专利名称：包装卷筒纸长度测量的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于与印刷机一致的包装卷筒纸的图像测量的方法和装置。
背景技术：
如果包装卷筒纸的包装长度不正确，在装料机中就会出现麻烦。这样，针对包装长度且可能针对印刷重复长度来检查包装卷筒纸是重要的。包装长度(PL)被限定为包装卷筒纸中每个包装的长度。印刷重复长度(PRL)被限定为包装卷筒纸上印刷辊每转的长度。
已知常结合脉冲计数器使用光电元件来测量包装卷筒纸上的包装长度等。由于光电元件仅在一点测量，所以光电元件的位置不得不改正以测量不同的包装卷筒纸。此外，使用脉冲计数器时，仅间接测量包装长度，且因卷筒纸与辊等之间的滑移，测量可能不准确。
发明内容
本发明的一个目的是为了克服现有技术中的缺陷，在包装卷筒纸上实现绝对的测量。再一个目的是控制用于与印刷机一致的包装卷筒纸的PL和PRL。
又一个目的是能够同步测量PRL和PL并同步分析测量尺寸。还一个目的是能在不同的包装卷筒纸上测量，不必进行测量装置的任何实际调节。
上述目的通过这样一种方法和装置实现，即，其具有绝对测量至少与印刷机一致的包装卷筒纸上的包装长度的装置。
当阅读了下面本发明优选实施例的详细说明时，对于本领域的技术人员来说，本发明进一步的目的和优点将变得明显。
图1为本发明一装置的示意图。
具体实施例方式
在图1的实施例中，三个CCD照相机2、3、4被置于移动的包装卷筒纸1之上。照相机2-4与一台印刷机(未示出)一致，以便拍取包装卷筒纸1的图像。照相机2-4覆盖卷筒纸1上记录码(register code)所在的区域。每个照相机2-4都装有一个纸型(matrix)，通过该纸型，图像的不同位置与卷筒纸1上的位置相关联，由此补偿图像效应例如失真。
在本发明的其他实施例中，采用不同数目的照相机。根据照相机的分辨率，可仅采用一个照相机，或可采用三个以上的照相机来覆盖研究区。
照相机2-4的图像通过一个帧接收器7拍取。然后由计算机6分析图像。计算机6在监视器9上显示信息。
计算机6和帧接收器7与一输入/输出板5和一个与以太网8连接的可行连接件一起被置于架子上，例如VME架子上。输入/输出板与测力传感器连接，从而测量卷筒纸1的张力，也测量卷筒纸1的速度。
为给被照相机2-4覆盖的区域照明，提供一个与帧接收器7和发光装置11连接的闪光装置10。闪光装置10和帧接收器7相配合，从而及时照亮卷筒纸1以曝光。
在印刷中，卷筒纸1提供有记录码，从而表示每一印刷重复长度(PRL)和每一包装长度(PL)的端部。系统的目的是为了识别和确定记录码的位置。记录码的形式将会改变以能够识别卷筒纸上不同的位置。记录码也可在不同的卷筒纸间改变。
在所示的实施例中，第一CCD照相机2将覆盖约180毫米的卷筒纸长度。第二和第三CCD照相机3、4将覆盖约340毫米的部分重叠的卷筒纸。被第二和第三照相机3、4覆盖的区域离第一照相机2的中心有一定距离，该距离对应于许多不同包装卷筒纸1的预期PRL。被第二和第三照相机3、4覆盖的区域足够大以致可覆盖每个预知包装卷筒纸1的至少一个PL。图1的测量装置量得不同包装卷筒纸1的尺寸，具有约110至340毫米的PL和约470至750毫米的PRL。在每个PRL上会有约2至6个PL。
照相机2-4应装有大致平行于记录码中条码的像素列。照相机中的一个像素应对应于卷筒纸1的某一距离，例如0.25毫米。照相机2-4应无振动，并且，对于特殊材料，它们应在其覆盖区域的中间具有记录码。
发光装置11应靠近包装卷筒纸1安装。此外，它们的安装应不干扰照相机2-4可视的研究区，没有直射光从发光装置11到达照相机2-4。发光装置应以这样的方式安装，即，特殊材料的记录码在照亮区域的中间。
为了得到精确尺寸，包装卷筒纸1在照相机2-4的可视区域不应振动，且横向移动不应超过±4毫米。
帧接收器7应能够从三个照相机2-4同时抓取图片。输入/输出板5应具有几个数字输入和输出端(触发器、帧接收器、照明装置)，用于触发帧接收器7和照明装置(独立地)的两个计时器，至少两个模拟/数字通道(以转换引入的卷筒纸速度信号，0-10V)以及至少两个数字/模拟转换器(以能够控制照明装置)。系统至少应能够以下列模式运行1.图像抓取模式。
2.校准模式。
3.包装长度测量模式。
4.同步模式。
5.印刷重复和包装长度测量模式。
6.自动模式。
在图像抓取模式中，曝光或由当时的一个照相机形成或由所有的三个照相机同时形成。第二和第三照相机3、4的重叠区域以这样的方式调节，即，照相机3、4的位置产生“无失真”的重叠。可在调节照相机的过程中采用对比(correlation)以优化重叠区域。假定照相机安装稳定，在测量PRL和PL的过程中计算重叠区域中像素值的平均数就已足够。
在校准模式中，系统的校准由标尺来执行。标尺包含几个记录码。校准相对于照相机2-4可视领域中标尺的几个位置进行。对于标尺的每个位置来说，标尺上记录码的位置依据对应的精确确定记录码位置的程序(限定在下面)来确定。当已知真实距离时，可在数据库中形成并储存查找表。然后在测量过程中使用该表。对于落在查找表中校准位置之间的记录码的位置，采用插入法。
在包装长度测量模式中，分析来自于第二和第三照相机3、4的图片以找出两个最接近的记录码。对于小包装来说，总会看到至少两个记录码。在该情况下，PL应被确定为最接近于第一照相机2的记录码。对于大包装来说，可能会出现仅看到一个的情况。如果仅看见记录码，便删去图像，随机时延后拍取新一组图像。然后进行新的分析。上述步骤一直重复到两个记录码出现为止。当找到两个记录码时，确定它们之间的距离并用查找表来确定包装尺寸。当包装尺寸是已知的时，默认的PRL也是已知的。
在同步模式中，分析第一照相机2的图像以找到一个记录码。其他照相机3、4的图像也被储存起来。如果没发现记录码，便删去图像，随机时延后拍取新一组图像。这个过程一直重复到找到一个记录码并使其靠近第一照相机2图像的中心。如果记录码不靠近第一照相机2的中心，就不可能确定用于一些包装尺寸的PRL。当已知默认的PRL和卷筒纸速度时，这样计算和控制曝光之间的时延，即，强制记录码向下一个曝光中心移动。通常针对每个PRL和一个PL作新的测量。当已知每个图片中记录码的大致位置时，可使在来自于每个照相机2-4的图像中分析的研究区(ROI)最小化。当ROIs最小化时，计算机对于分析的要求就受到了限制。
在PRL和PL测量模式中，拍取一组图片。分析每个图片中的研究区以找到和确定记录码的位置，从而计算PRL和PL。
在自动模式中，系统自动从PL测量模式转变为同步模式再转变为PRL和PL测量模式。一旦确定好PL模式就开始同步模式。一旦同步模式在预定的界限内就开始PRL和PL测量模式。当已知记录码的大致位置时，每个图像的ROI最小化以提高图像处理速度。如果一个记录码在任何一个限定的ROI中遗漏，就拍取新一组图片并分析。如果仍然有一个记录码遗漏，就重新开始PL测量模式，继之以同步模式等。
曝光间的时延被设定成对于每次新的测量，卷筒纸1向前“跳跃”一个包装。这可通过测量呈现在特殊材料上的每个PRL和PL来完成。这可通过下列方式完成。首先通过在每个PRL的端部采用记录码测量PRL。接着在两毗邻印刷长度等上的终端码后的第一记录码之间进行PRL的下一次测量，直到从所有的记录码中测量出PRL。在PRL的每次测量过程中，PL的一次测量是通过第二和第三照相机3、4进行的。这样，在上述循环后，就在一个PRL中测量出每个包装的PL。当已知所有的参数(PRL、PL、卷筒纸速度、第一照相机2中记录码的位置)时，就可完成时延计算。
通过本发明的方法和装置，不同包装卷筒纸1的PRL和PLs得到了绝对测量，也就是说，PRL和PL在实际的卷筒纸上通过直接测量确定。此外，卷筒纸上不同位置的几个记录码也被同时测量。
输入/输出板中的其中一个数字输出端用来引发曝光。不同模式中的程序不同。在PL测量模式中，测量一直是随机的，直到用第二和第三照相机3、4看到两个记录码为止。在同步模式中，测量一直是随机的，直到用第一照相机2看到一个记录码为止。在所有其他的模式中，计算时间然后由系统控制。时间应随机改变的时间间隔优选为750毫米的包装卷筒纸1在测量时以卷筒纸速度经过时所花时间的约25％。测量之间的时间和随机改变的时限都与卷筒纸速度成反比。优选曝光时间可在10微秒与200微秒之间改变。照相机2、3、4触发脉冲的长度限定了曝光时间。通常，照相机2、3、4，帧接收器7和照明装置10、11采用同样的触发器。程序对于所有三个输出端是相同的，但是用于触发的时间和脉冲长度在所有三种情况下都可以不同。在一可选实施例中，将单个触发器用于每个输出端。
输入/输出板中的一个模拟/数字通道实现每个测量循环读取卷筒纸速度一次。假定读取值与卷筒纸速度成线性比例。通常0-10伏特对应于0-1000米/分，但是卷筒纸速度值需要相对于每台机器校准。引入值乘以通过手工校准确定的因子就足够了。该因子是在图形用户界面(GUI)中手工设置的。速度值经由通过最近许多次测量例如最近八次测量计算的平均值来筛选。
图像处理部分包含三个不同的程序一个用于寻找正确的记录码尺寸。一个用于粗略确定其位置。一个用于精确确定其位置。
记录码以许多不同的尺寸存在，其数据储存于数据库中。记录码的尺寸依赖于材料的包装尺寸。记录码的尺寸在一开始是未知的。最初第二和第三照相机3、4的研究区(ROI)被设置为覆盖两道条纹。当其覆盖记录码条码将通过的区域时，这些ROI将会找到记录码的尺寸。记录码各自有三四个条码。阈值用于使阈值以下的所有像素变黑，使其余的像素变白。数据通过累加每个ROI一行中的所有列减少。通常仅用一个ROI来确定记录码尺寸就足够了。为找到记录码使用对比，也就是说，在数据与已知的参考模式间的对比曲线中找到峰值。实际上，当参考模式当时一列地从数据行的一端移至另一端时，反复进行多次乘法和求和。这是用所有的记录码尺寸重复进行的。采用双极参考模式，也就是说，黑色部分为负，白色部分为正。不同记录码的峰值中有显著的差异。这一算法规则以假定不同的包装印刷中没有相似的模式为基础。因此，材料上使用的记录码的确定将没有问题。
其余的测量采用以下方法。首先粗略确定位置。当参考模式对称地置于对比窗口(窗口的宽度随记录码的尺寸而改变)的中部时，对比曲线的峰值确定记录码的位置。记录码的中部实际定位在距峰值左侧或右侧置一半窗口的尺寸处，由执行对比的方位而定。每个超过由经验确定的阈值的峰值分辨每个记录码的位置是否不止一个地被检测在该区域中。此后，通过计算两个峰值间的列的数目并与对应于额定值为0.25毫米的每个像素的距离相乘粗略确定PL。最后，精确确定位置。这可以以依据系统运行模式而定的不同的方式来完成。在PL模式和同步模式中，粗略确定记录码的位置就足够了。在组合的PRL和PL模式中，通过在寻找记录码中每个条码的每个边缘时使用五个阈值来精确确定记录码。在这个模式中，ROIs与先前模式的ROIs不同，因为现在已粗略知道记录码的位置了。一行中没有采用压缩数据，因为记录码不必平行于CCD照相机2、3、4中的列。
在不同记录码尺寸的数据库中，储存有不同包装的PL和不同包装的PRL。
图形用户界面(GUI)形成的目的在于，易于执行所有上面限定的功能、测量和参数设定。它还以这样的方式形成，即，易于验证系统的功能和性能。结果通常呈现在直方图和图表中，并被储存在用于测量PRL和PL的文件中。
权利要求
1.一种用于在移动的包装卷筒纸(1)上测量的方法，其特征在于，在与印刷机一致的卷筒纸(1)上测量印刷重复长度和/或至少一个包装长度的绝对值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过卷筒纸(1)上印刷的记录码进行测量，该记录码被印刷在每个包装长度和印刷重复长度的末端，和/或印刷重复长度和至少一个包装长度被同时测量和分析。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用一个或更多的CCD照相机(2、3、4)拍取卷筒纸(1)上研究区的图像，该区域包括一个或更多的记录码。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，鉴于涉及包装尺寸、印刷重复长度、卷筒纸速度、卷筒纸张力等实际数据，拍取图像的时间间隔以这样的方式同步，即，用于印刷重复长度的记录码位于第一照相机图像的中心。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，第二和第三CCD照相机(3、4)距第一CCD照相机(2)一定距离地互相毗邻；第二和第三照相机(3、4)覆盖一个部分重叠的区域；由第一照相机(2)与第二和第三照相机(3、4)所拍图像之间的距离覆盖用于许多不同包装卷筒纸(1)的印刷重复长度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，被第二和第三照相机(3、4)覆盖的区域大到足够包围至少一个印刷长度；第二和第三照相机(3、4)的重叠区域被校准；卷筒纸(1)的每个印刷重复长度被测量。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，每个图像上分析的研究区通过不同包装尺寸的储存尺寸并且通过分析实际卷筒纸速度、张力和最近的测量尺寸达到最小化，并且，研究区在图像拍取过程中被照亮。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过闪光装置(10，11)自动触发形成照明。
9.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，图像通过帧接收器(7)被传送给计算机(6)，所有照相机(2、3、4)同时拍取被同时分析的图像。
10.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，至少下列模式是可用的图像抓取模式、校准模式、包装长度测量模式、同步模式、印刷重复和包装长度模式以及自动模式，在后面的模式中，系统自动在包装长度测量模式、同步模式以及印刷重复和包装长度模式之间转换。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在同步模式中，每个照相机(2、3、4)的曝光时间与卷筒纸(1)的实际测量长度和条件相适应，不同包装的有关记录码、包装长度和印刷重复长度的储存值用于控制测量时间。
12.一种用于移动包装卷筒纸(1)的长度测量装置，其特征在于，提供有绝对测量与印刷机一致的包装卷筒纸(1)的印刷重复长度(PRL)和/或至少一个包装长度(PL)的装置。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，提供有同时测量印刷重复长度和至少一个包装长度的装置和/或该用于测量的装置为一个或更多的通过帧接收器(7)连接于计算机(6)的CCD照相机(2、3、4)。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，第一CCD照相机(2)距至少两个CCD照相机(3、4)一定距离，该距离对应于许多不同包装卷筒纸(1)的印刷重复长度。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，第二和第三CCD照相机(3、4)共同覆盖一个部分重叠的区域，该区域大到足够包括至少一个包装长度，并且提供有测量包装卷筒纸(1)的速度和张力的装置。
16.根据权利要求12至15中任何一项所述的装置，其特征在于，提供用来给照相机(2、3、4)拍取图像的区域照明的装置(10，11)。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，照明装置是借助于与照相机(2、3、4)配合的闪光装置(10)被计算机(6)控制的发光装置(11)。
全文摘要
本发明涉及一种用于绝对测量与印刷机一致的移动的包装卷筒纸(1)的印刷重复长度和/或至少一个包装长度的方法和装置。通常，同时测量和分析印刷重复长度和一个包装长度。通过借助于一帧接收器(7)与计算机(6)连接的许多CCD照相机(2、3、4)进行测量。
文档编号B41F33/14GK1430552SQ01810019
公开日2003年7月16日 申请日期2001年5月22日 优先权日2000年5月25日
发明者L·罗曼 申请人:利乐拉瓦尔集团及财务有限公司