一、行業(yè)背景

隨著(zhù)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(yè)對質(zhì)量的要求也緊跟提高，然而在大規模的產(chǎn)品印制過(guò)程中，印刷品表面經(jīng)常會(huì )出現二維缺陷，例如臟點(diǎn)、漏印、擦版、白點(diǎn)、脫墨、飛墨、套印不良等，這些缺陷會(huì )影響印刷品的美觀(guān)和品質(zhì)，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(lái)極大的麻煩，一旦出現質(zhì)量問(wèn)題，就會(huì )造成大量退貨。

為了降低風(fēng)險，大多數印刷廠(chǎng)都采取對印刷品實(shí)行人工全檢的方法。如果印刷品質(zhì)量采用人員控制，那么通常情況下，人都會(huì )受環(huán)境、心情等主客觀(guān)因素影響導致人工檢測標準不統一，因此，人眼是無(wú)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(jìn)步，在現代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，越來(lái)越多涉及到各式各樣旳檢驗、生產(chǎn)監視及圖像識別等多種應用領(lǐng)域。由此人們開(kāi)始考慮利用機器視覺(jué)來(lái)取代人工視覺(jué)，它由光電成像系統采集被控目標的圖像，而后經(jīng)由計算機或專(zhuān)用的圖像處理模塊進(jìn)行數字化處理，根據圖像的像素分布、亮度和顏色等信息，進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等判別。如此一來(lái)，就將計算機的快速性、可重復性，與人眼視覺(jué)的高度智能化和抽象能力結合起來(lái)了。

機器視覺(jué)是一項綜合技術(shù)，其中包括數字圖像處理技術(shù)、機械工程技術(shù)、控制技術(shù)、光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與機器視覺(jué)技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)、人機接口技術(shù)等。如表1所示，機器視覺(jué)的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

表1 人工檢測與機器視覺(jué)檢測對比

1、精度高。作為一個(gè)精確測量?jì)x器，設計優(yōu)秀的視覺(jué)系統能夠對一千個(gè)或更多部件的一個(gè)空間進(jìn)行測量，因為此種測量不需要接觸，所以對脆弱部件沒(méi)有磨損和危險；

2、連續性。視覺(jué)系統可以使人們免受疲勞之苦。因為沒(méi)有人工操作者，也就沒(méi)有人為造成的操作變化。多個(gè)系統可以設定單獨運行；

3、成本效率高。隨著(zhù)計算機處理器價(jià)格的急劇下降，機器視覺(jué)系統成本效率也變得越來(lái)越高。一個(gè)價(jià)值幾萬(wàn)元的視覺(jué)系統可以輕松取代三個(gè)人工檢測者，其操作和維持費用非常低；

4、靈活性。視覺(jué)系統能夠進(jìn)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。

二、機器視覺(jué)在印刷包裝行業(yè)的應用

機器視覺(jué)檢測系統是根據人們的生產(chǎn)需要及光電、視頻、印刷等技術(shù)發(fā)展到一定水平才誕生的高科技產(chǎn)品。它能直接對印刷品進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，以最快捷的方式將質(zhì)量缺陷以圖像的形式反饋出來(lái)，從而能直觀(guān)地指導操作者進(jìn)行調整。同時(shí)它也提高了工藝質(zhì)量和工作效率，減少了人工抽檢產(chǎn)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(chǎn)效率，減少印刷材料的浪費，可以說(shuō)是一種非常有效的成本控制系統，深受各個(gè)印刷企業(yè)的青睞。該系統具有以下特點(diǎn)：

1）采用高速線(xiàn)陣相機，能夠適應不同長(cháng)度的檢測對象；

2）采用國外先進(jìn)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??；

5）采用高像質(zhì)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(yè)中，光源、相機等設備安裝于機器壓印輥筒上方，對稱(chēng)線(xiàn)光源將均勻光照射在產(chǎn)品上，產(chǎn)品表面的圖像信息由成像光路，經(jīng)過(guò)高像質(zhì)鏡頭在上完成成像過(guò)程。高速線(xiàn)陣在一個(gè)積分周期內完成對產(chǎn)品的一維成像，并通過(guò)紙張的自身運動(dòng)，完成二維成像。成像后的圖像信息經(jīng)過(guò)數據采集系統進(jìn)入計算機，如圖1所示，在計算機中，每一幅圖像通過(guò)與程序中的圖像比較，確定產(chǎn)品圖案上是否有瑕疵。根據比較結果對合格品和廢品進(jìn)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(shí)時(shí)顯示，其中主顯示器還可在檢測的過(guò)程中切換到操作界面，以便實(shí)施人工干預和調整。

圖1 系統設計示意圖

系統的檢測過(guò)程事實(shí)上是一個(gè)圖像匹配過(guò)程，在系統進(jìn)行正常質(zhì)量控制之前，需要先進(jìn)行模板的建立和調試，即制定出一個(gè)質(zhì)量標準，然后將數據采集系統采集到的每一張產(chǎn)品和標準圖像進(jìn)行對比，依次判定所印產(chǎn)品是否符合質(zhì)量要求，如果出現傾向性質(zhì)量問(wèn)題立即報警提醒機臺人員處理，如果出現連續性質(zhì)量問(wèn)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(kāi)機，其檢測流程如圖2所示。

圖2 檢測系統流程圖

三、機器視覺(jué)檢測系統的應用前景

對于如何解決印刷品質(zhì)量控制問(wèn)題，人們曾研發(fā)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(zhì)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(yè)渴望得到一種直觀(guān)、簡(jiǎn)單易行、操作方便的質(zhì)量控制方法。近年來(lái)，機器視覺(jué)檢測系統就已經(jīng)開(kāi)始加速進(jìn)入印刷各工序中，代替人工進(jìn)行質(zhì)量檢測和控制，以此提高檢測精度和檢測效率。隨著(zhù)社會(huì )老齡化，這在“用工荒”的背景下具有極其長(cháng)遠的戰略發(fā)展意義。但是，全流程的印刷質(zhì)量檢測方案并不是每個(gè)印刷工序質(zhì)量檢測的簡(jiǎn)單堆砌和組合，而需要不斷地深度融合，并持續發(fā)展。為解決客戶(hù)的痛點(diǎn)，我司將會(huì )在印刷機GTS 924聯(lián)動(dòng)線(xiàn)上應用一套在線(xiàn)視覺(jué)質(zhì)量檢測系統，它通過(guò)在流程早期發(fā)現問(wèn)題來(lái)提供產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)力，并減少浪費，幫助客戶(hù)實(shí)現降本增效的目標。

此外，包裝印刷質(zhì)量缺陷視覺(jué)檢測系統將具有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢：

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

2）印刷質(zhì)量的控制環(huán)節逐漸前移，印前工序、印后工序的印刷質(zhì)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(zhì)量缺陷檢測系統的數據綜合分析軟件，實(shí)現檢測系統軟件和客戶(hù)ERP系統的無(wú)縫銜接，全工序檢測系統將向企業(yè)決策者提供更加系統、完善的質(zhì)量分析報告、質(zhì)量決策建議，最終將視覺(jué)檢測系統融入到工廠(chǎng)品質(zhì)體系中。