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2023-01-30 13:29:23 精質視覺
機器視覺就是用攝像機代替人眼，用計算機代替人的大腦。機器視覺用于印刷、包裝質量檢測的工作原理也很簡單，用攝像機拍攝(采集)印品的圖像，在計算機中與該印品標準圖像(模板)比較，如果發(fā)現(xiàn)差異并超出設定的公差范圍，即判定為不合格產(chǎn)品。當然，實際的機器視覺系統(tǒng)要復雜的多。
印刷質量檢測產(chǎn)品在國內(nèi)被廣泛采用，現(xiàn)結合印刷質量檢測產(chǎn)品談談檢測原理和技術要點。
1 通常的視覺檢測系統(tǒng)，由照明光源、光學鏡頭、攝像機、圖像信號的處理和執(zhí)行機構組成。
好的照明光源及照明系統(tǒng)是整個系統(tǒng)成敗的關鍵之一，起著非常重要的作用，它并不是簡單的照亮物體而已。首先照明光源要能夠真實地再現(xiàn)印品的色彩，不能夠造成顏色的失真，這就要求光源的發(fā)光光譜接近日光，同時應保證有足夠的亮度并在整個照明區(qū)域內(nèi)亮度均勻;其次是光源和照明系統(tǒng)的設計要避免印品上的一些高反射率的特殊區(qū)域，如: 燙金、激光防偽標志等使采集的圖像溢出，造成檢測精度降低或根本無法檢測;最后，在某些應用場合，還要考慮光源與照明方案的配合應盡可能地突出物體特征量，增加對比度?？傊?，在選擇光源和設計照明系統(tǒng)時，要根據(jù)印品的具體情況，確定光源所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等，當然同時還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。
光學鏡頭相當于人眼的晶狀體。光學鏡頭的品質會影響視覺系統(tǒng)分辨物體的能力，影響圖像的對比度以及清晰成像的范圍(景深)。而這些特性的優(yōu)劣受鏡頭本身像差的限制，鏡頭對像差校正的優(yōu)良與否，決定了鏡頭的成像品質。常見的像差有球差、彗差、像散、場曲、畸變、色差等六種。
鏡頭通過的是被拍攝物體的光學信息，而在計算機中處理的是被拍攝物體的電信息，攝像機的作用就是完成光學信息到電信息的轉換。在攝像機中，關鍵的器件是稱為視覺傳感器的芯片。在芯片上整齊的排列著象小水池一樣的單元(像素)，但它們盛的不是水，而是電荷。攜帶被拍攝物體光學信息的光線通過鏡頭到達芯片的表面，光信息變成電荷信號(曝光)，光強的地方電荷多，光弱的地方電荷少，對應著印品上不同區(qū)域的明暗程度;不同的顏色分解為紅、綠、蘭三種基色，存放在不同的像素中。曝光產(chǎn)生的電荷，按規(guī)定好的順序(掃描方式)依次將電荷讀出，經(jīng)過放大和其它處理，最后從攝像機輸出。這就是攝像機的工作原理。
高質量的圖像信息是系統(tǒng)正確判斷和決策的原始依據(jù)。從攝像機的應用原理，我們能夠簡單地概括出對其性能的要求。第一，要有足夠的動態(tài)范圍，印品上很亮和很暗的部分都能夠準確地反映;第二，要有足夠的分辨率(足夠多的像素數(shù))，印品上的微小細節(jié)都能夠清晰地體現(xiàn);第三，要能夠真實地再現(xiàn)印品的色彩;第四，攝像機的讀出(行頻或幀率)的速度要與印品的速度匹配，保證足夠的精度和100%的采集。當然，攝像機還有其它的性能指標，這里不再一一列舉。
印品檢測使用的攝像機根據(jù)實際情況的不同分為二大類，線陣攝像機和面陣攝像機。線陣攝像機一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機前通過，才能獲得完整的圖像，因此非常適合對以一定速度勻速運動的物體(印品)的圖像檢測。而面陣攝像機則可以一次獲得整幅圖像的信息，象我們?nèi)粘Ｊ褂玫臄?shù)碼相機。
圖像信號的處理是機器視覺系統(tǒng)的核心，它相當于人的大腦。 如何對圖像進行處理和運算，是機器視覺系統(tǒng)開發(fā)中的重點和難點所在。“與模板相比，找出差異”，機器視覺的工作原理說起來比較簡單，但真正實現(xiàn)上卻很復雜。整個圖像信號的處理通常包括：(1)預處理，(2)特征的提取與識別，(3)測量。高速運動的印品通過攝像機時，與模板圖像相比，往往會產(chǎn)生位置的移動、旋轉，有時甚至有飄動，使采集的圖像發(fā)生變形失真;光源的不穩(wěn)定和外界環(huán)境的影響，使采集的圖像亮度不均勻，顏色發(fā)生變化;其它外部設備、供電電源和采集設備本身也會引入一定的干擾和噪聲。為此，在安裝視覺系統(tǒng)的過程中，一方面要消除這些不利的因素，另一方面還要通過圖像預處理排除和淡化它們的影響。
綜上所述，機器視覺是光、機、電、計算機相結合的技術，極適用于大批量生產(chǎn)過程中的重復性的測量、檢查和辨識。
2 機器視覺在印包行業(yè)的應用
2.1 在線檢測和離線檢測
視覺檢測系統(tǒng)按照其安裝的載體可分為在線檢測系統(tǒng)和離線檢測系統(tǒng)。
在線檢測系統(tǒng)安裝在膠印機、凹印機、柔印機、印碼機等印刷設備上，實時檢測印刷質量。印品可以是單張紙，也可以是卷筒紙。在線檢測系統(tǒng)與離線檢測系統(tǒng)的視覺檢測部分在功能上基本相同，最主要的區(qū)別在于缺陷品的處理方法上。當發(fā)現(xiàn)缺陷時，在線檢測系統(tǒng)通常記錄下缺陷的位置(長度：卷筒紙，張數(shù)：單張紙)，或使用噴碼機、貼標機、打標機在紙邊做出標記，號碼檢測記錄出錯號碼或相鄰張的號碼。
離線檢測系統(tǒng)通常裝在檢品機或復卷機上。除可實現(xiàn)在線檢測系統(tǒng)的位置記錄與標記功能外，檢品機通常具有分倉功能，根據(jù)檢測結果將好、壞品自動分配到不同的倉中。
2.2 質量分析、跟蹤和管理
采用檢測設備進行質量檢測可提供檢測全過程的實時報警和詳盡、完善的分析報告?，F(xiàn)場操作者可以根據(jù)全自動檢測設備的實時報警及分析報告，對工作中的問題進行調(diào)整。管理者可以依據(jù)檢測結果的分析報告，對生產(chǎn)過程進行跟蹤，更有利于生產(chǎn)技術的管理。因為客戶所要求的，高質量的檢測設備，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。某些質量檢測設備所能做的不僅可以提升成品的合格率，還能協(xié)助生產(chǎn)商改進工藝流程，建立質量管理體系，達到一個長期穩(wěn)定的質量標準。
3 機器視覺能夠給我們帶來什么
顯然，盡管中國已然是一個印刷大國，然而中國還不是印刷強國。我們要走向世界，除了采用先進的印刷設備和檢測設備外，還要提高管理水平。管理就是生產(chǎn)力，向管理要效益，向管理要成本，當然，這一切要在保證在相同質量和服務的前提下。安裝自動化的視覺檢測系統(tǒng)，前期需要一定的投入，然而，檢測系統(tǒng)的在質量檢測的優(yōu)勢，會給企業(yè)在質量和人工成本上帶來長期的效益。
視覺質量檢測在印刷包裝行業(yè)中的應用可以在印前、印刷過程中和印后，但目前多數(shù)應用集中在印后質量檢查。中國有幾萬家印刷企業(yè)，真正使用檢測系統(tǒng)的很少，除印鈔、票證等特殊行業(yè)外，主要是在包裝行業(yè)。包裝行業(yè)對印刷要求較高，對質量和色彩的要求比較特殊。包裝印刷廠必須具備獨特的產(chǎn)能優(yōu)勢、技術優(yōu)勢和質量優(yōu)勢，才能滿足客戶對于印量、周期和質量的要求。專門針對煙草行業(yè)提供印刷服務的煙印企業(yè)的出現(xiàn)，即是一例。
推廣機器視覺檢測，首先要使印刷包裝企業(yè)更多的了解機器視覺。裝在哪里、怎么安裝、如何達到最好效果、能帶來什么具體效益，這一切都需要不斷地普及和宣傳。印刷包裝行業(yè)的從業(yè)者要提出自己的具體需求，學習和掌握機器視覺檢測的概念和操作;機器視覺行業(yè)的從業(yè)者要了解印刷的工藝，生產(chǎn)流程，操作方式和質量標準，只有兩者的緊密結合，才能有真正符合中國國情的自動化視覺檢測系統(tǒng)，才能達到提高質量、提高效率、降低成本的目的。
