[实用新型]一种检测印刷材料表面瑕疵的光学结构

说明书

技术领域

本实用新型属于印刷包装行业的检测技术领域，尤其涉及一种检测印刷材料表面瑕疵的光学结构。

背景技术

随着印刷设备的自动化程度不断提高，以及包装企业对质量的要求日益严苛，采用机器视觉技术的印刷材料表面瑕疵检测系统越来越受青睐。国内已经有众多设备厂家在印刷机上配备该系统进行印刷质量的在线检测，在品检机上配备该系统进行印刷缺陷的离线剔除。

目前，机器视觉的表面瑕疵检测系统对普通的塑料薄膜材料能够起到较好的检测效果，通常在透明的材料（比如PE、BOPP）上印刷彩色油墨后，采用图1的光学结构成像：即在印刷有油墨的区域通过两边侧光源的漫反射成像（此时底光源的透射光可以忽略不计），在没有印油墨的透明区域通过底光源的透射成像（此时侧光源的反射光可以忽略不计），据此实现了机器视觉对印刷材料的表面瑕疵检测。

由于市场上包装材料的需求多样性，比如在医药和食品真空包装中就广泛使用着铝膜、镀铝膜等高反射率的材料，它同样要求对粉尘、蚊虫等表面附着物或印刷的质量进行表面瑕疵检测处理。但针对这种高反射率的材料，若采用图1中不变的光学结构，将会是一片漆黑无法正常成像。其主要原因是高反射率的材料类似镜面，由侧光源入射的光线（一般与材料法线的入射角∠α为32±3°）绝大部分都沿着镜面反射线的方向反射了出去，因此没有到达照相机的位置。现有解决的方法是通过机械结构改变被检材料的运行角度来实现，即加装推动装置（如图1所示的连杆机构和导辊等）。在检测高反射率的材料时，将导辊由连杆机构沿着与原材料运行方向相垂直的方向到一定位置（与原材料法线形成一个夹角∠β），从而使照相机可以收集到足够的反射光以此成像来达到检测的目的。

虽然上述方法在配备的设备中，能检测普通塑料薄膜或高反射率的薄膜，但这样的光学结构成像系统存在以下明显缺陷：第一，增加了设备的操作难度，在检测高反射率材料时必须形成相对固定的夹角∠β；第二，也无法同时对普通塑料薄膜和高反射率相结合的复合膜进行检测，致使推广应用存在着局限性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种检测印刷材料表面瑕疵的光学结构，能够同时检测不同类型反射特性的印刷材料表面的瑕疵，该结构简单、操作便捷，使用范围广。为此，本实用新型提供以下技术方案：

一种检测印刷材料表面瑕疵的光学结构，包括照相机、高反光源、漫反光源、透射光源及散射板等；

所述高反光源前设置有散射板，所述高反光源与被检测材料法线的夹角为夹角∠A，所述高反光源用于检测具有高反射特性的材料（如铝膜、镀铝膜等）；

所述漫反光源与被检测材料法线的夹角为夹角∠B，所述漫反光源用于检测具有漫反射特性材料（如普通塑料薄膜）上的印刷质量；

所述透射光源即为底光源，所述透射光源前设置有散射板，所述透射光源与被检测材料法线的夹角为夹角∠C，所述透射光源用于检测被检材料上的透明区域；

所述夹角∠A、夹角∠B、夹角∠C之间的度数均不相同。通过不同光源与被检材料法线夹角的不同，满足了不同材料检测的要求，该光学结构适用范围广，也无需更多的辅助机械机构去形成相对固定的夹角，操作简便、易于维护。

所述高反光源位于被检材料上方的左侧，所述漫反光源位于被检材料上方的右侧，所述透射光源位于被检材料的下方；所述高反光源、漫反光源、透射光源均为LED发光灯柱。

散射板可以避免被检材料将高反光源的颗粒反射到照相机上，或者透射光源的颗粒透射到照相机上，消除了成像时可能产生的明暗相间的条纹，提高成像质量及检测效果。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还采用以下进一步的技术方案：

照射到被检材料的入射光为所述高反光源在聚焦后透射入散射板形成的各向同性光，照相机的成像光为所述入射光照射到被检材料表面反射后的光。

照射到被检材料的入射光为所述漫反光源在聚焦后的光，照相机的成像光为所述入射光照射到被检材料表面反射后的光。

被检材料的入射光为从被检材料下方的所述透射光源在聚焦后透射入散射板形成的各向同性光，照相机的成像光为所述入射光透射过被检材料透明区域后的光。

所述夹角∠A为29±3°。实际使用时高反光源以偏离相当的角度入射，即与照相机在法线两边并不对称。

所述夹角∠B为43±3°。漫反光源与照相机之间的夹角越小越好，考虑到漫反光自身尺寸的因素，在不发生遮挡的情况下，夹角∠B为43±3°比较理想。