【科技论文】浅谈印刷品质量在线检测技术

近年来,随着现代科技和信息水平的提高,无论从工业要求上,还是人们的欣赏角度上,对印刷品的质量要求都越来越高。目前国内大多数的印刷品质量靠人眼离线检测,该方法虽然简单灵活,但易受操作人员的经验和心理等因素的影响,精确性和稳定性较差。并且离线检测中若发现问题时,高速印刷机已经产生了大量的废品,从而造成印刷材料和工时的浪费,生产效率低下。为获得高质量的印刷效果,同时减少成本损耗、节约人力,因此印刷品质量在线检测技术应运而生。

一、印刷品质量在线检测技术的优势

印刷品质量在线检测是将图像处理技术与印刷原理相结合而形成的一种适合高速印刷的全自动检测方法,它的优势主要表现在以下几个方面:

1.在线质量检测更精确,能够检测极细微缺陷。例如,当我们集中精神检查某印品时,只有当印品的对比色比较强烈,人眼才可以发现大于0.3mm以上的缺陷,且得到的检测质量很难保持持续稳定状态。在同一色系中,尤其是在淡色系的印刷品中检测印刷质量,人眼就很难发现缺陷。而在线检测则能够轻而易举地发现0.1mm大小的缺陷,且只需一个灰度级的差别就可以。

2.在线质量检测提高了生产效率。在线检测可以长时间连续检测,不会因为疲劳造成误检。同时,在出现质量缺陷时,操作者可以根据现场中的实时报告,及时对工作中出现的问题进行解决,减少废品率,管理者也可以依据检测结果的分析报告,对生产过程进行跟踪,提升管理效益。

3.在线质量检测不会损坏印刷品。在线监测采用摄像头为传感器,不会与印刷品接触,因此不会损害印品的表面质量。

4.在线质量检测系统的应用,还可以减轻工人的劳动强度,改善劳动条件等等。

二、印刷品质量在线检测系统的构成

一个典型的在线质量检测系统,主要由光源及光学系统、CCD相机、图像采集卡、图像处理软件、计算机及其外设、控制执行模块等组成。

1.光源

用于照亮待测印刷品,以便从摄像机中拍摄到更好的图像,保证成像环境的一致性。在印品在线检测系统中,好的光源与照明方案往往是整个系统成败的关键,起着非常重要的作用,它并不是简单的照亮物体而已。光源与照明方案的配合应尽可能地突出物体特征量,在物体需要检测的部分与那些不重要部分之间应尽可能地产生明显的区别,增加对比度;同时还应保证足够的整体亮度,物体位置的变化不应该影响成像的质量。光源的选择必须符合所需的几何形状、照明亮度、均匀度、发光的光谱特性等,同时还要考虑光源的发光效率和使用寿命。一般可采用高频荧光灯、LED、白炽灯和石英卤光灯等。

2.CCD相机

通常是一个或多个摄像头和镜头(光学部件),相机的功能用于拍摄待测印刷品,完成对目标图像的采集,将图像传感器所接收到的光学图像转化为计算机所能处理的电信号。高质量的图像信息是系统正确判断和决策的原始依据,是整个系统成功与否的又一关键所在。在进行相机选择时主要根据相机的色彩、扫描制式、分辨率、扫描速度或帧速、同步方式、通信接口等特性。

3.图像采集卡。

图像采集卡是控制相机拍照,完成图像采集与数字化,协调整个系统的重要设备。它的主要功能是对相机所输出的视频数据进行实时的采集,建立摄像机与计算机的连接,它从摄像机中获得数据(模拟信号或数字信号),然后转换成计算机能处理的信息,同时可以提供摄像机控制参数。在进行在线检测系统中图像采集卡选择时,需要重点从匹配相机类型、相机控制功能、数据处理能力、配套软件情况等方面考虑。图像采集卡型号很多,支持不同类型的摄像机和不同的计算机总线。

4.计算机平台

计算机是机器视觉的关键组成部分,在检测应用方面,通常使用PentiumⅣ或更高的CPU。一般来讲,计算机的速度越快,视觉系统处理每一张图片的时间就越短。由于在制造现场中经常有振动、灰尘、热辐射等,所以一般需要工业计算机。

三、印刷品质量在线检测系统的工作原理

印刷品质量在线检测技术是通过CCD(Charge Coupled Device电荷耦合器件)摄像头,在印刷生产线上对印刷品进行连续拍照,将拍摄到的每一贴图像传输给现场计算机,通过图像处理软件对图像信息进行分析处理,找出有质量问题的图像,给出该帖图像所对应的印刷品的质量问题,然后通过传输线路将信息反馈给操作人员或直接反馈给印刷机进行调整,如图所示。

在线检测模拟过程

印刷品质量在线检测在具体实施时,一般分为两步:首先是检测准备,即通过对合格产品的图像采集,获得标准印刷品图像。其次是实际检测,即将待检印刷品的图像与标准模板进行比较,从而根据比较结果确定缺陷存在与否及缺陷位置,并记录该缺陷信息。

CCD线性传感器将每一个像素的光量变化转换成电子信号,对比之后只要发现被检测图像与标准图像有不同之处,系统就认为这个被检测图像为不合格品。印刷过程中产生的各种错误,对电脑来说只是标准图像与被检测图像对比后的不同,如污迹、墨点色差等缺陷都包含在其中。

标准影像与被检印刷品影像的对比精确是检测设备的关键问题,通常情况下,检测设备是通过镜头采集影像,在镜头范围内的中间部分,影像非常清晰,但边缘部分的影像可能会产生虚影,而虚影部分的检测结果会直接影响到整个检测的准确性。从这一点来说,如果仅仅是全幅区域的对比并不适合于某些精细印刷品。如果能够将所得到的图像再次细分,比如将影像分为 1024dpi X 4096dpi或2048dpi X 4096dpi,则检测精度将大幅提高,同时因为避免了边缘部分的虚影,从而使检测的结果更加稳定。

采用检测设备进行质量检测可提供检测全过程的实时报告和详尽、完善的分析报告。现场操作者可以凭借全自动检测设备的及时报警,根据实时分析报告,及时对工作中的问题进行调整,或许减少的将不仅仅是一个百分点的废品率,管理者可以依据检测结果的分析报告,对生产过程进行跟踪,更有利于生产技术的管理。因为客户所要求的,高质量的检测设备,不仅仅是停留在检出印刷品的好与坏,还要求具备事后的分析能力。某些质量检测设备所能做的不仅可以提升成品的合格率,还能协助生产商改进工艺流程,建立质量管理体系,达到一个长期稳定的质量标准。

印刷品质量在线检测技术是把图像处理技术与印刷工程技术相结合而开发的。随着我国彩色印刷呈现数字化、自动化、系统化、多样化的发展趋势,印刷品质量在线检测技术越来越适应这种发展趋势,大大地减少了印刷品质量控制的人为干预,大幅度提高了印刷机械的生产效率,降低了对操作人员的技能要求,为真正实现印刷机械自动化、智能化提供了一项可行的实施方案,具有广阔的开发和应用前景。

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