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印刷質(zhì)量檢測的原理和技術(shù)要點(diǎn)
來源:網(wǎng)絡(luò)
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作者:printing-1014211
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發(fā)布時(shí)間: 2630天前
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機(jī)器視覺就是用攝像機(jī)代替人眼，用計(jì)算機(jī)代替人的大腦。機(jī)器視覺用于印刷、包裝質(zhì)量檢測的工作原理也很簡單，用攝像機(jī)拍攝(采集)印品的圖像，在計(jì)算機(jī)中與該印品標(biāo)準(zhǔn)圖像(模板)比較，如果發(fā)現(xiàn)差異并超出設(shè)定的公差范圍，即判定為不合格產(chǎn)品。當(dāng)然，實(shí)際的機(jī)器視覺系統(tǒng)要復(fù)雜的多。
機(jī)器視覺就是用攝像機(jī)代替人眼，用計(jì)算機(jī)代替人的大腦。機(jī)器視覺用于印刷、包裝質(zhì)量檢測的工作原理也很簡單，用攝像機(jī)拍攝(采集)印品的圖像，在計(jì)算機(jī)中與該印品標(biāo)準(zhǔn)圖像(模板)比較，如果發(fā)現(xiàn)差異并超出設(shè)定的公差范圍，即判定為不合格產(chǎn)品。當(dāng)然，實(shí)際的機(jī)器視覺系統(tǒng)要復(fù)雜的多。
通常的視覺檢測系統(tǒng)，由照明光源、光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)、圖像信號的處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。好的照明光源及照明系統(tǒng)是整個(gè)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(shí)地再現(xiàn)印品的色彩，不能夠造成顏色的失真，上海印刷公司這就要求光源的發(fā)光光譜接近日光，同時(shí)應(yīng)保證有足夠的亮度并在整個(gè)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(jì)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;較后，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(jì)照明系統(tǒng)時(shí)，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(shí)還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。
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。
鏡頭通過的是被拍攝物體的光學(xué)信息，而在計(jì)算機(jī)中處理的是被拍攝物體的電信息，攝像機(jī)的作用就是完成光學(xué)信息到電信息的轉(zhuǎn)換。在攝像機(jī)中，關(guān)鍵的器件是稱為視覺傳感器的芯片。在芯片上整齊的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(qiáng)的地方電荷多，光弱的地方電荷少，上海印刷公司對應(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、蘭三種基色，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)過放大和其它處理，較后從攝像機(jī)輸出。這就是攝像機(jī)的工作原理。
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)。從攝像機(jī)的應(yīng)用原理，我們能夠簡單地概括出對其性能的要求。**，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;**，要有足夠的分辨率(足夠多的像素?cái)?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(shí)地再現(xiàn)印品的色彩;第四，攝像機(jī)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。當(dāng)然，攝像機(jī)還有其它的性能指標(biāo)，這里不再一一列舉。
印品檢測使用的攝像機(jī)根據(jù)實(shí)際情況的不同分為二大類，線陣攝像機(jī)和面陣攝像機(jī)。線陣攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前通過，才能獲得完整的圖像，因此非常適合對以一定速度勻速運(yùn)動的物體(印品)的圖像檢測。而面陣攝像機(jī)則可以一次獲得整幅圖像的信息，象我們?nèi)粘Ｊ褂玫臄?shù)碼相機(jī)。
圖像信號的處理是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心，它相當(dāng)于人的大腦。 如何對圖像進(jìn)行處理和運(yùn)算，是機(jī)器視覺系統(tǒng)開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在?！芭c模板相比，找出差異”，機(jī)器視覺的工作原理說起來比較簡單，但真正實(shí)現(xiàn)上卻很復(fù)雜。整個(gè)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(yùn)動的印品通過攝像機(jī)時(shí)，與模板圖像相比，往往會產(chǎn)生位置的移動、旋轉(zhuǎn)，有時(shí)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;其它外部設(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。
通常的視覺檢測系統(tǒng)，由照明光源、光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)、圖像信號的處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。好的照明光源及照明系統(tǒng)是整個(gè)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(shí)地再現(xiàn)印品的色彩，不能夠造成顏色的失真，上海印刷公司這就要求光源的發(fā)光光譜接近日光，同時(shí)應(yīng)保證有足夠的亮度并在整個(gè)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(jì)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;較后，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(jì)照明系統(tǒng)時(shí)，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(shí)還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。
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。
鏡頭通過的是被拍攝物體的光學(xué)信息，而在計(jì)算機(jī)中處理的是被拍攝物體的電信息，攝像機(jī)的作用就是完成光學(xué)信息到電信息的轉(zhuǎn)換。在攝像機(jī)中，關(guān)鍵的器件是稱為視覺傳感器的芯片。在芯片上整齊的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(qiáng)的地方電荷多，光弱的地方電荷少，上海印刷公司對應(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、蘭三種基色，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)過放大和其它處理，較后從攝像機(jī)輸出。這就是攝像機(jī)的工作原理。
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)。從攝像機(jī)的應(yīng)用原理，我們能夠簡單地概括出對其性能的要求。**，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;**，要有足夠的分辨率(足夠多的像素?cái)?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(shí)地再現(xiàn)印品的色彩;第四，攝像機(jī)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。當(dāng)然，攝像機(jī)還有其它的性能指標(biāo)，這里不再一一列舉。
印品檢測使用的攝像機(jī)根據(jù)實(shí)際情況的不同分為二大類，線陣攝像機(jī)和面陣攝像機(jī)。線陣攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前通過，才能獲得完整的圖像，因此非常適合對以一定速度勻速運(yùn)動的物體(印品)的圖像檢測。而面陣攝像機(jī)則可以一次獲得整幅圖像的信息，象我們?nèi)粘Ｊ褂玫臄?shù)碼相機(jī)。
圖像信號的處理是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心，它相當(dāng)于人的大腦。 如何對圖像進(jìn)行處理和運(yùn)算，是機(jī)器視覺系統(tǒng)開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在?！芭c模板相比，找出差異”，機(jī)器視覺的工作原理說起來比較簡單，但真正實(shí)現(xiàn)上卻很復(fù)雜。整個(gè)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(yùn)動的印品通過攝像機(jī)時(shí)，與模板圖像相比，往往會產(chǎn)生位置的移動、旋轉(zhuǎn)，有時(shí)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;其它外部設(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。
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