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在印刷過(guò)程中，由于油墨化學(xué)變化、印版磨損和環(huán)境條件等因素的影響，印品質(zhì)量可能會(huì)有較大的差異，如針孔、顏色失真、油墨濺污、黑點(diǎn)、文字模糊、沾污、起皺、漏印、刮傷、錯(cuò)位等。所有的缺陷反映到視覺效果上就是和原先期望的印刷效果的不一致。應(yīng)用機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)印刷次品的檢測(cè)和自動(dòng)分選，可避免有缺陷的產(chǎn)品進(jìn)入下一道工序，從而提高印品總體質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。對(duì)于一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來(lái)替代人工視覺；同時(shí)在大批量流程工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。機(jī)器視覺系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，其中包括數(shù)字圖像處理、機(jī)械工程、自動(dòng)控制、光源照明、傳感器、模擬與數(shù)字視頻、計(jì)算機(jī)軟硬件、人機(jī)接口等技術(shù)。機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，要求能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境，要有合理的性價(jià)比、通用的工業(yè)接口、較高的容錯(cuò)能力和安全性，并具有較強(qiáng)的通用性和可移植性。機(jī)器視覺更強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，要求高速度和高精度。
在印刷質(zhì)量檢測(cè)方面，歐美及日本等國(guó)家處于領(lǐng)先地位。早在20世紀(jì)70年代，就已經(jīng)有廠商積極致力于采用圖像處理系統(tǒng)，對(duì)視覺信息數(shù)碼化，通過(guò)電腦實(shí)現(xiàn)印刷質(zhì)量的“看見”和“認(rèn)知”，對(duì)印刷品進(jìn)行高速度、高精度的、100%的實(shí)時(shí)檢測(cè)，徹底消除人為的失誤，建立統(tǒng)一的、可量化的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)自20世紀(jì)90年代開始引進(jìn)，并已在自主開發(fā)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
機(jī)器視覺檢測(cè)原理
機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。一個(gè)典型的機(jī)器視覺印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)包括如下部分：光源、鏡頭、CCD攝像機(jī)、圖像捕獲卡、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊/輸入輸出單元等。攝像機(jī)獲得被測(cè)目標(biāo)的圖像信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、亮度和顏色等信息，進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，然后再根據(jù)預(yù)設(shè)的判別準(zhǔn)則輸出判斷結(jié)果，去控制驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)處理。
通常用于將有缺陷的部件從其背景分離出來(lái)的方法是變化檢測(cè)。印刷缺陷表現(xiàn)在圖像上，即為待檢圖像缺陷處的灰階值（或RGB值）與標(biāo)準(zhǔn)圖的差異，將待檢圖像的像素值同標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行差分(像素值相減)，判斷其差值(兩幅圖灰階值的相差程度)是否超出以預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍，就能判斷出印刷品有無(wú)缺陷。
視覺系統(tǒng)的輸出并非圖像視頻信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理之后的檢測(cè)結(jié)果，如幾何尺寸數(shù)據(jù)。上位機(jī)如PC和PLC實(shí)時(shí)獲得檢測(cè)結(jié)果后，指揮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或I/O系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，如定位和分選。
按視覺系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境分，可分為基于微機(jī)的PC-BASED系統(tǒng)和基于可編程控制器的PLC-BASED系統(tǒng)�；赑C的系統(tǒng)利用了其開放性，高度的編程靈活性和良好的Windows界面，同時(shí)系統(tǒng)總體成本較低。以美國(guó)DATATRANSLATION公司為例，系統(tǒng)內(nèi)含高性能圖像捕獲卡，一般可接多個(gè)鏡頭，配套軟件方面，從低到高有幾個(gè)層次，如Windows環(huán)境下C/C++編程用DLL，可視化控件ActiveX提供VB和VC++下的圖形化編程環(huán)境，甚至Windows下的面向?qū)ο蟮臋C(jī)器視覺組態(tài)軟件，用戶可用它快速開發(fā)復(fù)雜高級(jí)的應(yīng)用。在基于PLC的系統(tǒng)中，視覺的作用更像一個(gè)智能化的傳感器，圖像處理單元獨(dú)立于系統(tǒng)，通過(guò)串行總線和I/O與PLC交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件一般利用高速專用ASIC或嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，系統(tǒng)軟件固化在圖像處理器中，通過(guò)類似于游戲鍵盤的簡(jiǎn)單裝置對(duì)顯示在監(jiān)視器中的菜單進(jìn)行配置，或在PC上開發(fā)軟件然后下載。基于PLC的系統(tǒng)體現(xiàn)了可靠性高、集成化，小型化、高速化、低成本的特點(diǎn)，代表廠商為日本松下、德國(guó)Siemens等。
機(jī)器視覺在印刷質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用
最早用于印刷品質(zhì)量檢測(cè)的是將標(biāo)準(zhǔn)圖像與待檢圖像進(jìn)行灰度對(duì)比的技術(shù)，現(xiàn)在較先進(jìn)的技術(shù)是以RGB三原色為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)比。機(jī)器視覺檢測(cè)與人眼檢測(cè)相比，區(qū)別在哪里？以人的目視為例，如果印刷品的對(duì)比色比較強(qiáng)烈，則人眼可以發(fā)現(xiàn)的、最小的缺陷，是對(duì)比色明顯、不小于0.3mm的缺陷；但依靠人的能力很難保持持續(xù)的、穩(wěn)定的視覺效果�？墒菗Q一種情況，如果是在同一色系的印刷品中尋找缺陷，尤其是在一淡色系中尋找質(zhì)量缺陷的話，人眼能夠發(fā)現(xiàn)的缺陷至少需要有20個(gè)灰度級(jí)差。而機(jī)器視覺則能夠輕而易舉地發(fā)現(xiàn)0.10mm大小的缺陷，即使這種缺陷與標(biāo)準(zhǔn)圖像僅有一個(gè)灰度級(jí)的區(qū)別。
在實(shí)際使用時(shí)，即便是同樣的全色對(duì)比系統(tǒng)，其辨別色差的能力也不同。有些系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)輪廓部分及色差變化較大的缺陷，而有些系統(tǒng)則能識(shí)別極微小的缺陷。對(duì)于白卡紙和一些簡(jiǎn)約風(fēng)格的印刷品來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單地檢測(cè)或許已經(jīng)足夠了，而國(guó)內(nèi)的多數(shù)印刷品，特別是各種標(biāo)簽，具有許多特點(diǎn)，帶有太多的閃光元素，如金、銀卡紙，燙印、壓凹凸或上光印刷品，這就要求質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備必須具備足夠的發(fā)現(xiàn)極小灰度級(jí)差的能力，也許是5個(gè)灰度級(jí)差，也許是更嚴(yán)格的1個(gè)灰度級(jí)差。
標(biāo)準(zhǔn)圖像與待檢印刷品圖像的對(duì)比精確是檢測(cè)設(shè)備的關(guān)鍵問(wèn)題。通常情況下，檢測(cè)設(shè)備是通過(guò)鏡頭采集圖像，在鏡頭范圍內(nèi)的中間部分，圖像非常清晰，但邊緣部分的影像可能會(huì)產(chǎn)生虛影，而虛影部分的檢測(cè)結(jié)果會(huì)直接影響到整個(gè)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，如果僅僅是全幅區(qū)域的對(duì)比并不適合于某些精細(xì)印刷品。如果能夠?qū)⑺玫降膱D像再次細(xì)分，比如將圖像分為1024dpi×4096dpi或2048dpi×4096dpi，則檢測(cè)精度將大幅提高，同時(shí)因?yàn)楸苊饬诉吘壊糠值奶撚埃瑥亩箼z測(cè)的結(jié)果更加穩(wěn)定。
采用機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，可提供檢測(cè)全過(guò)程的實(shí)時(shí)報(bào)告和詳盡、完善的分析報(bào)告。現(xiàn)場(chǎng)操作者可以憑借檢測(cè)系統(tǒng)的及時(shí)報(bào)警，根據(jù)實(shí)時(shí)分析報(bào)告，及時(shí)對(duì)工作中的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，或許減少的將不僅僅是一個(gè)百分點(diǎn)的廢品率，管理者可以依據(jù)檢測(cè)結(jié)果的分析報(bào)告，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行跟蹤，更有利于生產(chǎn)技術(shù)的管理。因?yàn)榭蛻羲蟮�，高質(zhì)量的視覺檢測(cè)系統(tǒng)，不僅僅是停留在檢出印刷品的好與壞，還要求具備事后的分析能力。某些質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)所能做的不僅可以提升成品的合格率，還能協(xié)助生產(chǎn)商改進(jìn)工藝流程，建立質(zhì)量管理體系，達(dá)到一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
例如，國(guó)內(nèi)開發(fā)的VisionExpert4000印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)適用于輪轉(zhuǎn)和單張紙印刷過(guò)程，卷材印刷的最高檢測(cè)速度可達(dá)600米/分鐘，單張紙印刷的最高檢測(cè)速度可達(dá)1.8萬(wàn)張/小時(shí)，可用于大批量包裝印刷品和高附加值的硬紙包裝盒、安全印務(wù)、藥品包裝的印刷檢測(cè)，主要檢測(cè)項(xiàng)目有：顏色漏印、失真、糊版、條紋、污點(diǎn)、蹭臟、顏色不均勻、墨色過(guò)淺、過(guò)濃、字符局部或全部漏印、套印不準(zhǔn)起皺折、機(jī)械損壞等。VisionExpert4000檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)φ麄�(gè)印刷區(qū)域中的每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)檢測(cè)，系統(tǒng)檢測(cè)是全彩色和實(shí)時(shí)的，無(wú)論是重復(fù)缺陷，還是單獨(dú)隨機(jī)缺陷都能夠可靠地被檢測(cè)到。在檢測(cè)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)屏幕可以顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)圖像和檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的所有問(wèn)題，也可以顯示某個(gè)選定的區(qū)域的檢測(cè)結(jié)果。在任何顯示模式下，操作員都可以在顯示整個(gè)印刷區(qū)域和顯示不同放大倍數(shù)的局部印刷區(qū)域之間進(jìn)行切換，后者可用于人工對(duì)印刷細(xì)節(jié)進(jìn)行精細(xì)檢查。
隨著印刷數(shù)字化、自動(dòng)化、系統(tǒng)化、多樣化的發(fā)展，印刷質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提升，必然要求印刷圖像檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展與之相適應(yīng)�；跈C(jī)器視覺的印刷質(zhì)量在線檢測(cè)系統(tǒng)，要滿足現(xiàn)代印刷高速、精細(xì)的要求，必須充分利用和整合光學(xué)、數(shù)字圖像處理、電子信息、自動(dòng)控制、機(jī)械工程等各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以檢測(cè)出各種不同類型的印刷缺陷，提高在線檢測(cè)的效率與精度。隨著硬件及開發(fā)成本的降低，相信機(jī)器視覺將作為人的第三只眼，在印刷質(zhì)量檢測(cè)中扮演越來(lái)越重要的角色。印刷公司 |
