用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的高速采集檢測系統(tǒng)包括輸送帶和設在輸送帶上方的前置面陣相機和檢測面陣相機，前置面陣相機的底部設有前置LED光源，檢測面陣相機的下方設有圖像采集光源裝置。使用時，本發(fā)明的設有前置面陣相機和檢測面陣相機，檢測面陣相機的下方設有圖像采集光源裝置，可以清晰還原顯示各種隱形圖案，消除機器視覺與人眼視覺間的偏差，從而完成隨機方向高速動態(tài)輸入本光源系統(tǒng)的硬幣表面隱形圖案的高精度圖像采集，包括各種坡度夾角、多面或多組硬幣表面隱形圖案的高精度圖像采集。本發(fā)明是一種能完全模擬人眼的智能化光源系統(tǒng)，能實現(xiàn)高精度檢測控制的要求，光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單可靠，充分滿足實際生產(chǎn)應用的需要。
【專利說明】用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及造幣檢測的【技術領域】，具體地說是一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，尤其涉及其中的圖像采集光源裝置。
【背景技術】
[0002]當今硬幣流通硬幣制造中，為了控制硬幣表面常規(guī)的質(zhì)量，國內(nèi)外已采用機器視覺系統(tǒng)對硬幣常規(guī)表面質(zhì)量進行高速在線檢測控制，中國發(fā)明專利CN101393138就反映了這種硬幣成品表面質(zhì)量在線檢測技術。
[0003]而隨著硬幣防偽反假的需要，在硬幣表面應用隱形圖案日益增多，隱形雕刻技術由于是通過三維的特殊加工手段將兩種(或三種、四種及以上)不同的圖案結(jié)合在一個圖形上并產(chǎn)生兩種(或三種、四種及以上)不同的視覺圖案效果，這兩種(或三種、四種及以上)圖案根據(jù)光線角度或觀察點的不同而交替出現(xiàn)和隱藏。中國發(fā)明專利ZL200410020692.2就揭示了這種多面隱形圖案如何制作的技術。
[0004]由于隱形圖案制作在一組平行的山峰的山脊面上，該組平行山峰的山脊面呈現(xiàn)三維的特點，該組山脊面上所形成的圖案或文字只有通過與與該山峰的山脊面特定的方向才能清晰地觀察到，即通過“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(即G-O-Y平面)方向”才能清晰地觀察到。其中，兩個特定方向平面(即G-O-Y平面與X-O-Y平面)構(gòu)成夾角β ;應與隱形圖案山峰的山脊面(即A-B-C-D山脊面與X-O-Z平面)坡度夾角α相同，即β = α (詳見圖1)。
[0005]雙面隱形圖案需要通過二個不同的特定方向和視角才能清晰地觀察到，三面隱形圖案需要通過三個不同的特定方向和視角才能清晰地觀察到，并依次類推。
[0006]例如，日本發(fā)行的500日圓流通硬幣，在500的二個“O”中隱藏有兩種隱形圖案(雙面隱形圖案)，該500日圓硬幣雙面隱形圖案的坡度夾角α為46。并對稱設置(參見圖3Α、圖 3Β)。
[0007]在從上向下垂直地觀察500日圓硬幣表面的時候，看不到任何特殊的圖案(隱形圖案不顯現(xiàn)，參見圖4 Α、圖4Β)。但是，沿該幣特定的方向察看[即通過“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(B卩G-O-Y平面)方向”，其Z β= Z α=46° ]，可看到二個“O”中有明顯的“500丹”的圖案。同理，沿該幣另側(cè)的特定的方向察看，可看到在同一位置二個“O”中有明顯的“I”的圖案。換言之，在500日圓硬幣的同一位置處，由于觀察的視角不同而出現(xiàn)兩種不同的隱形圖案或者隱藏了隱形圖案，當觀察視角逐漸偏移該兩個特定角度方向觀察時，兩種隱形圖案顯現(xiàn)清晰度也會逐漸變差和消失，而只有沿該幣特定的兩個角度方向察看，觀察到的隱形圖案最為清晰。
[0008]例二，西班牙1996年奧運會發(fā)行的紀念幣，在該紀念幣橄欖形區(qū)域內(nèi)有隱藏的兩種隱形圖案(雙面隱形圖案)，該紀念幣雙面隱形圖案的坡度夾角α為51。并對稱設置(參見圖5、圖6)。
[0009]在從上向下垂直地觀察西班牙1996年奧運幣表面的時候，看不到任何特殊的圖案(隱形圖案不顯現(xiàn))。但是，沿該幣特定的方向察看[即通過“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(即G-O-Y平面)方向”，其Z β=Ζ α=51° ]，可看到橄欖形區(qū)域內(nèi)中有“曲體下蹲運動員”的圖案。同理，沿該幣另側(cè)的特定方向察看，可看到在同一位置橄欖形區(qū)域內(nèi)中有“直立跑動的運動員”的圖案。換言之，在該幣的同一位置處，由于觀察的視角不同而出現(xiàn)兩種不同的隱形圖案或者隱藏了隱形圖案，當觀察視角逐漸偏移兩個特定角度方向觀察面時，兩種隱形圖案顯現(xiàn)清晰度也會逐漸變差和消失，而只有沿該幣特定的兩個特定角度方向察看，觀察到的隱形圖案最為清晰。
[0010]例三，某造幣設備公司制作的紀念章，在該幣中心圓形區(qū)域內(nèi)有兩種隱藏的隱形圖案(雙面隱形圖案)，該紀念章雙面隱形圖案的坡度夾角為58°并對稱設置(參見圖7、圖8)。
[0011 ] 在從上向下垂直地觀察該紀念章表面的時候,看不到任何特殊的圖案(隱形圖案不顯現(xiàn))。但是，沿該幣特定的方向察看[即通過“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(即G-O-Y平面)方向”，其Z β=Ζ α=58° ]，可看到中心圓形區(qū)域內(nèi)有“方塊與S字母”的圖案。同理，沿該幣另側(cè)的特定方向察看，可看到在同一位置中心圓形區(qū)域內(nèi)有“SCHULER” 的圖案。
[0012]上述三種硬幣(章)隱形圖案及其隱形圖案的坡度夾角Z α如圖二所示，上述三種雙面隱形圖案的坡度夾角Z α的角度參數(shù)設置不同，只有從二個不同位置、分別與之吻合的特定方向(即Z β = Ζ α )察看，才能還原清晰的隱形圖案。同理，硬幣(章)多面隱形圖案中，三面隱形圖案需要從硬幣的三個不同位置、分別與之吻合的特定方向察看，才能看到三種隱形圖案。四面及以上隱形圖案的察看方法依次類推。
[0013]由于硬幣隱形圖案不同的坡度夾角Z α所顯現(xiàn)的視角不同，如何模擬人眼清晰還原顯現(xiàn)采集成為技術難點，包括如何通過“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(即G-O-Y平面)方向”，使得特定觀察角度Z β等于隱形圖案的坡度夾角Z α。
[0014]所以，硬幣隱形圖案的檢測比現(xiàn)有硬幣常規(guī)表面質(zhì)量的檢測更加困難，而且需要適應不同形式、不同參數(shù)的多種隱形圖案硬幣。如何在造幣生產(chǎn)中對各種形式和參數(shù)的硬幣隱形圖案成品進行高精度智能化圖像采集、從而檢測控制隱形圖案的質(zhì)量成為新的技術難題。
[0015]中國發(fā)明專利申請201110300870.7涉及一種硬幣檢測設備，其中采用一組分段式低角度環(huán)形光源，對雙面隱形圖案進行檢測。該檢測設備的圖像采集光源采用圓周分布且相互連接的多段圓弧燈組成，但存在明顯不足:該光源雖采用分段式結(jié)構(gòu)，但存在該入射光線方向與隱形圖案坡度夾角的方向存在一定的角度偏差，該偏差使采集圖像的清晰度變差。實際應用中該相互連接的多段圓弧燈組(如:十二段)，如每段再進一步細分過密，勢必每段燈數(shù)量少而產(chǎn)生亮度不足而影響采集亮度；每段過疏(如:十二段)則照射角度過大，勢必會下降與隱形圖案對應角度精度而影響采集清晰度，從而影響隱形圖案產(chǎn)品真實情況的清晰還原，導致造幣企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)中檢測成品率的下降，無法滿足質(zhì)量一致性的控制要求。
[0016]由于硬幣隱形圖案是為了增加防偽的變化性和增強硬幣的觀賞性，產(chǎn)品隱形圖案的表現(xiàn)會有各種形式。比如:四面隱形圖案，二組角度不同的雙面隱形圖案，可以從硬幣圓周的四個方向看到不同的圖案。造幣企業(yè)為適應和滿足各種隱形圖案產(chǎn)品表現(xiàn)形式的需要，實際上硬幣隱形圖案產(chǎn)品的采集檢測應用系統(tǒng)還應包括以下內(nèi)容:
1、通常雙面隱形圖案的坡度夾角Z α在45°至60°的變化范圍，如何滿足各種坡度夾角的隱形圖案在造幣生產(chǎn)中清晰地圖像采集。
[0017]2、 在一枚硬幣表面有兩種不同坡度夾角Z α的雙面隱形圖案(不對稱坡度夾角設計)，如何滿足造幣生產(chǎn)中清晰地圖像采集。如:在一枚硬幣雙面隱形圖案表面，分別采用Za =45°和Z a =60°的坡度夾角的隱形圖案，如何滿足造幣生產(chǎn)中清晰地圖像采集。
[0018]3、在一枚硬幣表面有多面(三面、四面)隱形圖案、或多組雙面隱形圖案(每組坡度夾角Z α不同)，如何滿足造幣生產(chǎn)中清晰地圖像采集。
[0019]4、如何滿足多面隱形圖案，在隱形圖案數(shù)量增加時對圖像采集光源入射方向和角度的準確性提出的更高精度要求(硬幣圓周方向X-O-Y平面上的光源照射角度的精度)。
[0020]如何實現(xiàn)上述各種情況的隱形圖案的圖像采集成為新的技術課題，即解決隱形圖案還原的清晰度問題，滿足隱形圖案產(chǎn)品清晰度的真實判斷，準確判斷生產(chǎn)過程中質(zhì)量的一致性、真正反映造幣生產(chǎn)中模具隱形受損和衰減程度的真實性，確保實際生產(chǎn)中質(zhì)量的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明的目的在于提供一種改進的用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，它可克服現(xiàn)有技術中隱形圖案還原的清晰度不足，無法真實判斷隱形圖案產(chǎn)品的清晰度，影響實際生產(chǎn)中的質(zhì)量監(jiān)控的一些不足。
[0022]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的高速采集檢測系統(tǒng)包括輸送帶和設在輸送帶上方的前置面陣相機和檢測面陣相機，前置面陣相機的底部設有前置LED光源，檢測面陣相機的下方設有圖像采集光源裝置。
[0023]使用時，本發(fā)明的設有前置面陣相機和檢測面陣相機，檢測面陣相機的下方設有圖像采集光源裝置，可以清晰還原顯示各種隱形圖案，消除機器視覺與人眼視覺間的偏差，從而完成隨機方向高速動態(tài)輸入本光源系統(tǒng)的硬幣表面隱形圖案的高精度圖像采集，包括各種坡度夾角、多面或多組硬幣表面隱形圖案的高精度圖像采集。本發(fā)明是一種能完全模擬人眼的智能化光源系統(tǒng)，能實現(xiàn)高精度檢測控制的要求，光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單可靠，充分滿足實際生產(chǎn)應用的需要。
[0024]本發(fā)明的重點在于圖像采集光源裝置及其上方的一個面陣相機，圖像采集光源裝置位于上方的相機與下方的硬幣之間。工作狀態(tài)時，圖像采集光源裝置與上方的相機同軸，與硬幣基本同軸(根據(jù)隱形面的數(shù)量，分別微量偏置，分步采集)。隱形圖案硬幣由輸送皮帶高速隨機方向輸送進入本系統(tǒng)，圖像采集光源裝置適時啟閉，模擬人眼的觀察與硬幣表面隱形圖案形成特定的夾角照射，捕獲任意方向進入的全部硬幣隱形圖案，供垂直于硬幣產(chǎn)品的上方的相機分別拍攝采集。
[0025]圖像采集光源裝置對隨機動態(tài)進入的硬幣(章)表面隱形圖案進行清晰的照亮和顯示，以還原隱形圖案原本的狀態(tài)，供采集和檢測。利用前端的前置相機并在前置LED光源照明下，提供硬幣(章)表面隱形圖案的角度信息，配合傳感器精確定位待檢硬幣(章)，以控制圖像采集光源裝置的工作。[0026]該系統(tǒng)實現(xiàn)了硬幣表面隱形圖案規(guī)?；a(chǎn)中無法依靠人工即時在線檢測控制的問題，大幅度減員增效。本系統(tǒng)檢測精度高，監(jiān)視模具的衰減損耗，減少不合格品的連續(xù)產(chǎn)生，確保隱形圖案硬幣產(chǎn)品一致性的生產(chǎn)控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為硬幣隱形圖案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為硬幣隱形圖案的又一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3A、圖3 B為日本500日圓流通硬幣在Z β = Ζ α = 46°特定視角下觀察到的
隱形圖案。
[0030]圖4Α、圖4 B為日本500日圓流通硬幣在Z β= Z α = 90°視角下(垂直于X-O-Y平面)觀察到的圖案。
[0031]圖5、圖6為西班牙1996年奧運會紀念幣在Z β = Ζ a= 51°特定視角下觀察到隱形圖案。
[0032]圖7、圖8為某造幣設備公司制作的紀念章Z β = Ζ α= 58°特定視角下觀察到隱形圖案。
[0033]圖9為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖10為本發(fā)明一實施例的又一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖11為本發(fā)明單層圖像采集光源裝置的剖視圖。
[0036]圖12為本發(fā)明二層圖像采集光源裝置的剖視圖。
[0037]圖13為本發(fā)明三層圖像采集光源裝置的剖視圖。
[0038]圖14為本發(fā)明二層圖像采集光源裝置的結(jié)構(gòu)仰視示意圖。
[0039]圖15為本發(fā)明二層圖像采集光源裝置的使用狀態(tài)俯視參考圖。
[0040]圖16為本發(fā)明二層圖像采集光源裝置的又一使用狀態(tài)剖視參考圖。
[0041]圖17為本發(fā)明圖像采集光源裝置的LED光源串的電路圖。
[0042]圖18為本發(fā)明圖像采集光源裝置的LED光源陣列的排列示意圖。
[0043]圖19為本發(fā)明檢測的四面隱形硬幣實施例說明示意圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0045]各附圖中標記表示如下:1限流電阻R、2LED光源單體、3限流電阻Rl、4電路開關K、5電路開關Kl、6電路開關Κ2、7限流電阻R2、8輸送帶、9前置面陣相機、10檢測面陣相機、11前置LED光源、12圖像采集光源裝置、13環(huán)形圓錐體支架、14LED單體光源、15LED光源串、16 LED光源陣列、17隱形硬幣、18第一 LED光源陣列、19第二 LED光源陣列、20第三光源陣列、21山脊面。
[0046]下面就各附圖內(nèi)容做一個說明:
圖1中，在隱形硬幣山峰的山脊面上建立三維坐標系，其中:0G位于X-O-Z平面內(nèi)，X-O-Y平面與硬幣C-D-M平面平行，且OY平行⑶，OX垂直⑶。觀察角度Z XOG= Z β，隱形坡度夾角ZDAE=Za。
當觀察角度Z β等于坡度夾角Z α，則能在觀察角度(Ζ β =Z a )清晰顯示硬幣的隱形圖案。
[0047]圖1所示雙面隱形:隱形坡度夾角Z DAE= Z a , Z FAE= Z Q1 ，當Z DAE= Z a ^ZFAE= Z a i時，為不對稱設置雙面隱形圖案，需要分別以Z β = Z α和Z^=Za1的角度觀察，以清晰顯示兩個不同坡角的硬幣隱形圖案。
[0048]依次類推，三面隱形和多面隱形圖案，按需在X-O-Y平面360°各個方向所設置一組山峰的山脊面，通過上述不同的特定方向和視角才能清晰地觀察到隱形圖案。
[0049]圖3、圖4中，日本500日圓流通硬幣，在500的二個“O”中隱藏有兩種隱形圖案(雙面隱形圖案)，雙面隱形坡度夾角Z DAE= Z FAE= Z a= 46°，對稱坡角設置。以垂直于X-O-Y平面觀察，未見隱形圖案(見圖4A、圖4B)。以“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(即G-O-Y平面)方向”，且Z β= Z a= 46°觀察，清晰的隱形圖案如圖3A、圖3B所示。
[0050]圖5、圖6中是西班牙1996年奧運會紀念幣，在該紀念幣橄欖形區(qū)域內(nèi)有隱藏的兩種隱形圖案(雙面隱形圖案)，雙面隱形坡度夾角Z DAE= Z FAE= Z a= 51°，對稱坡角設置。以“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(即G-O-Y平面)方向”，且Z β= Z a= 51°觀察，清晰的隱形圖案如圖5、圖6所示。
[0051]圖7、圖8中是某造幣設備公司制作的紀念章，在該公司紀念章中心圓形區(qū)域內(nèi)有隱藏的兩種隱形圖案(雙面隱形圖案)，雙面隱形坡度夾角Z DAE= Z FAE= Z a = 58°，對稱坡角設置。以“與山峰的山脊面(即A-B-C-D平面)特定的垂直面(即G-O-Y平面)方向”，且Z β = Z a = 58°觀察，清晰的隱形圖案如圖7、圖8所示。
[0052]圖15、圖16中，安裝 于2層環(huán)形圓錐體支架內(nèi)壁上的LED單體光源由貼片型LED單體所組成，每個LED單體光源有單獨的電源引線。不對稱的坡角的雙面隱形硬幣位于光源下方，環(huán)形圓錐體支架為2層式復合結(jié)構(gòu)，圓錐角Z Y的一半分別為Z Yl/2和Z υ2/2,分別與雙面隱形不對稱的坡度夾角Z ^和乂 α 2保持一致，即光源陣列I和光源陣列2照射角Z β 1= Z a JPZ β2= Z α2。
[0053]每層上4枚LED光源單體組成LED光源串，沿各自的環(huán)形圓錐體壁上360 °方向并分四層上下對齊排列和均勻分布，每層上任意相鄰二個LED光源串可構(gòu)成一個LED光源陣列[圖示為圓錐體內(nèi)360°每層分布80個LED單體光源體并組成串，兩個LED光源串所組成一個LED光源陣列，光源陳列的照射夾角為9°，即圓周方向可任意組成40個LED光源陣列，照射夾角精度為4.5° ]，以最大限度獲取真實地隱形效果圖像。
[0054]圖17中，LI為LED單體照明光源串，根據(jù)需要設置N個LED單體照明光源串，如N=80個，N=IOO個等。每個LED單體照明光源串控制:通過分別控制電路開關K、Kl和K2，增減LED串中的LED單體的數(shù)量，調(diào)節(jié)照射強度的大小。如，設置斷開Kl和K2僅單獨啟閉K，達到LED串中的4枚LED單體照明工作；又如，設置斷開K和K2僅單獨啟閉Kl，達到LED串中的3枚LED單體照明工作；再如，設置斷開K和Kl僅單獨啟閉K2，達到LED串中的2枚LED單體照明工作。
[0055]圖18中，第一 LED光源陣列為任意一個光源陣列(2個光源串所組成，可根據(jù)需要設置3個光源串所組成)，第二 LED光源陣列為與該角度的隱形硬幣圖案山脊面上的C-D直線形成最接近90°的夾角的光源陣列[見圖一所示，第二光源陣列平面垂直(或最接近垂直)于硬幣C-D-M平面上的C-D直線]，本圖為在光源系統(tǒng)360°圓周上分布80個光源串(SPN=80)，角度精度控制在4.5°以內(nèi)。第三LED光源陣列為任意的另一個隨機選取的光源陣列。通過電控智能系統(tǒng)，可任意啟閉相臨兩個(N與N-1) LED光源串所組成LED光源陣列，如:第5個與第6個；或第6個與第7個，有效提高照射的角度精度，并達到智能化控制。
[0056]圖19中，是某含有四面隱形圖案硬幣產(chǎn)品，該四面隱形圖案位于同一區(qū)域X-O-Y平面方向的四個象限位置(90°均布)，隱形圖案坡度夾角Ci1 =46°，隱形圖案坡度夾角α2=58°，隱形圖案坡度夾角α3=46°，隱形圖案坡度夾角α4=58°。
[0057]本發(fā)明主要包括所述的高速采集檢測系統(tǒng)包括輸送帶和設在輸送帶上方的前置面陣相機和檢測面陣相機，前置面陣相機的底部設有前置LED光源，檢測面陣相機的下方設有圖像采集光源裝置。由于輸送帶、前置面陣相機和前置LED光源均為現(xiàn)有技術，這里就不再贅述其工作原理了。
[0058]所述的圖像采集光源裝置由支架和設在支架內(nèi)壁的LED單體光源構(gòu)成，4個LED單體光源形成LED光源串；所述的支架由單層或2-3層分支架拼接復合而成。單層支架所對應檢測的隱形圖案硬幣設有一組隱形山脊，所述的隱形山脊由對稱的2個隱形山脊面或僅I個隱形山脊面(另一個山脊面上不設置隱形)構(gòu)成，隱形山脊的坡度夾角為α角；所述的單層支架為環(huán)形圓錐體支架，環(huán)形圓錐體支架的外形為圓柱體、內(nèi)腔為圓錐體，環(huán)形圓錐體支架的圓錐角Y的角度是所檢測的硬幣隱形圖案坡度夾角α的角度的兩倍(即:圓錐角Y/2=坡度夾角Z α )，每個LED單體光源的照射角度β和形成的光源照射角度面垂直于隱形山脊面。
[0059]同理，2層分支架所對應檢測的隱形圖案硬幣設有2組不同角度的隱形山脊，所述的2組隱形山脊面分別由2個隱形山脊面或?qū)ΨQ的4隱形山脊面構(gòu)成，每一個隱形山脊都對應有一個坡度夾角α角；3層分支架所對應檢測的隱形圖案硬幣設有3組不同角度的隱形山脊，所述的3組隱形山脊面分別由3個隱形山脊面或?qū)ΨQ的6隱形山脊面構(gòu)成，每一個隱形山脊都對應有一個坡度夾角α角；所述的支架由2-3層環(huán)形圓錐體分支架拼接復合而成，支架的外形為圓柱體、內(nèi)腔為復合雙層或三層的圓錐體，每一層的圓錐角Y的角度是所檢測的硬幣隱形圖案坡度夾角α的角度的兩倍，每一層的單個LED單體光源的照射角度β和形成的光源照射角度面垂直于所需要檢測的坡度夾角所對應的隱形山脊面。單層支架中，設置在支架內(nèi)壁的LED單體光源，沿各自的環(huán)形圓錐體壁分四層上下對齊排列，均勻分布在360度的環(huán)形圈內(nèi)，每4個LED單體光源等距排列后構(gòu)成一組LED光源串，所述的光源串沿著支架的圓錐體內(nèi)壁均勻分布；2-3層支架中，每一層支架內(nèi)壁均設有LED單體光源，每4個LED單體光源等距排列后構(gòu)成一組LED光源串，所述的光源串沿著支架的圓錐體內(nèi)壁360°均勻分布。相鄰的2-3組光源串組合成為一個LED光源陣列，每一個光源串有單獨的電源引線。前置面陣相機與前置LED光源同軸設置，檢測面陣相機與圖像采集光源裝置同軸設置。
[0060]單層支架圓錐體上的每個LED單體照明光源安裝后，保證每個LED單體照明光源的光線照射方向與隱形圖案山峰的山脊面垂直。復合支架圓錐體上的每個LED單體照明光源安裝后，保證每組中每個LED單體照明光源的光線照射方向與各自的隱形圖案山峰的山脊面垂直，以獲取高質(zhì)量的真實地隱形效果圖像。
[0061]所述的圖像采集光源裝置還包括LED光源串電路和LED光源陣列的智能控制系統(tǒng)，該環(huán)形光源的高亮度LED單體可由貼片型LED單體所組成，每個LED照明光源單體有單獨的電源引線，每一列的LED照明光源串均可根據(jù)控制信號實現(xiàn)獨立控制，按照明亮度需要將LED照明光源串設置成2個(層)或3個(層)或4個(層)啟閉的形式，以適應不同產(chǎn)品采集亮度的需要。LED照明光源串的電路中包括四個高亮度的LED、三個限流電阻與三個電路控制開關，LED光源串電路見圖17。
[0062]圓錐體內(nèi)任意相鄰的兩個(或三個)LED光源串組成LED光源陣列。整個光源系統(tǒng)的電氣控制采用PLC或單片機系統(tǒng)智能控制，該智能電控系統(tǒng)可隨意開啟和斷開環(huán)形圓錐體內(nèi)任意一個本光源系統(tǒng)的LED光源陣列。由于任意相鄰的兩個(或三個)LED光源串所形成的照射夾角很小，有效提高了照射的角度精度。
[0063]以實際應用為例:圓錐體內(nèi)360°每層分布100個LED光源串為例，兩個LED光源串所形成的照射夾角僅為7.2° (360° /50個光源陣列)，圓周方向角度精度控制在3.6°(360° /100個光源串)內(nèi)，使隱形圖案非常清晰地照明顯現(xiàn)并供采集，使檢測精度很高。
[0064]圖像采集光源裝置可根據(jù)檢測圖案的大小相應調(diào)整開啟LED光源陣列中LED單體層的數(shù)量，開啟2層或3層或4層，以增強LED陣列整體的照射強度，滿足不同類型隱形圖案產(chǎn)品的需要，保證硬幣表面隱形圖案清晰和穩(wěn)定的顯現(xiàn)效果，便于采集和后期的圖像處理判定。
[0065]當表面隱形圖案硬幣產(chǎn)品以隨機角度通過本系統(tǒng)前置面陣相機時,前置面陣相機獲得的圖像后，系統(tǒng)計算隱形圖案硬幣產(chǎn)品表面的角度信息并發(fā)出控制信號，控制檢測相機和圖像采集光源裝置進行開啟和關閉。控制信號包含定位信息、光源陣列控制信息。
[0066]定位信息:精確控制相機拍攝和光源曝光時間。
[0067]采集隱形圖案和光源系統(tǒng)360°圓周角度精度:分為二種形式，①前置相機根據(jù)角度信息后，確定高精度智能環(huán)形圖像采集光源(單一角度型)360°中哪一個LED單體照明光源陣列與該角度的隱形圖案山脊面形成最接近90°的夾角(即:光源照射角度面垂直山脊面A-B-C-D以及山脊面上的C-D直線)，越接近90°、精度越高。以光源系統(tǒng)360°圓周上分布80個光源串為例，角度精度控制在4.5°以內(nèi)。
[0068]②前置面陣相機根據(jù)角度信息確定高精度智能環(huán)形圖像采集光源(復合角度型)中上、中、下部位各自哪一個LED光源陣列與各自該角度的隱形圖案山脊面形成最接近90°的夾角(B卩:光源照射角度面垂直山脊面A-B-C-D以及山脊面上的C-D直線)，越接近90°、精度越高。以光源系統(tǒng)360°圓周上分布80個光源串為例，角度精度控制在4.5°以內(nèi)。
[0069]光源陣列控制信息:控制對應的任意相鄰一個LED光源陣列的開啟和關閉。通過任意相鄰一個光源陣列控制，在硬幣產(chǎn)品通過本工位的短暫時間段內(nèi)，依次分步完成隱形圖案的清晰顯示的照明，按步完成數(shù)次的拍攝采集。
[0070]系統(tǒng)根據(jù)隱形圖案的數(shù)量確定隱形檢測相機的拍攝次數(shù)，隱形檢測相機依次高速拍攝與隱形圖案的數(shù)量對應的多幅隱形圖案，整個采集過程均在高速狀態(tài)下完成。
[0071]本光源系統(tǒng)事先對所采集隱形圖案產(chǎn)品進行調(diào)試和測試，以選擇確定LED光源陣列的照明亮度。根據(jù)測試結(jié)果確定將LED光源串設置成2個(層)或3個(層)或4個(層)啟閉的形式并對控制系統(tǒng)進行設置?？刂葡到y(tǒng)通過對整個光源系統(tǒng)的控制，以適應不同產(chǎn)品采集亮度的需要。
[0072]實施例1 1、采集檢測500日元硬幣的雙面隱形圖案，該雙面隱形圖案為對稱設置，隱形圖案坡度夾角α=46°，雙面隱形圖案X-O-Y平面方向180°分布(詳見圖3Α、圖3Β)
2、產(chǎn)品直徑Φ26.5mm，采集檢測處理速度為600枚/分鐘。
[0073]3、采用一個500萬像素分辨率采集相機，下方放置高精度智能環(huán)形圖像采集光源(單一角度型)系統(tǒng)。貼片式高亮LED均勻安裝和分布在環(huán)形圓錐體支架的內(nèi)壁上。
[0074]具體參數(shù):
環(huán)形圓錐體支架圓錐角度Y =46° X2=92°
環(huán)形圓錐體支架直徑Φ=150 mm
環(huán)形圓錐體一周“LED單體照明光源”個數(shù)=80個
每個LED光源串上“LED單體照明光源”的數(shù)量=4個(層)
每個LED光源串上“LED單體照明光源”的開啟數(shù)量=3個(層)
圓錐體內(nèi)任意相鄰的兩個LED光源串組成本光源系統(tǒng)的LED光源陣列。
[0075]LED光源陣列(兩個LED光源串)所形成的照射夾角=9°，雙面隱形圖案Χ_0_Υ平面方向角度精度=4.5°。
[0076]4、通過光源陣列控制系統(tǒng)的控制，在500日元硬幣通過本系統(tǒng)的短暫時間段內(nèi)，分二步完成雙面隱形圖案清晰的顯示照明，依次按級完成二次拍攝采集。
[0077]500日元硬幣進入本系統(tǒng)，通過前置相機確定硬幣圖案角度，按雙面隱形方向按最接近的角度分步開啟二組(180°方向)LED單體照明光源陣列，分步拍攝采集隱形圖案；達到500日元雙面隱形全部信息的采集。
[0078]實施例2
1、采集檢測某種含有四面隱形圖案硬幣產(chǎn)品，該四面隱形圖案位于同一區(qū)域X-O-Y平面方向的四個象限位置(90°均布)，隱形圖案坡度夾角CI1 =46°，隱形圖案坡度夾角α2=58°，隱形圖案坡度夾角α3=46°，隱形圖案坡度夾角α4=58° (見圖19)。
[0079]2、產(chǎn)品直徑Φ25mm，采集檢測處理速度為600枚/分鐘。
[0080]3、采用一個500萬像素分辨率采集相機，下方放置高精度智能環(huán)形圖像采集光源(復合角度型)系統(tǒng)。貼片式高亮LED均勻安裝和分布在環(huán)形復合形圓錐體支架的二層內(nèi)壁上。
[0081]具體參數(shù):
環(huán)形圓錐體支架圓錐角度Y 1=46° X2=92°
環(huán)形圓錐體支架圓錐角度Y 2=58° X2=116°
環(huán)形圓錐體支架直徑=188 mm 環(huán)形圓錐體一周“LED單體照明光源”個數(shù)=100個 每個LED光源串上“LED單體照明光源”的數(shù)量=4個(層)
每個LED光源串上“LED單體照明光源”的開啟數(shù)量=4個(層)
圓錐體內(nèi)任意相鄰的兩個LED光源串組成本光源系統(tǒng)的LED光源陣列。
[0082]LED光源陣列(兩個LED光源串)所形成的照射夾角=7.2°，四面隱形圖案Χ_0_Υ平面方向角度精度=3.6°。
[0083]4、通過光源陣列控制系統(tǒng)的控制，在該四面隱形圖案硬幣產(chǎn)品通過本系統(tǒng)的短暫時間段內(nèi)，分四步完成四面隱形圖案清晰的顯示照明，依次按級完成四次拍攝采集。[0084]該四面隱形圖案硬幣產(chǎn)品進入本系統(tǒng)，通過前置相機確定硬幣圖案角度，按四面隱形方向按最接近的角度分步開啟四組LED光源陣列，分步拍攝采集隱形圖案；達到該四面隱形圖案硬幣產(chǎn)品四面隱形全部信息的采集。
[0085]
本發(fā)明的優(yōu)點:
1.高精度智能環(huán)形圖像采集光源系統(tǒng)硬件少且體積小、性價比高高精度智能環(huán)形圖像采集光源系統(tǒng)硬件少且體積小、性價比高，十分有利于造幣生產(chǎn)的實際應用，特別是生產(chǎn)線上的在線采集檢測和監(jiān)控。
[0086]2、高精度智能環(huán)形圖像采集光源系統(tǒng)適應性廣、滿足高速采集
使用高精度智能環(huán)形圖像采集光源系統(tǒng)，能實現(xiàn)任意方向、多面隱形圖案硬幣的全部清晰的采集和檢測，光源系統(tǒng)的照明陣列高精度并智能化控制。系統(tǒng)采集檢測速度可達700枚/分鐘，適應流通硬幣規(guī)?；可a(chǎn)應用的需求。
[0087]3.高精度智能環(huán)形圖像采集光源系統(tǒng)實用性好
高精度智能環(huán)形圖像采集光源系統(tǒng)控制精確高，采集圖像清晰可靠，可根據(jù)需要單獨工位或雙工位設置，以檢測單面或正背面設置表面隱形圖案的硬幣。
[0088]有利于利用和與現(xiàn)有檢測設備的整合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的高速采集檢測系統(tǒng)包括輸送帶和設在輸送帶上方的前置面陣相機和檢測面陣相機，前置面陣相機的底部設有前置LED光源，檢測面陣相機的下方設有圖像采集光源裝置。
2.一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像采集光源裝置由支架和設在支架內(nèi)壁的LED單體光源構(gòu)成，4個LED單體光源形成LED光源串；所述的支架由單層或2-3層分支架拼接復合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:單層支架所對應檢測的隱形圖案硬幣設有一組隱形山脊，所述的隱形山脊由I個隱形山脊面或?qū)ΨQ的2個隱形山脊面構(gòu)成，隱形山脊的坡度夾角為α角；所述的單層支架為環(huán)形圓錐體支架，環(huán)形圓錐體支架的外形為圓柱體、內(nèi)腔為圓錐體，環(huán)形圓錐體支架的圓錐角Y的角度是所檢測的硬幣隱形圖案坡度夾角α的角度的兩倍，每個LED單體光源的照射角度β和形成的光源照射角度面垂直于隱形山脊面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:2層分支架所對應檢測的隱形圖案硬幣設有2組不同角度的隱形山脊，所述的2組隱形山脊面分別由2個隱形山脊面或?qū)ΨQ的4隱形山脊面構(gòu)成，每一個隱形山脊都對應有一個坡度夾角α角；3層分支架所對應檢測的隱形圖案硬幣設有3組不同角度的隱形山脊，所述的3組隱形山脊面分別由3個隱形山脊面或?qū)ΨQ的6隱形山脊面構(gòu)成，每一個隱形山脊都對應有一個坡度夾角α角；所述的支架由2-3層環(huán)形圓錐體分支架拼接復合而成，支架的外形為圓柱體、內(nèi)腔為復合雙層或三層的圓錐體，每一層的圓錐角Y的角度是所檢測的硬幣隱形圖案坡度夾角α的角度的兩倍，每一層的單個LED單體光源的照射角度β和形成的光源照射角度面垂直于所需要檢測的坡度夾角所對應的隱形山脊面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:單層支架中，設置在支架內(nèi)壁的LED單體光源，每4個LED單體光源等距排列后構(gòu)成一組LED光源串，所述的光源串沿著支架的圓錐體內(nèi)壁均勻分布；2-3層支架中，每一層支架內(nèi)壁均設有LED單體光源，每4個LED單體光源等距排列后構(gòu)成一組LED光源串，所述的光源串沿著支架的圓錐體內(nèi)壁均勻分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:每一個光源串有單獨的電源引線，每個LED光源串的電路中包括四個LED單體、三個限流電阻與三個電路控制開關，任意相鄰的2-3組光源串組合成為一個LED光源陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多面隱形圖案的硬幣或章的高速采集檢測系統(tǒng)，其特征在于:前置面陣相機與前置LED光源同軸設置，檢測面陣相機與圖像采集光源裝置同軸設置。
【文檔編號】G01N21/956GK103792241SQ201210419608
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】周建棟, 戴錦明 申請人:上海造幣有限公司, 中國印鈔造幣總公司