印刷包裝的機器視覺係統
http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 23:23:01 來源:互聯網
自動印刷品質量檢測設備采用的檢測係統多是先利用高清晰度、高速攝像鏡頭拍攝標準圖像,在此基礎上設定一定標準;然後拍攝被檢測的圖像,再將兩者進行對比。CCDxianxingchuanganqijiangmeiyigexiangsudeguangliangbianhuazhuanhuanchengdianzixinhao,duibizhihouzhiyaofaxianbeijiancetuxiangyubiaozhuntuxiangyoubutongzhichu,xitongjiurenweizhegebeijiancetuxiangweibuhegepin。yinshuaguochengzhongchanshengdegezhongcuowu,duidiannaolaishuozhishibiaozhuntuxiangyubeijiancetuxiangduibihoudebutong,ruwuji、墨點色差等缺陷都包含在其中。
最早用於印刷品質量檢測的是將標準影像與被檢測影像進行灰度對比的技術,現在較先進的技術是以RGB三原色為基礎進行對比。全自動機器檢測與人眼檢測相比,區別在哪裏?以人的目視為例,當我們聚精會神地注視某印刷品時,如果印刷品的對比色比較強烈,則人眼可以發現的、最小的缺陷,是對比色明顯、不小於0.3mm的缺陷;但依靠人的能力很難保持持續的、穩(wen)定(ding)的(de)視(shi)覺(jiao)效(xiao)果(guo)。可(ke)是(shi)換(huan)一(yi)種(zhong)情(qing)況(kuang),如(ru)果(guo)是(shi)在(zai)同(tong)一(yi)色(se)係(xi)的(de)印(yin)刷(shua)品(pin)中(zhong)尋(xun)找(zhao)缺(que)陷(xian),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)一(yi)淡(dan)色(se)係(xi)中(zhong)尋(xun)找(zhao)質(zhi)量(liang)缺(que)陷(xian)的(de)話(hua),人(ren)眼(yan)能(neng)夠(gou)發(fa)現(xian)的(de)缺(que)陷(xian)至(zhi)少(shao)需(xu)要(yao)有(you)20個灰度級差。而自動化的機器則能夠輕而易舉地發現0.10mm大小的缺陷,即使這種缺陷與標準圖像僅有一個灰度級的區別。
但dan是shi從cong實shi際ji使shi用yong上shang來lai說shuo,即ji便bian是shi同tong樣yang的de全quan色se對dui比bi係xi統tong,其qi辨bian別bie色se差cha的de能neng力li也ye不bu同tong。有you些xie係xi統tong能neng夠gou發fa現xian輪lun廓kuo部bu分fen及ji色se差cha變bian化hua較jiao大da的de缺que陷xian,而er有you些xie係xi統tong則ze能neng識shi別bie極ji微wei小xiao的de缺que陷xian。對dui於yu白bai卡ka紙zhi和he一yi些xie簡jian約yue風feng格ge的de印yin刷shua品pin來lai說shuo,如ru日ri本ben的deKENT煙標、美國的萬寶路煙標,簡單地檢測或許已經足夠了,而國內的多數印刷品,特別是各種標簽,具有許多特點,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,這就要求質量檢測設備必須具備足夠的發現極小灰度級差的能力,也許是5個灰度級差,也許是更嚴格的1個灰度級差。這一點對國內標簽市場是至關緊要的。
biaozhunyingxiangyubeijianyinshuapinyingxiangdeduibijingqueshijianceshebeideguanjianwenti,tongchangqingkuangxia,jianceshebeishitongguojingtoucaijiyingxiang,zaijingtoufanweineidezhongjianbufen,yingxiangfeichangqingxi,danbianyuanbufendeyingxiangkenenghuichanshengxuying,erxuyingbufendejiancejieguohuizhijieyingxiangdaozhenggejiancedezhunquexing。congzheyidianlaishuo,ruguojinjinshiquanfuquyudeduibibingbushiheyumouxiejingxiyinshuapin。ruguonenggoujiangsuodedaodetuxiangzaicixifen,birujiangyingxiangfenwei1024dpi X 4096dpi或2048dpi X 4096dpi,則檢測精度將大幅提高,同時因為避免了邊緣部分的虛影,從而使檢測的結果更加穩定。
采用檢測設備進行質量檢測可提供檢測全過程的實時報告和詳盡、完(wan)善(shan)的(de)分(fen)析(xi)報(bao)告(gao)。現(xian)場(chang)操(cao)作(zuo)者(zhe)可(ke)以(yi)憑(ping)借(jie)全(quan)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)的(de)及(ji)時(shi)報(bao)警(jing),根(gen)據(ju)實(shi)時(shi)分(fen)析(xi)報(bao)告(gao),及(ji)時(shi)對(dui)工(gong)作(zuo)中(zhong)的(de)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng),或(huo)許(xu)減(jian)少(shao)的(de)將(jiang)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)一(yi)個(ge)百(bai)分(fen)點(dian)的(de)廢(fei)品(pin)率(lv),管(guan)理(li)者(zhe)可(ke)以(yi)依(yi)據(ju)檢(jian)測(ce)結(jie)果(guo)的(de)分(fen)析(xi)報(bao)告(gao),對(dui)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)進(jin)行(xing)跟(gen)蹤(zong),更(geng)有(you)利(li)於(yu)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的(de)管(guan)理(li)。因(yin)為(wei)客(ke)戶(hu)所(suo)要(yao)求(qiu)的(de),高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei),不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)停(ting)留(liu)在(zai)檢(jian)出(chu)印(yin)刷(shua)品(pin)的(de)好(hao)與(yu)壞(huai),還(hai)要(yao)求(qiu)具(ju)備(bei)事(shi)後(hou)的(de)分(fen)析(xi)能(neng)力(li)。某(mou)些(xie)質(zhi)量(liang)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)所(suo)能(neng)做(zuo)的(de)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)提(ti)升(sheng)成(cheng)品(pin)的(de)合(he)格(ge)率(lv),還(hai)能(neng)協(xie)助(zhu)生(sheng)產(chan)商(shang)改(gai)進(jin)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng),建(jian)立(li)質(zhi)量(liang)管(guan)理(li)體(ti)係(xi),達(da)到(dao)一(yi)個(ge)長(chang)期(qi)穩(wen)定(ding)的(de)質(zhi)量(liang)標(biao)準(zhun)。
凹版印刷機位置控製及產品檢測
由設置在生產線上的攝像機連續攝取印製品的視頻圖像,攝像的速度在30 幀/s以(yi)下(xia)且(qie)可(ke)調(tiao)。攝(she)像(xiang)機(ji)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)圖(tu)像(xiang),首(shou)先(xian)進(jin)行(xing)量(liang)化(hua),將(jiang)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao),從(cong)中(zhong)抽(chou)取(qu)一(yi)張(zhang)有(you)效(xiao)代(dai)表(biao)鏡(jing)頭(tou)內(nei)容(rong)的(de)關(guan)鍵(jian)幀(zhen),並(bing)將(jiang)其(qi)顯(xian)示(shi)在(zai)顯(xian)示(shi)器(qi)上(shang)。對(dui)於(yu)一(yi)幀(zhen)圖(tu)像(xiang),可(ke)采(cai)用(yong)對(dui)靜(jing)止(zhi)圖(tu)像(xiang)的(de)分(fen)析(xi)方(fang)法(fa)來(lai)處(chu)理(li),通(tong)過(guo)尺(chi)寸(cun)測(ce)量(liang)和(he)多(duo)光(guang)譜(pu)分(fen)析(xi)可(ke)識(shi)別(bie)出(chu)視(shi)頻(pin)圖(tu)像(xiang)上(shang)各(ge)色(se)標(biao),得(de)出(chu)色(se)標(biao)間(jian)距(ju)和(he)色(se)標(biao)的(de)顏(yan)色(se)參(can)數(shu)以(yi)及(ji)一(yi)些(xie)其(qi)他(ta)相(xiang)關(guan)。由(you)於(yu)各(ge)種(zhong)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang),會(hui)出(chu)現(xian)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)噪(zao)聲(sheng),如(ru)高(gao)斯(si)噪(zao)聲(sheng)、椒鹽噪聲及隨機噪聲等。
噪zao聲sheng給gei圖tu像xiang處chu理li帶dai來lai很hen多duo困kun難nan,它ta對dui圖tu像xiang分fen割ge,特te征zheng提ti取qu,圖tu像xiang識shi別bie,具ju有you直zhi接jie的de影ying響xiang,因yin此ci實shi時shi采cai集ji的de圖tu像xiang需xu進jin行xing濾lv波bo處chu理li。圖tu像xiang濾lv波bo要yao求qiu能neng去qu除chu圖tu像xiang以yi外wai的de噪zao聲sheng,同tong時shi又you要yao保bao持chi圖tu像xiang的de細xi節jie。當dang噪zao聲sheng為wei高gao斯si噪zao聲sheng時shi,最zui常chang使shi用yong的de是shi線xian性xing濾lv波bo器qi,易yi於yu分fen析xi和he實shi現xian;danxianxinglvboqiduijiaoyanzaoshengdelvboxiaoguohencha,chuantongdezhongzhilvboqinengjianshaotuxiangzhongdejiaoyanzaosheng,danxiaoguobusuanlixiang,jichongfenfensandezaoshengbeiqudiao,erbicikaojindezaoshenghuibeibaoliuxialai,suoyidangjiaoyanzaoshengbijiaoyanzhongshi,tadelvboxiaoguomingxianbianhuai。benxitonggaijinxingzhongzhilvbofa。gaifangfashouxianqiudezaoshengtuxiangchuangkouzhongquchuzuidahezuixiaohuiduzhixiangsuhoudezhongzhi,ranhoujisuangaizhongzhiyuduiyingdexiangsuhuiduzhidecha,zaiyuyuzhixiangbijiaoyiquedingshifouyongqiudedezhidaitigaixiangsudehuiduzhi。
圖像分割在該階段中檢測出各色標並與背景分離,物體的邊緣是由灰度不連續性所反映的L邊緣種類可分為兩種,其一是階躍性邊緣,它兩邊的像素的灰度值有顯著不同;其二是屋頂狀邊緣,它位於灰度值從增加到減小的變化轉折點L對(dui)於(yu)階(jie)躍(yue)性(xing)邊(bian)緣(yuan),其(qi)二(er)階(jie)方(fang)向(xiang)導(dao)數(shu)在(zai)邊(bian)緣(yuan)處(chu)呈(cheng)零(ling)交(jiao)叉(cha),因(yin)而(er)可(ke)用(yong)微(wei)分(fen)算(suan)子(zi)來(lai)做(zuo)邊(bian)緣(yuan)檢(jian)測(ce)算(suan)子(zi)。微(wei)分(fen)算(suan)子(zi)類(lei)邊(bian)緣(yuan)檢(jian)測(ce)法(fa)類(lei)似(si)於(yu)高(gao)空(kong)間(jian)域(yu)的(de)高(gao)通(tong)濾(lv)波(bo),有(you)增(zeng)加(jia)高(gao)頻(pin)分(fen)量(liang)的(de)作(zuo)用(yong),這(zhe)類(lei)算(suan)子(zi)對(dui)噪(zao)聲(sheng)相(xiang)當(dang)敏(min)感(gan),對(dui)於(yu)階(jie)躍(yue)性(xing)邊(bian)緣(yuan),通(tong)常(chang)可(ke)用(yong)的(de)算(suan)子(zi)有(you)梯(ti)度(du)算(suan)子(zi)Sobel算子和Kirsh 算子。對於屋頂狀邊緣可用拉普拉斯變換和Kirsh算子。由於色標為長方形,且相鄰邊緣灰度級相差較大,故采用邊緣檢測來分割圖像。這裏采用Sobert邊(bian)緣(yuan)子(zi)來(lai)進(jin)行(xing)邊(bian)緣(yuan)檢(jian)測(ce),它(ta)是(shi)利(li)用(yong)局(ju)部(bu)差(cha)分(fen)算(suan)子(zi)來(lai)尋(xun)找(zhao)邊(bian)緣(yuan),能(neng)較(jiao)好(hao)的(de)將(jiang)色(se)標(biao)分(fen)離(li)出(chu)來(lai)。在(zai)實(shi)際(ji)的(de)檢(jian)測(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong),采(cai)用(yong)彩(cai)色(se)圖(tu)像(xiang)邊(bian)緣(yuan)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa),選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)彩(cai)色(se)基(ji)(如強度、色度、飽和度等)來進行檢測。根據印刷機的類型特點,即印刷機各色的顏色和版圖的特點,進行多閾值處理,得到各色的二值圖。
將分割後的圖像進行測量,通過測量值來識別物體,由於色標為形狀規則的矩形,所以可對下述特征進行提取:(1) 由像素計算矩形麵積,(2) 矩形度,(3) 色度(H ) 和飽和度(S ),然後根據各色標的間隔的像素點數量得到色標間的間距,與設定值比較,得到兩者的差值,共進行mciceliang,qupingjunchazhi,geishuzijiaoliusifutiaojiebufentigongxiangyingdetiaojiexinhao。yitiaojiesegundexiangduiweizhi,congerxiaochuhuojianshaoyinshuacuowei。zaitezhengtiqushi,duituxiangjinxingduoguangputuxiangfenxi,keyidingliangdibiaoshisebiao,rucaiseshutuxiangzhongxiangsudeyanse,caiyongHIS格式得到各色標顏色信息的兩個參數:色度和飽和度,以此來檢測油墨的質量。對各色二值圖再進行統計計算或與標準圖形進行樣板匹配,測量印刷過程中墨屑等參數。
印刷機由開卷機放卷運行依次經過各印刷單元,進行各色的印刷和烘幹,由收卷機進行收卷L每色印刷都會在印料的邊沿印上以供套色用的色標,該色標線水平長10 mm ,寬1 mm ,每個相鄰顏色的標誌線在套印精確時應相互平行,垂直(縱向) 相距20 mm ,由(you)設(she)置(zhi)在(zai)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)的(de)攝(she)影(ying)機(ji)連(lian)續(xu)攝(she)取(qu)印(yin)製(zhi)品(pin)的(de)視(shi)頻(pin)圖(tu)像(xiang),通(tong)過(guo)尺(chi)寸(cun)測(ce)量(liang)和(he)多(duo)光(guang)譜(pu)分(fen)析(xi)可(ke)識(shi)別(bie)出(chu)視(shi)頻(pin)圖(tu)像(xiang)上(shang)各(ge)色(se)標(biao),得(de)出(chu)色(se)標(biao)間(jian)距(ju)和(he)色(se)標(biao)的(de)顏(yan)色(se)參(can)數(shu)L如果相鄰兩色色標間隔大於或小於20 mm ,則說明套印出現了偏差。將該偏差信號送給伺服變頻驅動單元,驅動交流伺服電機,使相應的套色修正輥ML上下移動來延長或縮短印料自上一單元印刷版輥到該單元印刷版輥的行程來動態修正。
[page_break]
在現代包裝行業中的應用
在現代包裝工業自動化生產中,涉及到各種各樣的檢查、測量,比如飲料瓶蓋的印刷質量檢查,產品包裝上的條碼和字符識別等。這類應用的共同特點是連續大批量生產、duiwaiguanzhiliangdeyaoqiufeichanggao。tongchangzhezhongdaiyougaoduzhongfuxinghezhinengxingdegongzuozhinengkaorengongjiancelaiwancheng,womenjingchangzaiyixiegongchangdexiandaihualiushuixianhoumiankandaoshuyibaijishenzhiyuqiandejiancegongrenlaizhixingzhedaogongxu,zaigeigongchangzengjiajudaderengongchengbenheguanlichengbendetongshi,rengranbunengbaozheng100的檢驗合格率(即零缺陷),而當今企業之間的競爭,已經不允許哪怕是0.1的(de)缺(que)陷(xian)存(cun)在(zai)。有(you)些(xie)時(shi)候(hou),如(ru)微(wei)小(xiao)尺(chi)寸(cun)的(de)精(jing)確(que)快(kuai)速(su)測(ce)量(liang),形(xing)狀(zhuang)匹(pi)配(pei),顏(yan)色(se)辨(bian)識(shi)等(deng),用(yong)人(ren)眼(yan)根(gen)本(ben)無(wu)法(fa)連(lian)續(xu)穩(wen)定(ding)地(di)進(jin)行(xing),其(qi)它(ta)物(wu)理(li)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)也(ye)難(nan)有(you)用(yong)武(wu)之(zhi)地(di)。這(zhe)時(shi),人(ren)們(men)開(kai)始(shi)考(kao)慮(lv)把(ba)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)快(kuai)速(su)性(xing)、可靠性、結果的可重複性,從而引入了機器人視覺技術。
一般地說,首先采用CCD照相機將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理係統,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號;圖像係統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,如:麵積、長度、數量、位置等;最後,根據預設的容許度和其他條件輸出結果,如:尺寸、角度、偏移量、個數、合格/不合格、有/無等。機器視覺的特點是自動化、客觀、非接觸和高精度,與一般意義上的圖像處理係統相比,機器視覺強調的是精度和速度,以及工業現場環境下的可靠性。
機器視覺極適用於大批量生產過程中的測量、檢查和辨識,如:對IC表麵印字符的辨識,食品包裝上麵對生產日期的辨識,對標簽貼放位置的檢查。
典型的視覺係統一般包括如下部分:光源,鏡頭,CCD照相機,圖像處理單元(或圖像捕獲卡),圖像處理軟件,監視器,通訊/輸入輸出單元等。視覺係統的輸出並非圖像視頻信號,而是經過運算處理之後的檢測結果,如尺寸數據。上位機如PC和PLC實時獲得檢測結果後,指揮運動係統或I/O係統執行相應的控製動作,如定位和分選。從視覺係統的運行環境分類,可分為PC-BASED係統和PLC-BASED係統。基於PC的係統利用了其開放性,高度的編程靈活性和良好的Windows界麵,同時係統總體成本較低。以美國DATATRANSLATION公司為例,係統內含高性能圖像捕獲卡,一般可接多個鏡頭,配套軟件方麵,從低到高有幾個層次,如Windows95/98/NT環境下C/C++編程用DLL,可視化控件activeX提供VB和VC++下的圖形化編程環境,甚至Windows下的麵向對象的機器視覺組態軟件,用戶可用它快速開發複雜高級的應用。
在基於PLC的係統中,視覺的作用更像一個智能化的傳感器,圖像處理單元獨立於係統,通過串行總線和I/O與PLC交換數據。係統硬件一般利用高速專用ASIC或huo嵌qian入ru式shi計ji算suan機ji進jin行xing圖tu像xiang處chu理li,係xi統tong軟ruan件jian固gu化hua在zai圖tu像xiang處chu理li器qi中zhong,通tong過guo類lei似si於yu遊you戲xi鍵jian盤pan的de簡jian單dan裝zhuang置zhi對dui顯xian示shi在zai監jian視shi器qi中zhong的de菜cai單dan進jin行xing配pei置zhi,或huo在zaiPC上開發軟件然後下載。基於PLC的係統體現了可靠性高、集成化,小型化、高速化、低成本的特點,代表廠商為日本鬆下、德國Siemens等。