往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，引纸电机驱动后引纸辊旋转带动纸幅由前引纸辊引入并由后引纸辊引出，第一成像装置能够将经第一光源照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块，纵切光标位置解析及偏差计算模块得出纸幅纵切光标的横向坐标位置信息并传输给伺服电机主控模块，伺服电机主控模块控制驱动装置带动滑块机构在机架上沿纸张横向往复移动，滑块机构上的第二成像装置能够将经第二光源照射的纸幅成像并传信于荧光纤维分析模块，荧光纤维分析模块能够对第二成像装置所呈图像中的彩色荧光纤维信息进行分析并输出分析结果。本发明对工人起到充分的保护，且其结构简单，加工成本低，使用方便，检测精确。
【专利说明】往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纸幅生产线的辅助装置，尤指涉及一种往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置。
【背景技术】
[0002]钞票纸生产过程中，纸幅中有类似白水印效果的纵切线，在透光下清晰可见，用于后续切纸工序纠偏校准。抄纸纸幅在运动过程中有横向摆动，为了保证检测位置的准确，检测单元必须以纵切光标为参考点，和纸幅一起横向摆动。
[0003]钞票纸生产过程中，需要在纸张中满版嵌入彩色荧光纤维作为防伪特征。这些荧光纤维在紫外光激发下会呈现多种颜色，钞票纸制造过程中，对嵌入荧光纤维的数量、位置、形状有具体要求。目前的检测方式为在线采样纸张，放入荧光灯箱，人工判断其嵌入效果，紫外线对人眼会有损伤，且抽样检查效率低，准确性差。
[0004]也可沿纸幅横向加装多台彩色图像传感器和与纸幅横向相同宽度的LED紫外光源实现荧光纤维检测，但成本高。
【发明内容】
[0005]为了克服上述缺陷，本发明提供一种往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，该往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置结构简单，自动检测，不伤害人眼，检测成本低。
[0006]本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，包括机架、引纸电机、前引纸辊、后引纸辊、第一光源、第一成像装置、纵切光标位置解析及偏差计算模块、驱动装置、滑块机构、第二光源、第二成像装置、荧光纤维分析模块和伺服电机主控模块，以在抄纸机上纸张从湿部向卷取部的运动方向为纵向，以与纸幅纵向垂直的方向为横向，所述前、后引纸辊平行间隔能够转动定位于机架上，引纸电机驱动后引纸辊旋转带动纸幅由前引纸辊引入并由后引纸辊引出，第一光源和第一成像装置对应固定于纸幅两侧的机架上，第一光源照射于纸幅表面，第一成像装置能够将经第一光源照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块，纵切光标位置解析及偏差计算模块通过计算与比对后得出纸幅纵切光标的横向坐标位置信息并传输给伺服电机主控模块，伺服电机主控模块控制驱动装置带动滑块机构在机架上沿纸张横向往复移动，所述第二光源和第二成像装置固定于滑块机构上，第二光源照射于纸幅表面，第二成像装置能够将经第二光源照射的纸幅成像并传信于荧光纤维分析模块，荧光纤维分析模块能够对第二成像装置所呈图像中的彩色荧光纤维的位置分布、数量和颜色信息进行分析并输出分析结果。
[0007]作为本发明的进一步改进，引纸电机上连接有第一编码器，第一编码器能够获取后引纸辊角速度测量结果并传信给纵切光标位置解析及偏差计算模块。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述第一光源为LED白色光源(宽度为20-50CM)，第一成像装置为线扫描单色图像传感器。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述第二光源为LED紫色光源，第二成像装置为线扫描彩色图像传感器。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述伺服电机主控模块控制驱动装置带动滑块机构在机架上沿纸张横向往复移动的结构为:所述驱动装置为一伺服电机，还设有一伺服电机驱动模块和一丝杆，所述伺服电机主控模块传信于伺服电机驱动模块，伺服电机驱动模块带动伺服电机动作，伺服电机动力输出给能够转动定位于机架上的丝杆，所述丝杆平行于纸幅平面且其轴向为纸幅横向，滑块机构与丝杆活动螺接。
[0011]作为本发明的进一步改进，机架上还设有与丝杆轴向平行的滑轨，所述滑块机构套设于滑轨上。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述伺服电机上连接有第二编码器，该第二编码器能够获取伺服电机的位置及转速信息并传信给伺服电机主控模块。
[0013]作为本发明的进一步改进，机架上固设有一对极限位置传感器，该对极限位置传感器能够感应到处于纸幅横向两端极限位置的滑块机构，并传信于伺服电机主控模块。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述伺服电机主控模块包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管，所述接伺服电机主控模块发出的脉冲宽度调制信号的第一晶闸管与滤波电容电连接输出可变直流电压实现电机动作快慢控制，所述整流桥堆中设有第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道，所述第一、二信号通道分别接收伺服电机主控模块发出的控制信号实现伺服电机正反运动控制。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述伺服电机主控模块为可编程序控制器，还设有主控模块人机界面，所述纵切光标位置解析及偏差计算模块与伺服电机主控模块之间设置有心跳信号，该心跳信号传信于伺服电机主控模块，所述伺服电机主控模块能够通过主控模块人机界面发出声光报警信号。
[0016]本发明的有益效果是:本发明通过第一光源、第一成像装置和纵切光标位置解析及偏差计算模块获取纵向运动的钞票纸纸幅中纵切光标的横向位置，伺服电机主控模块以纵切光标横向位置为参考点，按设定的位移量，驱动滑块机构横向位移到指定位置，启动由第二光源、第二成像装置和荧光纤维分析模块工作，实现纸幅设定位置荧光纤维在线检测，在检测过程中全自动化控制，紫外线不会伤害工人眼睛，对工人起到充分的保护，且其结构简单，加工成本低，使用方便，检测精确。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的原理框图；
[0018]图2为本发明的结构原理示意图；
[0019]图3为本发明的俯视示意图。
【具体实施方式】
[0020]实施例:一种往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，包括机架9、引纸电机、前引纸辊1、后引纸辊14、第一光源2、第一成像装置3、纵切光标位置解析及偏差计算模块
5、驱动装置、滑块机构91、第二光源10、第二成像装置11、荧光纤维分析模块12和伺服电机主控模块6，以在抄纸机上纸张从湿部向卷取部的运动方向为纵向，以与纸幅纵向垂直的方向为横向，所述前、后引纸辊14平行间隔能够转动定位于机架9上，引纸电机驱动后引纸辊14旋转带动纸幅30由前引纸辊I引入并由后引纸辊14引出，第一光源2和第一成像装置3对应固定于纸幅两侧的机架9上，第一光源2照射于纸幅表面，第一成像装置3能够将经第一光源2照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块5，纵切光标位置解析及偏差计算模块5通过计算与比对后得出纸幅纵切光标的横向坐标位置信息并传输给伺服电机主控模块6，伺服电机主控模块6控制驱动装置带动滑块机构91在机架9上沿纸张横向往复移动，所述第二光源10和第二成像装置11固定于滑块机构91上，第二光源10照射于纸幅表面，第二成像装置11能够将经第二光源10照射的纸幅成像并传信于荧光纤维分析模块12，荧光纤维分析模块12能够对第二成像装置11所呈图像中的彩色荧光纤维的位置分布、数量和颜色信息进行分析并输出分析结果，前引纸辊I将纵向运动纸幅导入检测装置；第一光源2和第一成像装置3生成包含纵切光标20的纸张图像，发送到纵切光标位置解析及偏差计算模块5，该纵切光标位置解析及偏差计算模块5对获取到的图像进行分析，计算出图像中纵切光标的横向坐标位置，发送到伺服电机主控模块6，伺服电机主控模块6根据位置偏差绝对值大小，发送控制信号控制驱动装置，驱动装置动作，带动滑块机构91沿纸张横向左右位移，滑块机构91位移到设定位置时，第二光源10和第二成像装置11生成包含荧光纤维21的纸张图像，发送到荧光纤维分析模块12，该荧光纤维分析模块12对获取到的图像进行分析，计算出图像中荧光纤维的位置分布、数量、颜色信息，荧光纤维分析模块12停止工作，滑块机构91带动第二光源10和第二成像装置11运动到纸幅下一个位置，荧光纤维分析模块12开始工作，如此反复实现钞票纸全纸幅荧光纤维扫描检测目的，可检测任意形状、如线形、三角形、圆形、环形、正方形等的荧光纤维，所述纵切光标位置解析及偏差计算模块5、伺服电机主控模块6和荧光纤维分析模块12可以由一台嵌入式计算机设备或工业控制计算机实现。
[0021]所述引纸电机上连接有第一编码器4，第一编码器能够获取后引纸辊14角速度测量结果并传信给纵切光标位置解析及偏差计算模块5。
[0022]所述第一光源2为LED白色光源(宽度为20-50CM)，第一成像装置3为线扫描单色图像传感器，纵切光标位置解析及偏差计算模块5结合线扫描单色图像传感器行扫描频率和编码器数据，生成包含纵切光标的单色图像，按图像灰度差值算法解析到纵切光标在图像中的横向坐标位置。
[0023]所述第二光源10为LED紫色光源，第二成像装置11为线扫描彩色图像传感器。
[0024]所述伺服电机主控模块6控制驱动装置带动滑块机构91在机架9上沿纸张横向往复移动的结构为:所述驱动装置为一伺服电机8，还设有一伺服电机驱动模块7和一丝杆，所述伺服电机主控模块6传信于伺服电机驱动模块7，伺服电机驱动模块7带动伺服电机动作，伺服电机动力输出给能够转动定位于机架9上的丝杆，所述丝杆平行于纸幅平面且其轴向为纸幅横向，滑块机构91与丝杆活动螺接。
[0025]机架9上还设有与丝杆轴向平行的滑轨15，所述滑块机构91套设于滑轨15上。
[0026]所述伺服电机上连接有第二编码器，该第二编码器能够获取伺服电机的位置及转速信息并传信给伺服电机主控模块6,伺服电机主控模块6将纵切光标横向坐标位置与伺服电机反馈的滑块机构91的实际位置相减，获得滑块机构91的实际位置偏差值，设定位置偏差值是指设定的滑块机构91横向坐标位置与纵切光标横向坐标位置的差，实际位置偏差与设定位置偏差的和，就是需要调节的滑块机构91位置偏差；
[0027]滑块机构91实际位置偏差=伺服电机反馈的滑块机构91横向坐标位置-纵切光标横向坐标位置；
[0028]滑块机构91设定位置偏差=设定的滑块机构91横向坐标位置-纵切光标横向坐标位置；
[0029]需要调节的滑块机构91横向坐标位置偏差=滑块机构91实际位置偏差+滑块机构91设定位置偏差。
[0030]机架9上固设有一对极限位置传感器，该对极限位置传感器能够感应到处于纸幅横向两端极限位置的滑块机构91，并传信于伺服电机主控模块6，当滑块机构91运行到极限位时，伺服电机主控模块6通过伺服电机驱动模块7控制伺服电机反转使滑块机构91自动向反方向运动。
[0031]所述伺服电机主控模块6包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管，所述接伺服电机主控模块6发出的脉冲宽度调制信号的第一晶闸管与滤波电容电连接输出可变直流电压实现电机动作快慢控制，所述整流桥堆中设有第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道，所述第一、二信号通道分别接收伺服电机主控模块6发出的控制信号实现伺服电机正反运动控制。
[0032]所述伺服电机主控模块6为可编程序控制器，还设有主控模块人机界面13，所述纵切光标位置解析及偏差计算模块5与伺服电机主控模块6之间设置有心跳信号，该心跳信号传信于伺服电机主控模块6,所述伺服电机主控模块6能够通过主控模块人机界面13发出声光报警信号，心跳信号用于检测纵切光标位置解析及偏差计算模块5与伺服电机驱动模块7之间通信是否正常；通信异常或者滑块机构91出现卡死现象时，主控模块人机界面13发出声光报警信号，同时显示、记录报警内容；主控模块人机界面13还可以实现参数设置、检测及控制数据显示、手动操作、数据记录；参数设置包括:安装编码器的后引纸辊14的直径、线扫描单色图像传感器和线扫描彩色图像传感器的图像分辨率及行扫描频率、纵切光标位置设定值，滑块机构91位置设定值；检测及控制数据显示包括:纵切光标位置实际测量值、荧光纤维分布数量、位置、颜色信息，滑块机构91位置，位移偏差；报警提示包括:伺服电机到极限位报警、滑块机构91到极限位报警、图像获取异常报警、各模块之间通信报警；手动操作包括滑块机构91横向位置控制手动自动切换、手动左移滑块机构91、手动右移滑块机构91、手动直接定位滑块机构91到某个设定点；数据记录包括:记录所有参数及检测结果到数据库，可查询系统运行历史数据等。
[0033]本发明的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，不仅可用于钞票纸生产过程中荧光纤维检测，也可应用于通过机器视觉技术，在运动纸幅中抽检某些光学特性物质的场合。
【权利要求】
1.一种往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征在于:包括机架(9)、引纸电机、前引纸辊(I)、后引纸辊(14)、第一光源(2)、第一成像装置(3)、纵切光标位置解析及偏差计算模块(5)、驱动装置、滑块机构(91)、第二光源(10)、第二成像装置(11)、荧光纤维分析模块(12)和伺服电机主控模块(6)，以在抄纸机上纸张从湿部向卷取部的运动方向为纵向，以与纸幅纵向垂直的方向为横向，所述前、后引纸辊(14)平行间隔能够转动定位于机架(9)上，引纸电机驱动后弓丨纸辊(14)旋转带动纸幅(30)由前引纸辊(I)引入并由后引纸辊(14)引出，第一光源(2)和第一成像装置(3)对应固定于纸幅两侧的机架(9)上，第一光源(2)照射于纸幅表面，第一成像装置(3)能够将经第一光源(2)照射的纸幅成像并传信于纵切光标位置解析及偏差计算模块(5)，纵切光标位置解析及偏差计算模块(5)通过计算与比对后得出纸幅纵切光标的横向坐标位置信息并传输给伺服电机主控模块(6)，伺服电机主控模块(6)控制驱动装置带动滑块机构(91)在机架(9)上沿纸张横向往复移动，所述第二光源(10)和第二成像装置(11)固定于滑块机构(91)上，第二光源(10)照射于纸幅表面，第二成像装置(11)能够将经第二光源(10)照射的纸幅成像并传信于荧光纤维分析模块(12)，荧光纤维分析模块(12)能够对第二成像装置(11)所呈图像中的彩色荧光纤维的位置分布、数量和颜色信息进行分析并输出分析结果。
2.如权利要求1所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:引纸电机上连接有第一编码器(4)，第一编码器能够获取后引纸辊(14)角速度测量结果并传信给纵切光标位置解析及偏差计算模块(5 )。
3.如权利要求2所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:所述第一光源(2)为LED白色光源，第一成像装置(3)为线扫描单色图像传感器。
4.如权利要求2所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:所述第二光源(10)为LED紫色光源，第二成像装置(11)为线扫描彩色图像传感器。`
5.如权利要求1所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:所述伺服电机主控模块(6)控制驱动装置带动滑块机构(91)在机架(9)上沿纸张横向往复移动的结构为:所述驱动装置为一伺服电机(8)，还设有一伺服电机驱动模块(7)和一丝杆，所述伺服电机主控模块(6 )传信于伺服电机驱动模块(7 )，伺服电机驱动模块(7 )带动伺服电机动作，伺服电机动力输出给能够转动定位于机架(9)上的丝杆，所述丝杆平行于纸幅平面且其轴向为纸幅横向，滑块机构(91)与丝杆活动螺接。
6.如权利要求5所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:机架(9)上还设有与丝杆轴向平行的滑轨(15)，所述滑块机构(91)套设于滑轨(15)上。
7.如权利要求5所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:所述伺服电机上连接有第二编码器，该第二编码器能够获取伺服电机的位置及转速信息并传信给伺服电机主控模块(6 )。
8.如权利要求5所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:机架(9)上固设有一对极限位置传感器，该对极限位置传感器能够感应到处于纸幅横向两端极限位置的滑块机构(91),并传信于伺服电机主控模块(6)。
9.如权利要求5所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:所述伺服电机主控模块(6)包括滤波电容、整流桥堆和第一晶闸管，所述接伺服电机主控模块(6)发出的脉冲宽度调制信号的第一晶闸管与滤波电容电连接输出可变直流电压实现电机动作快慢控制，所述整流桥堆中设有第二、三晶闸管组成的第一信号通道以及由第四、五晶闸管组成的第二信号通道，所述第一、二信号通道分别接收伺服电机主控模块(6)发出的控制信号实现伺服电机正反运动控制。
10.如权利要求5所述的往复运动式钞票纸荧光纤维在线检测装置，其特征是:所述伺服电机主控模块(6)为可编程序控制器，还设有主控模块人机界面(13)，所述纵切光标位置解析及偏差计算模块(5)与伺服电机主控模块(6)之间设置有心跳信号，该心跳信号传信于伺服电机主控模块(6)，所述伺服电机主控模块(6)能够通过主控模块人机界面(13)发出声光报警信号。`
【文档编号】G01N21/84GK103792234SQ201210422860
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】杜正杰, 刘刚, 王卫锋, 王都义, 陆春宇 申请人:昆山钞票纸业有限公司, 中国印钞造币总公司