本實用新型屬于印刷包裝行業(yè)的檢測技術領域，尤其涉及一種檢測印刷材料表面瑕疵的光學結構。

背景技術：

隨著印刷設備的自動化程度不斷提高，以及包裝企業(yè)對質量的要求日益嚴苛，采用機器視覺技術的印刷材料表面瑕疵檢測系統(tǒng)越來越受青睞。國內已經有眾多設備廠家在印刷機上配備該系統(tǒng)進行印刷質量的在線檢測，在品檢機上配備該系統(tǒng)進行印刷缺陷的離線剔除。

目前，機器視覺的表面瑕疵檢測系統(tǒng)對普通的塑料薄膜材料能夠起到較好的檢測效果，通常在透明的材料（比如PE、BOPP）上印刷彩色油墨后，采用圖1的光學結構成像：即在印刷有油墨的區(qū)域通過兩邊側光源的漫反射成像（此時底光源的透射光可以忽略不計），在沒有印油墨的透明區(qū)域通過底光源的透射成像（此時側光源的反射光可以忽略不計），據此實現了機器視覺對印刷材料的表面瑕疵檢測。

由于市場上包裝材料的需求多樣性，比如在醫(yī)藥和食品真空包裝中就廣泛使用著鋁膜、鍍鋁膜等高反射率的材料，它同樣要求對粉塵、蚊蟲等表面附著物或印刷的質量進行表面瑕疵檢測處理。但針對這種高反射率的材料，若采用圖1中不變的光學結構，將會是一片漆黑無法正常成像。其主要原因是高反射率的材料類似鏡面，由側光源入射的光線（一般與材料法線的入射角∠α為32±3°）絕大部分都沿著鏡面反射線的方向反射了出去，因此沒有到達照相機的位置?，F有解決的方法是通過機械結構改變被檢材料的運行角度來實現，即加裝推動裝置（如圖1所示的連桿機構和導輥等）。在檢測高反射率的材料時，將導輥由連桿機構沿著與原材料運行方向相垂直的方向到一定位置（與原材料法線形成一個夾角∠β），從而使照相機可以收集到足夠的反射光以此成像來達到檢測的目的。

雖然上述方法在配備的設備中，能檢測普通塑料薄膜或高反射率的薄膜，但這樣的光學結構成像系統(tǒng)存在以下明顯缺陷：第一，增加了設備的操作難度，在檢測高反射率材料時必須形成相對固定的夾角∠β；第二，也無法同時對普通塑料薄膜和高反射率相結合的復合膜進行檢測，致使推廣應用存在著局限性。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種檢測印刷材料表面瑕疵的光學結構，能夠同時檢測不同類型反射特性的印刷材料表面的瑕疵，該結構簡單、操作便捷，使用范圍廣。為此，本實用新型提供以下技術方案：

一種檢測印刷材料表面瑕疵的光學結構，包括照相機、高反光源、漫反光源、透射光源及散射板等；

所述高反光源前設置有散射板，所述高反光源與被檢測材料法線的夾角為夾角∠A，所述高反光源用于檢測具有高反射特性的材料（如鋁膜、鍍鋁膜等）；

所述漫反光源與被檢測材料法線的夾角為夾角∠B，所述漫反光源用于檢測具有漫反射特性材料（如普通塑料薄膜）上的印刷質量；

所述透射光源即為底光源，所述透射光源前設置有散射板，所述透射光源與被檢測材料法線的夾角為夾角∠C，所述透射光源用于檢測被檢材料上的透明區(qū)域；

所述夾角∠A、夾角∠B、夾角∠C之間的度數均不相同。通過不同光源與被檢材料法線夾角的不同，滿足了不同材料檢測的要求，該光學結構適用范圍廣，也無需更多的輔助機械機構去形成相對固定的夾角，操作簡便、易于維護。

所述高反光源位于被檢材料上方的左側，所述漫反光源位于被檢材料上方的右側，所述透射光源位于被檢材料的下方；所述高反光源、漫反光源、透射光源均為LED發(fā)光燈柱。

散射板可以避免被檢材料將高反光源的顆粒反射到照相機上，或者透射光源的顆粒透射到照相機上，消除了成像時可能產生的明暗相間的條紋，提高成像質量及檢測效果。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還采用以下進一步的技術方案：

照射到被檢材料的入射光為所述高反光源在聚焦后透射入散射板形成的各向同性光，照相機的成像光為所述入射光照射到被檢材料表面反射后的光。

照射到被檢材料的入射光為所述漫反光源在聚焦后的光，照相機的成像光為所述入射光照射到被檢材料表面反射后的光。

被檢材料的入射光為從被檢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，照相機的成像光為所述入射光透射過被檢材料透明區(qū)域后的光。

所述夾角∠A為29±3°。實際使用時高反光源以偏離相當的角度入射，即與照相機在法線兩邊并不對稱。

所述夾角∠B為43±3°。漫反光源與照相機之間的夾角越小越好，考慮到漫反光自身尺寸的因素，在不發(fā)生遮擋的情況下，夾角∠B為43±3°比較理想。

所述夾角∠C為18±3°。它是所述照相機與被檢測材料法線的夾角，照相機和透射光源是正對著的，即透射光源和被檢材料的法線也為夾角∠C。

據此采用本實用新型的技術方案，它的有益效果為：本實用新型既可以不需要機械機構的配合使用，解決了操作的復雜性，又可以針對普通的塑料薄膜或高反射特性的鋁膜等進行分別檢測和兩者相結合的復合膜成像后檢測，避免了產品使用的局限性。本實用新型結構簡單、操作便捷，使用范圍廣。

附圖說明

圖1是背景技術中所指的光學結構示意圖。

圖1中：9、15-漫反光源，10、12、16-導輥，11-被檢材料，13-透射光源，14-照相機， 17-與連桿機構相連的導輥，18-連桿機構。

圖2是本實用新型所指的一種檢測印刷材料表面瑕疵的光學結構示意圖。

圖2中：1-高反光源，2-高反光源的散射板，3-透射光源的散射板，4-透射光源，5-照相機，6-漫反光源，7-被檢材料，8-被檢材料法線。

具體實施方式

如圖2所示，一種檢測印刷材料表面瑕疵的光學結構，包括照相機5、高反光源1、漫反光源6、透射光源4及散射板，所述散射板包括高反光源的散射板2、透射光源的散射板3。

所述高反光源1前設置有高反光源的散射板2，所述高反光源1與被檢測材料法線8的夾角為夾角∠A，所述高反光源1用于檢測具有高反射特性的材料（如鋁膜、鍍鋁膜等）；所述高反光源1聚焦后先透射入高反光源的散射板2，以形成均勻的各向同性的入射光線照射到被檢材料7，再由照射到被檢材料7表面的光反射到照相機5后成像。

所述漫反光源6與被檢測材料法線8的夾角為夾角∠B，所述漫反光源6用于檢測具有漫反射特性（如普通塑料薄膜）上印刷質量的檢測；所述漫反光源6在聚焦后直接入射到被檢材料7，再由照射到被檢材料7表面的光反射到照相機5后成像。

所述透射光源4即為被檢材料7下方的底光源，所述透射光源4前設置有透射光源的散射板3，所述透射光源4與被檢測材料法線8的夾角為夾角∠C，同時照相機5的主軸與透射光源4正對著，照相機5被檢材料法線8所形成的夾角也為夾角∠C。所述透射光源4用于檢測被檢材料7上的透明區(qū)域；所述透射光源4在聚焦后先透射入透射光源的散射板3，以形成均勻的各向同性的入射光線從被檢材料7的下方照射到被檢材料7，再透射過被檢材料7的透明區(qū)域到照相機5后成像。

所述夾角∠A、夾角∠B、夾角∠C之間的度數均不相同，優(yōu)選為夾角∠A為29±3°，夾角∠B為43±3°，夾角∠C為18±3°。

具體檢測過程如下：

對于被檢測材料7為普通塑料薄膜，如PE、BOPP等的透明材料上印刷彩色油墨時，由于這些油墨區(qū)域都屬于漫反射特性，此時漫反光源6發(fā)生作用（透射光源4的作用可以忽略不計）。采用漫反光源6聚焦后以與被檢材料法線8夾角為夾角∠B的角度直接入射到被檢材料7，再反射至照相機5后成像。由于高反光源1的成像角度不佳，這時的作用不大。實際使用中 ，漫反光源6的主光線與照相機5之間的夾角越小越好，考慮到漫反光源6自身尺寸的因素，在不發(fā)生遮擋的情況下，安裝時以夾角∠B為43±3°比較理想。

當被檢測材料7為高反射率的鋁膜、鍍鋁膜時，雖然它們的表面具有類鏡面的反射特性，但總有部分漫反射的點存在，此時高反光源1發(fā)生作用（透射光源4對此沒有作用）。采用高反光源聚焦后，透射入高反光源的散射板2（也稱柔光板）后以散光、均光效果的光再入射到被檢材料7上，接著反射至照相機5后成像。它的主光線是以與被檢材料法線8的夾角為夾角∠A的角度入射的，而漫反光源6的成像角度不佳，此時的作用不大。為了適應不同的高反射材料，實際使用時高反光源1的主光線以偏離相當的角度入射，即與照相機5在法線兩邊并不對稱，安裝時以∠A為29±3°比較理想。高反光源的散射板2還可以避免高反射材料將LED發(fā)光燈柱的顆粒反射到照相機5上，消除了成像時可能產生的明暗相間的條紋，提高成像質量及檢測效果。

對于被檢材料7是透明區(qū)域的成像（如原材料PE、BOPP），被檢材料7下方的透射光源4此時發(fā)生作用。由于和被檢材料7的反射特性不相干，故而左右兩側光源1、6的貢獻不計。采用透射光源4聚焦后的光線，先透射入透射光源的散射板3后，再入射到被檢材料7上，然后透射過被檢材料7至照相機5后成像。透射光源4的主光線與照相機5主光線在同一條直線上，即面對面并且始終保持一致。

為了適用于多種反射特性材料的表面瑕疵檢測，照相機5的主軸與被檢材料法線8要形成一個夾角∠C。經過反復實際試驗，以∠C為18±3°時為最大適用范圍。由于透射光源4與照相機5的主軸正對著，透射光源4與被檢材料法線8的夾角相同，也為∠C，是 18±3°。透射光源的散射板3同樣避免將LED發(fā)光燈柱的顆粒透射到照相機5上，消除了成像時可能有的明暗相間的條紋。另外，在實際操作中，透射光源4和被檢材料7之間的距離會受光源本身的大小限制，太近的距離會將透射光源4自身成像至照相機5上，即在檢測時要求透射光源4安裝在被檢材料7的下方100-150mm之間。

綜上所述，本實用新型可有效解決普通漫反射材料和高反射率材料的成像檢測，按照所設計的光學結構在對混合型反射率的材料成像時，也無需通過機械的方式改變材料的運行角度就能夠得到滿意的成像效果。運用該光學結構，可以適用于絕大多數的高反射的材料，也無需通過改變任何結構就能應用于各種不同的反射率材料。