基于CCD及其視覺技術的噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統及方法

孔真

（烏魯木齊職業大學 新疆 烏魯木齊 830002）

基于CCD及其視覺技術的噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統及方法

孔真

（烏魯木齊職業大學 新疆 烏魯木齊 830002）

為了研究基于CCD、視覺技術下噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統的設計方法?；贑CD技術，能夠依將噴墨數字印刷中圖像信息轉化為數字信息，并運用視覺技術，依據噴墨數字印刷數字圖像進行質量檢測，以確保提升該系統應用價值。結果證實，在CCD及其視覺技術支持下，優化設計噴墨數字印刷質量檢測的閉環控制系統，使用中的系統協調性和重復性比較可靠性提升82.0%，發揮積極應用價值。結論表明，在設計噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統中，基于CCD及其視覺技術進行優化設計，并能夠優化質量檢測方法，對于提升系統應用性能發揮積極影響。

閉環控制；噴墨數字印刷質量檢測；視覺技術；CCD；系統

在我國傳統噴墨數字印刷中，對于其質量檢測方面，主要是采用人工來進行質量檢測的辦法，不僅實際中的工作量較大，也易受檢測人員的主觀因素影響，造成漏檢，降低噴墨數字印刷。隨著近年迅速發展的CCD及其視覺技術，優化設計出在噴墨數字印刷質量檢測方面的閉環控制系統，可節省大量勞動力資源，極大地提高了工作效率。

1 CCD及其視覺技術

1.1 CCD技術

在噴墨數字印刷之中，運用基于CCD技術的數字照相機以及掃描儀等相關設備，有效捕獲噴墨印刷前的圖像[1]，同時，也可有效利用CCD技術，實現對噴墨印刷品的數字化展現，以便可以獲得清晰的圖像，提升印刷品的印刷質量效果[2]。在噴墨印刷之中，可以根據CCD技術基礎，對印刷圖像中的字符、線條以及色彩、網點等指標進行檢測，從而有效評估控制噴墨數字印刷質量[3-5]。

1.2 視覺技術

據悉，視覺技術就是將圖像處理、計算機圖形學、模式識別、計算機技術、人工智能等眾多學科高度集成和有機結合，而形成的一門綜合性的技術[6]。視覺技術在高速、細微和重復的制造過程中顯得非?？煽縖7]。

2 系統設計需求分析

在本次系統設計中，采用計算機來模擬人眼檢查的視覺功能，能夠從客觀噴墨數字印刷圖像之中，提取出相關質量檢測信息，進行可以對其進行處理，最終可以得出質量檢測控制結果，確保提升噴墨數字印刷質量[8-12]。噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統中，對噴墨數字印刷質量檢測中，針對印刷色彩的信息分析方面，可以運用密度計以及分光光度計進行檢測[13]，并可加大對色彩復制效果的檢測，確保印刷圖像文字以及線條輪廓是清晰的，能夠在印刷后提升網點復制的質量，避免產生印刷質量缺陷。在系統設計中，基于CCD及其視覺技術，從圖像的色差、顏色灰平衡以及色域范圍等質量控制指標中出發，自動檢測噴墨數字印刷弊端，并可實現閉環控制的缺陷實時補償，從而能夠有效的控制噴墨數字印刷色彩偏差，有效確保系統設計符合實際需求。

3 設計基于CCD、視覺技術的噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統

3.1 總體設計結構

在CCD技術以及視覺技術支持下，針對噴墨數字印刷質量檢測過程中，設計的閉環控制系統，主要由CCD數字信息轉化攝像頭部分、印刷圖像采集卡、光線照明部分、噴墨印刷機械裝置部分以及系統的主控計算機部分組成，如圖1中就是本次設計閉環控制系統總體的結構圖。

圖1 系統總體設計結構

其工作過程：可以將噴墨數字印刷圖像送到系統CCD攝像頭的攝像范圍內，依據CCD成像以及圖像采集卡采集噴墨數字印刷圖像，然后對圖像進行質量檢測，并進行預處理，提升噴墨數字印刷質量。

3.2 系統功能設計

1）控制機器視覺的功能：可以采用CCD攝像頭，有效攝取檢測噴墨數字印刷圖像，并可以將其轉化為數字化的信號，然后就可以再對噴墨數字印刷圖像的數字信號進行相應的視覺技術處理，得到可以用于檢測印刷質量的圖像特征值[14]。之后，可以根據特征結果，對印刷圖像質量進行檢測。其主要功能如圖2所示。

圖2 系統機器視覺結構

2）質量檢測的功能：可以對采集到的原始噴墨印刷圖像進行預處理，選取、分割相關圖像的閾值，可以有效檢測噴墨素質印刷質量[15]。然后，在該系統中，在整個墨印數字印刷的過程中，運用CCD掃描攝像頭來不斷的測量印刷圖像的質量色表，并根據系統中央控制臺運算，分析生成相關檢測控制信號，對有缺陷的印刷操作進行實時的控制補償，確保提升噴墨數字印刷質量的穩定性。

3.3 圖像質量檢測的方法

在噴墨數字印刷質量檢測中，優化質量檢測方法，運用CCD以及視覺藝術，實現對印刷圖像的實時、快速在線檢測。能夠在高速噴墨數字印刷生產流水線中，在與其印刷傳動裝置相對應的位置安裝閉環控制檢測裝置，以此來對印刷圖像的質量進行閉環控制，對于合格的印刷圖像輸出在合格位置，對于不合格的圖像則予以次品處置。印刷質量檢測方法如圖3所示。

圖3 噴墨數字印刷質量檢測流程方法

可以運用分光光度的測量技術，以此來掃描噴墨數字印刷的圖像，可以實現對印刷圖像的三維光譜色彩控制，實現對印刷圖像在色度以及密度方面的雙重檢測，從而有助于提升噴墨數字印刷質量。

3.4 系統軟件代碼設計

本次噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統設計中，其對于圖像處理算法采用Matlab程序語言實現模擬，按照軟件工程的理論，采用模塊化結構設計，確保系統軟件代碼結構清晰，提升該系統的應用性能。系統中顯示噴墨數字印刷圖像直方圖的代碼：

系統中，圖像識別代碼：

4 系統應用效益分析

在本次研究中，設計的噴墨數字印刷質量檢測閉環控制系統，是基于CCD及其視覺技術基礎上設計的，不僅可以提升噴墨數字印刷質量檢測的檢出率，也可提升經濟效益。

在噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統中，采用黑白面陣CCD和多通道圖像采集卡采集圖像數據，可以自動選取印刷圖像的數字化閾值分割，從而可以降低系統對于實時應用環境的要求，有效提高該系統在應用中的推廣性。噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統應用中，其可以檢測識別出的噴墨數字印刷質量缺陷，全部符合實際剔除的需求，表明噴墨數字印刷質量檢測與閉環控制系統的協調性和重復性比較可靠，提升82.0%，同時，在該系統中，對于印刷不清晰、污點、漏印、色彩不均、字跡不清的檢出率，分別達到 84%、82%、74%、65%、85%，提升系統應用性能，發揮積極應用價值。

5 結 論

綜上所述，基于CCD以及視覺技術支持，優化設計噴墨數字印刷質量檢測方面的閉環控制系統，提高檢測系統的速度，降低系統對CCD性能的要求，確保系統在線檢測功能提升，確保該系統具有很好的實用推廣價值。

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Ink jet digital printing quality detection and close loop control system and method based on CCD and visual technology

KONG Zhen
（Urumqi Vocational University，Urumqi 830002，China）

In order to study the quality inspection and closed loop control system based on CCD and visual technology，the design method of the system is studied.Based on CCD technology，the image information can be converted into digital information in ink jet digital printing，and the visual technology is applied to detect the quality of ink jet digital printing digital image to ensure the application value of the system.The results confirmed that，under the support of CCD and visual technology，the closed-loop control system for the optimization of the design of inkjet digital printing quality inspection，the system compatibility and repeatability of the system is improved by 82%，and play a positive application value.The conclusion shows that in the design of the digital print quality detection and closed-loop control system，based on CCD and its visual technology to optimize the design，and can optimize the quality detection method，to improve the application performance of the system to play a positive impact.

closed loop control；ink jet digital printing quality inspection；visual technology；CCD；system

TN99

A

1674－6236（2016）24-0082-03

2016-01-06 稿件編號：201601034

孔 真（1982—），女，湖南長沙人，碩士，講師。研究方向:印刷技術，高職教育。