专利名称：章币移印图像定位系统及定位方法
技术领域：
本发明涉及移印设备，更具体地说，涉及一种可用于章币的移印设备的图 像定位系统及定位方法。
背景技术：
纪念币、纪念章及其类似产品往往需要在其表面上印制一些色彩或图案， 现在的彩色印刷(移动印刷)通常使用移印设备来实现印制。现有的移印设备 通常包括工作台、固定放置在工作台上的夹具、以及在夹具上方设置的移印胶 头。可以通过夹具将工件夹紧，并移动到对应的移印胶头的位置，驱动移印胶 头下压，对工件表面进行印制，从而可以在工件表面印制出色彩或图案等。
传统的工件的定位大多是依靠在工件和夹具上同时划线标记，在摆放时， 人工目视将工件和夹具的划线对准，实现工件的定位摆放。现在很多企业仍在 沿用这一方法，这种方法由于需要人工目视，存在一定的偏差，精确度较低； 需要工人长时间处于高度紧张的状态，劳动强度大，而且在疲劳时，废品率增 高，不利于成本的控制。
随着技术的发展，纪念币的彩色印刷的定位方法发展到依靠被印制工件的 另一面图纹来定位的技术，也就是说在工件的背面设置有凹凸的图纹，夹具上 也设置有相配合的图纹，通过图纹间的配合来定位工件。这种定位结构及方法 的生产效率有所提高，然而，当进行批量生产时，由于需要不停的更换工件， 造成夹具上的图纹的磨损，使得定位不准确，降低了精确度。另外，对于背面 要求光滑无图纹的工件，则无法通过这种方法来定位。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述移印过程中工件定位
结构的缺陷，提供一种操作简单、定位精度高、控制准确的章币移印图像定位 系统。
本发明所要解决的另一技术问题在于，针对现有技术的上述移印过程中工 件定位方法的缺陷，提供一种操作简单、定位精度高、控制准确的章币移印图 像定位方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种章币移印图像定位 系统，包括用于夹持章币的夹具、采集夹具上的章币的实时图像资料的摄像装 置、带动所述夹具旋转的步进电机、以及控制装置；所述控制装置连接并接收 来自所述摄像装置的实时图像资料，并将所述实时图像资料与标准图像资料进 行比较，得到控制信号来控制所述步进电机的转动合适的角度。
在本发明的章币移印图像定位系统中，在所述夹具与摄像装置之间设置有 环状光源。
在本发明的章币移印图像定位系统中，所述工作台为旋转工作台，所述旋 转工作台包括分开设置的检测工位以及印制工位；所述摄像装置设置在所述检 测工位的上方，在所述印制工位的上方设置有移印胶头。
在本发明的章币移印图像定位系统中，在所述检测工位的一侧设有到位传 感器。
在本发明的章币移印图像定位系统中，所述工作台在所述步进电机的位置 处设有支撑框架，并且在所述支撑框架的下方设置有辅助支撑。
本发明解决其另一技术问题所采用的技术方案为提供一种章币移印图像 定位方法，包括以下步骤
Sl:摄像装置采集放置在夹具上的工件的实时图像资料；
S2-由控制装置将所述实时图像资料与标准图像资料比较，得到步进电机 的控制信号；
S3:所述控制装置根据所述控制信号控制所述步进电机转动一定角度，从
而带动所述夹具转动一定角度,使得所述夹具上的工件转动到与所述标准图像 相一致的位置。
在本发明的章币移印图像定位方法中，所述夹具设置在旋转工作台上，所
述工作台具有分开的检测工位以及印制工位，在所述步骤S1中，包括以下步 骤
Sl-l:在所述检测工位的一侧设置到位传感器，所述到位传感器检测夹具 是否到达检测工位；
Sl-2:当所述到位传感器检测到所述夹具到达检测工位时，触发所述控制 装置控制所述工作台停止旋转，并控制所述摄像装置工作，采集位于所述检测 工位处的夹具上的工件的实时图像资料。
在本发明的章币移印图像定位方法的所述步骤S2中，所述标准图像资料
是由摄像装置对操作者认定的工件理想位置进行拍照，并由控制装置处理形成 的图像特征数据集。
在本发明的章币移印图像定位方法的所述步骤S2中，所述实时图像资料 与标准图像资料比较得到角度数据量，并通过串口传输到所述控制装置的可编 程控制器，转换成脉冲输出，得到控制所述步进电机转动相应角度的信号。
在本发明的章币移印图像定位方法的所述步骤S3中，当所述夹具转动一 定角度后，重复步骤Sl和S2，直到所述实时图像资料与标准图像资料相一致。
实施本发明的章币移印图像定位系统及方法，具有以下有益效果需要进 行印制的工件由夹具夹紧，然后通过摄像装置采集工件的实时图像资料，并由 控制装置将实时图像资料与标准图像资料进行比较，控制步进电机转动一定的 角度，使得夹具旋转到与标准图像资料一致的位置，实现工件的自动定位，无 须人工进行对线定位等操作，也无须在工件及夹具上设置图纹，至少具有以下 优点1、操作简单，生产效率高。2、定位精度高，可大幅度降低因人工定位 不准产生的废品率3、可减少产品定位时刮伤、磨伤等的废品发生率。4、同 规格纪念币产品夹具通用。5、降低纪念币压印作业的生产要求(正背图纹对 正要求)，降低生产成本。6、安装调试简单，可安装在多种规格、形式的移印
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明章币移印图像定位系统的结构示意图2是本发明章币移印图像定位系统一个具体实施例的机械结构示意图； 图3是本发明章币移印图像定位系统的夹具的一个具体实施例的正面示 意图4是图3的夹具沿A-A剖面线的剖视示意图5是本发明章币移印图像定位方法的基本流程图。
具体实施例方式
如图l所示，本发明的章币移印图像定位系统，可结合现有的移印设备进 行纪念币、纪念章等类似产品的印制，包括夹具2、摄像装置3、步进电机4 以及控制装置5。
所述夹具2设置在移印设备的工作台1上方，用于夹持工件，保持工件的 定位。所述夹具2可以根据工件的形状及大小进行设计。如图3、图4所示， 是所述夹具的一个具体例子，其设有容置部15以及连接孔16。工件可以放置 在容置部15内，并夹紧。所述连接孔16与步进电机4的输出轴固定连接，从 而可以通过步进电机4带动整个夹具2进行旋转。当然，夹具还可以选用其他 现有形式的夹具，只要能够夹紧工件，并可由步进电机带动旋转即可。
所述步进电机4为角位移步进电机，固定安装在所述工作台1的下方，其 输出轴与所述夹具2连接，并可带动所述夹具2转动一定的角度。
如图2所示，所述工作台1为旋转工作台1，其包括至少两个工位，该两 个工位为成180度设置的检测工位6和印制工位7。在检测工位6处进行工件 的摆放和对工件进行图像的采集检测；在所述印制工位7处进行移印胶头8 的下压印制。在检测工位6完成检测后，旋转工作台1旋转将工件带到印制工 位7进行印制。为了承受抵抗移印胶头8下降印制时的压力，所述工作台1 在所述步进电机4的位置处设有支撑框架9,并且在所述支撑框架9的下方设 置辅助支撑10，从而起到良好的力传递，有效的承受移印胶头8的下压力。 可以理解的，工作台1也可以为固定工作台1，而将移印胶头8和/或摄像装 置3做成可旋转的方式，交替到达工作台1的位置，而实现检测和印制的动作。
在本实施例中，所述摄像装置3为安装在支架11上的摄像机，设置在夹 具2的上方，用于采集夹具2上的章币的图像。所述摄像机可以为CCD摄像机、 CMOS摄像机等各种具有图像釆集功能的装置。配合图2的旋转工作台1，所述 摄像装置3设置在所述检测工位6的上方，从而在检测工位6处进行图像资料 的采集。为了使得摄像装置3具有良好的拍摄光线，在所述夹具2和摄像装置 3之间设置有环状光源13。所述环状光源13也可以安装在所述支架11上，可 以采用LED同轴光源或其他光源。移印胶头8则设置在所述印制工位7的上方， 进行印制。
为了控制旋转工作台1的旋转到位，在所述检测工位6的一侧设置有到位 传感器12。当旋转工作台1的夹具2到达检测工位6时，所述到位传感器12 检测到夹具2到位，并定位工作台l，同时，由于印制工位7与检测工位6在 同一直线上，因此同一直线上的夹具2也同时到达了印制工位7。当夹具2到 位后，触发摄像装置3和控制装置5工作，开始检测调整工作。
所述控制装置5可以为可编程的控制器、计算机或单片机等具有处理控制 功能的设备；也可以是由计算机与可编程控制器连接的控制系统。所述控制装 置5设有标准图像模板，所述标准图像模板为含有正确的标准图像资料，该标 准图像资料是由摄像装置对操作者认定工件理想定位位置进行拍照，而形成的 图像特征数据集，也就是说，对经操作者认定的工件的标准摆放位置上的工件 进行采集得到的标准图像资料。所述控制装置5与所述摄像装置3相连接，并 接收来自所述摄像装置3所釆集的实时图像资料，并将接收到的实时图像资料 与标准图像模板中的标准图像资料进行比较，再反馈控制信号至角位移步进电 机4,控制所述步进电机4转动一定角度，从而带动所述夹具2转动一定角度， 带动工件转动一定角度，到达与标准图像资料一致的位置，实现工件的自动定 位。所述控制装置5还可以设有用户界面14，从而便于用户对图像的监控及 调整。所述控制装置5还与所述到位传感器12连接，由所述到位传感器12 触发控制装置5控制摄像装置3和步进电机4工作。
如图5所示，是本发明的章币移印图像定位方法的基本流程图，首先将工 件放置在夹具上，由夹具夹紧，S5-l。然后，由摄像装置釆集所述工件的实时
图像资料，S5-2。然后，由控制装置将所述实时图像资料与标准图像资料比较， 判断两者是否一致，S5-3。如果实时图像资料与标准图像资料相同，则直接进 入到印刷操作，S5-6。如果实时图像资料与标准图像资料不相同时，得到步进 电机的控制信号，S5-4。然后，所述控制装置根据所述控制信号控制所述步进 电机转动一定角度，从而带动所述夹具转动一定角度，使得所述夹具上的工件 转动到与所述标准图像资料相一致的位置，S5-5，然后再执行印制操作，S5-6。
当选用旋转工作台时，由于工作台具有分开的检测工位以及印刷工位，可 以在检测工位和印刷工位上分别装设夹具，从而可以同时在检测工位进行一个 工件的检测，在印制工位进行另一工件的印制，提高效率。每个夹具可分别由 对应的步进电机带动转动，从而调整工件的位置。
在检测工位的一侧还可以设置到位传感器，通过到位传感器控制旋转工作 台上的一个夹具是否旋转到检测工位，同时可以确定另一个夹具到达印制工 位。当所述到位传感器检测到所述夹具到达检测工位时，触发所述控制装置控 制所述工作台停止旋转，并控制所述摄像装置工作，采集位于所述检测工位处 的夹具上的工件的实时图像资料。然后，所述摄像装置将采集到的实时图像资 料传送到所述控制装置。控制装置将所述实时图像资料与标准图像资料比较， 当实时图像资料与标准图像资料存在偏差时，通过计算得到角度数据量，并通 过串口传输到控制装置的可编程控制器，转换成脉冲输出，得到控制所述步进 电机转动相应角度的信号，来控制步进电机进行旋转。
为了提高精度，当夹具由步进电机带动转动一定角度后，所述摄像装置再 次采集工件的实时图像资料，并与标准图像资料进行对比，如果实时图像资料 与标准图像资料一致时，则控制旋转工作台旋转，将夹具转动到印制工位的位 置，进行印制操作。如果实时图像资料与标准图像资料仍然存在偏差时，则再 次进行旋转操作，直到实时图像资料与标准图像资料一致。
权利要求
1、一种章币移印图像定位系统，其特征在于，包括用于夹持章币的夹具、采集夹具上的章币的实时图像资料的摄像装置、带动所述夹具旋转的步进电机、以及控制装置；所述控制装置连接并接收来自所述摄像装置的实时图像资料，并将所述实时图像资料与标准图像资料进行比较，得到控制信号来控制所述步进电机的转动合适的角度。
2、 根据权利要求1所述的章币移印图像定位系统，其特征在于，在所述 夹具与摄像装置之间设置有环状光源。
3、 根据权利要求1或2所述的章币移印图像定位系统，其特征在于，所 述夹具设置在工作台上，所述工作台为旋转工作台，所述旋转工作台包括分开 设置的检测工位以及印制工位；所述摄像装置设置在所述检测工位的上方，在 所述印制工位的上方设置有移印胶头。
4、 根据权利要求3所述的章币移印图像定位系统，其特征在于，在所述 检测工位的一侧设有到位传感器。
5、 根据权利要求4所述的章币移印图像定位系统，其特征在于，所述工 作台在所述步进电机的位置处设有支撑框架，并且在所述支撑框架的下方设置 有辅助支撑。
6、 一种章币移印图像定位方法，其特征在于，包括以下步骤 Sl:摄像装置采集放置在夹具上的工件的实时图像资料；S2:由控制装置将所述实时图像资料与标准图像资料比较，得到步进电机 的控制信号；S3:所述控制装置根据所述控制信号控制所述步进电机转动一定角度，从而带动所述夹具转动一定角度，使得所述夹具上的工件转动到与所述标准图像 相一致的位置。
7、 根据权利要求6所述的章币移印图像定位方法，其特征在于，所述夹具设置在旋转工作台上，所述工作台具有分开的检测工位以及印制工位，在所述步骤S1中，包括以下步骤S卜l:在所述检测工位的一侧设置到位传感器，所述到位传感器检测夹具 是否到达检测工位；SI-2:当所述到位传感器检测到所述夹具到达检测工位时，触发所述控制 装置控制所述工作台停止旋转，并控制所述摄像装置工作，采集位于所述检测 工位处的夹具上的工件的实时图像资料。
8、 根据权利要求7所述的章币移印图像定位方法，其特征在于，在所述 步骤S2中，所述标准图像资料是由摄像装置对操作者认定的工件理想位置进 行拍照，并由控制装置处理形成的图像特征数据集。
9、 根据权利要求8所述的章币移印图像定位方法，其特征在于，在所述 步骤S2中，所述实时图像资料与标准图像资料比较得到角度数据量，并通过 串口传输到所述控制装置的可编程控制器，转换成脉冲输出，得到控制所述步 进电机转动相应角度的信号。
10、 根据权利要求9所述的章币移印图像定位方法，其特征在于，在所述 步骤S3中，当所述夹具转动一定角度后，重复步骤Sl和S2，直到所述实时 图像资料与标准图像资料相一致。
全文摘要
本发明涉及一种章币移印图像定位系统及定位方法，通过摄像装置采集放置在夹具上的工件的实时图像资料；并由控制装置将所述实时图像资料与标准图像资料比较，得到步进电机的控制信号；控制装置根据所述控制信号控制所述步进电机转动一定角度，从而带动所述夹具转动一定角度，使得所述夹具上的工件转动到与所述标准图像相一致的位置，再进行工件的印制操作。实现了工件的自动定位，无须人工进行对线定位等操作，也无须在工件及夹具上设置图纹，操作简单、生产效率高、定位精度高，可大幅度降低因人工定位不准产生的废品率、可减少产品定位时刮伤、磨伤等的废品发生率、降低纪念币压印作业的生产要求。
文档编号B41K3/62GK101108563SQ200610061710
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者易文俊, 李爱民, 林永萍, 车宏伟 申请人:深圳国宝造币有限公司