[0001] 本申请涉及证件自动查验技术领域，更具体地说，涉及一种证件量智能检测方法及检测系统。

[0002] 在一些公共场所，需对旅客证件进行查验，其查验过程过程包括对证件翻页、盖章、证件信息识别以及证件贴标等操作。为了实现证件查验的高效性、智能化以及便捷性，
可利用自动证件查验装置对证件进行查验，例如利用公开号为CN118097091A的专利所示的
多工位证件查验装置对证件进行自动查验，该多工位证件查验装置可实现对多本证件进行
查验，查验时将多本证件放入证件仓内，然而由于证件仓内的证件是通过爪手逐一抓取至
托盘组件上的，那么在证件自动查验过程中获知一开始放入的多少本证件以及抓取证件过
程中证件仓内的证件量的变化，这样才能使得多工位证件查验装置自动地获知是否需要继
续驱动爪手进行工作。

[0029] 为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅
用以解释本申请，并不用于限定本申请。

[0030] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

[0031] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0032] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0033] 现结合附图对本申请的证件量智能检测方法及检测系统进行具体说明。

[0034] 请一并参照图1至图3，本申请实施例提供的证件量检测系统包括支撑座10、证件模块20、升降模块30、吸盘40、主控模块、电流采样电路、摄像头50以及运算单元。

[0035] 具体地，证件模块20包括旋转电机21和证件仓22，证件仓22与支撑座10上下设置且由旋转电机21电机驱动转动，证件仓22远离支撑座10的一侧开设有开口221。升降模块30
包括安装于支撑座10上的升降电机31以及连接升降电机31的顶升杆32，升降电机31用于驱
动顶升杆32进出证件仓22以顶送证件仓22内的证件至开口221处。吸盘40设置于开口221处
且用于吸起开口221处的证件。支撑座10上还设置有第一光电开关11且顶升杆32上设置有
第一光电挡板321，升降电机31驱动顶升杆32以远离证件仓22方向运动至初始低位时第一
光电挡板321遮挡住第一光电开关11发射的光束。主控模块连接电流采样电路、吸盘40、第
一光电开关11、升降电机31、旋转电机21和摄像头50，主控模块用于控制升降电机31转动方
向和运转步数以及控制旋转电机21的转动方向和运转步数，电流采样电路用于采集升降电
机31的电流。摄像头50与主控模块连接并与吸盘40位于证件仓22的具有开口221的一侧，即
摄像头50和吸盘40同时位于证件仓22的上方，摄像头50采集面朝向开口221设置，用于采集
证件内的证件。

[0036] 其中，证件仓22设计成只允许多本证件上下层叠形式放置，在升降电机31驱动顶升杆32穿入证件仓22内，并将证件仓22内的多本证件向开口221处顶起，证件仓22的开口
221会暴露出最上一本证件，那么利用摄像头50采集证件图像时，获得是最上一本证件的图
像。运算单元连接主控模块，那么运算单元可证件量检测系统的其他部件实现通信连接，运
算单元可获得摄像头50采集的图像、第一光电开关11的信号、升降电机31的状态，升降电机
31的状态，其中，各电机的状态包括各个时刻的运行步数和运转方向；运算单元用于实现证
件仓22的证件量智能检测方法以获得证件仓22内剩余数量，证件量智能检测方法具体实现
过程如下所示。

[0037] 值得说明的是，多本证件层叠形式放入证件仓22内，由于重力作用，多本证件层叠置于证件仓22的底部。升降电机31可带动顶升杆32相对于证件仓22上下运动。初始低位可
理解为顶升杆32未进入时的初始位置，即顶升杆32远离证件仓22的最低位置，初始低位为
提前设计好的，当顶升杆32位于初始低位时，顶升杆32上的光电挡板刚好阻挡住支撑座10
上光电开关的光束；当升降电机31驱动顶升杆32从初始低位向上运动时光电挡板不阻挡光
电开关的光束。顶升杆32进入证件仓22内其一端抵持证件仓22内的证件，随着顶升杆32的
向上运动带动证件向上运动，开口221是设置证件仓22的上方的，当随着多本证件中的最上
一本证件运动至证件仓22的最上方位置时，由于证件仓22的仓壁的阻挡作用，此时升降电
机31继续转动以驱动顶升杆32向上运动，证件仓22内的证件也无法继续向上运动，此时由
于证件仓22仓壁的外力阻挡作用，升降电机31发生类似堵转的现象，此时升降电机31相较
于平常正常转动时电流发生突变，突变的电流称为阻挡电流，升降电机31产生阻挡电流时
意味着升降电机31已经带动顶升杆32上升至最高位时，顶升杆32无法再驱动证件向上继续
运动，此时升降电机31停止转动，至此吸盘40在开口221处吸住多本证件中的最上一本证
件。

[0038] 请参照图4，证件量智能检测方法包括如下步骤S100至步骤S700：步骤S100：利用与控制模块连接的电流采样电路实时检测升降电机的电流；
步骤S200：在与控制模块连接的第一光电开关处于低电平时，获取由控制模块驱
动的升降电机的此时刻的运转步数Step1；
步骤S300：当升降电机的电流达至堵转电流时，获取由控制模块驱动的升降电机
的此时刻的运转步数Step2；
步骤S400：依据运转步数Step1和运转步数Step2计算证件仓内的证件总数量N1；
步骤S500：利用摄像头采集由开口暴露的N1本证件中的最上一本证件Certop的证
件图像；
步骤S600：对证件图像进行字符识别，基于字符识别结果获得由控制模块驱动旋
转电机的转动角度θ, 通过旋转电机带动证件仓转动以使证件Certop的脊线侧朝向预设方
位；
步骤S700：利用位于开口处的与控制模块连接的吸盘40吸住最上一本证件，计算
证件仓内的证件剩余量N2：N2=N1‑1。

[0039] 一并参照图5至图7，所述证件余量检测系统还包括电机驱动芯片U1，电机驱动芯片U1连接主控模块U3、升降电机的绕组和电流采样电路。主控模块U3通过电机驱动芯片U1
控制升降电机的转动方向和运转步数，电流采样电路用于采集升降电机的电流。

[0040] 可理解地，电流采样电路可以随时采集升降电机每个时刻的电流，即可获知什么时刻电机发生堵转产生阻挡电流。通过主控模块U3、电机驱动芯片U1控制升降电机运转步
数以及电流采样电路可以获知顶升杆目前顶升证件的数量。具体地，当顶升杆和升降电机
设计好之后，升降电机运动每一个步数时顶升杆运动行程距离是已知，假设升降电机每转
动一个步数时顶升杆运动的行程距离为d。顶升杆从初始低位运动高位时为一个驱动行程，
所述高位理解为升降电机发生堵转而产生阻挡电流时顶升杆带动证件运动的位置。主控模
块U3控制了升降电机的运动步数，那么升降电机的每时每刻运动的步数也是已知的，那么
顶升杆在初始低位时升降电机的当前时刻的步数是已知，顶升杆运动至高位时升降电机产
生堵转而产生阻挡电流时升降电机的当前步数也是已知。其中，在初始低位时，第一光电挡
板遮挡住第一光电开关的光束时，第一光电开关产生低电平信号，反馈给主控模块；堵转电
流可以理解一个突变的电流阈值。

[0041] 如图8所示，假设一个驱动行程中，顶升杆在初始低位时升降电机的当前时刻的步数为Step1，顶升杆运动至高位时升降电机产生堵转而产生阻挡电流时升降电机的当前步
数为Step2，那么初始低位时顶升杆对应的总行程距离D1为：D1= Step1×d，高位时顶升杆
对应的总行程距离D2为：D2= Step2×d，那么在该个驱动行程中，顶升杆从初始低位运动高
位的行程差D为：D= D2－D1，目前证件仓内层叠设置的所有证件所占高度H1=H2－D，其中H2
为证件仓的高度，所述高度方向为顶升杆运动方向上的长度，在证件仓设计好之后，证件仓
的高度H2是可以已知确定的。在固定的查验场所中，通常对同一类型的证件进行查验，那么
每一本证件的厚度是已知的，所述厚度为证件放入证件仓后沿顶升杆运动方向上的长度，
假设每本证件厚度为H3，那么此时证件仓内的目前的证件数量N为：N=H1÷H3，对于D÷H3求
解的值存在小数时，可以采取四舍五入手段；由于顶升杆驱动所有证件运动至高位后，吸盘
40会吸取最后一本证件，随后升降电机会驱动顶升杆回至初始低位。

[0042] 主控模块U3可为型号为ATMEGA328主控芯片，电机驱动芯片U1可为型号为DRV8825的电机驱动芯片U1。光电开关连接主控模块U3的其中一个I/O引脚PC5。主控模块U3的另外
三个I/O引脚分别与电机驱动芯片U1的步数输入引脚、方向输入引脚和使能输入引脚连接，
具体地，主控模块U3的I/O引脚PD4、I/O引脚PD5和I/O引脚PD6分别与电机驱动芯片U1的使
能输入引脚nENBL、方向输入引脚DIR和步数输入引脚STEP。电机驱动芯片U1的桥A输出引脚
A与升降电机的其中一个绕组连接，具体为，电机驱动芯片U1的桥A输出引脚AOUT1和的桥A
输出引脚AOUT2与升降电机的其中一个绕组两端连接；电机驱动芯片U1的桥B输出引脚连接
升降电机的另一个绕组，具体为，电机驱动芯片U1的桥A输出引脚BOUT1和的桥A输出引脚
BOUT2与升降电机的另一绕组的两端连接。如此，主控模块U3通过I/O引脚PD5和I/O引脚PD6
的输出信号控制升降电机的转动方向和运转步数。

[0043] 进一步如图5至图7所示，电流采样电路连接主控模块U3的又一个I/O引脚PC0并且连接电机驱动芯片U1的桥A电流设置参考输入引脚AVREF、桥B电流设置参考输入引脚BVREF
以及稳压输出引脚V3P3OUT。

[0044] 具体地，电流采样电路包括基准电源电路、采样电阻R6、差分放大器U2、低通滤波电路以及限流基准电压电路。基准电源电路连接第一电源和差分放大器U2的基准输入引脚
REF。采样电阻R6一端连接差分放大器U2的接地的负输入引脚IN‑且采样电阻R6另一端和与
限流基准电压电路连接的正输入引脚IN+相连接。限流基准电压电路连接电机驱动芯片U1
的桥A电流设置参考输入引脚AVREF、桥B电流设置参考输入引脚BVREF以及稳压输出引脚
V3P3OUT。低通滤波电路连接差分放大器U2的输出引脚OUT以及主控模块U3的I/O引脚PC0。
并且，差分放大器U2的电源引脚VS连接第二电源并且通过第一电容接地。如此，主控模块U3
通过电流采样电路时刻采集升降电机的工作电流。

[0045] 进一步如图5至图7所示，基准电源电路包括第一电阻R8以及相互并联连接的第二电阻R9和第二电容。具体地，所述第二电阻R9和第二电容C7并联连接的一端连接所述差分
放大器U2的基准输入引脚REF和所述第一电阻R8的一端，所述第二电阻R9和第二电容C7并
联连接的另一端接地，所述第一电阻R8的另一端连接所述第一电源。

[0046] 进一步如图5至图7所示，低通滤波电路包括第三电阻R12和第三电容。具体地，第三电容的一端接地，第三电容的另一端与第三电阻R12的一端连接并与主控模块U3的一I/O
引脚PC0连接，第三电阻R12的另一端与所述差分放大器U2的输出引脚OUT连接。

[0047] 进一步如图5至图7所示，所述限流基准电压电路包括可变电阻器R4和第四电容C5。具体地，所述可变电阻器R4的两个固定端子分别连接所述电机驱动芯片U1的稳压输出
引脚和所述差分放大器U2正输入引脚IN+，所述可变电阻器R4的可变端子连接所述电机驱
动芯片U1的桥A电流设置参考输入引脚和桥B电流设置参考输入引脚；所述第四电容C5的两
端分别连接于所述可变电阻器R4的两个固定端子上。

[0048] 对于证件而言，其封面上一般均具有表明证件类型、证件所属国别或者地区等具有标识性的字符，即前述标识字符。对于步骤S500的最上一本证件的证件图像进行字符识
别，由于存在多本证件放置与证件仓内，最上一本证件最远离顶升杆的证件，最上一本证件
即由顶升杆顶起的所有证件中由开口暴露的证件；其中字符包括但不限于指文字、图形、数
字、运算符号、标点符号、图案等内容，其中步骤S600中涉及的字符识别方法可为现有技术
任一识别算法。可理解地，利用证件查验装置进行证件查验时，同一证件查验装置一般对相
同类型的证件进行查验，即上下层叠设置于证件仓的多本证件为同一类型证件，对于同一
类型证件而言，证件封面必定存在多个相同的标识字符，即存在着具有位置连续性的两个
标识字符，位置连续性是指在位置上紧靠的两个标识字符，该两个标识字符可标记为标识
字符F1和标识字符F2，如图9至图13所示；其中，再将证件放入证件仓时，可示意所有的同一面朝上放置，即朝向开口设置，例如示意所有证件的正面朝向开口设置，这样对于所有证件
而言，标识字符F1和标识字符F2是相同的。进一步地，标识字符F1和标识字符F2按照从证件
脊线侧至开页侧方向依序排布，脊线侧是指证件的装订连接的一侧，开页侧为证件可以进
行纸张翻页打开的一侧，其中，脊线侧和开页侧如图12所示。证件仓的开口设计为：证件翻
入证件仓后，位置连续性的标识字符F1和标识字符F2可以由开口暴露出来。

[0049] 如前所述，步骤S400在顶升杆顶升证件仓内的证件过程中，在监测升降电机电流情况中，通过顶升杆在初始低位时主控模块U3控制升降电机的运转步数以及顶升杆在高位
时主控模块U3控制升降电机的运转步数，计算出证件仓内的总数量N1，数量N1为此时刻证
件仓内的证件量，但是在证件查验过程中，还需要计算证件仓内证件的变化量，即什么时候
最上一本证件Certop的脊线侧是朝向预设方位，此时主控模块U3才会控制吸盘40吸取证件
最上一本证件Certop，吸盘40为真空吸盘40，当吸盘40吸取证件时，吸盘40内部的压力会发
生变化，此时证件余量检测系统的主控模块U3可获知吸盘40已经吸起的一本证件，此时证
件仓内的证件量发生减一的变化。

[0050] 值得说明的是，证件余量检测系统还包括位于证件仓一侧的爪手60，爪手60位于上下设置的吸盘40和证件侧的同一侧。由于利用吸盘40吸住证件Certop，由于吸盘40吸住的
证件Certop的因重力作用会散开，为了方便设置于证件仓一侧边的爪手60抓取能够顺利将
证件Certop抓取至证件查验装置的托盘组件上，始终希望由吸盘40吸取的最上一本证件
Certop的脊线侧朝向抓取证件时的爪手60，步骤S600中的证件脊线的预设方位与爪手60抓
取证件位于证件仓的哪一侧面相同。

[0051] 在一实施例中，参照图9至图12，对于步骤S600，对证件图像进行字符识别，基于字符识别结果获得由控制模块驱动旋转电机的转动角度θ，包括如下步骤S610至步骤S630。

[0052] 步骤S610：以图像的左上角为原点O建立图像坐标系，其中，建立的图像坐标系的情况如图9至图12所示。

[0053] 步骤S620：对证件图像进行字符识别，获得证件图像中的标识字符F1的检测框Box1和标识字符F2的检测框Box2；对证件图像进行字符识别方法采用现有任一识别算法，
识别后输出每个字符的检测框。

[0054] 步骤S630：依据检测框Box1的中心点OF1坐标和检测框Box2的中心点OF2坐标，判断标识字符F1和标识字符F2沿X轴和Y轴的排布情况以及根据排布情况计算转动角度θ。

[0055] 进一步地，当前述预设位置位于图像坐标系的X轴的Y轴负方向所指的一侧，步骤S630的实现过程具体包括如下步骤：
当中心点OF1的纵坐标和中心点OF2的纵坐标之差的绝对值大于设定阈值T，则标识
字符F1和标识字符F2沿Y轴纵向排布；
当中心点OF1的横坐标和中心点OF2的横坐标之差的绝对值大于设定阈值T，则标识
字符F1和标识字符F2沿X轴横向排布；
当纵向排布时，如果中心点OF1的纵坐标小于中心点OF的纵坐标，则最上一本证件
的脊线侧朝向预设方位且转动角度θ为0度，如果中心点OF1的纵坐标大于中心点OF的纵坐
标，则转动角度θ为沿第一方向或者第二方向转动180度；
当横向排布时，如果中心点OF1的横坐标小于中心点OF的横坐标，则转动角度θ为沿
第一方向转动90度；如果中心点OF1的横坐标大于中心点OF的横坐标，则转动角度θ为沿第二方向转动90度；
其中，第一方向和第二方向互为逆反方向。

[0056] 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。