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1、印刷品质量检测系统昆明理工大学 印刷质量检测与评估课程论文 印刷品质量检测系统 摘要 随着科学技术的发展和人们对印刷品要求的日渐提高, 现代印刷行业的自动化程度越来越高, 这对印刷品的质量检测提出了更高要求。印刷品的质量检测不仅是印刷质量数据化规范化的基础, 而且是后续印刷自动控制的必要环节。 Abstract With the development of science and technology and peoples requirement for print are increasing，The degree of automation of modern printing ind
2、ustry more and more high, The test puts forward higher requirements about the quality of the print. Print quality inspection is not only the basis of digital printing quality standardization, And it is essential for subsequent printing and automatic control. 前言 近年来, 随着对印刷品质量要求的不断提高,为了将不良印品的产生控制在最小限度
3、,严禁不良品向外流通,要求印刷现场必须建立起严格的生产体制和管理体制。与此同时, 印刷品的检测手段也发生了变革考虑到生产效率或经济性. 由摄像机和信号处理电路组成的印刷质量检测装置, 代替了视觉检测开始被广泛采用。如在卷绕部位的前面安装检测机, 若发现不良. 操作人员会立即排除导致不良的因素, 将损失控制到最小。加工后的印刷品用复卷检验机检测, 将发现的不良部分除去使之变成优良品等。像这样配合不同的印刷目的,各种检测系统正在印刷现场大显身手。 一、印刷品质量检测方法 1.1密度计 密度计是用于测量产品的实地密度和网点积分面积的仪器。密度计的工作原理是比较表面反射的光或透射的光的强度与照射在表面
4、上的光强度, 然后, 通过一定的逻辑关系来计算出密度值。密度计有两种形式: 反射密度计和透射密度计。透射密度计是用于测量从透明材料透过的光量; 反射密度计是用于测量从印刷品反射的光量, 以便印刷生产过程中对质量进行控制。密度计配合相应的测控条, 还能测量网点增大值、图像密度反差、相对反差值等, 是检测图像印刷品质量的重要仪器。密度计的误差范围如下: (1 ) 单机对同一点密度重复数值的允许误差为1%; (2 ) 单机密度测量线性度的允许误差为1%; (3 ) 多机对同一点密度量度数值的允许误差为2%。一旦油墨被确定, 实地密度就只与墨层厚度存在关系, 它能间接地反映出承印材料上的墨层厚度。因此
5、, 对实地密度的测控是客观评价印刷质量的基础。密度计对实地色块的测量原理就是密度计内部光源发出的光经过滤色片以后, 照射在实地色块上, 实地色块吸收一部分光, 同时反射一部分光,被反射的光被密度计的接收器接收, 密度计内的电子元件比较这两次光通量的差异, 计算出密度值, 密度值是一个没有单位的物理量。打样时, 用反射密度计测定符合质量要求的色标的实地密度; 印刷时, 参照样张色的实地密度印刷, 就能使两者的墨色相接近。另外, 在印刷过程中, 抽样测量印张上色标的实地密度, 可以检查出供墨量是否适当, 以及批量印刷品的供墨量是否均匀。 1.2密度计对实地色块的测量原理 印刷实地密度是指某一种色墨
6、在承印材料上印成实地色块的反射密度。影响实地密度的因素主要有油墨的颜料、连接料对光线的吸收和油墨的墨层厚度以及墨膜的结膜状态等。在具体的生产过程中, 一旦油墨被确定, 实地密度就只与墨层厚度存在关系, 它能间接地反映出承印材料上的墨层厚度。因此, 对实地密度的测控是客观评价印刷质量的基础。密度计对实地色块的测量原理就是密度计内部光源发出的光经过滤色片以后, 照射在实地色块上, 实地色块吸收一部分光, 同时反射一部分光,被反射的光被密度计的接收器接收, 密度计内部的电子元件比较这两次光通量的差异, 计算出密度值, 密度值是一个没有单位的物理量。打样时, 用反射密度计测定符合质量要求的色标的实地密
7、度; 印刷时, 参照样张色的实地密度印刷, 就能使两者的墨色相接近。另外, 在印刷过程中, 抽样测量印张上色标的实地密度, 可以检查出供墨量是否适当, 以及批量印刷品的供墨量是否均匀。 1.3密度计对网点密度和网点面积的测量 密度计除了可以测量印刷品的实地密度外, 还可以测量网点密度和网点面积率以及网点增大值。测量原理如下: 首先调用测量密度计的测量功能“网点覆盖率” , 接着测量实地密度, 然后测量网点密度, 密度计内的电子元件将根据内部程序计算出网点覆盖率。网点增大值是指分色片上网点面积与相应印刷品上的网点面积之间的差值。可以借助于密度计计算出网点增大值, 通过反射密度计测量出印刷品某处的
8、网点覆盖率, 再测量出对应胶片处的网点覆盖率, 两项相比得到网点增大值。 二、印刷品质量自动检测系统 采用机械化、自动化、数字化的印刷品质量自动检测系统通过CCD将印刷图像在线实时地拍摄下来存入计算机, 通过数字图像处理的方法与保存在计算机中的标准图像进行比较, 检测印刷品中的缺陷, 如颜色失真、粘脏、污点、起皱、漏印、套印不准等, 找出两者之间差异并分析产生误差的原因, 进而根据分析结果来设置印刷机的调整参数,通过控制系统调整印刷机的工作状态, 使印品与标准样张尽可能一致。印刷品质量自动检测系统除了自动化高、人为干扰少等优点外, 能够保证整体画面的质量。而传统的检测方法一般是通过对控制条的检
9、测来判断,不能保证整体画面的质最。此外, 也节省了控制条所占的版面空间, 节约了材料。用计算机对采集到的数字图像进行转换计算, 还可以得到如密度值、色度值、网点面积率等参数o 三、国内印刷质量自动检测系统的现状 一些印刷企业尤其是烟草公司对质量的要求很高，一旦出现质量问题，就会造成大量退货。为了降低风险，大多数印刷厂都采取对印刷品施行人工全检的方法。但人工全检存在其局限性，且不说人会存在视觉疲劳的问题，仅要在极短的时间内，检出印刷中可能发生的各种问题，这已是一件极具难度的工作。因此要真正保证品质，做到零缺陷，采用印品质量自动检查是必不可少的。百分之百的印品质量保障，还不是印刷质量自动检测的全部
10、目标。即便所有的印刷缺陷都已检出，但此时废品已生成，浪费已经造成，对印刷厂的成本降低，效益提高并未真正起到作用。因此印刷自动检测的重要目标是要减少或避免废品的生成，降低废品率。当然对已生成的废品要能百分百检出。印刷中存在的色差、套准、刀 线及条码等问题，都是渐进的、累积的、放大的，我们把这些渐进累积的问题称为印刷中的过程问题。而那些印刷中随机产生的问题，如脏点、飞墨等，则称其为随机问题。过程问题一旦开始出现，若不及时采取措施，尤其是在凹印这样高速的印刷系统中，它会快速累积，直至产生大量废品。但若在人眼能分辨出这些问题之前，通过印刷自动控制设备的监测、分析、判断，及时给出警报，操作员及时采取措施
11、，则过程问题完全有可能被消灭在变成废品之前。对印刷中的 随机问题，则不必采取措施，但须有手段将其检出，避免废品流出。要解决过程控制问题，关键是要在人眼不能辨别之前，就及时察觉到问题的存在。从技术角度讲，这一目标只能依靠印刷质量自动检测系统来实现。 3.1影响印刷质量的两个核心问题及自动检测技术必要性、可行性 总结印刷中最常出现的印刷质量问题可以分为印刷色彩问题和印刷缺陷问题两大类，印刷色彩问题主要表现为偏色，印刷缺陷问题主要表现形状缺陷。彩色印刷所使用的胶印机通常有单色胶印机、双色胶印机和四色胶印机。产生偏色的原因主要有三点：第一，双色胶印机印刷彩色封面的一般原则，当使用双色胶印机印刷彩色封面
12、时，同时印刷的两个色是湿叠湿方式，而后印的两个色印刷方式相对于前两个色而言是湿叠干的。第二，四色胶印机印刷彩色封面的一般原则，当用四色印刷机印刷彩色封面时，由于它是湿叠湿的印刷方式，这在印刷工艺上增加了难度，要求四种颜色的油墨叠印后的密度值要小，每一色的墨层厚度要薄，否则就会出现背面蹭脏或其他印刷事故。第三，油墨的黏度与颜色的关系，油墨的黏度是指油墨内聚力的大小或墨层断裂时所产生的阻力大小，在多色印刷中，我们要按照油墨黏度由大到小的印刷顺序进行印刷，即前一色的油墨黏度大于 后一色的油墨黏度，这样才能保证油墨正常叠印。根据对印刷品质量影响因素的分析，可知其缺陷一般为形状缺陷。其主要关注形状特征，
13、例如线条形状缺陷。在多数可用的图像质量检测中，有一些是适合于评价图像质量的度量指标。这些检测内容包括：点质量、线质量、文字质量、超范围的喷涂和空间分辨率。常见的印刷品缺陷主要有：飞墨、针孔、漏印、黑点、刮擦、套印不准等。这些缺陷的检测目前普遍采用的是人工目测的手段，劳动强度大，费时费力，检测标准不统一。特别是随着印刷速度的提高，已逐渐无法满足生产的需求。因此，印刷 品缺陷的自动检测逐渐成为行业的趋势。为了提高生产效率，在线智能检测技术引入了印刷过程，基本原理如下：系统通过CCD 摄像镜头，采集无缺陷印品作为标准图像，然后在印刷生产线上采集待检图像，将采集到的每一帧待检图像传输给现场与标准图像进
14、行对比分析，找出有质量问题的图像，从而发现该帧图像所对应印刷品的质量问题，最后自动调节相应的印刷部质量的在线控制。印品在线检测在具体实施时，一般分为两步：首先是检测准备，即通过对合格产品的图像采集，获得标准印刷品图像。其次是实际检测，即将待检印刷品的图像与标准模板进行比较，从而根据比较结果确定缺陷存在与否及缺陷位置，并记录该缺陷信息。 四、印刷质量检测装置的概要 印刷质量检测装置是将多台彩色线式传感摄像机、照明装置。可发生同步信号的编码器单元等安里到印刷品的上方, 发出的信号被传递到装有检测单元的控制器上。 线式传感摄像机所捕捉到的图案信号, 被传送到BCON控制器内的、尼利可独有的硬件上。被
15、传递的信号分别经过(R )、(G )、(B) 修正后. 利用编码器单元获得卷材的移动量并通过来自机器来的同步的脉冲信号, 将标准图像保存到标准图像存储器内。 然后随时将读取的图案信号和标准图像信号作比较,如有缺陷则输出缺陷信号。缺陷的种类有五种.即点状的重疵点、轻疵点. 线状的长疵点、短疵点和轻徽污迹。将数据分类、累计处理后,即可进行缺陷的监视器显示、警报输出, 打印以及在卷材边缘贴标签等。 4.1在线检测系统构成 为了解决印刷过程中的自动缺陷检测问题，可以根据印刷缺陷特征设计在线检测系统，其主要包括图像获取、定位、检测、以及结果输出四个部分组成，图像采集由CCD、镜头、光源、视频图像采集卡和
16、计算机组成，定位主要通过软件编程完成图像的噪声去除、几何变换和定位确定，图像检测系统主要是通过二值化图像对印刷产品进行自动检测过程，结果输出主要是将数据转换部分计算得到的数据输出，并进行印刷特征量的显示，如墨量显示。当建立起了全画面印刷质量检测系统，通过CCD摄像机，对印刷品进行连续拍照，将拍摄到的每一帧图像传输给现场计算机，通过图像处理软件，对图像信息进行分析处理，找出有质量问题的图像，给出该图像所对应的印刷品的质量问题，然后通过传输线路将信息反馈给操作人员或直接反馈给印刷机进行调整。这样不仅可以减轻工人劳动强度，而且将减少次品和提高生产效率。对于印刷品缺陷的在线检测系统硬件部分如图一所示，
17、主要由CCD、镜头、图像采集卡、计算机及其显示系统组成。 首先，CCD、镜头、光源和图像采集卡共同完成对图像的采集与数字化。高质量的图像信息是系统正确判断和决策的原始依据，是整个系统成功与否的关键所在。CCD 器件可以分为线阵式和面阵式两大类。线阵CCD一次只能获得图像的一行信息，被拍摄的物体必须以直线形式从摄像机前移过，才能获得完整的图像，因此非常适合对以一定速度匀速运动的物体的图像检测。而面阵CCD 则可以一次获得整幅图像的信息。在全画面检测系统中，采用了索尼公司的Bayer 转化的面阵CCD。经过实验，对小幅面的印刷品，印刷品与镜头的物距为15mm 时，光源的照度最均匀，成像质量好。因此
18、选用镜头焦距3.5-8mm，成像尺寸为1/3 英寸，光圈为F1.4。光源采取前向垂直照明的方式。再次，图像采集模块的任务主要是完成采集图像到屏幕实时显示的控制，采集方式分为单帧采集和实时采集并显示。在全画面印刷质量检测系统中，着重要对采集的图像进行二值化处理后，对图像数据进行分析，属于较复杂的过程，所以采用了把单帧采集的图像存储到指定位置后，再使用图像的指针调用图像进行处理。最后，输出系统主要完成对结果的输出并且根据输出数据调节印刷过程，包括暂停、重印、覆盖等操作。 4.2、在凹版印刷机上的检测 经放卷辊放出的卷材, 在自动套色控制装置的控制下.以1号印刷机组所印刷的标记位! 为荃准.经2 号
19、至6 号各印刷机组时所印刷的标记位置的偏差得到修正。这样图案的轮廓部分就不会发生颜色偏差。塑料膜等印刷材料因发生伸缩. 导致印刷的轮廓部分发生颜色偏差时. 自动套色控制装l 便会发出位置偏差的报替信号。报警监视装置收到信号后会在卷材上发生颜色偏差的地方贴上标签. 每当文换收卷辊时,所储存的数据就会被统一输送到打印机上进行打印。为了检测颜色偏差以外的印刷不良在印刷机组出口和收卷辊之间安置了印刷质量检测用摄像机。这种摄像机的摄像元件采用了彩色线式传感器,可将图案信息做R (红)、G (绿)、B (蓝) 三色分解后发送到印刷质量检测装置上,与存储器中的标准图像作浓度对比。检测的设定非常简单. 只要从
20、预先登记好的五个判定等级中选择即可。当检测出缺陷时,监视器上会交替显示标准图像和检测图像. 缺陷很容易被识别。同时.为了指出缺陷流动方向的位里,还能在有缺陷的卷材边缘贴上标签。检测结束后, 使用档案功能还可以在监视器上确认缺陷图像, 或将其打印出来。此外为了在不降低画质的情况下将缺陷部位扩大进行监视.还可同时使用静止图像装里。在印刷质量检测摄像机的下流安装静止图像摄像机, 印刷质量检测装置发出的信号会使摄像机移动到污溃的通过点,从而将缺陷图像拍摄下来。 4.3引进印刷质量检测装置的效果 印刷质量检测装置虽然很昂贵, 但是引进该装置不但可以提高成品率. 还能降低生产成本。同时.顾客的不满少了.对产品的信赖度自然也会提高。由于印刷质量稳定.可减少因“ 重印”而导致的浪费. 提高生产率。此外机械的消耗减少. 有望降低维修费用等。 五、结束语 随着高新技术对印刷行业的高速渗透, 彩色印刷呈现着数字化、自动化、系统化、多样化的发展趋势, 我们可以预见未来的印刷质最标准将进一步提升, 由此推动彩色印刷质量检测朝着数据化、规范化、标准化、自动化方向前进。让我们将更多的目光投向未来, 关注印刷质量检测技术的发展。
