行業背景 ? ? ?

隨著生活水平的提升，人們對印刷品的要求也日漸提高，因此一些包裝印刷企業對質量的要求也緊跟提高，然而在大規模的產品印制過程中，印刷品表面經常會出現二維缺陷，例如臟點、漏印、擦版、白點、脫墨、飛墨、套印不良等，這些缺陷會影響印刷品的美觀和品質，并影響人們對內容的辨識，特別是在醫藥用的標簽或標識方面，給人們帶來極大的麻煩，一旦出現質量問題，就會造成大量退貨。

為了降低風險，大多數印刷廠都采取對印刷品實行人工全檢的方法。如果印刷品質量采用人員控制，那么通常情況下，人都會受環境、心情等主客觀因素影響導致人工檢測標準不統一，因此，人眼是無法連續、穩定地完成這些帶有高度重復性和智能性的工作，其它物理量傳感器也難有用武之地。

科技的不斷進步，在現代工業自動化生產中，越來越多涉及到各式各樣的檢驗、生產監視及圖像識別等多種應用領域。由此人們開始考慮利用機器視覺來取代人工視覺，它由光電成像系統采集被控目標的圖像，而后經由計算機或專用的圖像處理模塊進行數字化處理，根據圖像的像素分布、亮度和顏色等信息，進行尺寸、形狀、顏色等判別。如此一來，就將計算機的快速性、可重復性，與人眼視覺的高度智能化和抽象能力結合起來了。

機器視覺是一項綜合技術，其中包括數字圖像處理技術、機械工程技術、控制技術、光源照明技術、光學成像技術、傳感器技術、模擬與機器視覺技術、計算機軟硬件技術、人機接口技術等。如表1所示，機器視覺的顯著優點主要包括以下幾點：

1）精度高

作為一個精確測量儀器，設計優秀的視覺系統能夠對一千個或更多部件的一個空間進行測量，因為此種測量不需要接觸，所以對脆弱部件沒有磨損和危險。

2）連續性

視覺系統可以使人們免受疲勞之苦。因為沒有人工操作者，也就沒有人為造成的操作變化。多個系統可以設定單獨運行。

3）成本效率高

隨著計算機處理器價格的急劇下降，機器視覺系統成本效率也變得越來越高。一個價值幾萬元的視覺系統可以輕松取代三個人工檢測者，其操作和維持費用非常低；

4）靈活性

視覺系統能夠進行各種不同的測量。當應用變化后，只需軟件做相應更新或者升級以適應新的需求即可。

表1 人工檢測與機器視覺檢測對比

機器視覺在印刷包裝行業的應用 ? ?

機器視覺檢測系統是根據人們的生產需要及光電、視頻、印刷等技術發展到一定水平才誕生的高科技產品。它能直接對印刷品進行實時檢測，以最快捷的方式將質量缺陷以圖像的形式反饋出來，從而能直觀地指導操作者進行調整。同時它也提高了工藝質量和工作效率，減少了人工抽檢產品的強度和密度，減少了人為不可控因素。它的應用能極大地提高生產效率，減少印刷材料的浪費，可以說是一種非常有效的成本控制系統，深受各個印刷企業的青睞。該系統具有以下特點：

1）采用高速線陣相機，能夠適應不同長度的檢測對象；

2）采用國外先進的圖像采集卡和處理平臺；

3）圖像分辨率為0.1X0.1mm2，甚至更精確；

4）扁平式箱體結構，占用空間小；

5）采用高像質鏡頭和消雜光光路設計，從而獲得高清晰度圖像；

在印刷包裝行業中，光源、相機等設備安裝于機器壓印輥筒上方，對稱線光源將均勻光照射在產品上，產品表面的圖像信息由成像光路，經過高像質鏡頭在上完成成像過程。高速線陣在一個積分周期內完成對產品的一維成像，并通過紙張的自身運動，完成二維成像。成像后的圖像信息經過數據采集系統進入計算機，如圖1所示，在計算機中，每一幅圖像通過與程序中的圖像比較，確定產品圖案上是否有瑕疵。根據比較結果對合格品和廢品進行數量統計、標識位置、報警信號、停機信號等。采集到的每一幅圖像都將在顯示器上實時顯示，其中主顯示器還可在檢測的過程中切換到操作界面，以便實施人工干預和調整。

圖1 系統設計示意圖

系統的檢測過程事實上是一個圖像匹配過程，在系統進行正常質量控制之前，需要先進行模板的建立和調試，即制定出一個質量標準，然后將數據采集系統采集到的每一張產品和標準圖像進行對比，依次判定所印產品是否符合質量要求，如果出現傾向性質量問題立即報警提醒機臺人員處理，如果出現連續性質量問題則由系統控制印刷機停機，等待機臺人員處理完畢后方可開機，其檢測流程如圖2所示。

圖2 檢測系統流程圖

機器視覺檢測系統的應用前景 ? ?

對于如何解決印刷品質量控制問題，人們曾研發了不少方法，如測控條、測試版，以及人工抽查、機器掃描等等。雖然這些方法在一定程度上起到了印刷品質量控制作用，但是使用效果還是不盡如人意，這在一定程度上是不利于競爭的。因此，印刷企業渴望得到一種直觀、簡單易行、操作方便的質量控制方法。

近年來，機器視覺檢測系統就已經開始加速進入印刷各工序中，代替人工進行質量檢測和控制，以此提高檢測精度和檢測效率。隨著社會老齡化，這在“用工荒”的背景下具有極其長遠的戰略發展意義。但是，全流程的印刷質量檢測方案并不是每個印刷工序質量檢測的簡單堆砌和組合，而需要不斷地深度融合，并持續發展。為解決客戶的痛點，東方精工將會在印刷機GTS 924聯動線上應用一套在線視覺質量檢測系統，它通過在流程早期發現問題來提供產品質量，從而提高生產力，并減少浪費，幫助客戶實現降本增效的目標。

此外，包裝印刷質量缺陷視覺檢測系統將具有以下幾個發展趨勢：

1）光學成像系統及圖像處理軟件更加貼近印刷工藝的實質，最終比拼的不是CCD相機數量多少，而是光學成像系統對于印刷工藝中各種缺陷的表現能力。

2）印刷質量的控制環節逐漸前移，印前工序、印后工序的印刷質量缺陷檢測系統將得到更廣泛的應用。

3）采用全流程印刷質量缺陷檢測系統的數據綜合分析軟件，實現檢測系統軟件和客戶ERP系統的無縫銜接，全工序檢測系統將向企業決策者提供更加系統、完善的質量分析報告、質量決策建議，最終將視覺檢測系統融入到工廠品質體系中。

編輯：黃飛

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