1.機器視覺的含義

　　機器視覺（Machine Vision）
，顧名思義就是將自動控製機器的能力和視覺傳感結合起來。形象的說，人通過眼睛感知外部世界的變化，然後通過大腦進行分析處理、作(zuo)出(chu)判(pan)斷(duan)
，最(zui)後(hou)由(you)手(shou)和(he)腳(jiao)完(wan)成(cheng)動(dong)作(zuo)。機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)就(jiu)是(shi)將(jiang)這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)通(tong)過(guo)具(ju)有(you)運(yun)算(suan)能(neng)力(li)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)。具(ju)體(ti)來(lai)說(shuo)，機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)是(shi)用(yong)攝(she)像(xiang)機(ji)代(dai)替(ti)人(ren)眼(yan)，用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)代(dai)替(ti)人(ren)的(de)大(da)腦(nao)來(lai)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)與(yu)判(pan)斷(duan)的(de)。機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)（Machine Vision System）是指通過機器視覺產品(即圖像攝取裝置
，分CMOS和CCD兩種)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；再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；最後根據判別的結果來控製現場的設備動作。

　　機器視覺技術，是一門涉及人工智能、神經生物學、心理物理學
、計算機科學
、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科。其特點是速度快、精度高、自動化及智能化程度高、非接觸、客觀性強、可靠性高、信息量大
、功能多、生產效率高。正是由於機器視覺具有這些特點
，因此在現代自動化生產過程中，人們將機器視覺係統廣泛地用於工況監視、成品檢驗和質量控製等領域
，廣泛應用於食品和飲料、化妝品、製藥、建材和化工、金屬加工、電子製造

、包裝印刷
、汽車製造等行業中。

　　機器視覺用於印刷、包裝行業中的質量檢測，其基本的工作原理是用攝像機拍攝（采集）印刷品上的圖像，在計算機中與該印品的標準圖像（模板）相匹配比較，如果發現差異並超出設定的公差範圍，即判定為不合格產品。而實際的機器視覺係統要複雜得多。

　　2.視覺檢測係統的結構與工作原理

　　視覺檢測係統主要由照明光源
、光學鏡頭
、攝像機
、圖像信息的處理與執行機構四大部分所組成。

　　①光源及照明係統

　　照zhao明ming光guang源yuan及ji照zhao明ming係xi統tong是shi整zheng個ge視shi覺jiao檢jian測ce係xi統tong的de關guan鍵jian部bu件jian之zhi一yi，起qi著zhe十shi分fen重zhong要yao的de作zuo用yong
，它ta並bing不bu是shi簡jian單dan的de照zhao亮liang物wu體ti而er已yi。首shou先xian
，照zhao明ming光guang源yuan要yao能neng夠gou真zhen實shi地di再zai現xian印yin品pin的de色se彩cai
，不bu能neng夠gou造zao成cheng顏yan色se的de失shi真zhen，這zhe就jiu要yao求qiu光guang源yuan的de發fa光guang光guang譜pu要yao接jie近jin於yu日ri光guang，同tong時shi應ying保bao證zheng有you足zu夠gou的de亮liang度du，並bing在zai整zheng個ge照zhao明ming區qu域yu內nei的de亮liang度du要yao均jun勻yun一yi致zhi；其次
，光源和照明係統的設計要避免印品上的一些高反射率的特殊區域，如：燙金、激光防偽標誌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(zui)後(hou)，在(zai)某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)場(chang)合(he)，還(hai)要(yao)考(kao)慮(lv)光(guang)源(yuan)與(yu)照(zhao)明(ming)方(fang)案(an)的(de)配(pei)合(he)應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)突(tu)出(chu)物(wu)體(ti)特(te)征(zheng)量(liang)，在(zai)物(wu)體(ti)需(xu)要(yao)檢(jian)測(ce)的(de)部(bu)分(fen)與(yu)那(na)些(xie)不(bu)重(zhong)要(yao)部(bu)分(fen)之(zhi)間(jian)應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)產(chan)生(sheng)明(ming)顯(xian)的(de)區(qu)別(bie)，以(yi)增(zeng)加(jia)對(dui)比(bi)度(du)，同(tong)時(shi)還(hai)應(ying)保(bao)證(zheng)足(zu)夠(gou)的(de)整(zheng)體(ti)亮(liang)度(du)，物(wu)體(ti)位(wei)置(zhi)的(de)變(bian)化(hua)不(bu)應(ying)該(gai)影(ying)響(xiang)成(cheng)像(xiang)的(de)質(zhi)量(liang)。在(zai)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)應(ying)用(yong)係(xi)統(tong)中(zhong)一(yi)般(ban)使(shi)用(yong)透(tou)射(she)光(guang)和(he)反(fan)射(she)光(guang)。對(dui)於(yu)反(fan)射(she)光(guang)情(qing)況(kuang)應(ying)充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)光(guang)源(yuan)和(he)光(guang)學(xue)鏡(jing)頭(tou)的(de)相(xiang)對(dui)位(wei)置(zhi)
、物體表麵的紋理、物體的幾何形狀
、背景等要素。總之，在選擇光源和設計照明係統時
，要根據印品的具體情況
，確定所需光源的幾何形狀、照明亮度、均勻度、光譜特性、發光效率及使用壽命等。

　　②光學鏡頭
　　guangxuejingtouxiangdangyurenyandejingzhuangti。guangxuejingtoudepinzhihuiyingxiangshijiaojiancexitongfenbianwutidenengli，yingxiangtuxiangdeduibiduyijiqingxichengxiangdefanwei。yigejingtoudechengxiangzhiliangyoulie，jiqiduixiangchaxiaozhengdeyouliangyufou，ketongguoxiangchadaxiaolaihengliang，changjiandexiangchayouqiucha、彗差、像散
、場曲、畸變

、色差等六種。

　　③攝像機

　　我wo們men知zhi道dao，光guang學xue鏡jing頭tou通tong過guo的de是shi被bei拍pai攝she物wu體ti的de光guang學xue信xin息xi，而er在zai計ji算suan機ji中zhong處chu理li的de是shi被bei拍pai攝she物wu體ti的de電dian信xin息xi，那na麼me攝she像xiang機ji就jiu是shi完wan成cheng從cong光guang學xue信xin息xi到dao電dian信xin息xi轉zhuan換huan的de裝zhuang置zhi。

　　A.工作原理

　　在(zai)攝(she)像(xiang)機(ji)中(zhong)，關(guan)鍵(jian)的(de)器(qi)件(jian)是(shi)被(bei)稱(cheng)為(wei)視(shi)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)芯(xin)片(pian)。在(zai)芯(xin)片(pian)上(shang)整(zheng)齊(qi)地(di)排(pai)列(lie)著(zhe)像(xiang)小(xiao)水(shui)池(chi)一(yi)樣(yang)的(de)單(dan)元(yuan)
，但(dan)它(ta)們(men)盛(sheng)的(de)不(bu)是(shi)水(shui)
，而(er)是(shi)電(dian)荷(he)。攜(xie)帶(dai)被(bei)拍(pai)攝(she)物(wu)體(ti)光(guang)學(xue)信(xin)息(xi)的(de)光(guang)線(xian)通(tong)過(guo)鏡(jing)頭(tou)而(er)到(dao)達(da)芯(xin)片(pian)的(de)表(biao)麵(mian)上(shang)，光(guang)信(xin)息(xi)就(jiu)變(bian)成(cheng)了(le)電(dian)荷(he)信(xin)號(hao)，即(ji)曝(pu)光(guang)。光(guang)強(qiang)的(de)地(di)方(fang)電(dian)荷(he)多(duo)，光(guang)弱(ruo)的(de)地(di)方(fang)電(dian)荷(he)少(shao)，對(dui)應(ying)著(zhe)印(yin)品(pin)上(shang)不(bu)同(tong)區(qu)域(yu)的(de)明(ming)暗(an)程(cheng)度(du)。不(bu)同(tong)的(de)顏(yan)色(se)分(fen)解(jie)為(wei)紅(hong)
、綠、藍三種基色
，存放在不同的單元之中。曝光所產生的電荷信號，按掃描順序依次經過放大和模數轉換等處理，最後從攝像機中輸出。

　　B.分類

　　印yin品pin質zhi量liang檢jian測ce所suo使shi用yong的de攝she像xiang機ji根gen據ju實shi際ji情qing況kuang的de不bu同tong可ke分fen為wei兩liang大da類lei，線xian陣zhen式shi攝she像xiang機ji和he麵mian陣zhen式shi攝she像xiang機ji。線xian陣zhen式shi攝she像xiang機ji一yi次ci隻zhi能neng獲huo得de圖tu像xiang的de一yi行xing信xin息xi，被bei拍pai攝she的de物wu體ti必bi須xu以yi直zhi線xian的de形xing式shi從cong攝she像xiang機ji前qian來lai回hui通tong過guo
，才cai能neng獲huo得de完wan整zheng的de圖tu像xiang，因yin此ci非fei常chang適shi合he於yu對dui以yi一yi定ding速su度du勻yun速su運yun動dong的de物wu體ti的de圖tu像xiang檢jian測ce。而er麵mian陣zhen式shi攝she像xiang機ji則ze可ke以yi一yi次ci獲huo得de整zheng幅fu圖tu像xiang的de信xin息xi，因yin此ci攝she像xiang速su度du更geng快kuai。比bi如ru我wo們men日ri常chang使shi用yong的de數shu碼ma相xiang機ji。

　　而光電轉換器件是構成攝像機的核心器件。目前，典型的光電轉換器件主要有CCD、CMOS圖像傳感器兩種。CCD是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器。它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移

、信號讀取於一體，是典型的固體成像器件。CCD的(de)突(tu)出(chu)特(te)點(dian)是(shi)以(yi)電(dian)荷(he)作(zuo)為(wei)信(xin)號(hao)，而(er)不(bu)同(tong)於(yu)其(qi)器(qi)件(jian)是(shi)以(yi)電(dian)流(liu)或(huo)者(zhe)電(dian)壓(ya)為(wei)信(xin)號(hao)。這(zhe)類(lei)成(cheng)像(xiang)器(qi)件(jian)通(tong)過(guo)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)形(xing)成(cheng)電(dian)荷(he)包(bao)，而(er)後(hou)在(zai)驅(qu)動(dong)脈(mai)衝(chong)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)轉(zhuan)移(yi)
、放大輸出圖像信號。典型的CCD攝像機由光學鏡頭、時序及同步信號發生器
、垂直驅動器
、模擬/數字信號處理電路組成。CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）圖像傳感器的開發最早出現在20世紀70 年代初。90 年代初期，隨著超大規模集成電路 (VLSI) 製造工藝技術的發展，CMOS圖像傳感器得到迅速發展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路
、圖像信號處理器及控製器集成在一塊芯片上，還具有局部像素的編程隨機訪問的優點。目前
，CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、寬動態範圍和輸出圖像幾乎無拖影等特點而得到了廣泛的應用。

　　C.印品檢測對攝像機的要求

　　從以上攝像機的工作原理可以看出
，若要使係統能夠正確地進行判斷與決策

，必須要求：a
、首先原始圖像信息的質量要高；b
、攝像機要有足夠的動態範圍，即印品上的很亮和很暗的部位都能準確地反映；c
、攝像機要有足夠的分辨率，即印品上的微小細節都能夠清晰地再現；d

、攝像機要能夠真實地再現印品的色彩
；e、攝像機的讀出速度要與印品的前進速度相一致，以保證足夠的精度和100%的采集。

　　④圖像信息的處理與執行機構

　　圖像信息的處理與執行機構
，即計算機
，是機器視覺係統的核心

，它相當於人的大腦。整個圖像信息的處理過程通常包括：

　　A.預處理。高速運動的印品在通過攝像機時，與模板圖像相比，往往會產生位置上的移動、旋轉

，有時甚至有飄動，使采集的圖像發生變形失真；光源的不穩定和外界環境的影響
，使采集的圖像亮度不均勻，顏色發生變化
；其它外部設備、gongdiandianyuanhecaijishebeibenshenyehuiyinruyidingdeganraohezaosheng。weici
，zaianzhuangshijiaoxitongdeguochengzhong，yifangmianyaoxiaochuzhexiebulideyinsu，lingyifangmianhaiyaotongguotuxiangyuchulilaipaichuhedanhuatamendeyingxiang。changjiandetuxiangyuchulicaozuozhuyaobaokuotuxiangzengqiang、數據編碼和傳輸
、平滑、邊緣銳化

、分割等內容。經過這些處理之後，圖像的質量得到了相當程度的改善

，既改善了圖像的視覺效果
，又便於計算機對圖像進行分析、處理與識別。

　　B.特征的提取與識別；

　　C.測量。用簡潔的一句話來說即是“與模板相比，找出差異”。

　　綜上所述
，機器視覺是集光
、機

、電、計算機於一身的技術
，極適用於大批量生產過程中的重複性測量、檢查與辨識。

　　二
、機器視覺在印刷包裝行業中的應用

　　1.在線檢測與離線檢測

　　視覺檢測係統按其安裝的載體的不同可分為在線檢測係統和離線檢測係統兩種。

　　在線檢測係統安裝在膠印機、凹印機、柔印機、yinmajidengyinshuashebeizhishang
，yonglaishishijianceyinshuazhiliang。yinpinkeyishidanzhangzhi，yekeyishijuantongzhi。zaixianjiancexitongyulixianjiancexitongdeshijiaojiancebufenzaigongnengshangjibenxiangtong，qubiezhuyaozaiyuduibuhegepindechulifangshishang。dangfaxianquexianshi，zaixianjiancexitongtongchanghuijiluxiaquexiandeweizhi（卷筒紙：長度
，單張紙：張數），或使用噴碼機、貼標機、打標機在紙邊上做出標記，號碼檢測記錄出錯號碼或相鄰張的號碼。

　　離(li)線(xian)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)通(tong)常(chang)裝(zhuang)在(zai)檢(jian)品(pin)機(ji)或(huo)複(fu)卷(juan)機(ji)上(shang)。除(chu)可(ke)實(shi)現(xian)在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)位(wei)置(zhi)記(ji)錄(lu)與(yu)標(biao)記(ji)功(gong)能(neng)外(wai)
，檢(jian)品(pin)機(ji)通(tong)常(chang)還(hai)具(ju)有(you)分(fen)倉(cang)功(gong)能(neng)，即(ji)根(gen)據(ju)檢(jian)測(ce)結(jie)果(guo)將(jiang)好(hao)、壞品自動分配到不同的倉中去。

　　2.質量分析

、跟蹤與管理

　　采用檢測係統進行質量檢測除可以提供檢測全過程的實時報警和詳盡、完(wan)善(shan)的(de)分(fen)析(xi)報(bao)告(gao)外(wai)，現(xian)場(chang)操(cao)作(zuo)者(zhe)還(hai)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)全(quan)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)實(shi)時(shi)報(bao)警(jing)及(ji)分(fen)析(xi)報(bao)告(gao)，對(dui)工(gong)作(zuo)中(zhong)出(chu)現(xian)的(de)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)調(tiao)整(zheng)。並(bing)且(qie)管(guan)理(li)者(zhe)還(hai)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)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，質(zhi)量(liang)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)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)夠(gou)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)。

機器視覺檢測在印刷包裝行業中的推廣與普及

　　目mu前qian，盡jin管guan我wo國guo是shi一yi個ge印yin刷shua大da國guo，但dan還hai不bu是shi印yin刷shua強qiang國guo。我wo們men要yao走zou向xiang世shi界jie
，就jiu必bi須xu要yao采cai用yong先xian進jin的de印yin刷shua設she備bei和he檢jian測ce設she備bei。安an裝zhuang自zi動dong化hua的de視shi覺jiao檢jian測ce係xi統tong，前qian期qi雖sui然ran要yao一yi定ding量liang的de投tou入ru，但dan其qi在zai質zhi量liang檢jian測ce方fang麵mian的de優you勢shi
，將jiang會hui給gei企qi業ye在zai質zhi量liang和he人ren工gong成cheng本ben上shang帶dai來lai長chang期qi的de效xiao益yi。

　　視覺質量檢測可以應用在印前、印yin刷shua過guo程cheng和he印yin後hou加jia工gong中zhong，但dan目mu前qian多duo數shu應ying用yong主zhu要yao集ji中zhong在zai印yin後hou質zhi量liang檢jian查zha中zhong。中zhong國guo有you數shu萬wan家jia的de印yin刷shua企qi業ye，但dan真zhen正zheng使shi用yong檢jian測ce係xi統tong的de卻que很hen少shao，除chu印yin鈔chao、票證等特殊行業外
，主要是在包裝行業。包裝行業對印刷要求較高
，對質量和色彩的要求比較特殊。這就要求包裝印刷廠必須具備獨特的產能優勢
、技術優勢和質量優勢
，才能滿足客戶對印量、周期和質量的全麵要求。

　　推廣機器視覺檢測，首先要使印刷包裝企業更多地了解機器視覺。裝在哪裏
、怎麼安裝
、如何達到最好效果

、能neng帶dai來lai什shen麼me具ju體ti效xiao益yi，這zhe一yi切qie都dou需xu要yao進jin行xing不bu斷duan地di普pu及ji與yu宣xuan傳chuan。印yin刷shua包bao裝zhuang行xing業ye的de從cong業ye者zhe要yao提ti出chu自zi己ji的de具ju體ti需xu求qiu
，學xue習xi和he掌zhang握wo機ji器qi視shi覺jiao檢jian測ce的de概gai念nian和he操cao作zuo；機ji器qi視shi覺jiao行xing業ye的de從cong業ye者zhe要yao了le解jie印yin刷shua的de工gong藝yi，生sheng產chan流liu程cheng，操cao作zuo方fang式shi和he質zhi量liang標biao準zhun，隻zhi有you兩liang者zhe緊jin密mi結jie合he，才cai能neng產chan生sheng真zhen正zheng符fu合he中zhong國guo國guo情qing的de自zi動dong化hua視shi覺jiao質zhi量liang檢jian測ce係xi統tong
，才cai能neng達da到dao提ti高gao質zhi量liang、提高效率、降低成本的根本目的。