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印刷质量竟然能够用机器视觉来检测!
发表时间:2019-01-05

机器视觉用于印刷、包装行业中的质量检测,其基本的工作原理是用摄像机拍摄(采集)印刷品上的图像,在计算机中与该印品的标准图像(模板)相匹配比较,如果发现差异并超出设定的公差范围,即判定为不合格产品,而实际的机器视觉系统要复杂得多。



视觉检测系统的结构与工作原理

视觉检测系统主要由照明光源、光学镜头、摄像机、图像信息的处理与执行机构四大部分所组成。


1.工作原理

在摄像机中,关键的器件是被称为视觉传感器的芯片。在芯片上整齐地排列着像小水池一样的单元,但它们盛的不是水,而是电荷。携带被拍摄物体光学信息的光线通过镜头而到达芯片的表面上,光信息就变成了电荷信号,即曝光。光强的地方电荷多,光弱的地方电荷少,对应着印品上不同区域的明暗程度。不同的颜色分解为红、绿、蓝三种基色,存放在不同的单元之中。曝光所产生的电荷信号,按扫描顺序依次经过放大和模数转换等处理,从摄像机中输出。

2.分类

印品质量检测所使用的摄像机根据实际情况的不同可分为两大类,线阵式摄像机和面阵式摄像机。线阵式摄像机一次只能获得图像的一行信息,被拍摄的物体必须以直线的形式从摄像机前来回通过,才能获得完整的图像,因此非常适合于对以一定速度匀速运动的物体的图像检测。而面阵式摄像机则可以一次获得整幅图像的信息,因此摄像速度更快。比如我们日常使用的数码相机。



光电转换器件是构成摄像机的核心器件。目前,典型的光电转换器件主要有CCD, CMOS图像传感器两种。CCD是目前机器视觉常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包,而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD摄像机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器的开发出现在20世纪70年代初。90年代初期,随着超大规模集成电路(VLSI)制造工艺技术的发展,CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上,还具有局部像素的编程随机访问的优点。CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、宽动态范围和输出图像儿乎无拖影等特点而得到了应用。




目前,尽管我国是一个印刷大国,但还不是印刷强国。我们要走向世界,就必须要采用先进的印刷设备和检测设备。安装自动化的视觉检测系统,前期虽然要一定量的投入,但其在质量检测方面的优势,将会给企业在质量和人工成本上带来长期的效益。


视觉质量检测可以应用在印前、印刷过程和印后加工中,但目前多数应用主要集中在印后质量检查中。中国有数万家的印刷企业,但真正使用检测系统的却很少,除印钞、票证等特殊行业外,主要是在包装行业。包装行业对印刷要求较高,对质量和色彩的要求比较特殊。这就要求包装印刷厂必须具备独特的产能优势、技术优势和质量优势,才能满足客户对印量、周期和质量的全面要求。


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