一种印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法
【专利摘要】一种印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法，所述相机控制装置包括控制单元、控制终端、相机运动控制模块和相机位置检测模块；本发明的相机控制装置及其控制方法，采用了基于相机实时位置拍照的双触发拍照技术，相机拍照参数和运动参数能够根据版纹内容进行动态调整，在光源不持续照射印版的情况下，通过第一次拍照计算出正确的拍照参数和运动参数，并在下一次触发时以正确参数进行印版拍照，实现对印版整个版面的动态参数拍照，不影响待测印版，而且拍摄效果好。
【专利说明】一种印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于印版质量检查仪器【技术领域】，特别涉及一种印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在钞券印版等大尺寸印版工件制造完成后，需要利用印版质量检查仪对印版的质量进行检查。在检查时，先将印版固定到工作台上，然后由相机控制装置控制相机运动，使相机相对于工作台沿X、Y轴方向进行二维扫描运动；在运动过程中，相机每隔固定的距离对印版进行拍照，实现对工件整体的拍照和测量，因此大尺寸印版工件的影像测量系统必须配备相应的相机控制装置。
[0003]现有印版质量检查仪的相机控制装置，如中国期刊文献《基于GALIL的影像测量仪运动控制系统设计》(裴琼华，制造业信息化，2009年第7期)，公开了一种影像测量仪运动控制系统，采用“工业控制机+运动控制卡”的形式构建，通过人机交互界面完成数据及运动状态显示、伺服控制及精确定位等任务，即该运动控制系统采用触摸屏/运动控制器，和计算机/OPC服务器/运动控制器的双终端方案；并且采用步进电动机作为伺服驱动元件，光栅尺作为反馈元件，光栅尺的反馈信号通过端子板传送给GALIL卡，经过GALIL卡的补偿运算后，发送补偿脉冲给伺服系统，形成一个闭环控制系统。
[0004]但是，上述影像测量仪运动控制系统存在以下缺点:①该系统在相机拍照时，要么采用统一的拍照参数，要么在运行过程中将光源常亮、相机保持拍照并动态调整拍照参数，但是由于印版的图纹内容不同，需要针对印版不同的部位采用不同的拍照参数，且部分待检印版不能被光源长期照射，因此该系统无论采用上述哪种方式，都会影响拍摄的效果，进而影响印版检测；②该系统不能实时调整拍摄位置和角度，而实际应用中，在对多批次印版工件进行拍照扫描时，由于操作人员无法保证每个工件的摆放位置和角度都完全一致，而且工件的位置和角度还会受机械装配精度影响，如果采用上述影像测量仪运动控制系统，其拍摄位置和角度不能根据不同工件进行实时变化，就会导致后续图像无缝拼接精度不高，进而影响印版质量的检测。
【发明内容】
[0005]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的影像测量仪运动控制系统，拍摄效果不好，影响印版质量检测的问题，而提供一种拍摄效果好且不影响待检印版的相机控制装置及其控制方法，进一步提供一种能够根据不同工件实时调整拍摄位置和角度，使得后续图像无缝拼接精度高，确保印版质量检测正常进行的相机控制装置及其控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007](本部分待权利要求定稿后补充)
[0008]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0009](I)本发明提供的印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法，采用了基于相机实时位置拍照的双触发拍照技术，相机拍照参数和运动参数能够根据版纹内容进行动态调整，在光源不持续照射印版的情况下，通过第一次拍照计算出正确的拍照参数和运动参数，并在下一次触发时以正确参数进行印版拍照，实现对印版整个版面的动态参数拍照，不影响待测印版，而且拍摄效果好。
[0010](2)本发明提供的印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法，在进行二维扫描时采用图像高精度瞄准技术，根据模板数据动态调整每一行拍摄时的相机位置和运动角度，纠正了由于印版摆放位置和角度变化或者机械精度下降引起的运动位置和角度变化带来的影响，大幅度提高了印版二维扫描的精度。
[0011](3)本发明提供的印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法，同时使用了工业触摸屏和计算机，实现对相机运动的双终端控制，使操作人员能够在工作台附近进行实时操作；当采用工业触摸屏作为控制终端时，工业触摸屏能够通过运动控制器直接控制相机运动，实现运动速度控制，手动点动，绝对坐标移动，检测状态切换，急停，故障复位，控制权切换，运动状态显示等功能；当工业触摸屏将运动控制权切换到计算机后，通过计算机能够进行手动点动，绝对/相对坐标移动，路径可编程移动，运动速度控制，运动状态显示等功能，从而实现工业触摸屏/计算机双终端控制。
[0012](4)本发明提供的印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法，采用编码器的数据进行运动控制，而计算机通过安装在主机中的多轴控制卡得X、Y轴光栅尺的实时数据，对相机坐标位置进行精确测量，并具备在光栅尺任意点读数归零的功能，系统采用两个独立的位置传感器(编码器和高精度光栅尺)分别进行相机的位置控制和位置测量，使位置测量精度与位置控制精度互不影响，消除了伺服系统在工作过程中产生的动态误差和静态误差。
[0013](5)本发明提供的印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法，在800X600mm的幅面内，相机位置控制精度0.01mm，相机位置测量精度达到0.0025mm ;基于光栅尺位置的二次触发拍照技术，实现了根据印版版面实际情况动态调整相机曝光参数；相机位置二次瞄准和运动路径实时调整技术，通过图像瞄准技术辅助进行相机位置控制，实现了在进行印版图像与模板图像比对时，拍摄位置完全和方向一致。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0015]图1是本发明印版质量检查仪的相机控制装置的示意图；
[0016]图2是本发明印版质量检查仪的相机控制装置根据模板数据进行二次对准并动态调整运动角度的不意图；
[0017]图3是本发明印版质量检查仪的相机控制装置相机定点触发拍照示意图；
[0018]图4是本发明印版质量检查仪的相机控制装置的电气连接示意图。
[0019]图中附图标记表示为:1-运动控制器，2-X轴伺服电机及编码器，3-Y轴伺服电机及编码器，4-X轴光栅尺，5-Y轴光栅尺，6-测量平台，7-多轴控制卡，8-0PC服务器，9-工业触摸屏，10-相机，11-计算机。【具体实施方式】
[0020]本发明提供的印版质量检查仪的相机控制装置及其控制方法用于样品钞券印版的检测，所述样品钞券印版被放置在测量平台6上后，需要进行拍照，相机在相机控制装置的控制下，每隔固定的距离对所述样品钞券印版进行拍照，然后进行后续操作。
[0021]如图1-4所示，所述印版质量检查仪的相机控制装置，包括控制单元、控制终端、相机运动控制模块和相机位置检测模块。
[0022]所述控制单元，用于控制所述相机控制装置的运行，包括内置有多轴控制卡7的计算机11和运动控制器1，所述多轴控制卡7内置于计算机11的主机中，所述多轴控制卡7通过PCI总线将相机10 (包括相机本体及其组件)的实时坐标传送到所述计算机11，同时通过屏蔽电缆将外触发拍照信号发送给所述相机10及光源。在所述运动控制器I的控制下，所述相机运动控制模块驱动所述相机10运动，所述多轴控制卡7通过所述相机位置监测模块实时监测所述相机10的实际位置，当所述相机10即将到达预设拍照位置时，所述多轴控制卡7触发光源点亮并且触发所述相机10按照规定的参数拍照；拍照后，所述计算机11处理所拍图像并计算出正确的相机曝光参数作为下次拍照参数，同时所述运动控制器I实时调整所述相机10的运动速度，使所述相机10继续向下一个预设拍照位置运动；当所述相机10即将到达下一个预设拍照位置时，所述多轴控制卡7触发光源点亮并且触发所述相机10按照计算出的正确参数进行拍照。
[0023]所述控制终端，与所述控制单元电连接，用于接收并传输用户的控制指令。所述控制终端包括工业触摸屏9和所述计算机11，所述动控制器I通过PR0FIBUS工业现场总线与所述工业触摸屏9，接受触摸屏的实时控制。所述计算机11通过OPC服务器8 (0PC的英文全称是OLE for Process Control)与所述运动控制器I进行通讯；所述运动控制器I同时通过工业网线(5类线)与所述OPC服务器8相连，所述计算机11通过工业网线(5类线)与所述OPC服务器8相连，从而控制所述运动控制器I按指定轨迹运动，并将计算出的调整后的起点数据和运动方向数据传入所述运动控制器I。
[0024]所述相机运动控制模块，与所述控制单元电连接，用于驱动相机10运动到指定位置。所述相机运动控制模块包括X轴伺服电机及编码器2和Y轴伺服电机及编码器3 ;所述X轴伺服电机及编码器2、所述Y轴伺服电机及编码器3以及所述运动控制器I之间通过PR0FIBUS工业现场总线连接。
[0025]所述相机位置监测模块，与所述控制单元电连接，实时监测所述相机10的实际位置。所述相机位置测量模块包括分别沿X、Y轴方向各安装的X轴光栅尺4和Y轴光栅尺5，所述X轴光栅尺4和所述Y轴光栅尺5均采用高精度光栅尺，所述X轴光栅尺4和所述Y轴光栅尺5均通过屏蔽电缆与所述多轴控制卡7相连。
[0026]本发明的所述印版质量检查仪的相机控制装置，其具体相机控制方法包括以下步骤:
[0027]①所述控制单元接受所述控制终端的控制指令，驱动印版质量检查仪的相机控制装置运行。
[0028]在本实施例中，采用所述工业触摸屏9作为所述控制终端，所述工业触摸屏9能够通过所述运动控制器I直接控制伺服电机运动，所述计算机11能够根据用户指定的路径控制所述相机10运动。所述计算机11根据用户要求计算出所述相机10的拍照位置并将数据传入所述多轴控制卡7。
[0029]②所述控制单元通过所述相机运动控制模块驱动相机10运动到指定位置，同时由所述相机位置监测模块实时将所述相机10的实际位置传输给所述控制单元。
[0030]在所述运动控制器I的控制下，所述X轴电机及伺服编码器2和所述Y轴电机及伺服编码器3驱动所述相机10沿X、Y方向运动；所述计算机11通过安装在主机中的所述多轴控制卡7获得所述X轴光栅尺4和所述Y轴光栅尺5的实时数据，从而实现对相机位置的精确测量。
[0031]在所述相机10沿设定轨迹进行运动的过程中，在每一行扫描的起点处进行图像高精度瞄准，即进行二次定位，将所述相机10采集到的图像数据与预先采集到的标准印版的模板数据进行实时比对，计算出相机当前运动位置、角度与标准模板数据采集位置和角度的偏差，所述控制单元根据该数据重新计算出该行的扫描起点和扫描运动角度，并在扫描起点处进行二次对准，即动态调整运动起点和运动方向，确保运动起始位置和方向的准确性，使当前行的拍摄位置和角度与模板数据一致。在本实施例中，所述设定轨迹为“弓”字形轨迹。
[0032]③当所述相机10即将到达预设拍照位置时，所述控制单元触发光源点亮并且触发所述相机10按照规定的参数拍照。
[0033]在所述相机10的移动过程中，所述多轴控制卡7不断读取所述X轴光栅尺4和所述Y轴光栅尺5上的所述相机10的位置数据，当所述相机10的实际位置即将到达拍照位置时，所述多轴控制卡7发出第一次拍照触发脉冲信号(TTL+5V)，触发光源点亮，并且同时触发所述相机10按照规定的参数进行拍照。
[0034]④拍照后，所述计算机11处理所拍图像并计算出正确的相机曝光参数作为下次拍照参数，同时实时调整所述相机10的运动速度，使所述相机10继续向下一个预设拍照位
置运动。
[0035]在所述相机10沿设定轨迹进行运动的过程中，在每一行扫描的起点处进行图像高精度瞄准，即进行二次定位，将所述相机10采集到的图像数据与预先采集到的标准印版的模板数据进行实时比对，计算出相机当前运动位置、角度与标准模板数据采集位置和角度的偏差，所述控制单元根据该数据重新计算出该行的扫描起点和扫描运动角度，并在扫描起点处进行二次对准，即动态调整运动起点和运动方向，确保运动起始位置和方向的准确性，使当前行的拍摄位置和角度与模板数据一致。在本实施例中，所述设定轨迹为“弓”字形轨迹。
[0036]⑤当所述相机10即将到达下一个预设拍照位置时，所述控制单元触发光源点亮并且触发所述相机10按照计算出的正确参数进行拍照。
[0037]当所述相机10的实际位置到达拍照位置时，所述多轴控制卡7再次发出拍照触发脉冲信号，再次触发光源点亮，并且同时触发所述相机10按照计算出的参数进行拍照。
[0038]⑥重复步骤④至⑤，直至拍摄完毕。
[0039]⑦拍照完成后，所述控制单元将所拍的多帧图像进行无缝拼接并在计算机屏幕上显示，实现印版的无缝扫描拍照。
[0040]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种印版质量检查仪的相机控制方法，其特征在于:包括以下步骤， ①控制单元接受控制终端的控制指令，驱动印版质量检查仪的相机控制装置运行； ②所述控制单元通过相机运动控制模块驱动相机(10)运动到指定位置，同时由相机位置监测模块实时将所述相机(10)的实际位置传输给所述控制单元； ③当所述相机(10)即将到达预设拍照位置时，所述控制单元触发光源点亮并且触发所述相机(10)按照规定的参数拍照； ④拍照后，所述控制单元处理所拍图像并计算出正确的相机曝光参数作为下次拍照参数，同时实时调整所述相机(10)的运动速度，使所述相机(10)继续向下一个预设拍照位置运动； ⑤当所述相机(10)即将到达下一个预设拍照位置时，所述控制单元触发光源点亮并且触发所述相机(10)按照计算出的正确参数进行拍照； ⑥重复步骤④至⑤，直至拍摄完毕。
2.根据权利要求1所述的相机控制方法，其特征在于:在所述步骤②和④中还包括，在所述相机(10)沿设定轨迹进行运动的过程中，在每一行扫描的起点处进行图像精度瞄准，将所述相机(10)采集到的图像数据与预先采集到的标准印版的模板数据进行实时比对，计算出所述相机(10)当前运动位置、角度与标准模板数据采集位置和角度的偏差，所述控制单元根据该数据重新计算出该行的扫描起点和扫描运动角度，并在扫描起点处进行二次对准，使当前行的拍摄位置和角度与模板数据一致。
3.根据权利要求2 所述的相机控制方法，其特征在于:所述设定轨迹为“弓”字形轨迹。
4.根据权利要求1-3任一所述的相机控制方法，其特征在于:在所述步骤⑥之后还包括所述控制单元将所拍的多帧图像进行无缝拼接并显示，实现印版的无缝扫描拍照的步骤。
5.一种采用上述权利要求1-4任一所述相机控制方法的印版质量检查仪的相机控制装置，包括 控制单元，控制所述相机控制装置的运行； 控制终端，与所述控制单元电连接，用于接收并传输用户的控制指令； 相机运动控制模块，与所述控制单元电连接，用于驱动相机(10)运动到指定位置； 相机位置监测模块，与所述控制单元电连接，实时监测所述相机(10)的实际位置； 其特征在于: 所述控制单元包括内置有多轴控制卡(7)的计算机(11)和运动控制器(I);在所述运动控制器(I)的控制下，所述相机运动控制模块驱动所述相机(10)运动；所述多轴控制卡(7)通过所述相机位置监测模块实时监测所述相机(10)的实际位置，当所述相机(10)即将到达预设拍照位置时，所述多轴控制卡(7)触发光源点亮并且触发所述相机(10)以规定的参数拍照；拍照后，所述计算机(11)处理所拍图像并计算出正确的相机曝光参数作为下次拍照参数，同时所述运动控制器(I)实时调整所述相机(10)的运动速度，使所述相机(10)继续向下一个预设拍照位置运动；当所述相机(10)即将到达下一个预设拍照位置时，所述多轴控制卡(7)触发光源点亮并且触发所述相机(10)以计算出的正确参数进行拍照。
6.根据权利要求5所述的印版质量检查仪的相机控制装置，其特征在于:所述相机运动控制模块包括X轴伺服电机及编码器(2)和Y轴伺服电机及编码器(3)。
7.根据权利要求5或6所述的印版质量检查仪的相机控制装置，其特征在于:所述控制终端包括工业触摸屏(9)和计算机(11)。
8.根据权利要求5-7任一所述的印版质量检查仪的相机控制装置，其特征在于:所述相机位置测量模块包括X轴光栅尺(4)和Y轴光栅尺(5)。
9.根据权利要求5-8任一所述的印版质量检查仪的相机控制装置，其特征在于:所述计算机(11)通过OPC服务器(8 )·与所述运动控制器(I)进行通讯。
【文档编号】G05D3/12GK103592953SQ201310452376
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】刘永江, 杜旭东, 毕明, 张健, 龙成, 王雪, 冯礼, 万海燕, 陈戌冬 申请人:北京中钞钞券设计制版有限公司, 中国人民银行印制科学技术研究所, 中国印钞造币总公司