淺析印刷質(zhì)檢體系現(xiàn)狀

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本文作者：湯文杰

印刷質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)是針對視覺信息數(shù)字化，通過電腦實現(xiàn)印刷質(zhì)量的“看見”和“認(rèn)知”，對印刷品進(jìn)行高速度、高精度的100%的實時檢測，徹底消除人為的失誤，建立統(tǒng)一的、可量化的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。為滿足印刷中高速、高精、實時的質(zhì)量檢測需求，檢測設(shè)備對硬件和軟件的技術(shù)要求極高，國外企業(yè)中瑞士的BOBST、美國的PROIMAGE、日本的DAC和TOKIMEC、以色列的AVT一直是該領(lǐng)域的引導(dǎo)者，近年來也有國內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)快速發(fā)展起來，縮短差距，智造中國印刷產(chǎn)業(yè)特色的質(zhì)量檢測系統(tǒng)和設(shè)備。

印刷質(zhì)量自動檢測的必要性一些印刷企業(yè)尤其是煙草公司對質(zhì)量的要求很高，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，就會造成大量退貨。為了降低風(fēng)險，大多數(shù)印刷廠都采取對印刷品施行人工全檢的方法。但人工全檢存在其局限性，且不說人會存在視覺疲勞的問題，僅要在極短的時間內(nèi)，檢出印刷中可能發(fā)生的各種問題，這已是一件極具難度的工作。因此要真正保證品質(zhì)，做到零缺陷，采用印品質(zhì)量自動檢查是必不可少的。

百分之百的印品質(zhì)量保障，還不是印刷質(zhì)量自動檢測的全部目標(biāo)。即便所有的印刷缺陷都已檢出，但此時廢品已生成，浪費已經(jīng)造成，對印刷廠的成本降低，效益提高并未真正起到作用。因此印刷自動檢測的重要目標(biāo)是要減少或避免廢品的生成，降低廢品率。當(dāng)然對已生成的廢品要能百分百檢出。

印刷中存在的色差、套準(zhǔn)、刀線及條碼等問題，都是漸進(jìn)的、累積的、放大的，我們把這些漸進(jìn)累積的問題稱為印刷中的過程問題。而那些印刷中隨機產(chǎn)生的問題，如臟點、飛墨等，則稱其為隨機問題。過程問題一旦開始出現(xiàn)，若不及時采取措施，尤其是在凹印這樣高速的印刷系統(tǒng)中，它會快速累積，直至產(chǎn)生大量廢品。但若在人眼能分辨出這些問題之前，通過印刷自動控制設(shè)備的監(jiān)測、分析、判斷，及時給出警報，操作員及時采取措施，則過程問題完全有可能被消滅在變成廢品之前。對印刷中的隨機問題，則不必采取措施，但須有手段將其檢出，避免廢品流出。

要解決過程控制問題，關(guān)鍵是要在人眼不能辨別之前，就及時察覺到問題的存在。從技術(shù)角度講，這一目標(biāo)只能依靠印刷質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)來實現(xiàn)。印刷質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)的核心技術(shù)印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)一般由照明光源、光學(xué)鏡頭、攝像機、圖像信號的處理和執(zhí)行機構(gòu)組成，系統(tǒng)的核心技術(shù)存在于以下幾個方面。

1.照明光源：好的照明光源及照明系統(tǒng)是整個系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵之一，起著非常重要的作用，它并不是簡單的照亮物體而已。首先照明光源要能夠真實地再現(xiàn)印品的色彩，不能夠造成顏色的失真，這就要求光源的發(fā)光光譜接近日光，同時應(yīng)保證有足夠的亮度并在整個照明區(qū)域內(nèi)亮度均勻；其次是光源和照明系統(tǒng)的設(shè)計要避免印品上的一些高反射率的特殊區(qū)域，如：燙金、激光防偽標(biāo)志等使采集的圖像溢出，造成檢測精度降低或根本無法檢測；最后，在某些應(yīng)用場合，還要考慮光源與照明方案的配合應(yīng)盡可能地突出物體特征量，增加對比度。總之，在選擇光源和設(shè)計照明系統(tǒng)時，要根據(jù)印品的具體情況，確定光源所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等，當(dāng)然同時還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。

2.光學(xué)鏡頭：光學(xué)鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體。光學(xué)鏡頭的品質(zhì)會影響視覺系統(tǒng)分辨物體的能力，影響圖像的對比度以及清晰成像的范圍（景深）。而這些特性的優(yōu)劣受鏡頭本身像差的限制，鏡頭對像差校正的優(yōu)良與否，決定了鏡頭的成像品質(zhì)。常見的像差有球差、彗差、像散、場曲、畸變、色差等六種。

3.視覺傳感器：鏡頭通過的是被拍攝物體的光學(xué)信息，而在計算機中處理的是被拍攝物體的電信息，攝像機視覺傳感器的作用就是完成光學(xué)信息到電信息的轉(zhuǎn)換，直接完成這一轉(zhuǎn)換任務(wù)的是視覺傳感器的芯片。在芯片上整齊地排列著象小水池一樣的單元（像素），但它們盛的不是水，而是電荷。攜帶被拍攝物體光學(xué)信息的光線通過鏡頭到達(dá)芯片的表面，光信息變成電荷信號（曝光），光強的地方電荷多，光弱的地方電荷少，對應(yīng)著印品上不同區(qū)域的明暗程度；不同的顏色分解為紅、綠、藍(lán)三種基色，存放在不同的像素中。曝光產(chǎn)生的電荷，按規(guī)定好的順序（掃描方式）依次將電荷讀出，經(jīng)過放大和其他處理，最后從攝像機輸出。高質(zhì)量的圖像信息是系統(tǒng)正確判斷和決策的原始依據(jù)，高品質(zhì)的視覺傳感器應(yīng)當(dāng)滿足以下幾個方面的要求：第一，要有足夠的動態(tài)范圍，印品上很亮和很暗的部分都能夠準(zhǔn)確地反映；第二，要有足夠的分辨率（足夠多的像素數(shù)），印品上的微小細(xì)節(jié)都能夠清晰地體現(xiàn)；第三，要能夠真實地再現(xiàn)印品的色彩；第四，攝像機的讀出（行頻或幀率）的速度要與印品的速度匹配，保證足夠的精度和100％的采集。

4.圖像信號處理系統(tǒng)：它相當(dāng)于檢測系統(tǒng)的大腦，如何對圖像進(jìn)行處理和運算，是檢測系統(tǒng)開發(fā)中的重點和難點所在。“與模板相比，找出差異”，機器視覺的工作原理說起來比較簡單，但真正實現(xiàn)上卻很復(fù)雜。整個圖像信號的處理通常包括：（1）預(yù)處理；（2）特征的提取與識別；（3）測量。高速運動的印品通過攝像機時，與模板圖像相比，往往會產(chǎn)生位置的移動、旋轉(zhuǎn)，有時甚至有飄動，使采集的圖像發(fā)生變形失真；光源的不穩(wěn)定和外界環(huán)境的影響，使采集的圖像亮度不均勻，顏色發(fā)生變化；其他外部設(shè)備、供電電源和采集設(shè)備本身也會引入一定的干擾和噪聲。為此，在安裝視覺系統(tǒng)的過程中，一方面要消除這些不利的因素，另一方面還要通過圖像預(yù)處理排除和淡化它們的影響。

目前國內(nèi)企業(yè)所能提供的技術(shù)國內(nèi)印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)的生產(chǎn)、研發(fā)企業(yè)最早出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代。正如前面所說印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)涉及高端技術(shù)眾多，且國外企業(yè)大多設(shè)置了技術(shù)壁壘，要想從零開始或趕上超越確實難上加難，因此很多企業(yè)選擇以或合資的方式進(jìn)入印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)這個領(lǐng)域。以自主創(chuàng)新見長的大恒圖像走進(jìn)印刷行業(yè)有賴于最初與印鈔行業(yè)的結(jié)緣。廣泛應(yīng)用于印鈔系統(tǒng)中，針對印鈔行業(yè)研發(fā)出的可代替人工質(zhì)檢的全自動檢測設(shè)備，在印刷行業(yè)中也得到了廣泛應(yīng)用。在積累了大量專業(yè)印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)研發(fā)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，大恒圖像開發(fā)了適合大部分印刷企業(yè)印品檢測要求的檢品設(shè)備。經(jīng)過幾年的發(fā)展和推廣，目前此類檢品機已售出近400臺（套），在國內(nèi)市場占據(jù)領(lǐng)先地位。

在印刷質(zhì)量檢測領(lǐng)域，國外企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先，一直占據(jù)著市場的主導(dǎo)。然而進(jìn)口設(shè)備有一個很大的弊端，即只能檢測采用簡單工藝加工的印品出版印刷，對于國內(nèi)諸多復(fù)雜工藝（如鐳射、燙印、壓凹凸等）卻沒有理想的解決方案。這無疑給國內(nèi)印刷質(zhì)量檢測設(shè)備提供了很好的發(fā)展機遇。大恒圖像自主研發(fā)專門針對我國印刷市場的特殊需求展開攻關(guān)，開發(fā)出了一系列優(yōu)秀的印刷質(zhì)量檢測設(shè)備。

2008年，大恒圖像推出的DH-JP420小張檢品機，讓業(yè)內(nèi)人士耳目一新。目前該機可對模切后的小張產(chǎn)品如煙包、藥包等進(jìn)行全面的高速檢測，其檢測項可涵蓋所有印刷工藝，最高檢測速度可達(dá)8萬張/小時以上，并可針對不同印品區(qū)域設(shè)置不同的檢測精度，實時顯示缺陷區(qū)域的圖像。據(jù)悉，德魯巴2012展會上，大恒圖像將攜帶全新的多功能小張檢品機亮相，希望開拓更多的海外用戶，同時也創(chuàng)建一個和同行業(yè)交流的機會。

總結(jié)

隨著高新技術(shù)對行業(yè)的快速滲透，印刷呈現(xiàn)著數(shù)字化、自動化、系統(tǒng)化、多樣化的發(fā)展趨勢。印刷品質(zhì)量在線檢測技術(shù)恰恰適應(yīng)了這種發(fā)展趨勢，大大減少了印刷品質(zhì)量控制的人為干預(yù)。大幅度提高印刷機械的生產(chǎn)效率，降低了對操作人員技能的要求，為真正實現(xiàn)印刷機械自動化、智能化提供了一項可行的實施方案。目前中國已經(jīng)成為全球印刷業(yè)增長速度最大的市場，印刷品質(zhì)量在線檢測設(shè)備的需求也會快速膨脹，相信在這個大好形勢下，國內(nèi)企業(yè)必將獲得空前的發(fā)展。