（云南通印股份有限公司，云南 玉溪 652700）
本公司多年来在印刷产品质量检验方面，一直延用人工肉眼检验的方式。因一直存在人眼疲劳、情绪化、看不精确等不确定因素，造成检验精度不高、检验速度慢、检验不稳定，给企业的声誉带来极大的负面影响，并给客户带来一定的经济损失。在此前题下，公司领导提出能否开发研制一种“印刷缺陷在线检测系统”项目，即通过连续照相系统，对印品横向位置的印刷图案扫描，照相机摄取到的信息立即传输给电脑控制中心，摄取到的信息便与内存中的标准图像信息相比较，一旦发现缺陷，即可及时向操作人员发出警报，以实现对印品的全面监控。如果能将缺陷检验过程自动化，就既能提高生产效率和产品质量，又能降低生产成本和节约资金。因此，本项目的目的就是研究一种用于印刷品表面质量自动检测的系统，使其减少原材料的浪费，降低生产成本，提高生产效率，改善产品质量，进而提高生产自动化程度，降低工人的劳动强度，获得满意的产品。本项目预计推广使用后，每月将节约成本5万，一年可创造经济价值200万。
一、实施本项目的目的和意义：
在市场竞争日益激烈的今天，产品的包装印刷对提高商品的竞争力的意义不可小视．现代人对商品的精美要求愈来愈高．印刷商们要不断地满足客户们的新要求：要求越来越多色彩的高难度和高品质的印刷品，但却要求降低印刷价格及交货时间．因此对印刷生产线的自动化程度及对版装置的精度也提出了更高的要求。目前我公司仍通过有经验的检验员用目测法检测印刷品的缺陷，这已经远不能满足印刷企业的生产要求。和人工检验相比，在线检测系统有许多优越的地方：
（1）检验速度快，不需要花费大量的人力物力。在使用传统检测方法的印刷企业，检验人员占整个生产人员的60%，占用了企业大量的资源。
（2）在线检测系统不会漏检。人工检测往往需要建立多层检验机制，来消除漏检的状况。
（3）检验质量稳定。人工检测对合格标准的把握个人之间有差异，会导致检验质量和检测人员有密切关系。
（4）减少纸张浪费。
二、印刷缺陷在线检测系统的组成：
1、连续照相系统：
首先一定要保证，连续照相系统的反馈速度信号一定要和机器上的速度一致。然后在滚筒一侧固定安装两个高速照相机。照相机采取直线式扫描，保证了照相机监控到的不再仅仅是一小块印品图像，而是印品的整个版面。频闪灯的控制信号来自于机器的连续检测。当频闪灯快速闪动一次，照相机就对印品横向位置的印刷图案扫描了一次，这样的快速扫描，就形成了一条条无形的“扫描线”，每当印品通过扫描线时，照相机摄取到的信息立即传输给电脑控制中心。
2、比较识别系统：
比较识别系统将照相机摄取到的信息与内存中的标准图像信息（电脑已储存的印刷品标准样张）相比较，一旦发现缺陷，无论是那种类型的缺陷，也不管印刷机以何种速度运行，该系统都能将此缺陷及时反映在显示屏上，或发出警报，对印品进行全面监控。
三、关键技术：
1、图像识别软件的开发2、印刷故障特征库的开发；3、识别结果的记录库开发。
四、技术难点：
1、待检图像和图像模板精确对准； 2、缺陷和伪缺陷的识别。
五、该印刷缺陷在线检测系统有以下特点：
连续性检测——全方位、适时地检测；
不管操作者的经验是否丰富，或是否换班，检测质量恒定；
可提高印刷速度和质量水平以提高生产率；
快速辨别缺陷的性质和来源并在屏幕上以不同颜色显示；
严格控制高价原料产品的生产定量，减少超定量产品的生产，降低成本；
严格控制高价原料产品的质量，降低废品率、生产成本，提高生产利润；
六、印刷缺陷在线检测系统系的基本原理
1、印刷缺陷在线检测系统硬件的构成主要分为以下几部分：
机架。机架是整个在线检测系统的载体，用于支承整个图像采集系统的各部件，并与设备合理有效的连接。
计算控制单元。这部分主要由一台高配置的计算机来承担，它负担图像的分析处理、采集系统和光源的控制，以及报警指令的产生。
图像采集单元。包含线扫描CCD摄像机、光学镜头、线性照明系统和图像采集卡。由于要实现印刷质量的在线检测，并且印刷品在线移动的速度比较快，因此要采用高速线扫描摄像机进行印刷品图像信息的时实获取。与之配套的光照系统必须保证足够的光照强度和均匀度，以使摄像机在高速拍摄的情况下获取稳定的、高质量的图像信息。图像采集卡是计算机和摄像机间数据传递的枢纽，系统运行时，摄像机每秒钟要产生50MByte的图像数据，图像采集卡要把这些数据快速的传输到计算机内存，以便计算机进行分析处理。
同步控制单元。印刷机开机和停机时有一个加减速过程，在系统运行时，印刷速度也会有一定的波动，同步控制单元要实时检测印刷品的移动速度，以便及时调整图像采集速度，获得分辨率均衡的图像信息。同步控制单元是由一个编码器和一块同步电路板构成。
2、印刷缺陷在线检测系统软件流程：
印刷缺陷在线检测系统软件系统工作原理如图一所示。系统采用图像对比的方式工作，因此需要先建立标准模板，检测结果就是依靠被检图像和模板的比较而得出的。模板的建立需要人工的辅助过程，在系统开始一个新的任务时，操作人员需要输入初始化参数，包括模板大小、分辨率等，在系统自动生成初始模板之后，操作人员还需要确认模板图像是否有印刷缺陷，如果有缺陷，则此模板无效，由人工剔出，并重新采集模板图像数据，直至图像合乎要求。
待检图像数据进入内存之后，程序先对待检数据进行预处理，然后和图像模板进行匹配。图像匹配是一个比较复杂的过程，因为印刷品在线移动的过程中，不可避免的会发生变形和偏转，如何快速的把待检图像和图像模板精确的对准，成为本项目要解决的难题之一。
图像正确对准之后，就进行剪影操作，具体过程是把待检图像数据和相应的模板数据相减，获取两幅图像的数据差值。一般情况下，剪影操作后，形成的图像数据不可能全为零，总会存在一些非零点，这些点在图像上表现为灰度不同的连续的或离散的点，这些点就成为缺陷识别的依据。
（图一）
印刷缺陷的种类很多，包括套印不准、飞墨、少色、拉条等，并且形状各异，这为缺陷的识别带来了很大的困难。印刷缺陷在线检测系统工作时，会出现两种常见问题 ———漏检和误检。漏检指的是印刷中存在的质量问题，系统没有有效检出，这主要是由于系统得到的分辨率较低或缺陷的值取得较高而造成的，这种问题比较容易解决。误检是指印刷品没有明显印刷质量问题，合乎质量标准，而系统却检出印刷缺陷。导致误检的原因很多，其中包括光照变化、电气漂移、印刷介质变化、机械振动等因素。误检出现的概率相对较高，也很难解决，因此，漏检和误检的识别也是本项目的难点之一。
3、系统的硬件配置：
考虑到设备性能和价格的因素，在设计初期，经过周密的计算，形成了硬件配置方案，其主要是摄像机和采集卡的配置：
摄像机：BASLER L101-1K
采集卡：PIXCI® CL1
印刷质量在线检测技术目前未见有公开的可借鉴的报道，加之印刷速度快，精度要求高，印刷缺陷无规律等，因此其技术难度大，需攻克的技术难关多，如图象处理、配准、光照、速度影响等、不可预知因素多，因此项目的开发具有一定风险。在此抛砖引玉，请各位专家指正。
论文作者:普光
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年6月上
论文发表时间:2018/11/21
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