СИСТЕМА РАСПОЗНАВАНИЯ ЦИФРОБУКВЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАТРИЧНОГО КОДА НА ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВОК Российский патент 2024 года по МПК G01B11/24 G06F18/40 G06V30/224 

Область техники.

Изобретение относится к системам технического зрения и может быть использовано для контроля качества печати кодов маркировки.

Матричный код или код Data Matrix содержит уникальный код идентификации, который определяет позицию товара в системе и едином каталоге товаров, и код проверки или крипто-хвост, который генерируется с помощью технологий криптографии.

Уровень техники.

Известна система технического зрения для контроля формы изделий, содержащая буферное запоминающее устройство, цветной монитор, микроскоп, телевизионную камеру, персональную ЭВМ, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, шинный формирователь, блок сопряжения, счетчик адреса, элемент ИЛИ и схему управления. (См. патент РФ №2158959, МПК G06K 9/82, опубликовано 10.11.2000).

Отличие - предназначено для контроля формы изделия.

Известен способ оптико-телевизионного распознавания и считывания маркировочных символов на поверхности труб, в котором устройство содержит систему технического зрения в виде видеокамер, источник излучения, блок поворота и продольного перемещения трубы, кадровый синхронизатор, систему обработки полученной информации и светоэкранирующий кожух. Все элементы устройства связаны с контролируемой поверхностью трубы посредством системы оптического сопряжения. Системы технического зрения в виде видеокамер, оптического сопряжения с контролируемой поверхностью, источник излучения, блок поворота и продольного перемещения трубы и система обработки полученной информации размещены в светоэкранирующем кожухе. В качестве источника излучения используют источник монохроматического света. (См. патент РФ №2233475, МПК G06K 7/12, опубликовано 27.07.2004).

Отличие - распознавание и считывание маркировочных символов на поверхности труб.

Известно устройство для контроля размеров изделий, содержащее видеокамеру, ЭВМ, в его состав введены источник света, виброустановка с платформой, причем двунаправленный вход-выход видеокамеры соединяют с двунаправленным входом-выходом ЭВМ, выход ЭВМ соединяют с входом виброустановки, которая через стержень соединена с платформой, на которую помещают контролируемое изделие, изменяющее свой ракурс относительно видеокамеры под действием вибраций платформы, при этом источник света располагают под платформой. (См. патент РФ №2357206, МПК G01B 11/24, опубликовано 27.05.2009).

Отличие - предназначено для контроля формы изделия, сравнивают с эталонными размерами и принимают решение о наличии брака в изделии.

Известно портативное считывающее устройство для декодирования символьных меток прямого нанесения, содержащее корпус с триггерным узлом, оптическую часть, состоящую из объектива и осветительного блока, аппаратную часть и программное обеспечение, выполненное так, что рукоятка корпуса расположена сзади корпуса и плавно в него переходит, а оптическая и аппаратная части изготовлены таким образом, что импульсы светодиодов целеуказания осветительного блока оптической части не совпадают по времени с импульсами светодиодов подсветки, а оптимальный уровень освещения выбирается автоматически, за счет регулирования силы тока в светодиодах подсветки, при этом для освещения используются в том числе светодиоды с узким спектральным диапазоном излучения. (См. патент РФ №96 992, МПК G06K 1/12, опубликовано 20.08.2010).

Отличие - используется в виде портативного считывающего устройства, проводит проверку и присвоение уровня качества нанесения кода, однако делает это только в статике, с заранее установленным уровнем освещения по одному коду за раз (цикл).

Известно устройство листового контроля качества полиграфического исполнения, в частности, содержащее средство перемещения листов, средства контроля качества печати, содержащие светочувствительные камеры, для осуществления контроля качества печати соответствующей стороны листа, отличающееся тем, что средство перемещения листов выполнено с возможностью транспортировки листов в одной плоскости и представляет собой вакуумный столик, контактная поверхность которого выполнена из пористого материала, пропускающего воздух, кроме того, столик перемещается по направляющим, скорость перемещения синхронизирована с работой светочувствительных сканирующих камер. (См. патент РФ №50 025, МПК G07D 7/00, Опубликовано 10.12.2005).

Отличие - предназначено для контроля качества изделия, сравнение с эталонными размерами.

Для исследуемого изобретения наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту и выбранным в качестве ближайшего аналога - прототипа является устройство для распознавания идентификационного кода товара, содержащее средства распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода включающие вычислитель, управляющее устройство, комплексы подсветки высокоскоростные камеры, датчики обнаружения, программное обеспечение обработки полученных изображений; средство перемещения заготовки, выполненное в виде движущегося конвейера. (См. патент KR 101708150 В1, опубликованное в 20.02.2017).

Отличие - предназначено для определения расположения идентификационного кода на нижней поверхности продукта.

Недостатками данных технических решений является: невозможность работы проверки с большими массивами данных (кодов), одновременно с автоматическим присвоением уровня качества нанесения кода на разные типы поверхностей в динамике, без ограничения скорости (количества одновременно обрабатываемых потоков).

Раскрытие изобретения.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является автоматическая проверка массивов данных (кодов) движущихся в несколько потоков (ручьев) одновременно, с присвоением уровня качества нанесения (печати) кода, при динамически меняющихся скоростях до 400 кодов/мин, при изменяемом уровне стороннего освещения, приемлемом уровне вибрации средства перемещения и динамически меняющемся расположении считываемого кода, относительно центра поля зрения камер.

Техническим результатом является обеспечение повышенной точности контроля качества печати.

Для достижения указанного технического результата предлагается система распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода на поверхности заготовок, включающее управляющее устройство, комплексы подсветки, высокоскоростные камеры, датчики обнаружения, программное обеспечение обработки полученных изображений, средство перемещения заготовок, выполненное в виде движущегося конвейера; при этом в систему добавлены энкодер, источники бесперебойного питания, локальный сервер, подсоединенный к нему коммутатор Ethernet, при этом управляющее устройство выполнено в виде программируемого логического контроллера (ПЛК), вход которого соединен с выходом датчиков обнаружения, имеющего порт ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с модулем системы HMI, который в свою очередь соединен через порт ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с переключателем, соединенным с контроллерами технического зрения, при этом каждый контроллер технического зрения, помимо соединения с ПЛК и переключателем, соединен через порты ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с высокоскоростными камерами и портом вывода информации, и соединен со входом в комплекс подсветки, одновременно с вышеперечисленными подключениями каждый контроллер технического зрения подключен к Ethernet коммутатору, при этом программное обеспечение обработки полученных изображений выполнено в режиме реального времени.

Таким образом, система позволяет корректное распознавание (считывание) цифробуквенной составляющей кода маркировки, с автоматической проверкой и присвоением уровня качества нанесения кода, с отправкой полученных данных на сервер в режиме реального времени для подтверждения наличия данного кода в единой базе данных (каталоге).

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны, отвечают условиям предоставления правовой охраны и соответствует критериям патентоспособности.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 изображена блок-схема распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода, с автоматической проверкой и присвоением уровня качества нанесения кода.

На фиг. 2 показан общий вид устройства для распознавания (считывания) цифробуквенной составляющей кода маркировки.

Осуществление изобретения.

Условные обозначения, принятые в описании для блок-схемы:

1. Источников питания.

2. Один или несколько типов датчиков позиционирования.

3. Сенсорная панель HMI для ПЛК (панели оператора).

4. Модуль системы HMI.

5. Источник бесперебойного питания.

6. Сервер.

7. Коммутатор Ethernet.

8. Программируемый логический контроллер (ПЛК).

9. KVM (КВМ) переключатель.

10. Монитор (сенсорный).

11. Массив контроллеров технического зрения.

12. Комплекс подсветки (светильники).

13. Массив высокоскоростных камер.

Для устройства:

14. Энкодер.

15. Датчик обнаружения.

16. Нанесенные на полотно (в несколько потоков «ручьев») коды маркировки.

17. Нанесенные на полотно равноудаленные цветные метки (края этикеток или др.).

18. Области зрения высокоскоростных камер.

19. Намоточный вал с полотном (ведущий вал, в случае с конвейерной лентой).

20. Размоточный вал с полотном (ведомый вал, в случае с конвейерной лентой).

21. Полотно (лента конвейера, в случае массивом заготовок (сухих этикеток)).

22. Направление движения полотна (ленты конвейера).

Предлагаемая система распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода с присвоением уровня качества нанесения (печати) кода обеспечивается работой всех низковольтных компонентов. Система обеспечивается импульсными источниками питания (1). Причем выход датчика(ов) (2) соединен со входом в программируемый логический контроллер (ПЛК) (8), а один из портов ввода/вывода информации программируемого логического контроллера (ПЛК) (8), соединен для двухсторонней передачи данных с сенсорной панелью HMI для ПЛК (панелью оператора) (3), и через другой порт для двухсторонней передачи данных с модулем системы HMI (4), который в свою очередь соединен через порт ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с (КВМ) переключателем (9). При этом сам (КВМ) переключатель (9), благодаря нескольким разъемам для двухсторонней передачи данных, соединен с контроллерами технического зрения (массивами контроллеров) (11), и входом в монитор с сенсорным экраном (10), для передачи ему цифрового сигнала. Каждый из массива контроллеров технического зрения (11), помимо соединения с ПЛК (8) и (КВМ) переключателем (9) соединен через порт(ы) ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с одной или несколькими высокоскоростными камерами (13) и портом вывода информации, соединен со входом в комплекс подсветки (светильники) (12), которые образуют массив камер и светильников соответственно. Одновременно с вышеперечисленными подключениями каждый из массива контроллеров технического зрения (11), подключен к Ethernet коммутатору (7), по протоколу TCP/IP, через разъем RJ45 или оптический коннектор. В свою очередь Ethernet коммутатор (7) по протоколу TCP/IP, через разъем RJ45 или оптический коннектор подсоединен к локальному серверу (6) бесперебойная работа которого обеспечена источником бесперебойного питания ИБП (5). (Фиг. 1).

Система распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода предложенная в устройстве распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода нанесенных на полотно (в несколько потоков «ручьев») кодов маркировки, а также равноудаленных цветных меток (края этикеток или др.) содержит энкодер (14), датчик обнаружения (ИК, оптический, индуктивный, магнитный, лазерный или емкостный, в зависимости от материала и других условий) (15), комплекс подсветки (светильники) (ИК или видимого спектра, по необходимости) (12), высокоскоростные камеры (13), нанесенные на полотно (в несколько потоков «ручьев») коды маркировки (16), нанесенные на полотно равноудаленные цветные метки (края этикеток или др.) (17), области зрения высокоскоростных камер (18), намоточный вал с полотном (ведущий вал, в случае с конвейерной лентой) (19), размоточный вал с полотном (ведомый вал, в случае с конвейерной лентой) (20), полотно (лента конвейера, в случае массивом заготовок (сухих этикеток) (21), направление движения полотна (ленты конвейера) (22). (Фиг. 2).

Работает система следующим образом.

После запуска станка (средства перемещения полотна или заготовок (этикеток), выполненное с возможностью транспортировки этих заготовок в одной плоскости для осуществления операций контроля качества печати на каждой из них, и включения питания для СТЗ. Управляющее устройство (ПЛК контроллер) проверяет наличие связи с контроллерами технического зрения и датчиками.

По мере движения полотна с нанесенными на него кодами маркировки относительно СТЗ, датчик позиционирования или обнаружения фиксирует поступление цветной метки (края этикетки, пробела или др.) и посылает сигнал обратно на управляющее устройство (ПЛК контроллер).

Управляющее устройство (ПЛК контроллер), после получения сигнала с датчика обнаружения посылает сигнал на контроллер(ы) технического зрения, а они, в свою очередь, на высокоскоростную(ые) камеру(ы) и одновременно на модули подсветки (светильники).

Управляющее устройство (ПЛК контроллер), также после получения сигнала с датчика обнаружения, отсчитывает заданное количество тактов с датчика угла поворота (только для систем с энкодером и посылает сигнал на контроллер(ы) технического зрения, а они на высокоскоростную(ые) камеру(ы) и одновременно на модули подсветки (светильники). Модули подсветки (светильники) производят вспышку с заранее настроенной шириной импульса в несколько микросекунд, достаточную для захвата изображения высокоскоростной камерой.

Высокоскоростная камера делает снимок и отправляет полученное изображение обратно на контроллер технического зрения. Контроллер технического зрения обрабатывает полученное изображение программным обеспечением на предмет наличия кода(ов).

После обнаружения границ и типа считываемого кода(ов) программное обеспечение контроллера технического зрения определяет итоговую оценку качества нанесения кода и преобразует визуальную составляющую кода(ов) в цифробуквенную последовательность.

Итоговая оценка качества нанесения (считываемости) кода выставляется исходя из следующих переменных:

a. Точность "РРЕ" pixelsperelement (пикселей на элемент),

b. Декодируемость

c. Контраст

d. Модуляция

e. Повреждения шаблона (если имеются)

f. Осевая неоднородность (если имеется)

g. Сеточная неоднородность (если имеется)

h. Неиспользуемые ячейки исправления ошибок {возможность исправления ошибки символа)

i. Отражения

j. Масштаб печати

k. Масштаб печати по X

l. Масштаб печати по Y.

Итоговая оценка (среднее значение результата проверки всех перечисленных переменных) отображается на мониторе вместе с полученным изображением матричного кода. Определив итоговую оценку, система в режиме реального времени записывает во внутреннюю память устройства и передает цифробуквенную последовательность (код), с одновременным присвоением ему:

a. Даты

b. Времени

c. Порядкового номера кода

d. Номера ручья

на сервер для подтверждения наличия данного кода в единой базе данных (каталоге).

В случае отсутствия кода в области зрения камер или повреждении кода, приведшее к невозможности распознавания (считывания), система выводит информацию об ошибке на панели оператора (мониторе), и посылает сигнал (опционально) на стороннее оборудование (светозвуковую колонну, устройство отбраковки или др.). Операция считается завершенной и цикл повторяется.

Экономическая выгода от внедрения данного изобретения, сводится к многократному сокращению времени на процесс проверки уровня качества нанесения матричного кода и, как следствие, сокращение издержек, связанных с работой станков и персонала (моточасов, человеко-часов), а также увеличением объемов выпускаемой продукции на единицу времени и сокращению сроков производства.

Изобретение относится к системам технического зрения для контроля качества печати кодов маркировки. Система распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода на поверхности заготовок включает управляющее устройство, комплексы подсветки, высокоскоростные камеры, датчики обнаружения, программное обеспечение, конвейер; энкодер, источники бесперебойного питания, локальный сервер с коммутатором Ethernet. Управляющим устройством является программируемый логический контроллер (ПЛК), вход которого соединен с выходом датчиков обнаружения, имеющего порт ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с модулем системы HMI, соединенным через порт ввода/вывода информации с переключателем, соединенным с контроллерами технического зрения, контроллеры технического зрения соединены через порты ввода/вывода информации с высокоскоростными камерами и портом вывода информации, и соединены с входом в комплекс подсветки, каждый контроллер технического зрения подключен к Ethernet коммутатору, при этом программное обеспечение обработки полученных изображений выполнено в режиме реального времени. Технический результат - сокращение времени проверки уровня качества нанесения матричного кода, увеличение производительности, сокращение сроков производства. 2 ил.

Система распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода на поверхности заготовок, содержащая средство распознавания цифробуквенной составляющей матричного кода, включающее управляющее устройство, комплексы подсветки, высокоскоростные камеры, датчики обнаружения, программное обеспечение обработки полученных изображений, средство перемещения заготовок, выполненное в виде движущегося конвейера, отличающаяся тем, что в систему добавлены энкодер, источники бесперебойного питания, локальный сервер, подсоединенный к нему коммутатор Ethernet, при этом управляющее устройство выполнено в виде программируемого логического контроллера (ПЛК), вход которого соединен с выходом датчиков обнаружения, имеющего порт ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с модулем системы HMI, который, в свою очередь, соединен через порт ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с переключателем, соединенным с контроллерами технического зрения, при этом каждый контроллер технического зрения, помимо соединения с ПЛК и переключателем, соединен через порты ввода/вывода информации для двухсторонней передачи данных с высокоскоростными камерами и портом вывода информации, и соединен с входом в комплекс подсветки, одновременно с вышеперечисленными подключениями каждый контроллер технического зрения подключен к Ethernet коммутатору, при этом программное обеспечение обработки полученных изображений выполнено в режиме реального времени.