視覺檢測技術(shù)綜合了機(jī)械、電子、光學(xué)、計(jì)算機(jī)等方面的技術(shù)，涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。

視覺檢測系統(tǒng)一般由光源、鏡頭、CCD照相機(jī)、圖像處理單元（或圖像采集卡）、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊、輸入輸出單元和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，通過照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，中央處理單元分析像素分布點(diǎn)、亮度、顏色、距離等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)再對數(shù)字信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其他條件輸出結(jié)果，指揮運(yùn)動系統(tǒng)或I/O系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的控制動作。

視覺檢測系統(tǒng)的特點(diǎn)是自動化、客觀性、非接觸、高精度和可靠性，廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域，提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。

專家預(yù)測，未來90%的檢測任務(wù)都是由視覺檢測技術(shù)來完成。

在印刷包裝領(lǐng)域，視覺檢測技術(shù)特別適用于大批量生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢查，用于檢測缺陷和防止缺陷產(chǎn)品，今天跟大家分享圖書生產(chǎn)質(zhì)量控制方面進(jìn)行探索應(yīng)用。

1視覺檢測技術(shù)

在配頁機(jī)錯(cuò)帖控制方面的應(yīng)用探索

在書刊裝訂過程中，配頁（俗稱“排書”）是一道極為重要的工序。然而，因?yàn)榕漤摴ば虿僮骱唵危殖３１涣腥牒唵喂ば颍匆鸶叨戎匾暋?/p>

在機(jī)器配頁生產(chǎn)過程中，為了保證每一個(gè)不同的書帖按正確的順序排列組合成一本書，不至于造成“錯(cuò)帖”而釀成嚴(yán)重的質(zhì)量事故，裝訂車間一般都在每一個(gè)書帖的工作位置上，醒目懸掛正確的書帖樣張，還用特殊記號筆進(jìn)行標(biāo)注，提醒“架書工”不要架錯(cuò)書帖。

同時(shí)，在半成品、成品工序階段，還安排專門人員進(jìn)行“錯(cuò)貼”檢查。盡管費(fèi)了九牛二虎之力，但是還是有“錯(cuò)貼”的書流出生產(chǎn)線，弄得領(lǐng)導(dǎo)狼狽不堪，員工叫苦不迭。

究其原因，主要還是“人為”的不可控因素。

一般印刷企業(yè)裝訂員工工作時(shí)間長，雖注意力高度集中，但畢竟有疲憊的時(shí)候，稍不留神，可能就會拿錯(cuò)書帖架錯(cuò)位置，造成錯(cuò)帖，特別是在夜班和長期連續(xù)不間斷生產(chǎn)時(shí)期；

其次，印刷企業(yè)在生產(chǎn)忙季，可能都會招聘一些臨時(shí)性季節(jié)性用工，或者科室干部下生產(chǎn)線“架書帖”“碼書頁”，更容易造成“錯(cuò)貼”；

再次，因生產(chǎn)流程管控和質(zhì)量管控存在瑕疵，書帖在轉(zhuǎn)序和暫存過程中，碼在上方的書帖不嚴(yán)實(shí)，存在被風(fēng)吹散后撿回放錯(cuò)、被人隨意拿看后放錯(cuò)等等現(xiàn)象，從而造成排書“錯(cuò)貼”；

再者，盡管后道還有對半成品、成品書的檢查，但無法做到逐本檢查，人工的“海量”檢查也有眼睛疲勞的時(shí)候，前道工序出現(xiàn)的錯(cuò)貼，靠最后幾個(gè)人抽查，是無法全部檢查出來的。當(dāng)然，管控錯(cuò)貼，各家都有自己的高招。

為了避免“錯(cuò)帖”，我們選擇了“技防+人防”的措施。技防就是運(yùn)用視覺檢測技術(shù)，在排書機(jī)的每一個(gè)工作站（當(dāng)然，可根據(jù)情況選擇部分工作站）加裝照相機(jī)、傳感器、PLC排廢系統(tǒng)，進(jìn)行布線，四組（或六組配頁工位）共用一臺操作顯示器，連接至電腦，并與排書機(jī)控制系統(tǒng)連接，形成“錯(cuò)帖視覺檢測系統(tǒng)”，對錯(cuò)帖進(jìn)行自動檢測、排廢。

智能錯(cuò)帖檢測系統(tǒng)

其工作原理是：當(dāng)某一本書需要配頁時(shí)，在機(jī)器配頁站上對相應(yīng)的書帖選一塊區(qū)域進(jìn)行取像，電腦系統(tǒng)進(jìn)行記憶。當(dāng)正常工作時(shí)，書帖下落觸發(fā)傳感器，照相機(jī)進(jìn)行拍照，并與系統(tǒng)的取像進(jìn)行對比，判斷書帖的正確性。

當(dāng)為正確書帖時(shí)，系統(tǒng)不采取任何動作。如果判斷為錯(cuò)誤書帖，立即輸出信號給排書機(jī)，排書機(jī)在排廢出口自動排出的帶有錯(cuò)誤書帖的整本書帖。同時(shí)，系統(tǒng)給出錯(cuò)誤顯示和警報(bào)提示。智能錯(cuò)帖檢測系統(tǒng)有五種檢測模式，圖片、文字、字母、數(shù)字都能檢測，也可以通過檢查白頁、黑頁、條形碼和二維碼模式來達(dá)到無混料錯(cuò)帖的效果。

為了謹(jǐn)慎起見，避免出現(xiàn)其他意想不到的問題，安徽新華先在一臺膠訂線的排書機(jī)上進(jìn)行加裝，通過長時(shí)間高強(qiáng)度生產(chǎn)試驗(yàn)，并與日常管理進(jìn)行對接，確認(rèn)達(dá)到預(yù)想效果后，再對全公司5條膠訂線、騎訂線的排書進(jìn)行逐次加裝改造，基本全面實(shí)現(xiàn)配頁錯(cuò)貼自動檢測，在正確操作情況下，保證了配頁“不錯(cuò)帖”。

2視覺檢測技術(shù)

在折頁機(jī)錯(cuò)頁控制方面的應(yīng)用探索

單張紙印刷后的印品，可能存在錯(cuò)頁、白頁，或單面漏印，特別是漏印頁面正好朝下，折頁機(jī)時(shí)難以發(fā)現(xiàn)，從而埋下質(zhì)量隱患。

視覺檢測系統(tǒng)在配頁機(jī)上應(yīng)用取得的效果，使我們對該技術(shù)應(yīng)用更加感興趣，公司又開始對折頁機(jī)加裝視覺檢測系統(tǒng)。不同的是，我們在折頁機(jī)的上下兩面都加裝了照相機(jī)，正反兩面全部進(jìn)行視覺檢測。

當(dāng)紙張從飛達(dá)進(jìn)入折頁機(jī)還沒有開始折頁之前，正反兩面都進(jìn)行視覺檢測，一旦檢測結(jié)果與取像結(jié)果不符，折頁機(jī)立即停機(jī)，員工拿出壞片即可。

折頁機(jī)

折頁機(jī)錯(cuò)頁視覺檢測系統(tǒng)不僅解決了錯(cuò)頁、白頁、漏印、過版紙等質(zhì)量問題，解放了折頁過程中需要始終查看印品的工作時(shí)間，還大大提高了折頁效率。同樣，我們在一臺折頁機(jī)試驗(yàn)得到滿意成果后，再逐次推廣到所有折頁機(jī)，徹底解放了折頁工的“眼睛”。

3鎖線機(jī)錯(cuò)帖視覺檢測系統(tǒng)探索改造

鎖線產(chǎn)品一般書帖較多，基本都是精裝書，質(zhì)量要求較高，如果出現(xiàn)錯(cuò)帖，造成的影響和成本浪費(fèi)都是巨大的。為此，我們又將視線轉(zhuǎn)移到鎖線機(jī)，開始研究對鎖線書帖錯(cuò)貼進(jìn)行檢測。

膠訂線

與配頁機(jī)、折頁機(jī)不同的是，鎖線書帖檢測在一個(gè)循環(huán)內(nèi)，每一個(gè)書帖都不一樣，每次取像與系統(tǒng)對比都是不一樣的。

每一個(gè)品種的所有書帖，每一個(gè)循環(huán)周期與另一個(gè)循環(huán)的書帖檢測都是相同的。因此，在程序設(shè)計(jì)上要進(jìn)行調(diào)整，操作設(shè)置時(shí)，按鎖線書帖的順序先進(jìn)性一個(gè)循環(huán)的整體設(shè)置，得到正常生產(chǎn)時(shí)每次取像與對應(yīng)的系統(tǒng)存儲值進(jìn)行對比，系統(tǒng)判斷正確或錯(cuò)誤。

正常生產(chǎn)時(shí)，“系統(tǒng)”一旦發(fā)現(xiàn)“錯(cuò)誤”，將驅(qū)動鎖線機(jī)停機(jī)，操作人員對錯(cuò)誤的書帖再進(jìn)行處理。系統(tǒng)加裝后，操作人員主要精力就轉(zhuǎn)移到鎖線質(zhì)量提高和效率提高上了，無需在正常生產(chǎn)過程中時(shí)刻去關(guān)注書帖是否出錯(cuò)，因?yàn)橐曈X系統(tǒng)已解決了這些問題。

視覺檢測技術(shù)的應(yīng)用確實(shí)為解決錯(cuò)帖質(zhì)量帶來了自動化、智能化，減少了檢查人員，提升了生產(chǎn)效率。僅是膠訂線加裝該系統(tǒng)后，一個(gè)班一條生產(chǎn)線就減少了兩人，人力成本的節(jié)約就相當(dāng)可觀。節(jié)約下來的人力，正好可以補(bǔ)充到其他工序，同時(shí)解決招工難和人力不足問題。

需要注意的是，智能不等于萬能，有了視覺檢測系統(tǒng)，不等于就完全進(jìn)入了保險(xiǎn)箱，還需要根據(jù)企業(yè)具體情況進(jìn)行有效管理，對系統(tǒng)進(jìn)行有效維護(hù)，要按照規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行。

要制訂針對性的管理制度，促進(jìn)員工積極使用，把系統(tǒng)用好，用積極的態(tài)度和有效的辦法擁抱新技術(shù)，而不是舍不得老傳統(tǒng)進(jìn)行抵觸。在技術(shù)管理和維護(hù)保養(yǎng)上，也要進(jìn)行加強(qiáng)，不能一裝了事，一用出事。

首先，要加強(qiáng)對系統(tǒng)的清潔保養(yǎng)。照相機(jī)、傳感器都是精密光敏器件，一旦被紙灰等贓物污染，就會喪失靈敏度，因此，要跟隨配頁機(jī)保養(yǎng)時(shí)進(jìn)行清潔擦拭，使其干凈整潔；

其次，要選擇重要特征取像。每次調(diào)試取像時(shí)，要注意書帖圖文區(qū)域場景的選擇，一定要選擇區(qū)別于其他書帖特別是臨近書帖的重要特征，避免因取像相似而造成無法識別；

第三，根據(jù)系統(tǒng)自帶光源，調(diào)整相機(jī)與書帖的角度。有效照明會使被測特征對比度最大化，更利于識別檢測，據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%視覺檢測系統(tǒng)應(yīng)用的成功案例來自于恰當(dāng)?shù)恼彰鳎?/p>

第四，人為隨機(jī)放置錯(cuò)帖檢查機(jī)器連接是否正常，開機(jī)后用錯(cuò)帖對系統(tǒng)進(jìn)行一次隨機(jī)測試，養(yǎng)成好習(xí)慣，同時(shí)也是對系統(tǒng)性能和識別精準(zhǔn)度的掌握；

第五，要注意檢查元件緊固不松動。在實(shí)際生產(chǎn)中可能會因?yàn)檎{(diào)節(jié)機(jī)器或塞紙堵車，觸碰到加裝的元件和線路，造成元件松動、位移，從而影響檢測識別；

第六，配置的電腦要專用。不要在電腦上安裝其他軟件，不要隨意刪除電腦里的程序，不要將電腦直接連接外網(wǎng)，外來U盤不要直接往電腦里插拔；

第七，要檢查屏幕顯示的操作是否正確。生產(chǎn)過程中，要注意檢查顯示屏幕，特別是當(dāng)有其他人員靠近屏幕時(shí)，不要讓人用手觸摸屏幕，以免無意的觸摸造成對檢測模式和精度的修改，造成錯(cuò)誤的操作設(shè)定。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和對智能制造的不斷需求，視覺檢測技術(shù)在印刷品質(zhì)量控制和細(xì)節(jié)管理上潛力巨大。在印前環(huán)節(jié)，可利用視覺定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)印版打孔機(jī)高精度定位，打孔準(zhǔn)確，保證版材在上膠印機(jī)前第一道工序合格；可利用視覺檢測技術(shù)，對印版進(jìn)行拍照，與模版文件進(jìn)行對比，檢查印版是否有圖片、文字、符號等信息缺失，避免造成質(zhì)量問題和生產(chǎn)資料的浪費(fèi)。

在印刷環(huán)節(jié)，可利用在線/離線的視覺系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)印刷過程中的質(zhì)量問題，如堆墨、飛墨、缺印/淺印、套印不準(zhǔn)、顏色偏差等，同時(shí)在線設(shè)備可將顏色偏差和墨量多少的檢測結(jié)果反饋給印刷系統(tǒng),控制印刷設(shè)備的供墨量，對供墨量進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，提高印刷質(zhì)量和效率。

在印后環(huán)節(jié)，可利用視覺檢測系統(tǒng)自動化的色碼掃描技術(shù)、數(shù)量檢測技術(shù)、形狀識別技術(shù)，在線/離線實(shí)現(xiàn)對成品圖書的儲運(yùn)管理。視覺檢測系統(tǒng)還可與MES系統(tǒng)對接，對作業(yè)信息進(jìn)行感知、處理、反饋，實(shí)現(xiàn)作業(yè)管理智能化；通過與印刷設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息互通，與ERP系統(tǒng)對接進(jìn)行數(shù)字交互，為印刷企業(yè)信息化管理系統(tǒng)裝上“千里眼”。

解決印刷發(fā)展困境，智能化新技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)是首選之策，視覺檢測技術(shù)應(yīng)用空間巨大。一方面，降低勞動強(qiáng)度、減少人力成本迫切需要新技術(shù)；另外一方面，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高、智能制造迫切需要新技術(shù)。利用視覺檢測技術(shù)，對傳統(tǒng)印刷設(shè)備進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)量質(zhì)量檢測、設(shè)備數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)信息管理，不失為智能制造的一劑良方。