一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法

技术领域

本申请涉及镭射印刷技术领域，尤其涉及一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法。

背景技术

镭射印刷工艺具有绚烂的视觉效果，且具有独特的防伪功能，是日化、烟包、酒盒等包装产品中比较常用的特种印刷工艺。这种镭射印刷工艺采用计算机和点阵光刻技术、3D真彩色全息技术、多重与动态成像技术等，经模压形成具有彩虹动态、三维立体效果的全息图，并通过复合、转移、烫印等方式印刷在产品表面，获得各种镭射效果。

光柱镭射是多种镭射效果中应用非常广泛的一种镭射。光柱镭射产品表面有模压出的光栅纹路，相当于一个反射光栅，该反射光栅的光栅常数一般为20-30um。光源发出的入射光线经过反射光栅反射后，在产品表面形成衍射光线并被观测接收，即表现为产品表面有亮度不同的条形亮纹分布。

由于光柱镭射产品的特点是其表面的镭射效果在不同的区域具有不同的颜色或亮度，因此当前检测方案下产品不同区域的成像灰度和成像颜色变化很大，导致镭射印刷产品难以得到良好的检测效果。目前现有的检测方案中，穹顶光源对各种光柱镭射产品的成像效果最佳，但仍不能完全消除镭射对成像的影响，并且不能兼容产品镭射部分和普通印刷部分的检测，检测精准度低。

发明内容

本申请提供了一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法，以解决现有技术中光柱镭射产品的检测方法不能完全消除镭射对成像的影响，并且不能兼容产品镭射部分和普通印刷部分的检测，检测精准度低的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置，包括柱透镜阵列2、线形光源3、相机4；

所述柱透镜阵列2平行放置在光柱镭射印刷产品的检测面1正上方，所述柱透镜阵列2为透明基材并且距离所述检测面1的高度为2-10mm，用于对不同方向的衍射光线进行整形；

所述线形光源3放置在所述柱透镜阵列2的正上方，所述线形光源3照明时出光角度与所述检测面1法向量的夹角为0°-50°，用于作为正面光为光柱镭射印刷产品检测提供照明光线；

所述相机4布置在所述线形光源3上方，所述相机4CCD方向与所述柱透镜阵列2长柱方向平行，用于根据接收到的来自所述柱透镜阵列2的实时反射整形光线生成待检测图像，并将所述待检测图像发送给图像处理系统5。

优选地，所述柱透镜阵列2包含2个及以上平行等间距分布的柱透镜，所述柱透镜直径为100-700um。

优选地，所述柱透镜横向截面形状包括半圆型或正弦余弦型。

优选地，所述柱透镜阵列2的整体宽度不小于5mm，整体厚度2-10mm。

优选地，所述线形光源3为LED光源或荧光管及其组合光源。

优选地，所述相机4为线阵相机，所述线阵相机与所述检测面1法向量之间的夹角为5°-50°。

优选地，还包括图像处理系统5；

所述图像处理系统5包括图像传输模块、图像存储模块和图像检测模块；

所述图像传输模块用于接收所述相机4所生成的所述待检测图像；

所述图像存储模块用于存储所述待检测图像；

所述图像检测模块用于根据所述待检测图像判定最终正废品结果。

一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测方法，应用于所述的一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置，所述方法包括以下步骤：

接收所述相机4所生成的所述待检测图像；

存储所述待检测图像；

根据所述待检测图像判定最终正废品结果。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

1.本申请所述基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法，从光柱镭射产品表面的衍射光场入手，在检测面上方放置柱透镜阵列对不同方向的衍射光线进行整形，匀化不同区域的光亮度，从而消除镭射对印刷产品成像的影响。同时，由于柱透镜阵列为透明材料，正常反射的光线不发生二次散射，印刷图文成像不受影响。

2.本申请所述基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法，兼容产品镭射部分和普通印刷部分的检测，消除镭射效果的同时不影响非镭射图文的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置结构示意图；

图2为本申请实施例反射光路中未加柱透镜阵列的结构示意图；

图3为本申请实施例反射光路中加了柱透镜阵列的结构示意图；

图4为本申请中正弦余弦型柱透镜横向截面形状的结构示意图；

图5为本申请中半圆型柱透镜横向截面形状的结构示意图；

图示说明：

其中，1-检测面，2-柱透镜阵列，3-线形光源，4-相机，5-图像处理系统。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为本申请一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置结构示意图。

本申请提供的一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置，包括柱透镜阵列2、线形光源3、相机4；

所述柱透镜阵列2平行放置在光柱镭射印刷产品的检测面1正上方，所述柱透镜阵列2为透明基材并且距离所述检测面1的高度为2-10mm，用于对不同方向的衍射光线进行整形；

所述线形光源3放置在所述柱透镜阵列2的正上方，所述线形光源3照明时出光角度与所述检测面1法向量的夹角为0°-50°，用于作为正面光为光柱镭射印刷产品检测提供照明光线；

所述相机4布置在所述线形光源3上方，所述相机4CCD方向与所述柱透镜阵列2长柱方向平行，用于根据接收到的来自所述柱透镜阵列2的实时反射整形光线生成待检测图像，并将所述待检测图像发送给图像处理系统5。

本实施例中，镭射印刷产品为银卡纸覆转移光柱膜，其表面光栅常数20um，光栅周期为360°旋转。所述柱透镜阵列2为透明PMMA材料，正常反射的光线不发生二次散射，该产品的印刷图文成像不受影响。所述柱透镜阵列2的基材与检测面1平行，所述柱透镜阵列2的长柱方向与相机4CCD方向平行。所述线形光源3发出的入射光线在镭射产品表面反射，由于产品表面镭射光栅的影响，反射光线发生干涉和衍射，形成光亮度分散排布的衍射光线。这些衍射光线在经过镭射产品上方的柱透镜阵列2时，在小范围内发生了二次散射和整形，衍射场被破坏，最终相机4接收到的反射光线为经过整形的光线，镭射效果被消除，镭射印刷品检测不受镭射的影响。

进一步地，所述柱透镜阵列2包含2个及以上平行等间距分布的柱透镜，所述柱透镜直径为100-700um。

进一步地，如图4和图5所示，所述柱透镜横向截面形状包括但不限于半圆型或正弦余弦型，可以对不同方向的衍射光线进行整形，匀化不同区域的光亮度，从而消除镭射对印刷产品成像的影响。

进一步地，所述柱透镜阵列2的整体宽度不小于5mm，整体厚度2-10mm。

进一步地，所述线形光源3为LED光源或荧光管及其组合光源，也可以是能够发出稳定正面照明光线的其他光源。

进一步地，所述相机4为线阵相机，所述线阵相机与所述检测面1法向量之间的夹角为5°-50°，可以将接收到的来自所述柱透镜阵列2的实时反射整形光线生成待检测图像。

进一步地，还包括图像处理系统5；

所述图像处理系统5包括图像传输模块、图像存储模块和图像检测模块；

所述图像传输模块用于接收所述相机4所生成的所述待检测图像，可以为无线网络传输装置或通过数据线进行传输；

所述图像存储模块用于存储所述待检测图像，可以是存储卡；

所述图像检测模块用于根据所述待检测图像判定最终正废品结果，可以是具有图像识别检测功能的处理器或处理芯片，或者其他可以实现该功能的设备本实施例中不做赘述。

一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测方法，应用于所述的一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置，本实施例中所述方法包括以下步骤：

步骤1、所述图像处理系统5中的图像传输模块接收所述相机4所生成的所述待检测图像；

步骤2、所述图像处理系统5中的图像存储模块存储所述待检测图像；

步骤3、所述图像处理系统5中的图像检测模块根据所述待检测图像判定最终正废品结果。

如图2所示，反射光路中未放置柱透镜阵列2时，线形光源3直接对着检测面1上的光柱镭射印刷产品发出入射光线，所述入射光线在光柱镭射印刷产品表面的镭射光栅上发生反射，相机4接收到的反射光是镭射光栅调制后的衍射光线，因此成像灰度有明显的柱状波动，不适用于产品质量检测。

如图3所示，在反射光路中加入所述柱透镜阵列2，所述柱透镜阵列2平行放置在光柱镭射印刷产品的检测面1正上方，所述柱透镜阵列2为透明PMMA基材并且距离所述检测面1的高度为2-10mm，所述柱透镜阵列2包含2个及以上平行等间距分布的柱透镜，所述柱透镜直径为100-700um，所述柱透镜横向截面形状为半圆型或正弦余弦型，所述柱透镜阵列2的整体宽度不小于5mm，整体厚度2-10mm；线形光源3为LED光源或荧光管及其组合光源，照明时出光角度与所述检测面1法向量的夹角为0°-50°；相机4为线阵相机，线阵相机与所述检测面1法向量之间的夹角为5°-50°，相机4接收到的反射光是整形后的光线，经图像处理系统5检测该待检测图像的成像灰度未有可见灰度波动，能够达到产品质量检测的成像要求。

本申请所述基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法从光柱镭射产品表面的衍射光场入手，在检测面上方放置柱透镜阵列对不同方向的衍射光线进行整形，匀化不同区域的光亮度，从而消除镭射对印刷产品成像的影响。同时，由于柱透镜阵列为透明材料，正常反射的光线不发生二次散射，印刷图文成像不受影响。

本申请所述基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法兼容产品镭射部分和普通印刷部分的检测，消除镭射效果的同时不影响非镭射图文的检测。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。