印刷品质量的视觉在线检测方法研究

印刷品质量的视觉在线检测方法研究

杨浩

（湖北工业大学湖北武汉市430068）

摘要：本文首先介绍了印刷品质量的视觉在线检测方法的优点，然后分析了印刷品质量的视觉在线检测系统的构成，最后探讨了印刷品质量的视觉在线检测系统的工作原理。

关键词：印刷品质量；视觉在线检测系统；优点；构成；工作原理

近年来，随着现代科技和信息水平的提高，无论从行业的要求上，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检测主要依靠操作者根据工作经验和简单的仪器进行离线检测，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。并且离线检测中一旦发现问题，就已经产生了大量的废品，造成了一定的经济损失，同时也影响了生产效率。为了获得高质量的印刷效果，减少成本损耗、节约人力，于是新的检测手段应运而生，即印刷品质量在线检测技术。

1印刷品质量的视觉在线检测方法的优点

如果印刷品质量采用人员控制，那么通常情况下，人都会受环境、心情等主客观因素影响，因此，人眼是无法连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作的，其它物理量传感器也难有用武之地。随着科技的不断进步，在现代工业自动化生产中，越来越多的涉及到了各种各样的检验、生产监视及图像识别等多个应用领域。由此人们开始考虑利用光电成像系统采集被控目标的图像，而后经由计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理，根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别这样，就把计算机的快速性、可重复性，与人眼视觉的高度智能化和抽象能力结合起来了，由此产生了机器视觉的概念。

机器视觉是一项综合技术，其中包括数字图像处理技术、机械工程技术、控制技术、光源照明技术、光学成像技术、传感器技术、模拟与机器视觉技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等一个成功的机器视觉系统是一个经过细致工程处理来满足一系列明确要求的系统，当这些要求完全确定后，这个系统就设计并建立来满足这些精确的要求，机器视觉的优点主要包括以下几点：

1.1精度高

作为一个精确测量仪器，设计优秀的视觉系统能够对一千个或更多部件的一个进行

空间测量，因为此种测量不需要接触，所以对脆弱音阵件没有磨损和危险。

1.2连续性

视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为没有人工操作者，也就没有人为造成的操作变化。多个系统可以设定单独运行。

1.3成本效率高

随着计算机处理器价格的急剧下降，机器视觉系统成本效率也变得越来越高。一个价值几万元的视觉系统可以轻松取代三个人工检测者，相反，视觉系统的操作和维持费用却非常低。

1.4灵活性

视觉系统能够进行各种不同的测量当应用变化以后，只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求即可。机器视觉系统比光学或机器传感器有更好的可适应性。它们使自动机器具有了多样性、灵活性和可重组性、当需要改变生产过程时，对机器视觉来说“工具更换”仅仅是软件的变换而不是更换昂贵的硬件，当生产线重组后，视觉系统往往可以重复使用。

2印刷品质量的视觉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。

2.1光源

用于照亮被检测的印刷产品，以保证摄像机能够拍摄到高质量的图像。在印刷品质量在线检测系统中，高质量的光源与合适的照明方案对整个系统的成败起着至关重要的作用。光源和照明方案的选择应尽可能地突出物体特征量，在印刷品待检测的部分与那些不重要的部分之间应该增加对比度，使其产生明显的区别，同时还要保证足够的整体亮度，物体位置的变化不能影响成像的质量。

2.2CCD相机

相机主要用于拍摄待测印刷品，通常是用一个或多个摄像头和镜头对目标图像进行采集，然后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。相机采集的高质量图像是保证系统能够进行准确判断和决策的原始依据，也是决定整个系统成功与否的关键因素。所以选择相机时要主要考虑相机的分辨率、色彩、扫描制式、扫描速度、通信接口、同步方式等性能。

2.3图像采集卡

图像采集卡是建立摄像机与计算机的连接，协调整个系统的重要设备。它的主要功能是对摄像机所拍摄的图像信息进行实时采集，从中获得视频数据（数字信号或模拟信号），然后转换成为计算机能够处理的数据信息，它还可以提供摄像机的控制参数。印刷品在线质量检测系统在选择图像采集卡时，要重点考虑相机控制功能、相机类型的匹配、相机的数据处理能力及软件配套情况等方面。

2.4计算机平台

计算机在检测应用方面，通常使用PenriHTIIV或I更高的CPU，它是机器视觉的主要组成部分。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。

3印刷品质量的视觉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（ChargeCoupledDevice电荷耦合器件）摄像头，在印刷生产线上对待测印刷品进行连续拍摄，并将拍摄到的图像信息传送给计算机，然后计算机通过处理软件对图像数据进行分析处理，查找出有质量问题的图像，并给出此问题图像所对应的印刷品的质量问题，然后通过数据传输将信息反馈给印刷操作人员或直接反馈给印刷机进行自动调整，如图一所示。

图一在线检测模拟过程

印刷品质量在线检测系统的工作过程一般分为两个步骤：第一步是检测准备，就是通过对合格印刷品的图像信息采集，获得一个标准的印刷品图像。第二步是实际检测，就是将待检印刷品的图像信息与标准模板的图像信息进行比较，然后根据比较的结果来判断缺陷存在

与否及缺陷的具体位置，并记录该缺陷的图像信息。

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信息与标准图像信息有不同之处，系统就会判定这个被检测的图像为不合格的产品。印刷过程中产生的各种缺陷，对计算机来说只是标准图像与被检测图像对比后的不同，如脏污、套印不准、色偏等缺陷都包含在其中。

标准图像与被检印刷品图像对比的精确度是检测设备的关键问题，一般情况下，检测设备是通过摄像机的镜头采集图像信息，在镜头的中间部位，图像非常清晰，但镜头边缘部分的图像有可能会产生虚影，而虚影部分的检测结果会直接影响整个系统检测的准确程度。从这方面来说，如果仅是全幅区域的对比并不适用于精细印刷品的检测。如果能将采集到的图像信息再细分，比如将图像分为1024dpi×4096dpi或2048dpi×4096dpi，则检测精度将会大幅度提高，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。

4结语

采用在线质量检测系统进行质量检测可提供检测印刷生产过程中的实时报告和详尽、完善的分析报告。操作工人可以凭借在线质量检测系统的及时报警，然后根据报警内容实时分析报告，及时对生产中的问题进行处理和调整，这样减少的将不仅是几个百分点的废品率，管理者可以根据检测结果的报告情况，对整个印刷生产过程进行跟踪，更有利于印刷生产过程中的技术管理。因为客户所要求的，高质量的在线质量检测系统，不仅仅是停留在检测出印刷品质量的好与坏，还要求具备有事后的问题分析能力。有些在线质量检测系统所能做的

不仅可以提高成品的合格率，还可以帮助开发商改进系统的技术缺陷，建立在线质量管理体系，从而达到一个稳定的质量标准。

对于如何解决印刷品质量控制问题，人们曾研发了不少方法，如测控条、测试版，以及人工抽查、机器扫描等等虽然这些方法在一定程度上起到了印品质量控制作用，但是使用效果还是不尽如人意，这在一定程度上是不利于竞争的，因此，印刷企业渴望得到一种直观、简单易行、操作方便的质量控制方法.现有的文献资料表明，机器视觉技术在印刷品质量控制领域的研究正处于方兴未艾的状态，还需要进行深入的研究，随着各种高新技术的应用，相信该技术的应用前景是非常广阔的。

参考文献：

[1]颜发根.机器视觉及其在制造业中的应用[J].机械制造，2004，42（483）

[2]StegerC，UlrichM，WiedemannC.机器视觉算法与应用[M].杨少荣，译.北京：清华大学出版社，2008：5-15

[3]苑玮琦.雪糕棒质量在线视觉检测系统设计与实现[J]．计算机测量与控制，2015，23（8）