CN101393138A - 硬币成品表面质量在线检测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬币成品表面质量在线检测***，包括一组由两传动轮构成的“O”形传输带、另一组由传动轮构成的“C”形传输带，“C”形传输带包绕在“O”形传输带的一端构成翻转机构，特点是“O”形传输带的一端设有离心转盘，两传输带的直线输送段上依次分别设有明视场、暗视场检测仪，离心转盘与“O”形传输带之间设有滑道衔接，两传输带的下部设有残次品收集箱，翻转机构的一侧设有可编程控制器。本发明采用明、暗复合视场对硬币的成品质量进行自动检测，硬币的特征缺陷易于捕捉，有效降低了误废率，并设有与压印机联动的连续废品自动报警停机功能，对在线产品的质量进行实时自动检测和控制，大大提高了检验的准确率和劳动生产率。

Description

硬币成品表面质量在线检测***

技术领域

本发明涉及钱币制造技术领域，尤其是一种硬币成品表面质量在线检测***。

背景技术

目前，在造币行业中仅对硬币的坯饼质量进行自动检测，成品硬币的质量主要还是依靠人工检测来完成，现在也有采用明视场同轴光源对硬币的成品表面质量进行自动检测，但是这种单一的明视场检测装置，无法实现生产中连续废品的实时控制，它对硬币的某些特征缺陷无法准确捕捉，存在一定的局限性，漏废和误废率比较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种用于硬币表面质量在线检测装置，它采用同轴光和环形光源相结合的明、暗复合视场，对成品硬币的表面质量进行自动检测，硬币的特征缺陷易于捕捉，有效降低了误废率，设有自动报警停机程序与压印设备联动，一旦压印过程中连续产生残次品后压印设备就能自动报警后停机，实现产品质量的实时控制，大大提高了产品检验的的合格率。

实现本发明目的的技术方案是：一种硬币成品表面质量在线检测***，包括一组由两传动轮构成的O形传输带、另一组由传动轮构成的C形传输带，C形传输带包绕在O形传输带的一端构成翻转机构，两传输带上设有明视场检测仪，特点是O形传输带的一端设有离心转盘，两传输带的直线输送段上依次分别设有明视场检测仪、暗视场检测仪，离心转盘与O形传输带之间设有滑道衔接，两传输带的下部设有残次品收集箱，翻转机构的一侧设有可编程控制器。

所述暗视场检测仪、明视场检测仪由工业相机、传感器、气动阀及图像处理服务器组成，由可编程控制器进行实时控制。

所述可编程控制器设有与压印机联动的连续废品自动报警停机程序。

所述明视场检测仪为同轴光源检测，暗视场检测仪为环形光源检测。

本发明设计合理，它采用明、暗复合视场对硬币的成品质量进行自动检测，硬币的特征缺陷易于捕捉，有效降低了误废率，并设有与压印机联动的连续废品自动报警停机功能，一旦生产过程中连续出现残次品压印设备就能自动停机，对在线产品的质量进行实时控制，从而彻底解决了人工检验带来的劳动强度高、检验质量不稳定、误废率高的问题，大大提高了检验的准确率和劳动生产效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为图1俯视图

图3为本发明工作示意图

图4为本发明检测的色差废品图

图5为本发明检测的合格品图

图6为本发明检测的大缺角图

图7为本发明检测的小缺角图

图8为本发明同轴光源检测的合格品图

图9为本发明环形光源检测的废品图

具体实施方式

实施例1

参阅附图1～2，本发明由设置在机架19上的大、小传动轮1、9构成“O”形回环的传输带3，由传动轮2、12、17、18、20构成C形回环的传输带11，C形回环传输带11的凹部包饶在“O”形回环传输带3的一端构成翻转机构10，传输带3一端设有离心转盘8，传输带3、11的直线输送段上分别依次设有明视场检测仪5、暗视场检测仪4，离心转盘8与传输带3之间设有滑道13衔接，传输带3、11的下部设有残次品收集箱16，可编程控制器14设置在翻转机构10的一侧。暗视场检测仪4、明视场检测仪5由工业相机15、传感器6、气动阀7及图像处理服务器组成，明视场检测仪5为同轴光源检测，暗视场检测仪4为环形光源检测，两检测仪4、5均由可编程控制器14对在线产品的质量进行实时控制，可编程控制器14内设有与压印机联动的连续废品自动报警停机程序。

参阅附图3，本发明工作过程为：离心转盘8与硬币压印机的出币口衔接，离心转盘8由电机驱动进行定速旋转，当硬币从压印机的出币口落入转盘8内受到离心力的作用而均匀分布在转盘8的四周，使之整齐有序地进入滑道13，将硬币具有一定间距、整齐有序地输送到上层传输带3开始视觉检测。离心转盘8的转速可控制出币速度，传输带3、11的速度可调节前后硬币的间隔距离，调整转盘8的出币速度大于压印机的压印速度以满足视觉检测的要求。当传输带3上的硬币前进到明视场检测仪5时，光纤传感器6则检测到硬币后将I/O信号输给控制器14，可编程控制器14将接收到的I/O信号发送给图像处理服务器，图像处理服务器根据从PLC读取用户预设的拍照延时至硬币到达工业相机15下方时发出触发信号，完成图像采集，随后硬币图像检测软件将采集的图像进行处理和运算。当检测数值在合格范围内则随传输带3继续前进，如超出合格范围则由服务器发出剔币信号至气动阀7，气阀7依据设定的剔币延时至硬币到达剔币口时进行剔除至收集箱16，完成明视场的同轴光源检测。当硬币继续往前运行到暗视场检测仪4时，光纤传感器6则检测到硬币后将I/O信号输给控制器14，可编程控制器14将接收到的I/O信号并发送给图像处理服务器，图像处理服务器根据从PLC读取用户预设的拍照延时至硬币到达工业相机15下方时发出触发信号，完成图像采集，随后硬币图像检测软件将采集的图像进行处理和运算。当检测数值在合格范围内则随传输带3继续前进，超出合格范围则由服务器发出剔币信号至气动阀7，气阀7依据设定的剔币延时至硬币到达剔币口时进行剔除至收集箱16，完成暗视场的环形光源检测。传输带3上成品硬币朝上的一面依次通过明视场检测仪5、暗视场检测仪4的视觉检测后，继续往前运行至传输带3端部的翻转机构10，翻转机构10将硬币朝下的一面翻转朝上送到传输带11上，接受下层传输带11上设置的明视场检测仪5、暗视场检测仪4的同轴光源、环形光源的视觉检测，残次品由气动阀7剔除至收集箱14，最终完成整个视觉检测过程的合格品则由传输带11送至下道工序。在检测中一旦连续出现残次品，设在可编程控制器14内的连续废品自动报警停机程序就会与压印机联动，自动报警并停机。

上述的明视场检测仪5采用光线的直接照射，主要用于硬币整体轮廓、表面的文字和图纹边缘的图像采集。并在此基础上，利用暗视场检测仪4的环形光光源照射，它可使平滑的表面变暗，而表面凹凸不平、高度变化的表面变亮。从而使生产过程中常见的各类平面凹坑缺陷特征易于捕获，给后期的图像处理带来了便利。硬币图像检测软件基于图像处理服务器为载体进行处理运算，其检测过程包括图像的获取、处理和图像微观特性的统计和运算。工业相机15将拍摄获得的模拟信号转换为数字信号后，并将图像信息(即数字信息)传输到图象处理服务器中，而后开始执行图像的预处理，然后，软件对经过预处理后的硬币图像开始设定的微观特性算法运算。

图像的预处理包括下述步骤：

1、背景分离——根据硬币与传输皮带背景的灰度差异，分离出目标对象，即硬币图像。

2、硬币切边——依据背景分离所得的硬币图像区域位置信息进行自动切边。

3、正反判断——通过划分若干环形区域，根据正反两面在图像灰度分布上反映的差异，对其做出正反判断。

4、确定圆心——通过Hough变换，定位硬币图像圆心的粗略位置，而后结合切边位置进行准确定位。

5、自动旋转——根据待检产品的灰度分布曲线与标准产品的差异，计算出待检产品与标准产品相差的角度。绕圆心旋转每一枚硬币到标准产品的角度，以方便准确的匹配。

微观特性算法运算包括下述步骤：

1、整体色差

计算和比较硬币图像的平均灰度，当灰度最小值≤平均灰度≤灰度最大值，其结果为合格品如附图5，否则为废品如附图4。

2、边部缺陷

(1)边偏

圆心距 $O_1{O}_2=\sqrt{{(x1-x2)}^2+{(y1-y2)}^2}$

(2)边损、缺角(大)

当区域灰度[i](0≤i≤28)<标准值，其结果为合格品，否则为废品如附图6。

(3)缺角(小)

当最大直径-最小直径<标准值，其结果为合格品，否则为废品如附图7。

3、图纹缺陷

(1)针对文字的模板匹配(面积)

a.分块阈值化

对硬币正面中、国、人、民、银、行、YI、YUAN、元、2、0、0、X、ZHO、ONG、GUO、REN、MIN、YINH、ANG进行区域定位并选择局部阈值化处理。

b.面积匹配

依据模板统计取得各部位的平均面积，根据灵敏度来确定合格品的面积范围的上下限。计算硬币各部位的连通区域面积(Blob)，并进行比较。

当最小区域面积<连通区域面积<最大区域面积，其结果为合格品，否则为废品。

(2)针对图案的模板匹配(灰度)

运用灰度匹配将检测部分的平均灰度数值与模板统计数值进行比较。当灰度最小值≤平均灰度≤灰度最大值，其结果为合格品，否则为废品。

4、平面缺陷

硬币上除了边部和图纹部分以外的缺陷部分均归类为平面缺陷。

(1)差影法

使用差影法将图纹部分去除，剩下平面部分，得到平面缺陷的检测对象。

(2)阈值设定

根据硬币的灰度分布情况自适应调整阈值的设定，从而过滤图像中的需要忽略的信息，保留待分析的连通区域，降低了误废率。

(3)连通区域面积(Blob)

计算连通区域面积，当连通区域面积<最大区域面积，其结果为合格品如附图8，否则为废品如附图9。

在上述检测过程中，***依据软件的检测统计数据由独立的PLC控制来完成对产品质量的实时控制，并通过设定的质量控制标准来保障连续废品的自动报警停机，实现生产过程中压印质量的实时控制。检测软件在检测过程中定义一数组变量，在循环周期内累计统计废品数量。当发现该数组中统计的废品数超过设定的标准值，则软件输出信号给PLC控制器，随后PLC输出一停机信号给压印设备，使其停止压印。

本发明不但可以实时完成硬币表面质量的在线自动检测，而且可借助PLC控制实现对产品的质量实时控制。本发明除上述实施例外，还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1、一种硬币成品表面质量在线检测***，包括一组由两传动轮构成的“O”形传输带、另一组由传动轮构成的“C”形传输带，“C”形传输带包绕在“O”形传输带的一端构成翻转机构，两传输带上设有明视场检测仪，其特征在于“O”形传输带的一端设有离心转盘，两传输带的直线输送段上依次分别设有明视场检测仪、暗视场检测仪，离心转盘与“O”形传输带之间设有滑道衔接，两传输带的下部设有残次品收集箱，翻转机构的一侧设有可编程控制器。

2、根据权利要求1所述硬币成品表面质量在线检测***，其特征在于所述暗视场检测仪、明视场检测仪由工业相机、传感器、气动阀及图像处理服务器组成，由可编程控制器进行实时控制。

3、根据权利要求1或2所述硬币成品表面质量在线检测***，其特征在于所述可编程控制器设有与压印机联动的连续废品自动报警停机程序。

4、根据权利要求1或2所述硬币成品表面质量在线检测***，其特征在于所述明视场检测仪为同轴光源检测，暗视场检测仪为环形光源检测。

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