機器視覺在印刷質量檢測中的應用分析

郭杰

（天津長榮數碼科技有限公司，天津300400）

機器視覺主要是指借助于機器來替代人眼進行判斷與測量，而機器視覺系統則是借助于機器視覺產品來將被攝取目標及時轉換成為相應的圖像信號，其中常見的機器視覺產品主要是CMOS和CCD這兩種。圖像攝取裝置在獲得圖像信號之后，機會及時將獲得的圖像傳送給圖像處理系統，然后再按照像素分布、顏色以及亮度等多方面信息來將其轉化成為數字化信號，從而有效基于此來進行質量檢測。

由此可見，機器視覺在印刷質量檢測之中具有較高的應用價值，而為了能夠真正有效發揮出其應用效果，本文也就此展開了探討。

1 機器視覺相關概述

1.1 機器視覺內涵

機器視覺主要是將自動控制機器、視覺傳感進行有效結合第一種新技術。具體而言，機器視覺在應用過程中人們即可直接借助于眼睛來對外部世界形成有效了解，之后再借助于大腦將所得到的信息進行分析處理與判斷，然后再交由手腳來完成相應的動作。機器視覺能夠將這樣整個過程借助于自動化控制系統設備來實現，通常情況下機器視覺主要是借助于攝像機來替代人的眼睛，而計算機則用于替代人的大腦，以此來有效展開質量檢測。機器視覺作為新時代產物，其本身涉及到的新技術較多，比如計算機科學、人工智能、模式識別、圖像處理等多個方面，具有精度高、速度快、自動化程度高等優勢。

1.2 機器視覺系統構成

機器視覺則是借助于攝像機來將需要進行識別的目標進行圖相化處理的一種手段，然后再將完成的圖像及時傳輸到特定的圖像操作系統之中。圖像處理系統在這一過程中會按照像素實際情況、信息、亮度等信息來對其進行有效識別，然后作出準確的判斷，并且將得到的結果進行操作與控制。機器視覺系統構成部分主要是以LED 燈光源、彩色線陣CCD 相機、旋轉增量式編碼器、圖像采集卡等部分為主。

2 機器視覺檢測系統結構與工作原理

2.1 光源與照明系統

照明光源以及照明系統在整個視覺檢測系統之中屬于十分重要的部分，起著十分重要的作用。首先，照明光源能夠將印刷產品色彩真實地再現出來，而且還不會出現顏色失真等情況，而要想實現這一點則需要光源發光光譜接近日光，確保其亮度是足夠的，而且在整個照明區域內的亮度也需要控制為一致。其次，光源和照明系統在設計時，還需要盡可能避免印刷產品上的一些高發射率的特色區域，比如激光防偽標志、燙金等部位。最后，在應用時還需要綜合考慮光源與照明方案之間的配合，并且盡可能突出物體特征量，在物體需要進行檢測的部分以及不需要進行檢測的部分可以區別對待，這樣就能有效提高對比度，有效物體位置變化也不能對成像質量造成影響。在機器視覺應用系統之中，通常會使用反射光和透射光，如果應用反射光的話則需要考慮到光源、光學鏡頭相對位置，還有物體表面的紋理、背景以及物體幾何形狀等多方面?？傊?，在對光源以及照明系統進行設計與選擇的時候，一定要結合印刷產品實際情況來對光源均勻度、照明亮度、幾何形狀、廣譜特性等多方面進行綜合分析。

2.2 光學鏡頭

光學鏡頭就好比是人眼的晶狀體，其也會直接對機器視覺檢測系統檢測效果造成影響，一個鏡頭其成像質量好壞，會直接對圖像對比度、成像清晰范圍造成影響，從而直接對印刷質量造成影響。而要對鏡頭城鄉質量進行判斷的話，則需要就其對像差矯正優良與否、像差大小來進行衡量。

2.3 攝像機

通常情況下，光學鏡頭大多是借助于對所拍攝物體的光學信息，然后在計算機中處理物體信息，然后再交由攝像機來實現高效率的信息轉換。在機器視覺系統之中，攝像機也是十分重要的部分。其芯片之中會整齊排列著像小水池一樣的單元，但其承載的缺失電荷、攜帶被拍攝物體光學信息的光線則能夠借助于鏡頭來有效到達芯片表明，光信息就能夠變成電荷信號，這也是人們經常提到的曝光。如果位置廣度較大的話，電荷自然也會更多，反之則越少，這一點在印刷質量檢測中也是相同的。印刷產品質量檢測過程中使用到的攝像機通常有兩種情況，分別是線陣式攝像機和面陣式攝像機，其中線陣式攝像機主要是從攝像機前來回通過獲得完整的圖像，所以通常被用于速度較為均勻的運動物體中進行圖像檢測；而面陣式攝像機則能夠直接一次得到整幅圖像信息，攝像速度較快，類似人們日常中的數碼相機。

2.4 圖像信息處理與執行機構

圖像信息處理與執行機構主要是指計算機，這是機器視覺系統的核心部分，就好比是人的大腦。整個圖像信息在進行處理時，其通常包含了以下幾個部分：①預處理。高速運動的印刷產品在通過攝像機時，與模板圖像進行對比的話，其通常會產生位置上的移動和旋轉，有時候甚至還會出現飄動等情況，這促使采集到的圖像很容易出現變性失真等現象；光源不夠穩定或受到了外界因素影響，也會促使采集到的圖像亮度出現不均勻或者是顏色發生變化；而外部設備、采集設備、供電電源本身在應用過程中會出現一些噪聲干擾。因此，在安裝視覺系統的時候，一定要及時消除上述不利因素，同時借助于圖像預處理來及時減輕這些不良因素對于印刷質量造成的影響，而在這一過程中常見的圖像預處理技術主要是以數據編碼和傳輸、圖像增強、邊緣銳化、平滑、分割等為主，可以借助于這些手段來有效提升印刷圖像質量，從而有效改善圖像整個視覺效果。②特征的提取與識別。③測量。這一點簡而言之就是與模板進行對比并且尋找到差異。綜上所述，機器視覺系統是集光、電、機、計算機為一體的技術，十分適合將其應用于大批量生產與質量檢測之中。

3 機器視覺在印刷質量檢測中的應用

3.1 在線檢測與離線檢測

機器視覺系統在安裝時，其載體差異主要有兩種，分別是在線檢測系統、離線檢測系統。其中，在線檢測系統主要是安裝在凹印機、膠印機、印碼機、柔印機等相關印刷設備上面，主要是用于實時檢測印刷產品質量。印刷產品則可以是單張紙或卷筒紙。在線檢測系統與離線檢測系統在視覺檢測這一部分功能基本上是一致的，區別還是在于對于不合格印刷產品處理方式上，具體而言，在發現存在印刷產品質量問題時，在線檢測系統通常都會將缺陷位置進行記錄，或是直接使用貼標機、噴碼機、打標機在紙張邊上進行標記；而發現離線檢測系統存在缺陷的話，則通常會直接裝在檢品機、復卷機上。除了可以有效實現在線檢測位置標記之外，檢品機在使用過程中還具備分倉功能，具體而言就是可以按照檢測出來的結果來將其自動分配到不同的倉之中。

3.2 質量分析、跟蹤與管理

在應用機器視覺檢測系統進行印刷產品質量檢測時，能夠對整個印刷過程進行實時監控與報警，并且因此而獲得詳細且完善的分析報告，現場操作人員還可以在這一過程中按照全自動檢測系統實時報警與分析報告，來對印刷過程中存在的問題及時進行處理與優化。另外，管理人員也可以結合得到的報告結果來對整個生產過程進行跟蹤，這十分有利于質量管理工作的順利開展，從而有效提升印刷產品印刷質量。

4 結語

綜上所述，本文主要是對機器視覺在印刷質量檢測之中的應用進行了探討，機器視覺系統在高速印刷機在線質量檢測方面本身就具有較大的應用價值，而且也具有較長應用時間，可是就實際應用現狀來看還是存在著一些問題，例如從被測目標圖像采集處理一直到控制器發出相應的控制指令，再到執行器件相應動作，整個時間段自然會出現一些控制延遲等現象，最終對印刷質量造成影響。為此，在實際應用過程中還是需要結合技術發展現狀進行優化，做好推廣與普及等工作，這樣才能最大程度發揮出機器視覺在印刷質量檢測之中的價值。