面雕刻頭的兩側(cè)；左豎桿和右豎桿底 部分別固定在左底座和右底座上，左連接夾和右連接夾的一端分別套在左、右豎桿中，左連 接夾和右連接夾的另一端安裝在橫桿的兩端，橫桿上安裝能調(diào)節(jié)體式顯微鏡焦距的調(diào)焦機 構(gòu)，左CMOS攝像頭和右CMOS攝像頭分別安裝在體式顯微鏡的目鏡筒上，左CMOS攝像頭和 右CMOS攝像頭分別通過信號線與基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊相連接。[0009]所述的基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊，包括基于雙核ADSP Blacfin561 的嵌入式質(zhì)量評價中心，PXI通訊控制中心，CAN通訊控制中心，USB通訊控制中心，液晶顯 示屏；基于雙核ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心分別與PXI通訊控制中心，CAN 通訊控制中心，USB通訊控制中心，液晶顯示屏和兩個CMOS攝像頭經(jīng)相應的數(shù)據(jù)線連接。所述的基于雙核ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心，包括圖像采集控制子 模塊和圖像處理子模塊。本實用新型具有的有益效果是本實用新型利用雙目機器視覺的技術(shù)，在線監(jiān)控電子雕刻機的試雕過程，實時、準 確的檢測凹印制版的質(zhì)量，自動與標準質(zhì)量要求進行比較，實現(xiàn)電子雕刻機運動狀態(tài)和工 作參數(shù)的調(diào)整以及運動誤差補償。同時提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低以及準確、高效的多通 訊方式并存的在線監(jiān)控裝置，實現(xiàn)電子雕刻機的自動化試雕。

圖1是基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置安裝示意圖。圖2是基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊原理框圖。圖4是圖像采集子模塊原理框圖。圖5是USB控制子模塊原理框圖。圖6是CAN控制子模塊原理框圖。圖7是PXI控制子模塊原理框圖。圖8是圖像處理模塊的流程圖。圖9是網(wǎng)穴表面粗糙度計算分層示意圖。圖10是網(wǎng)穴第i層的俯視放大示意圖。圖中1、彈簧防震片，2、隨動機構(gòu)，3、右底座，4、右豎桿，5、右連接夾，6、調(diào)焦機構(gòu)， 7、右CMOS攝像頭，8、左CMOS攝像頭，9、體式顯微鏡，10、橫桿，11、輥筒，12、左連接夾，13、左 豎桿，14、左底座，15、彈簧防震片，16、雕刻頭。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。在圖1和圖2中，基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置由網(wǎng)穴成像 設(shè)備和基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊兩部分組成；其中，網(wǎng)穴成像設(shè)備包括彈簧 防震片1，隨動機構(gòu)2，右底座3，右豎桿4，右連接夾5，調(diào)焦機構(gòu)6，右CMOS攝像頭7，左CMOS 攝像頭8，體式顯微鏡9，橫桿10，左連接夾12，左豎桿13，左底座14，彈簧防震片15 ；左底 座14和右底座3分別通過各自的彈簧防震片15、1固定在隨動機構(gòu)2頂面雕刻頭16的兩 側(cè)；左豎桿13和右豎桿4底部分別固定在左底座14和右底座3上，左連接夾12和右連接 夾5的一端分別套在左、右豎桿13、4中，左連接夾12和右連接夾5的另一端安裝在橫桿10 的兩端，橫桿10上安裝能調(diào)節(jié)體式顯微鏡9焦距的調(diào)焦機構(gòu)6，左CMOS攝像頭8和右CMOS 攝像頭7分別安裝在體式顯微鏡6的目鏡筒上，左CMOS攝像頭8和右CMOS攝像頭7分別 通過信號線與基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊相連接。[0026]圖3中，所述的基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊，包括基于雙核 ADSPBlacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心，PXI通訊控制子模塊，CAN通訊控制子模塊，USB 通訊控制子模塊，液晶顯示屏，PXI通訊接口，CAN通訊接口，USB通訊接口 ；基于雙核ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心分別與PXI通訊控制子模塊，CAN通訊控制子模塊，USB 通訊控制子模塊，液晶顯示屏和兩個CMOS攝像頭經(jīng)相應的數(shù)據(jù)線連接。所述的基于雙核 ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心，包括圖像采集控制子模塊和圖像處理子模塊。 網(wǎng)穴的左右視圖分別通過圖像采集控制子模塊控制左CMOS攝像頭和右CMOS攝像頭采集獲 取。在試雕前的調(diào)焦過程中，左右攝像頭拍攝的視頻圖像直接傳輸?shù)揭壕э@示屏顯示。圖4顯示了圖像采集控制子模塊和左右CMOS攝像頭的連接關(guān)系，左右 MT9P031CM0S芯片同時得到ADSP Blacfin 561的TRIGGER信號后，觸發(fā)拍攝同一時刻的左 右視圖，接著傳給ADSP Blacfin 561相應的行信號LINE、幀信號FRAME、時鐘信號CLOCK和 12位的數(shù)據(jù)信號DW-12]實現(xiàn)網(wǎng)穴圖像的傳輸。ADSP Blacfin 561接收到網(wǎng)穴圖像數(shù)據(jù) 后，圖像處理模塊進行相應的網(wǎng)穴圖像處理和分析。根據(jù)分析后的結(jié)果不同，通過USB通訊 方式、PXI通訊方式、CAN通訊方式三種不同的通訊方式經(jīng)相應的通訊接口傳輸?shù)较鄳目?線上。圖5中，USB通訊控制子模塊主要包括ISP1581USB控制芯片，ISP1581USB控制芯 片上的 /CS、/RD、/WR、INT、AD0、AD<1-7>、DATA<0-15> 接口分別和 ADSP BF-561 的 /AMS1、/ A0E、/AWE、PF3、/ABE3、A<2-8>、D<0-15> 相連接，ISP1581USB 控制芯片上的 USBD-和 USBD+ 與USB通訊接口相連接。圖中箭頭方向表示信號傳輸?shù)姆较?。圖6中CAN通訊控制子模塊主要包括SJA1000CAN控制芯片，兩個6N137光電耦合 器和 TJA1040 轉(zhuǎn)換器。SJA1000CAN 控制芯片的 AD<0_7>、INT、WR、RD、CS 分別和 ADSP-BF561 的 D<0-7>、PF4、/AWE、/A0E、/AMS2 連接，SJA1000CAN 控制芯片的輸入輸出 口 RXD0 和 TXD0 分別和6附37光耦相連，6附37光耦的另兩端連接TJA1040轉(zhuǎn)換器，TJA1040轉(zhuǎn)換器上的CH 和CL與CAN通訊接口連接。圖中箭頭方向表示信號傳輸?shù)姆较?。圖7中PXI通訊控制子模塊主要包括CY7C09449控制芯片，CY7C09449控制芯片 的 BE#[3]、ADR<2:14>、DQ<0:15>、RDY_0UT#、READ#、WRITE#、SELECT# 分別和 ADSP-BF561 的 AD<2>、AD<3:16>、D<0:15>、READ、/A0E、/AWE、/AMS3 連接，CY7C09449 控制芯片的 AD<0:31>、 C/BE[0:3]、PAR、FRAMES,IRDY#、TRDY#、ST0P#、IDSEL#、DEVSEL#、REQ#、GNT#、PEAR#、SERR#、 NTA#與PXI接口相連。圖中箭頭方向表示信號傳輸?shù)姆较?。圖8中圖像處理模塊的流程圖，獲得左右視圖后，根據(jù)計算的特性參數(shù)不一樣，分 為三條流程，計算網(wǎng)穴面積，依次進行投影幾何變換、小波消噪處理、CLAHE圖像增強、灰度 歸一化、亞像素閾值處理、細節(jié)處理、計算網(wǎng)穴圖像面積、轉(zhuǎn)換同面積的虛擬圓、計算虛擬圓 的實際半徑；提取網(wǎng)穴輪廓依次進行投影幾何變換、小波消噪處理、有限自適應直方圖均衡 化(CLAHE)圖像增強、灰度歸一化、亞像素閾值處理、細節(jié)處理、Canny邊緣提取、模板匹配 識別、判斷網(wǎng)穴輪廓；計算網(wǎng)穴容積和表面粗糙度依次進行投影幾何變換、小波消噪處理、 CLAHE圖像增強、灰度歸一化、Fusiollo法圖像校正、提取SIFT特征點、改進的種子增長法、 分段動態(tài)規(guī)劃匹配、三角化測量法、密集型重構(gòu)法、獲得三維圖像信息、計算網(wǎng)穴容積和表 面粗糙度。獲得網(wǎng)穴的特性參數(shù)后，與標準特性參數(shù)比較，由雕刻運動控制中心調(diào)整雕刻運 動狀態(tài)。[0032]圖9顯示的是網(wǎng)穴三維分層示意圖，在計算表面粗糙度的時候，把網(wǎng)穴在深度方 向分成nlevel(n彡10)。圖10顯示的是第i層的俯視放大示意圖，通過尋找該層上面的離中心軸最遠的點 和最近的點，計算出最遠點和最近點間距值屯。裝置的安裝和調(diào)焦過程在試雕前，首先按照圖1的安裝方式把基于視覺的數(shù)字 式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置固定到電子雕刻機的隨動機構(gòu)2上，接著通過左連接夾 12和右連接夾5的調(diào)節(jié)升降橫桿，使得橫桿略高于雕刻頭16，通過調(diào)焦機構(gòu)6調(diào)整好體式 顯微鏡9的角度，使體式顯微鏡9的物鏡中心軸對準檢測網(wǎng)穴的中心，調(diào)節(jié)調(diào)焦機構(gòu)6給體 式顯微鏡9進行對焦，直到液晶顯示屏中出現(xiàn)清晰的網(wǎng)穴圖像為止。再微調(diào)體式顯微鏡9 的角度和橫桿10的位置，使左右CMOS攝像頭的視野范圍包括整個網(wǎng)穴。圖像處理模塊實現(xiàn)的流程監(jiān)控前，首先采用基于弱視差模型的標定方法進行左 右攝像頭內(nèi)外參數(shù)的標定；開始試雕后，當單一網(wǎng)穴雕刻結(jié)束后，基于雙核ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心中的圖像采集控制中心同時觸發(fā)左右CMOS攝像頭曝光拍攝，獲 得同一時刻下網(wǎng)穴的左右視圖，再采用投影變換技術(shù)對左右視圖中的目標網(wǎng)穴進行幾何變 換，消除透視畸變得到正視下的網(wǎng)穴圖像，接著依次進行相應的小波圖像消噪、CLAHE圖像 增強、灰度歸一化、亞像素精度閾值處理、細節(jié)處理提取出目標網(wǎng)穴的二值化圖像，計算出 網(wǎng)穴的圖像面積，轉(zhuǎn)換為同面積的虛擬圓，并結(jié)合標定參數(shù)計算出虛擬圓的半徑R，根據(jù)檢 測的網(wǎng)穴虛擬圓半徑R與標準值的比較，判斷雕刻頭的尺寸選擇是否正確和雕刻深度是否 過大。同時采用Canny邊緣檢測法提取出網(wǎng)穴的外形輪廓，通過模板匹配識別技術(shù)，判斷出 網(wǎng)穴是否為圓形，再通過CAN通訊方式給運動控制中心發(fā)送網(wǎng)穴變形參數(shù)，調(diào)整雕刻頭和 輥筒對應的運動參數(shù)。接著根據(jù)外極線標準幾何結(jié)構(gòu)采用Fusiello法對左右視圖進行圖 像校正，使得左右視圖的外極線平行于水平方向，利用極線約束、連續(xù)性約束、唯一性約束 等約束條件和SIFT特征匹配技術(shù)，提取出左右視圖中匹配的SIFT特征點，再以這些SIFT 特征點作為種子，采用改進的種子增長法和分段動態(tài)規(guī)劃法進行從稀疏到稠密的兩步立體 匹配策略，獲得網(wǎng)穴上每一點的對應匹配關(guān)系，結(jié)合標定參數(shù)，采用視差原理的三角測量法 計算出網(wǎng)穴各點的三維坐標值，最后采用密集型重構(gòu)法重現(xiàn)出網(wǎng)穴的三維圖像。通過分析 三維圖像信息，得到網(wǎng)穴的深度h，根據(jù)圓錐計算公式V = (1/3) JiR2h計算出網(wǎng)穴的容積； 接著把三維網(wǎng)穴按深度方向分成n層(n ^ 10)，尋找每一層i上離網(wǎng)穴中心軸最近和最遠 點，取其差值為屯，根據(jù)表面粗糙度的評定參數(shù)微觀不平等十點高度的定義，E di/n則可體 現(xiàn)出網(wǎng)穴的表面粗糙度。再與實際要求的標準值進行比較，調(diào)整雕刻頭的雕刻深度和力度。 同時，獲得的視頻圖像通過PXI通訊方式傳到上位機上保存，偏差報告和運動參數(shù)的調(diào)整 方案通過CAN通訊方式傳到上位機以便查看。
權(quán)利要求一種基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置，其特征在于它由網(wǎng)穴成像設(shè)備和基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊兩部分組成；其中，網(wǎng)穴成像設(shè)備包括第一彈簧防震片(1)，隨動機構(gòu)(2)，右底座(3)，右豎桿(4)，右連接夾(5)，調(diào)焦機構(gòu)(6)，右CMOS攝像頭(7)，左CMOS攝像頭(8)，體式顯微鏡(9)，橫桿(10)，左連接夾(12)，左豎桿(13)，左底座(14)，第二彈簧防震片(15)；左底座(14)和右底座(3)分別通過各自的彈簧防震片(15、1)固定在隨動機構(gòu)(2)頂面雕刻頭(16)的兩側(cè)；左豎桿(13)和右豎桿(4)底部分別固定在左底座(14)和右底座(3)上，左連接夾(12)和右連接夾(5)的一端分別套在左、右豎桿(13、4)中，左連接夾(12)和右連接夾(5)的另一端安裝在橫桿(10)的兩端，橫桿(10)上安裝能調(diào)節(jié)體式顯微鏡(9)焦距的調(diào)焦機構(gòu)(6)，左CMOS攝像頭(8)和右CMOS攝像頭(7)分別安裝在體式顯微鏡(6)的目鏡筒上，左CMOS攝像頭(8)和右CMOS攝像頭(7)分別通過信號線與基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置， 其特征在于所述的基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊，包括基于雙核ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心，PXI通訊控制中心，CAN通訊控制中心，USB通訊控制中心，液晶 顯示屏；基于雙核ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心分別與PXI通訊控制中心，CAN 通訊控制中心，USB通訊控制中心，液晶顯示屏和兩個CMOS攝像頭經(jīng)相應的數(shù)據(jù)線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置，其 特征在于所述的基于雙核ADSP Blacfin 561的嵌入式質(zhì)量評價中心，包括圖像采集控制 子模塊和圖像處理子模塊。
專利摘要本實用新型提出了一種基于視覺的數(shù)字式電子雕刻制版質(zhì)量在線監(jiān)控裝置。它由網(wǎng)穴成像設(shè)備和基于網(wǎng)穴圖像信息的在線質(zhì)量評價模塊兩部分組成，利用雙目機器立體視覺的運用投影變換技術(shù)、小波消噪技術(shù)、CLAHE圖像增強技術(shù)、灰度歸一化技術(shù)、亞像素精度閾值處理技術(shù)、SIFT特征匹配技術(shù)、改進的種子增長法、動態(tài)規(guī)劃匹配技術(shù)、三維成像技術(shù)實時獲取輥筒上網(wǎng)穴的尺寸，容積，表面粗糙度，三維圖像特性參數(shù)，通過這些參數(shù)與標準參數(shù)的比較，調(diào)整電子雕刻機運動狀態(tài)和工作參數(shù)以及進行運動誤差補償，實現(xiàn)在線監(jiān)控電子雕刻制版質(zhì)量。同時提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低以及準確、高效的多通訊方式并存的在線監(jiān)控裝置，實現(xiàn)電子雕刻機的自動化試雕。
文檔編號B41C1/04GK201657207SQ20102013118
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者萬新銘, 樓云芳 申請人:浙江博瑪數(shù)碼電子有限公司