CN201397305Y - 硬质卡片表面质量检测设备 - Google Patents

Abstract

为了解决现有硬质卡片检测中存在的不能够分别检测保护层和印刷层的缺陷的问题，本实用新型提供了一种硬质卡片表面质量检测设备，包括第一成像装置和第二成像装置，所述第一成像装置包括用于检测印刷层质量的第一相机和第一光源，所述第一光源发出光的中心线和第一相机的镜头的光轴同轴，且第一相机的镜头的光轴垂直于被检测硬质卡片表面；所述第二成像装置包括用于检测保护层的第二相机和第二光源，所述第二光源发出光的中心线和第二相机的镜头的光轴镜像同轴，且与被检测硬质卡片表面的夹角均大于0°且小于90°。本实用新型可以广泛应用于各种银行卡和证件卡的表面质量检测。

Description

硬质卡片表面质量检测设备

技术领域

本实用新型涉及光学检测设备，特别是检测设备中的成像装置。

背景技术

硬质卡片用来记录信息或作为凭证具有小巧方便的特点，目前各种硬质卡片在生活中得到广泛应用，如IC卡、各种银行卡、电话卡等，很多人日常都会随身携带多个卡以方便使用。因此每年这一类的硬质卡片生产数量十分巨大。

生产出来的硬质卡片不可避免存在一定比率的次品，次品的缺陷大多集中在硬质卡片的表面质量缺陷。硬质卡片的表面一般具有两层，一层是印制有各种图案的印刷层，另一层是在覆盖印刷层的透明的保护层。所说的硬质卡片的表面缺陷主要有印刷层上存在的图文缺陷、颜色缺陷、脏点白点缺陷等，及保护层上存在的划痕缺陷、气泡缺陷、凹陷等。对生产出来的硬质卡片进行检测以排除次品是必要的程序。

现有的硬质卡片检测常采用人工检测，即利用人的视觉对硬质卡片表面进行检测。这种人工检测的方式显然存在劳动强度大、效率低的问题，特别是对生产出的大量的硬质卡片进行检测时这一问题更为突出。虽然有设计人员提出利用机器视觉技术实现自动化检测的方法，即利用数字成像技术获得硬质卡片表面图像并与模板进行对比进行检测，但这种方案对于如何对硬质卡片存在的两层的缺陷进行区别检测还没有有效手段，对硬质卡片的两层的缺陷分别检测可以对后续采用何种手段处理有瑕疵的硬纸卡片提供依据。

实用新型内容

为了解决现有硬质卡片检测中存在的不能够分别检测保护层和印刷层的缺陷的问题，本实用新型提供了一种硬质卡片表面质量检测设备，能够分别对印刷层和保护层成像，从而区分两层各自的缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

硬质卡片表面质量检测设备，包括第一成像装置和第二成像装置，所述第一成像装置包括用于检测硬纸卡片印刷层质量的第一相机和第一光源，所述第一光源发出光的中心线和第一相机的镜头的光轴同轴，且第一相机的镜头的光轴垂直于被检测硬质卡片表面；所述第二成像装置包括用于检测硬纸卡片保护层质量的第二相机和第二光源，所述第二光源发出光的中心线和第二相机的镜头的光轴镜像同轴，且与被检测硬质卡片表面的夹角均大于0°且小于90°。

所述第一光源为环绕第一相机的镜头设置的环形光源。

所述第一光源和/或第二光源为定向光源。

所述第二光源为一特定波段光源，在被检测硬质卡片表面到第二相机的镜头上设置通过所述特定波段光的滤光片，即在第二相机的镜头前设置通过所述特定波段光的滤光片；所述第一光源为与所述特定波段相异波段的光源。

所述第二相机的成像芯片为黑白CCD。

所述第一相机的成像芯片为三个彩色CCD。

所述第二光源发出光的中心线和第二相机的镜头的光轴与被检测硬质卡片表面的夹角均为60°。

本实用新型的技术效果：

本实用新型的硬质卡片表面质量检测设备包括两个成像装置，每个成像装置均包括对应设置的光源与相机，即通过设置光源与相机的角度，使得每个相机主要接收经被测硬质卡片表面反射的对应光源的光，达到成像的目的。利用硬质卡片表面保护层和印刷层不同的反光特性，本实用新型的两个成像装置可以分别对保护层和印刷层的表面成像，且保护层和印刷层反射的光不会互相干扰。保护层和印刷层的表面成像可以与预先设置的模板进行比较检测出保护层和/或印刷层存在的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为硬质卡片表面光反射的原理图。

图3为第一光源的光在硬质卡片表面的漫反射光的强度分布图。

图4为本实用新型的原理图。

图中标识说明如下：

1、第一光源；2、第一相机镜头；3、第二光源；4、第二相机镜头；5、检测箱体；6、传送带；7、被检测硬质卡片；8、保护层；9、印刷层；10、入射光。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型中所述的硬质卡片是指日常生活中见到的用来记录信息或作为凭证的小而硬的片状物如磁卡、***、身份证等，为了适应于人们日常携带与使用，很多情况下这些卡片都是由硬质材料作为基体板，如PVC板，在基体板的表面印制各种图案(印刷层)，及为了降低对印刷层的磨损在印刷层表面粘结的透明的保护层。在制备硬质卡片过程中，难免会在印刷层和保护层上产生一些缺陷，如印刷层上的图文缺陷、颜色缺陷、脏点和白点等缺陷，再如保护层上的划痕和气泡等缺陷。具有上述缺陷的硬质卡片被视为次品，对次品的处理不能简单地丢弃，这会增加制造成本，需要尽可能回收再利用这些次品。如何处理这些次品使之能够成为合格品，需要针对次品特定的缺陷进行处理，例如次品的缺陷仅仅因为保护层上有气泡缺陷，那么再次处理时只需要重新粘贴保护层即可。本实用新型的一个主要功能就是区别检测出硬质卡片表面质量缺陷，为下一步对次品的再处理方法提供依据。

图1显示了本实用新型的主要结构。第一成像装置和第二成像装置被设置在检测箱体5中，以减少外界光源对第一成像装置和第二成像装置的干扰。检测箱体5的下方是硬质卡片传送带6，被传送的硬质卡片7的一个表面朝向检测箱体。第一相机和第一光源1构成了第一成像装置，第一光源1发出的光经传送带6上的被检测硬质卡片7表面反射到第一相机的镜头2，第一光源1发出光的中心线与第一相机镜头2的光轴同轴，并且第一相机的镜头2的光轴垂直于被检测硬质卡片7表面。第二成像装置包括第二相机和第二光源3，第二光源3发出光的中心线和第二相机的镜头4的光轴镜像同轴，第二光源3发出的光经被检测硬质卡片7表面会镜面反射到第二相机的镜头4内，且第二光源3发出光的中心线和第二相机的镜头4的光轴与被检测硬质卡片7表面的夹角均大于0°且小于90°。

图2揭示了硬质卡片表面对光的反射的关系，也即硬质卡片表面的保护层8和印刷层9的各自的反光特性。保护层8是一层平整、光滑且透明的薄膜，覆盖在印刷层9表面，照射到硬质卡片表面的入射光10(图中粗体箭头线)大部分直接透过保护层8，小部分入射光会在保护层8表面形成镜面反射。印刷层9是在PVC板上覆盖的一层油墨层，穿过保护层8的入射光到达印刷层9后形成漫反射。

图3显示了入射光在印刷层形成的漫反射光的强度分布，当入射光垂直于硬质卡片表面时，漫反射光的强度分布符合余弦分布规律，即I＝I_o cosθ，其中I是一个方向的反射光的强度，I_o为入射光中心线部分的强度，θ为所述一个方向与硬质卡片表面垂线间的夹角。可见，当θ＝0时，I＝I_o，即该方向的反射光的强度最大。因此图1所示的本实用新型的第一成像装置中的第一光源发出光的中心线和第一相机镜头的光轴之间的位置关系需要符合上述漫反射光的强度分布规律，使得第一相机镜头处于漫反射光最强方向。即第一相机镜头光轴垂直于被检测硬质卡片表面。被检测硬质卡片表面的印刷层对来自第一光源的入射光形成漫反射光，在θ＝0方向上漫反射光的强度最大，即第一相机镜头所在位置接收的漫反射光强度最大，利于第一相机形成清晰的印刷层的图像，当然这一图像即印刷层的图像。由于第一光源的光被保护层反射的量很小，因此保护层反射的少量光进入第一相机的镜头后对于印刷层的成像影响很小。

另一方面，第二成像装置中的第二相机与第二光源对应设置，即第二光源发出的光经被检测硬质卡片保护层镜面反射到第二相机的镜头，第二相机接收反射的光后成像。具体的是将第二光源发出光的中心线和第二相机的镜头的光轴设置成镜像同轴。根据上面的分析可以看到第二光源的光在保护层表面形成镜面反射，根据镜面反射关系将第二相机的镜头设置成最大程度接收来自保护层的反射光，可以使得第二相机形成清晰的保护层的图像。可以看到，第二光源的光在保护层形成的镜面反射光不会进入的第一相机的镜头，因此不会对第一相机的成像产生干扰。根据前述的漫反射光的强度分布关系，在印刷层形成的漫反射光(无论是第一光源还是第二光源产生的漫反射光)只有少部分进入到第二相机的镜头，因此对第二相机形成保护层图像干扰不大。当然，为了进一步降低漫反射光对第二相机的影响，有一个优选的方案是调整第二相机的接收阈值，使得强度较低的漫反射光不被第二相机成像。

图4是本实用新型的原理图，对应于前述对第一成像装置和第二成像装置的描述。其中第二光源3的光轴和第二相机的镜头4的光轴与被检测硬质卡片表面的夹角均为60°，这在实际应用中是成像效果比较好的设置。本实施例中的第一光源1和第二光源3均采用定向光源，能够提高效率。

本实用新型中将光源的中心线与对应相机镜头的光轴进行同轴设置的好处是光学效率高。将第一光源设置成环绕第一相机的镜头的环形光源是上述使第一光源与第一相机镜头光轴同轴的一个实现方式。

下面进一步举例说明本实用新型一些优选的方案。

还可以采用分光谱的结构方式进一步降低第一光源对第二相机成像的干扰程度。具体结构如下：将第二光源设置成红色LED光源，第一光源为非红色光源(本实施例中采用白色光源)，同时在被检测硬质卡片表面到第二相机的镜头前设置红色滤光片，即进入第二相机镜头的光只有红色光。这种结构好处是即使有第一光源的光(或经过反射的第一光源的光)到达第二相机的镜头，也会被滤光片滤除，从而降低了第一光源对第二相机成像的干扰程度。

将第二相机的成像芯片设置为黑白CCD可以降低成本，由于保护层成像没有颜色要求，因此采用低成本的黑白CCD也可以达到检测目的。

由于一般印刷层上很多部分会采用网点，若采用单CCD彩色相机成像有可能会出现彩色莫尔条纹，降低检测的准确度，因此采用第一相机的成像芯片为三个彩色CCD的方案可以解决这一问题。

当采用翻片机构后，本实用新型的第一成像装置和第二成像装置可以分别检测硬质卡片的正反两面，获得的保护层和印刷层的图像可以跟预先设定的标准模板进行对比从而对硬质卡片表面保护层和印刷层的质量进行判断。

Claims (7)

1、硬质卡片表面质量检测设备，包括第一成像装置和第二成像装置，其特征在于所述第一成像装置包括第一相机和第一光源，所述第一光源发出光的中心线和第一相机的镜头的光轴同轴，且第一相机的镜头的光轴垂直于被检测硬质卡片表面；所述第二成像装置包括第二相机和第二光源，所述第二光源发出光的中心线和第二相机的镜头的光轴镜像同轴，且与被检测硬质卡片表面的夹角均大于0°且小于90°。

2、根据权利要求1所述硬质卡片表面质量检测设备，其特征在于所述第一光源为环绕第一相机的镜头设置的环形光源。

3、根据权利要求1或2所述硬质卡片表面质量检测设备，其特征在于所述第一光源和/或第二光源为定向光源。

4、根据权利要求1或2所述硬质卡片表面质量检测设备，其特征在于所述第二光源为一特定波段光源，在被检测硬质卡片表面到第二相机的镜头上设置通过所述特定波段光的滤光片；所述第一光源为与所述特定波段相异波段的光源。

5、根据权利要求1或2所述硬质卡片表面质量检测设备，其特征在于所述第二相机的成像芯片为黑白CCD。

6、根据权利要求1或2所述硬质卡片表面质量检测设备，其特征在于所述第一相机的成像芯片为三个彩色CCD。

7、根据权利要求1或2所述硬质卡片表面质量检测设备，其特征在于所述第二光源发出光的中心线和第二相机的镜头的光轴与被检测硬质卡片表面的夹角均为60°。

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