本发明涉及配页检测技术领域，特别是涉及一种配页检测装置、系统及方法、书脊折标方法。
背景技术：
现代书刊装订的方式主要有平装、精装和骑马订三种方式，而平装主要采用无线胶订工艺。我国目前采用无线胶订工艺装订书刊本册的数量占全国总出书量的50％左右，且已普及到全国各地的大、中、小型书刊加工企业。因此，平装生产线是书刊印刷厂装订车间的主要设备，也是我国进口装订设备的主要品种之一。据不完全统计，在近几年我国书刊印刷质量监督检测中，印后装订质量问题占全部装订质量问题的65％左右，而无线胶订质量问题又占其中的80％左右。无线胶订线各工序易出现的产品质量问题概括起来有三个方面：配页质量、胶订质量、裁切质量。其中配页是基础，直接关系到后续工序能否进行。
常见的配页错误包括多帖、缺帖、错帖、书帖破损。为了便于检查配页是否错误，在印刷时，每一印张的帖脊处，按帖序印上一个小黑色方块，即折标。通过配帖，书脊上就形成了明显的阶梯状的检查标记，如图1所示，其中图1(a)为正常的折标，图1(b)则表示是重帖，图1(c)为缺帖，图1(d)为错帖。
对于配页错误，通常是检测人员通过肉眼对书帖脊背的书标进行检测，但由于采用人工方法通过肉眼对书帖脊背的书标进行检测具有效率低、准确率差等缺点，不能满足现代化生产的需要。另外，现有设计的书脊折标方法很难保证自动采集图像时的识别率，因此在上述基础上，如何设计一种配页质量检测装置、配页检测方法以及书脊折标方法成为本领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种配页检测装置、系统及方法、书脊折标方法，以实现对配好书帖的书进行自动检测，将配页错误的书帖通过排废装置进行排出。
为实现上述目的，本发明提供了一种配页检测装置，所述配页检测装置包括：
机架、转动轴、传动链条、书帖拨杆、相机、光电传感器、控制器；
所述机架包括标准侧板、底板、侧板、标准台板、台板、设置有窗口的第三台板、第四台板；所述标准侧板的一端、所述侧板的一端分别垂直固定在所述底板的两端，所述标准台板的一端与所述标准侧板的另一端连接，且成预设锐角；所述台板的一端垂直固定在所述侧板的另一端，所述台板的另一端与所述第三台板的一端连接，所述第三台板的另一端与所述第四台板的一端连接，所述第四台板与所述标准台板位于同一平面的直线上，且所述第四台板与所述标准台板位之间存在设定间隙；
所述转动轴的两端分别设置在所述标准侧板和所述侧板上；所述传动链条设置在的所述转动轴上，且与所述设定间隙对应设置；所述书帖拨杆设置在所述传动链条上，且所述书帖拨杆通过所述设定间隙带动书帖运动；所述光电传感器和所述相机均设置在所述侧板上，均与所述第三台板的窗口对应设置；所述控制器设置在所述机架内部，分别与所述光电传感器和所述相机连接。
可选的，所述配页检测装置还包括：
设置键和启动键，分别设置在所述台板上，且与所述控制器连接；
支杆，设置在所述侧板上，用于将所述光电传感器和所述相机与所述第三台板的窗口对应设置；
相机光源，设置在所述相机的外侧，与所述第三台板的窗口对应设置。
可选的，所述控制器包括：
工控机、驱动板、标准继电器、继电器、第三继电器；
所述驱动板与所述工控机连接，所述驱动板分别与所述光电传感器、所述启动键、所述设置键、所述标准继电器、所述继电器、所述第三继电器连接，所述标准继电器与所述相机连接，所述继电器与所述相机光源连接，所述第三继电器与排废装置连接。
可选的，所述光电传感器为反射式红外光电传感器。
本发明还提供了一种配页检测系统，所述配页检测系统包括配页检测装置、配页装置、传送装置、排废装置；
当所述配页装置完成书帖配页时，则所述传送装置将配好书帖的书传送至所述配页检测装置，所述配页检测装置通过所述书帖拨杆将配好书帖的书拨到标准台板和第四台板上进行配页检测；检测完毕后，所述书帖拨杆将书拨到所述传送装置上进行输送，当所述配页检测装置检测到书帖配页错误时，则所述配页检测装置控制所述排废装置将输送的书帖排出。
可选的，所述配页装置包括传动链条，所述配页装置的传动链条与所述配页检测装置的传动链条连接，以使两传动速度相同。
本发明还提供了一种书脊折标方法，所述书脊折标方法包括：
将页码采用格雷码编码表进行编码，获得格雷页码；
将所述格雷页码通过条码的方式进行显示，获得书脊页标；所述书脊页标包括页标头标志、有色色块、空白块、页尾标志。
本发明还提供了一种配页检测方法，所述配页检测方法包括：
步骤10：系统开机，发出工业相机、相机光源开关信号给i/o驱动板的输出部分，启动相机，光源点亮；
步骤20：检测i/o驱动板输入端，判断是否有设置键按下；当有设置键按下则启动相机，拍摄标准书脊页标图像；若无，则继续检测；
步骤30：对标准书脊页标图像进行处理，获得标准书脊页标图像的标准模型特征，所述标准模型特征包括标准色块区域r、纵向色块数量c1、纵向合格色块数量s1、纵向色块面积、标准色块面积s；
步骤40：检测i/o驱动板输入端，判断是否有启动按键按下，若有，则进入下一步，若无，则继续检测；
步骤50：当有启动键按下，则检测i/o驱动板输入端检测是否有采集信号输入，若有信号输入，则接收通过工业相机拍摄的书脊页标图像，进入步骤600。若无，则继续检测；
步骤60：根据标准书脊页标图像的标准模型特征对采集到的书脊页标图像进行识别处理，判断是否有配页错误，若无，则返回步骤50，若有，则配页错误，发出次品信号给排废装置。
可选的，所述根据标准书脊页标图像的标准模型特征对采集到的书脊页标图像进行识别处理，判断是否有配页错误，具体包括：
获取书脊页标的书脊页标图像；所述书脊页标包括页标头标志、有色色块、空白块、页尾标志；
对所述书脊页标图像进行预处理，获得多个矩形色块区域；
判断各矩形色块区域的面积是否大于0.7倍的标准色块面积；如果大于0.7倍的标准色块面积，则保留该矩形色块区域；如果小于等于0.7倍的标准色块面积，则剔除该矩形色块区域；
根据保留的多个所述矩形色块区域确定纵向色块数量；所述纵向色块数量为样本的帖数；
判断所述纵向色块数量是否等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块数量；如果所述纵向色块数量不等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块数量，则书帖配页错误；如果所述纵向色块数量等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块数量，则根据标准书脊页标图像计算的纵向色块面积确定纵向合格色块的数量；
判断所述纵向合格色块的数量是否等于根据标准书脊页标图像计算的纵向合格色块数量；如果所述纵向合格色块的数量等于根据标准书脊页标图像计算的纵向合格色块数量，则书帖配页正确；如果所述纵向合格色块的数量不等于根据标准书脊页标图像计算的纵向合格色块数量，则书帖配页错误。
可选的，所述对所述书脊页标图像进行预处理，获得多个矩形色块区域，具体包括：
对所述书脊页标图像进行平滑滤波处理，去除噪声点，获得平滑图像；
根据标准书脊页标图像的标准色块区域对所述平滑图像进行分割，获得感兴趣区域；
采用阈值分割方法对所述感兴趣区域处理，获得多个色块区域；
采用形态学处理方法对多个所述色块区域进行膨胀、腐蚀和矩形整形处理，获得多个矩形色块区域。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明先给配页检测装置上电；然后按下设置键，并将手工配好书帖的书作为标准书放入标准台板和第四台板上，由书帖拨杆带动书帖通过台板窗口；相机通过窗口采集书脊页标图像；最后按下启动键，当配好书帖的书通过传送装置传送到配页检测装置位置时，所述书帖拨杆将配好书帖的书拨到标准台板和第四台板上，红外反射式光电传感器通过窗口接收反射红外光信息，并通过驱动板向工控机发出信号，工控机通过驱动板控制所述标准继电器和所述继电器的触点闭合，进而启动相机光源和相机，相机通过窗口采集书脊页标图像信息并发送至工控机，检测完毕后，所述书帖拨杆将书拨到所述传送装置上进行输送，当所述配页检测装置检测到书帖配页错误时，则所述配页检测装置控制所述排废装置将输送的书帖排出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例传统配帖的折标示意图；
图2为本发明实施例配页检测装置结构图一；
图3为本发明实施例配页检测装置结构图二；
图4为本发明实施例控制器原理图；
图5本发明实施例书帖倾斜放置图；
图6为本发明实施例倾斜放置后采集的书脊页标图像；
图7为本发明实施例1个页码的书帖配页图；
图8为本发明实施例8个页码的书帖配页图；
图9为本发明实施例采集的书脊页标图像；
图10为本发明实施例插入书脊页标的印张；
图11为本发明实施例配页检测方法主流程图；
图12为本发明实施例图像识别处理流程图。
其中，1、机架，11、标准侧板，12、底板，13、侧板，14、标准台板，15、台板，16、第三台板，17、第四台板，2、转动轴，3、传动链条，4、书帖拨杆，5、相机，6、光电传感器，7、控制器，71、工控机，72、驱动板，73、标准继电器，74、继电器，75、第三继电器，81、启动键，82、设置键，9、支杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种配页检测装置、系统及方法、书脊折标方法，以实现对配好书帖的书进行自动检测，将配页错误的书帖通过排废装置进行排出。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
书帖：将印刷好的印张(切开或不切开)，按页码及版面顺序，折成数折后，成为多张页的一沓后称为书帖。
无线胶订线：无线胶订是指用胶水将印品的各页固定在书脊上的一种装订方式。无线胶订不用铁丝，不用线，而是用胶粘合书芯，从出书到自动完成的装订方法。其工艺流程大致为：配页、进本、铣背、打毛、上侧胶、上书背胶、包封面、成型、胶冷却、双联、分切、裁切成品、堆积光本、检验成品、捆扎等过程，完成上述工艺过程的自动无线胶订生产线称之为无线胶订线。
配页机：配页又称配帖，是将书帖按照页码的顺序配集成书的工作过程，完成上述工作的设备称为配页机，通常属于无线胶订线的一部分。
配页错误：在书帖配页过程中由于人为或配页机故障发生的错误，主要有错帖、倒帖、多帖、缺帖等错误。错帖是指书帖没有按照页码的顺序排放，多帖是指在同一个书里出现一个以上相同的书帖，倒帖是指在配好的书中有一个或多个书帖出现倒置，缺帖是指配好的书中缺失一个或多个应有的书帖。
书帖斗：配页机上用于存放书帖的装置，通常3-4个一组。
图2为本发明实施例配页检测装置结构图一；图3为本发明实施例配页检测装置结构图二；如图2-图3所示，本发明提供了一种配页检测装置，所述配页检测装置包括：
机架1、转动轴2、传动链条3、书帖拨杆4、相机5、光电传感器6、控制器7；
所述机架1包括标准侧板11、底板12、侧板13、标准台板14、台板15、设置有窗口的第三台板16、第四台板17；所述标准侧板11的一端、所述侧板13的一端分别垂直固定在所述底板12的两端，所述标准台板14的一端与所述标准侧板11的另一端连接，且成预设锐角；所述台板15的一端垂直固定在所述侧板13的另一端，所述台板15的另一端与所述第三台板16的一端连接，所述第三台板16的另一端与所述第四台板17的一端连接，所述第四台板17与所述标准台板14位于同一平面的直线上，且所述第四台板17与所述标准台板14位之间存在设定间隙；
所述转动轴2的两端分别设置在所述标准侧板11和所述侧板13上；所述传动链条3设置在的所述转动轴2上，且与所述设定间隙对应设置；所述书帖拨杆4设置在所述传动链条3上，且所述书帖拨杆4通过所述设定间隙带动书帖运动；所述光电传感器6和所述相机5均设置在所述侧板13上，均与所述第三台板16的窗口对应设置；所述控制器7设置在所述机架1内部，分别与所述光电传感器6和所述相机5连接。
本发明所述配页检测装置还包括：
设置键82和启动键81，分别设置在所述台板15上，且与所述控制器7连接。
本发明所述设置键82和启动键81均为薄膜按键。
本发明所述配页检测装置还包括：
支杆9，设置在所述侧板13上，用于将所述光电传感器6和所述相机5与所述第三台板16的窗口对应设置。
本发明所述配页检测装置还包括：
相机光源，设置在所述相机5外侧，与所述第三台板16的窗口对应设置。
本发明所述控制器7包括：
工控机71、驱动板72、标准继电器73、继电器74、第三继电器75；
所述驱动板72与所述工控机71连接，所述驱动板72分别与所述光电传感器6、所述启动键81、所述设置键82、所述标准继电器73、所述继电器74、所述第三继电器75连接，所述标准继电器73与所述相机5连接，所述继电器74与所述相机光源连接，所述第三继电器75与排废装置连接。
如图4所示，本发明工控机71通过所述驱动板72的i/o接口分别与所述标准继电器73、所述继电器74、所述第三继电器75相连，通过控制所述标准继电器73进而实现控制相机5的启动和关断，通过控制所述继电器74进而实现控制相机光源的启动和关断，实现相机5获取书脊页标图像，通过控制所述第三继电器75进而实现控制排废装置排出错误配页的书帖。
本发明所述光电传感器6为反射式红外光电传感器6；所述相机光源为环形光源。
本发明将所述第四台板17与所述标准台板14设置在同一平面的直线上，并将所述标准台板14与所述标准侧板11设置成预设锐角，即标准台板14与底板12之间有一定的夹角α，如图5所示，其目的是充分将书帖捻开，使书背上的书脊页标图像更加清楚，如图6所示。
本发明所述底座的长度为350～450mm，以保证能容纳工业相机5和光电传感器6。
本发明在所述第三台板16上的设置窗口，以使所述光电传感器6通过窗口能够接收反射红外光信息，相机5通过窗口拍摄到书脊页标图像。
检测过程为：
先给配页检测装置上电；然后控制器7开启相机5、相机光源，当设置键82按下时，将手工配好书帖的书作为标准书放入第一台板14和第四台板17上，由书帖拨杆4带动书帖通过台板窗口；相机5通过窗口采集标准书脊页标图像；然后按下启动键81，当配好书帖的书通过传送装置传送到配页检测装置位置时，所述书帖拨杆4将配好书帖的书拨到标准台板14和第四台板17上，通过第三台板16的窗口，红外反射式光电传感器6通过窗口接收反射红外光信息，并通过驱动板72向工控机71发出信号，工控机71通过驱动板72控制所述标准继电器73和所述继电器74的触点闭合，进而启动相机光源和相机5，相机5通过窗口采集书脊页标图像信息并发送至工控机71，然后所述书帖拨杆4将书拨到所述传送装置上进行输送，工控机71根据标准书脊页标图像来判断书脊页标图像是否存在书帖配页错误，当书帖配页错误时，则工控机71控制排废装置将输送的书帖排出。
本发明还提供了一种配页检测系统，所述配页检测系统包括配页检测装置、配页装置、传送装置、排废装置；
当所述配页装置完成书帖配页时，则所述传送装置将配好书帖的书传送至所述配页检测装置，所述配页检测装置通过所述书帖拨杆4将配好书帖的书拨到标准台板14和第四台板17上进行配页检测；检测完毕后，所述书帖拨杆4将书拨到所述传送装置上进行输送，当所述配页检测装置检测到书帖配页错误时，则所述配页检测装置控制所述排废装置将输送的书帖排出。
本发明所述配页装置包括传动链条3，所述配页装置的传动链条3与所述配页检测装置的传动链条3连接，以使两传动速度相同。
本发明还提供了一种书脊折标方法，所述书脊折标方法包括：
为了有效保证在图像采集时图像的识别率，特别是在折页破背时，能有较好的鲁棒性，在折标(为和传统的折标表示不同，以下本方案将新型的折标称为页标)的编码方式上，本系统采用格雷码的编码方式，格雷码编码如表1所示。
步骤一：将页码采用格雷码编码表进行编码，获得格雷页码。
在常用的数字编码中，格雷码是一种绝对编码方式产生的一种无权码，其特点是任意两个相邻的码之间只有一个数不同，这样大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆，与其它编码同时改变两位或多位的情况相比更为可靠，即可减少出错的可能性大。
表1格雷码编码表
步骤二：将所述格雷页码通过条码的方式进行显示，获得书脊页标；所述书脊页标包括页标头标志、有色色块、空白块、页尾标志。
本发明通过条码的方式将不同的页码表示出来，如图7所示，其中a1、a2、b1、b2为标志位，a1、a2为页标头标志，a1为有色色块，a2位是空白块，b1、b2为页标尾标志，由两个连续的色块表示。中间为页码表示区，用黑色色块表示数据0，用空白表示数据1。
图8为本发明实施例8个页码的书帖配页图，从图8可以看出，(a)图为正常折标，(b)图中第2帖和第4帖错位，(c)图中的第2帖倒置，(d)图出现了2个相同的第2帖。
采用本发明上述折标方法，能够明确地标识出配页中的各种情况，可以分辨出配页的各种错误，如多帖、缺帖、错帖和倒帖。同时由于页标的尺寸和书帖的书脊尺寸接近，每一位的色块比较长，所以书帖即使被破背，也不影响每一个书标的正确读取，图9为采集的书脊页标图像，从图9中可以看到每一个页标都很清晰。在拼版设计时将该页标插入页脊处，如图10所示。
本发明提出的折标方法，便于提高后期配页检测的准确度。
图11为本发明实施例配页检测方法主流程图；图12为本发明实施例图像识别处理流程图如图11-图12所示，本发明提供一种配页检测方法，所述配页检测方法包括：
步骤10：系统开机，发出工业相机、相机光源开关信号给i/o驱动板的输出部分，启动工业相机，光源点亮；
步骤20：检测i/o驱动板输入端，判断是否有设置键按下；当有设置键按下则启动相机，拍摄标准书脊页标图像；若无，则继续检测；
步骤30：对标准书脊页标图像进行处理，获得标准书脊页标图像的标准模型特征，所述标准模型特征包括标准色块区域r、纵向色块数量c1、纵向合格色块数量s1、纵向色块面积、标准色块面积s；
步骤40：检测i/o驱动板输入端，判断是否有启动按键按下，若有，则进入下一步，若无，则继续检测；
步骤50：当有启动键按下，则检测i/o驱动板输入端检测是否有采集信号输入，若有信号输入，则接收通过工业相机拍摄的书脊页标图像，进入步骤600。若无，则继续检测；
步骤60：根据标准书脊页标图像的标准模型特征对采集到的书脊页标图像进行识别处理，判断是否有配页错误，若无，则返回步骤50，若有，则配页错误，发出次品信号给排废装置。
下面对各个步骤进行具体分析：
步骤30：对标准书脊页标图像进行处理，获得标准书脊页标图像的标准模型特征，具体包括：
步骤301：对标准书脊页标图像进行平滑滤波，去除噪声点，获得标准平滑图像；
步骤302：采用阈值分割算法对所述标准平滑图像进行分割处理，获得出标准色块区域；
步骤303：采用形态学处理算法对所述标准色块区域进行膨胀、腐蚀和矩形整形处理，得到多组标准色块区域r。
步骤304：根据多组标准色块区域r确定纵向色块数量c1、纵向合格色块数量s1、纵向色块面积、标准色块面积s。
步骤60：根据标准书脊页标图像的标准模型特征对采集到的书脊页标图像进行识别处理，判断是否有配页错误，若无，则返回步骤50，若有，则配页错误，发出次品信号给排废装置，具体包括：
步骤601：获取书脊页标的书脊页标图像；所述书脊页标包括页标头标志、有色色块、空白块、页尾标志；
步骤602：对所述书脊页标图像进行预处理，获得多个矩形色块区域；
步骤603：判断各矩形色块区域的面积是否大于0.7倍的标准色块面积s；如果大于0.7倍的标准色块面积s，则保留该矩形色块区域；如果小于等于0.7倍的标准色块面积s，则剔除该矩形色块区域；
步骤604：根据保留的多个所述矩形色块区域确定纵向色块数量c2；所述纵向色块数量为样本的帖数；
步骤605：判断所述纵向色块数量c2是否等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块数量c1；如果所述纵向色块数量c2不等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块数量c1，则书帖配页错误；如果所述纵向色块数量c2等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块数量c1，则执行步骤606；
步骤606：根据标准书脊页标图像计算的纵向色块面积确定纵向合格色块的数量s2；
步骤607：判断所述纵向合格色块的数量s2是否等于根据标准书脊页标图像计算的纵向合格色块数量s1；如果所述纵向合格色块的数量s2等于根据标准书脊页标图像计算的纵向合格色块数量s1，则书帖配页正确；如果所述纵向合格色块的数量s2不等于根据标准书脊页标图像计算的纵向合格色块数量s1，则书帖配页错误。
步骤602：对所述书脊页标图像进行预处理，获得多个矩形色块区域，具体包括：具体包括：
步骤6021：对所述书脊页标图像进行平滑滤波处理，去除噪声点，获得平滑图像；
步骤6022：根据标准书脊页标图像的标准色块区域r对所述平滑图像进行分割，获得感兴趣区域；
步骤6023：采用阈值分割方法对所述感兴趣区域处理，获得多个色块区域；
步骤6024：采用形态学处理方法对多个所述色块区域进行膨胀、腐蚀和矩形整形处理，获得多个矩形色块区域。
步骤606：根据标准书脊页标图像计算的纵向色块面积确定纵向合格色块的数量s2，具体包括：
判断各纵向色块的面积是否等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块面积；如果各纵向色块的面积等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块面积，则各纵向色块为纵向合格色块，确定纵向合格色块的数量s2；如果各纵向色块的面积不等于根据标准书脊页标图像计算的纵向色块面积，则剔除各纵向色块。
本发明提出的配页检测方法依次采用阈值分割方法和形态学处理方法对书脊页标图像进行处理，显然提高了检测的准确度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。