專利名稱：硬質卡片表面質量檢測設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學檢測設備，特別是檢測設備中的成像裝置。
背景技術：
硬質卡片用來記錄信息或作為憑證具有小巧方便的特點，目前各種硬質卡片在生活中 得到廣泛應用，如IC卡、各種銀行卡、電話卡等，很多人日常都會隨身攜帶多個卡以方便
使用。因此每年這一類的硬質卡片生產數量十分巨大。
生產出來的硬質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質卡片 的表面質量缺陷。硬質卡片的表面一般具有兩層， 一層是印制有各種圖案的印刷層，另一 層是在覆蓋印刷層的透明的保護層。所說的硬質卡片的表面缺陷主要有印刷層上存在的圖 文缺陷、顏色缺陷、臟點白點缺陷等，及保護層上存在的劃痕缺陷、氣泡缺陷、凹陷等。 對生產出來的硬質卡片進行檢測以排除次品是必要的程序。
現有的硬質卡片檢測常采用人工檢測，即利用人的視覺對硬質卡片表面進行檢測。這 種人工檢測的方式顯然存在勞動強度大、效率低的問題，特別是對生產出的大量的硬質卡 片進行檢測時這一問題更為突出。雖然有設計人員提出利用機器視覺技術實現自動化檢測 的方法，即利用數字成像技術獲得硬質卡片表面圖像并與模板進行對比進行檢測，但這種 方案對于如何對硬質卡片存在的兩層的缺陷進行區別檢測還沒有有效手段，對硬質卡片的 兩層的缺陷分別檢測可以對后續采用何種手段處理有瑕疵的硬紙卡片提供依據。
實用新型內容
為了解決現有硬質卡片檢測中存在的不能夠分別檢測保護層和印刷層的缺陷的問題， 本實用新型提供了一種硬質卡片表面質量檢測設備，能夠分別對印刷層和保護層成像，從 而區分兩層各自的缺陷。
本實用新型的技術方案如下
硬質卡片表面質量檢測設備，包括第一成像裝置和第二成像裝置，所述第一成像裝置 包括用于檢測硬紙卡片印刷層質量的第一相機和第一光源，所述第一光源發出光的中心線 和第一相機的鏡頭的光軸同軸，且第一相機的鏡頭的光軸垂直于被檢測硬質卡片表面；所 述第二成像裝置包括用于檢測硬紙卡片保護層質量的第二相機和第二光源，所述第二光源
3發出光的中心線和第二相機的鏡頭的光軸鏡像同軸，且與被檢測硬質卡片表面的夾角均大 于0°且小于90° 。
所述第一光源為環繞第一相機的鏡頭設置的環形光源。
所述第一光源和/或第二光源為定向光源。
所述第二光源為一特定波段光源，在被檢測硬質卡片表面到第二相機的鏡頭上設置通 過所述特定波段光的濾光片，即在第二相機的鏡頭前設置通過所述特定波段光的濾光片； 所述第一光源為與所述特定波段相異波段的光源。
所述第二相機的成像芯片為黑白CCD。
所述第一相機的成像芯片為三個彩色CCD。
所述第二光源發出光的中心線和第二相機的鏡頭的光軸與被檢測硬質卡片表面的夾角 均為60。。
本實用新型的技術效果
本實用新型的硬質卡片表面質量檢測設備包括兩個成像裝置，每個成像裝置均包括對 應設置的光源與相機，即通過設置光源與相機的角度，使得每個相機主要接收經被測硬質 卡片表面反射的對應光源的光，達到成像的目的。利用硬質卡片表面保護層和印刷層不同 的反光特性，本實用新型的兩個成像裝置可以分別對保護層和印刷層的表面成像，且保護 層和印刷層反射的光不會互相干擾。保護層和印刷層的表面成像可以與預先設置的模板進 行比較檢測出保護層和/或印刷層存在的缺陷。
圖1為本實用新型的結構圖。
圖2為硬質卡片表面光反射的原理圖。
圖3為第一光源的光在硬質卡片表面的漫反射光的強度分布圖。
圖4為本實用新型的原理圖。
圖中標識說明如下-
1、第一光源；2、第一相機鏡頭；3、第二光源；4、第二相機鏡頭；5、檢測箱體；6、 傳送帶；7、被檢測硬質卡片；8、保護層；9、印刷層；10、入射光。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明。本實用新型中所述的硬質卡片是指日常生活中見到的用來記錄信息或作為憑證的小而 硬的片狀物如磁卡、信用卡、身份證等，為了適應于人們日常攜帶與使用，很多情況下這 些卡片都是由硬質材料作為基體板，如PVC板，在基體板的表面印制各種圖案(印刷層)， 及為了降低對印刷層的磨損在印刷層表面粘結的透明的保護層。在制備硬質卡片過程中， 難免會在印刷層和保護層上產生一些缺陷，如印刷層上的圖文缺陷、顏色缺陷、臟點和白 點等缺陷，再如保護層上的劃痕和氣泡等缺陷。具有上述缺陷的硬質卡片被視為次品，對 次品的處理不能簡單地丟棄，這會增加制造成本，需要盡可能回收再利用這些次品。如何 處理這些次品使之能夠成為合格品，需要針對次品特定的缺陷進行處理，例如次品的缺陷 僅僅因為保護層上有氣泡缺陷，那么再次處理時只需要重新粘貼保護層即可。本實用新型 的一個主要功能就是區別檢測出硬質卡片表面質量缺陷，為下一步對次品的再處理方法提 供依據。
圖1顯示了本實用新型的主要結構。第一成像裝置和第二成像裝置被設置在檢測箱體5 中，以減少外界光源對第一成像裝置和第二成像裝置的干擾。檢測箱體5的下方是硬質卡 片傳送帶6，被傳送的硬質卡片7的一個表面朝向檢測箱體。第一相機和第一光源1構成了 第一成像裝置，第一光源1發出的光經傳送帶6上的被檢測硬質卡片7表面反射到第一相 機的鏡頭2，第一光源1發出光的中心線與第一相機鏡頭2的光軸同軸，并且第一相機的鏡 頭2的光軸垂直于被檢測硬質卡片7表面。第二成像裝置包括第二相機和第二光源3，第二 光源3發出光的中心線和第二相機的鏡頭4的光軸鏡像同軸，第二光源3發出的光經被檢 測硬質卡片7表面會鏡面反射到第二相機的鏡頭4內，且第二光源3發出光的中心線和第 二相機的鏡頭4的光軸與被檢測硬質卡片7表面的夾角均大于0。且小于90° 。
圖2揭示了硬質卡片表面對光的反射的關系，也即硬質卡片表面的保護層8和印刷層9 的各自的反光特性。保護層8是一層平整、光滑且透明的薄膜，覆蓋在印刷層9表面，照 射到硬質卡片表面的入射光10 (圖中粗體箭頭線)大部分直接透過保護層8，小部分入射 光會在保護層8表面形成鏡面反射。印刷層9是在PVC板上覆蓋的一層油墨層，穿過保護 層8的入射光到達印刷層9后形成漫反射。
圖3顯示了入射光在印刷層形成的漫反射光的強度分布，當入射光垂直于硬質卡片表 面時，漫反射光的強度分布符合余弦分布規律，即1=1。 cose，其中I是一個方向的反射光 的強度，I。為入射光中心線部分的強度，e為所述一個方向與硬質卡片表面垂線間的夾角。 可見，當6=0時，1=1。，即該方向的反射光的強度最大。因此圖1所示的本實用新型的第 一成像裝置中的第一光源發出光的中心線和第一相機鏡頭的光軸之間的位置關系需要符合 上述漫反射光的強度分布規律，使得第一相機鏡頭處于漫反射光最強方向。即第一相機鏡頭光軸垂直于被檢測硬質卡片表面。被檢測硬質卡片表面的印刷層對來自第一光源的入射 光形成漫反射光，在8=0方向上漫反射光的強度最大，即第一相機鏡頭所在位置接收的漫 反射光強度最大，利于第一相機形成清晰的印刷層的圖像，當然這一圖像即印刷層的圖像。 由于第一光源的光被保護層反射的量很小，因此保護層反射的少量光進入第一相機的鏡頭 后對于印刷層的成像影響很小。
另一方面，第二成像裝置中的第二相機與第二光源對應設置，即第二光源發出的光經 被檢測硬質卡片保護層鏡面反射到第二相機的鏡頭，第二相機接收反射的光后成像。具體 的是將第二光源發出光的中心線和第二相機的鏡頭的光軸設置成鏡像同軸。根據上面的分 析可以看到第二光源的光在保護層表面形成鏡面反射，根據鏡面反射關系將第二相機的鏡 頭設置成最大程度接收來自保護層的反射光，可以使得第二相機形成清晰的保護層的圖像。 可以看到，第二光源的光在保護層形成的鏡面反射光不會進入的第一相機的鏡頭，因此不 會對第一相機的成像產生干擾。根據前述的漫反射光的強度分布關系，在印刷層形成的漫 反射光(無論是第一光源還是第二光源產生的漫反射光)只有少部分進入到第二相機的鏡 頭，因此對第二相機形成保護層圖像干擾不大。當然，為了進一步降低漫反射光對第二相 機的影響，有一個優選的方案是調整第二相機的接收閾值，使得強度較低的漫反射光不被 第二相機成像。
圖4是本實用新型的原理圖，對應于前述對第一成像裝置和第二成像裝置的描述。其 中第二光源3的光軸和第二相機的鏡頭4的光軸與被檢測硬質卡片表面的夾角均為60° ， 這在實際應用中是成像效果比較好的設置。本實施例中的第一光源1和第二光源3均采用 定向光源，能夠提高效率。
本實用新型中將光源的中心線與對應相機鏡頭的光軸進行同軸設置的好處是光學效率 高。將第一光源設置成環繞第一相機的鏡頭的環形光源是上述使第一光源與第一相機鏡頭 光軸同軸的一個實現方式。
下面進一步舉例說明本實用新型一些優選的方案。
還可以采用分光譜的結構方式進一步降低第一光源對第二相機成像的干擾程度。具體 結構如下將第二光源設置成紅色LED光源，第一光源為非紅色光源(本實施例中采用白 色光源)，同時在被檢測硬質卡片表面到第二相機的鏡頭前設置紅色濾光片，即進入第二相 機鏡頭的光只有紅色光。這種結構好處是即使有第一光源的光(或經過反射的第一光源的 光)到達第二相機的鏡頭，也會被濾光片濾除，從而降低了第一光源對第二相機成像的干 擾程度。
將第二相機的成像芯片設置為黑白CCD可以降低成本，由于保護層成像沒有顏色要求，因此采用低成本的黑白CCD也可以達到檢測目的。
由于一般印刷層上很多部分會采用網點，若采用單CCD彩色相機成像有可能會出現彩 色莫爾條紋，降低檢測的準確度，因此采用第一相機的成像芯片為三個彩色CCD的方案可 以解決這一問題。
當采用翻片機構后，本實用新型的第一成像裝置和第二成像裝置可以分別檢測硬質卡 片的正反兩面，獲得的保護層和印刷層的圖像可以跟預先設定的標準模板進行對比從而對 硬質卡片表面保護層和印刷層的質量進行判斷。
權利要求1、硬質卡片表面質量檢測設備，包括第一成像裝置和第二成像裝置，其特征在于所述第一成像裝置包括第一相機和第一光源，所述第一光源發出光的中心線和第一相機的鏡頭的光軸同軸，且第一相機的鏡頭的光軸垂直于被檢測硬質卡片表面；所述第二成像裝置包括第二相機和第二光源，所述第二光源發出光的中心線和第二相機的鏡頭的光軸鏡像同軸，且與被檢測硬質卡片表面的夾角均大于0°且小于90°。
2、 根據權利要求1所述硬質卡片表面質量檢測設備，其特征在于所述第一光源為環繞 第一相機的鏡頭設置的環形光源。
3、 根據權利要求1或2所述硬質卡片表面質量檢測設備，其特征在于所述第一光源和 /或第二光源為定向光源。
4、 根據權利要求1或2所述硬質卡片表面質量檢測設備，其特征在于所述第二光源為 一特定波段光源，在被檢測硬質卡片表面到第二相機的鏡頭上設置通過所述特定波段光的 濾光片；所述第一光源為與所述特定波段相異波段的光源。
5、 根據權利要求1或2所述硬質卡片表面質量檢測設備，其特征在于所述第二相機的 成像芯片為黑白CCD。
6、 根據權利要求1或2所述硬質卡片表面質量檢測設備，其特征在于所述第一相機的 成像芯片為三個彩色CCD。
7、 根據權利要求1或2所述硬質卡片表面質量檢測設備，其特征在于所述第二光源發 出光的中心線和第二相機的鏡頭的光軸與被檢測硬質卡片表面的夾角均為60° 。
專利摘要為了解決現有硬質卡片檢測中存在的不能夠分別檢測保護層和印刷層的缺陷的問題，本實用新型提供了一種硬質卡片表面質量檢測設備，包括第一成像裝置和第二成像裝置，所述第一成像裝置包括用于檢測印刷層質量的第一相機和第一光源，所述第一光源發出光的中心線和第一相機的鏡頭的光軸同軸，且第一相機的鏡頭的光軸垂直于被檢測硬質卡片表面；所述第二成像裝置包括用于檢測保護層的第二相機和第二光源，所述第二光源發出光的中心線和第二相機的鏡頭的光軸鏡像同軸，且與被檢測硬質卡片表面的夾角均大于0°且小于90°。本實用新型可以廣泛應用于各種銀行卡和證件卡的表面質量檢測。
文檔編號G01N21/88GK201397305SQ200920107818
公開日2010年2月3日 申請日期2009年5月5日 優先權日2009年5月5日
發明者張殿斌, 艾小凱, 嚴 趙, 寬 陸 申請人:北京凌云光視數字圖像技術有限公司