機器視覺(jué)用于印刷、包裝行業(yè)中的質(zhì)量檢測，其基本的工作原理是用攝像機拍攝（采集）印刷品上的圖像，在計算機中與該印品的標準圖像（模板）相匹配比較，如果發(fā)現差異并超出設定的公差范圍，即判定為不合格產(chǎn)品。而實(shí)際的機器視覺(jué)系統要復雜得多。
視覺(jué)檢測系統的結構與工作原理
視覺(jué)檢測系統主要由
機器視覺(jué)光源、光學(xué)鏡頭、工業(yè)攝像機、圖像信息的處理與執行機構四大部分所組成。
?、俟庠醇罢彰飨到y
照明光源及照明系統是整個(gè)視覺(jué)檢測系統的關(guān)鍵部件之一，起著(zhù)十分重要的作用，它并不是簡(jiǎn)單的照亮物體而已。首先，照明光源要能夠真實(shí)地再現印品的色彩，不能夠造成顏色的失真，這就要求光源的發(fā)光光譜要接近于日光，同時(shí)應保證有足夠的亮度，并在整個(gè)照明區域內的亮度要均勻一致；其次，光源和照明系統的設計要避免印品上的一些高反射率的特殊區域，如：燙金、激光防偽標志等使采集的圖像溢出，造成檢測精度降低或根本無(wú)法檢測；最后，在某些應用場(chǎng)合，還要考慮光源與照明方案的配合應盡可能地突出物體特征量，在物體需要檢測的部分與那些不重要部分之間應盡可能地產(chǎn)生明顯的區別，以增加對比度，同時(shí)還應保證足夠的整體亮度，物體位置的變化不應該影響成像的質(zhì)量。在機器視覺(jué)應用系統中一般使用透射光和反射光。對于反射光情況應充分考慮光源和光學(xué)鏡頭的相對位置、物體表面的紋理、物體的幾何形狀、背景等要素?？傊?，在選擇光源和設計照明系統時(shí)，要根據印品的具體情況，確定所需光源的幾何形狀、照明亮度、均勻度、光譜特性、發(fā)光效率及使用壽命等。
?、诠鈱W(xué)鏡頭
光學(xué)鏡頭相當于人眼的晶狀體。光學(xué)鏡頭的品質(zhì)會(huì )影響視覺(jué)檢測系統分辨物體的能力，影響圖像的對比度以及清晰成像的范圍。一個(gè)鏡頭的成像質(zhì)量?jì)?yōu)劣，即其對像差校正的優(yōu)良與否，可通過(guò)像差大小來(lái)衡量，常見(jiàn)的像差有球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變、色差等六種。
?、蹟z像機
我們知道，光學(xué)鏡頭通過(guò)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，那么攝像機就是完成從光學(xué)信息到電信息轉換的裝置。
A.工作原理
在攝像機中，關(guān)鍵的器件是被稱(chēng)為視覺(jué)傳感器的芯片。在芯片上整齊地排列著(zhù)像小水池一樣的單元，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(xiàn)通過(guò)鏡頭而到達芯片的表面上，光信息就變成了電荷信號，即曝光。光強的地方電荷多，光弱的地方電荷少，對應著(zhù)印品上不同區域的明暗程度。不同的顏色分解為紅、綠、藍三種基色，存放在不同的單元之中。曝光所產(chǎn)生的電荷信號，按掃描順序依次經(jīng)過(guò)放大和模數轉換等處理，最后從攝像機中輸出。
B.分類(lèi)
印品視覺(jué)檢測所使用的攝像機根據實(shí)際情況的不同可分為兩大類(lèi)，線(xiàn)陣式攝像機和面陣式攝像機。線(xiàn)陣式攝像機一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線(xiàn)的形式從攝像機前來(lái)回通過(guò)，才能獲得完整的圖像，因此非常適合于對以一定速度勻速運動(dòng)的物體的圖像檢測。而面陣式攝像機則可以一次獲得整幅圖像的信息，因此攝像速度更快。比如我們日常使用的數碼相機。
而光電轉換器件是構成攝像機的核心器件。目前，典型的光電轉換器件主要有CCD、CMOS圖像傳感器兩種。CCD是目前機器視覺(jué)最為常用的圖像傳感器。它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取于一體，是典型的固體成像器件。CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同于其器件是以電流或者電壓為信號。這類(lèi)成像器件通過(guò)光電轉換形成電荷包，而后在驅動(dòng)脈沖的作用下轉移、放大輸出圖像信號。典型的CCD攝像機由光學(xué)鏡頭、時(shí)序及同步信號發(fā)生器、垂直驅動(dòng)器、模擬/數字信號處理電路組成。CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）圖像傳感器的開(kāi)發(fā)最早出現在20世紀70 年代初。90 年代初期，隨著(zhù)超大規模集成電路 (VLSI) 制造工藝技術(shù)的發(fā)展，CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上，還具有局部像素的編程隨機訪(fǎng)問(wèn)的優(yōu)點(diǎn)。目前，CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、寬動(dòng)態(tài)范圍和輸出圖像幾乎無(wú)拖影等特點(diǎn)而得到了廣泛的應用。
C.印品檢測對
工業(yè)相機的要求
從以上攝像機的工作原理可以看出，若要使
機器視覺(jué)系統能夠正確地進(jìn)行判斷與決策，必須要求：a、首先原始圖像信息的質(zhì)量要高；b、攝像機要有足夠的動(dòng)態(tài)范圍，即印品上的很亮和很暗的部位都能準確地反映；c、攝像機要有足夠的分辨率，即印品上的微小細節都能夠清晰地再現；d、攝像機要能夠真實(shí)地再現印品的色彩；e、攝像機的讀出速度要與印品的前進(jìn)速度相一致，以保證足夠的精度和100%的采集。
?、軋D像信息的處理與執行機構
圖像信息的處理與執行機構，即計算機，是機器視覺(jué)系統的核心，它相當于人的大腦。整個(gè)圖像信息的處理過(guò)程通常包括：
A.預處理。高速運動(dòng)的印品在通過(guò)攝像機時(shí)，與模板圖像相比，往往會(huì )產(chǎn)生位置上的移動(dòng)、旋轉，有時(shí)甚至有飄動(dòng)，使采集的圖像發(fā)生變形失真；光源的不穩定和外界環(huán)境的影響，使采集的圖像亮度不均勻，顏色發(fā)生變化；其它外部設備、供電電源和采集設備本身也會(huì )引入一定的干擾和噪聲。為此，在安裝視覺(jué)系統的過(guò)程中，一方面要消除這些不利的因素，另一方面還要通過(guò)圖像預處理來(lái)排除和淡化它們的影響。常見(jiàn)的圖像預處理操作主要包括圖像增強、數據編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割等內容。經(jīng)過(guò)這些處理之后，圖像的質(zhì)量得到了相當程度的改善，既改善了圖像的視覺(jué)效果，又便于計算機對圖像進(jìn)行分析、處理與識別。
B.特征的提取與識別；
C.測量。用簡(jiǎn)潔的一句話(huà)來(lái)說(shuō)即是“與模板相比，找出差異”。
綜上所述，機器視覺(jué)是集光、機、電、計算機于一身的技術(shù)，極適用于大批量生產(chǎn)過(guò)程中的重復性測量、檢查與辨識。
二、機器視覺(jué)在印刷包裝行業(yè)中的應用
1.機器視覺(jué)在線(xiàn)檢測與離線(xiàn)檢測
視覺(jué)檢測系統按其安裝的載體的不同可分為在線(xiàn)檢測系統和離線(xiàn)檢測系統兩種。
在線(xiàn)檢測系統安裝在
膠印機、凹印機、柔印機、印碼機等印刷設備之上，用來(lái)實(shí)時(shí)檢測印刷質(zhì)量。印品可以是單張紙，也可以是卷筒紙。在線(xiàn)檢測系統與離線(xiàn)檢測系統的視覺(jué)檢測部分在功能上基本相同，區別主要在于對不合格品的處理方式上。當發(fā)現缺陷時(shí)，在線(xiàn)檢測系統通常會(huì )記錄下缺陷的位置（卷筒紙：長(cháng)度，單張紙：張數），或使用噴碼機、貼標機、打標機在紙邊上做出標記，號碼檢測記錄出錯號碼或相鄰張的號碼。
離線(xiàn)檢測系統通常裝在檢品機或復卷機上。除可實(shí)現在線(xiàn)檢測系統的位置記錄與標記功能外，檢品機通常還具有分倉功能，即根據檢測結果將好、壞品自動(dòng)分配到不同的倉中去。
2.質(zhì)量分析、跟蹤與管理
采用檢測系統進(jìn)行質(zhì)量檢測除可以提供檢測全過(guò)程的實(shí)時(shí)報警和詳盡、完善的分析報告外，現場(chǎng)操作者還可以根據全自動(dòng)檢測系統的實(shí)時(shí)報警及分析報告，對工作中出現的問(wèn)題進(jìn)行相應的調整。并且管理者還可以依據檢測結果的分析報告，對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行跟蹤，更有利于生產(chǎn)技術(shù)的管理。也就是說(shuō)，質(zhì)量檢測設備不僅可以提升成品的合格率，還能夠協(xié)助生產(chǎn)商改進(jìn)工藝流程，建立質(zhì)量管理體系，達到一個(gè)長(cháng)期穩定的質(zhì)量標準。
三、機器視覺(jué)檢測在印刷包裝行業(yè)中的推廣與普及
目前，盡管我國是一個(gè)印刷大國，但還不是印刷強國。我們要走向世界，就必須要采用先進(jìn)的印刷設備和檢測設備。安裝自動(dòng)化的視覺(jué)檢測系統，前期雖然要一定量的投入，但其在質(zhì)量檢測方面的優(yōu)勢，將會(huì )給企業(yè)在質(zhì)量和人工成本上帶來(lái)長(cháng)期的效益。
視覺(jué)質(zhì)量檢測可以應用在印前、印刷過(guò)程和印后加工中，但目前多數應用主要集中在印后質(zhì)量檢查中。中國有數萬(wàn)家的印刷企業(yè)，但真正使用檢測系統的卻很少，除印鈔、票證等特殊行業(yè)外，主要是在包裝行業(yè)。包裝行業(yè)對印刷要求較高，對質(zhì)量和色彩的要求比較特殊。這就要求包裝
印刷廠(chǎng)必須具備獨特的產(chǎn)能優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和質(zhì)量?jì)?yōu)勢，才能滿(mǎn)足客戶(hù)對印量、周期和質(zhì)量的全面要求。
推廣機器視覺(jué)檢測，首先要使印刷包裝企業(yè)更多地了解機器視覺(jué)。裝在哪里、怎么安裝、如何達到最好效果、能帶來(lái)什么具體效益，這一切都需要進(jìn)行不斷地普及與宣傳。印刷包裝行業(yè)的從業(yè)者要提出自己的具體需求，學(xué)習和掌握機器視覺(jué)檢測的概念和操作；機器視覺(jué)行業(yè)的從業(yè)者要了解印刷的工藝，生產(chǎn)流程，操作方式和質(zhì)量標準，只有兩者緊密結合，才能產(chǎn)生真正符合中國國情的自動(dòng)化視覺(jué)質(zhì)量檢測系統，才能達到提高質(zhì)量、提高效率、降低成本的根本目的。
東莞市富愛(ài)其自動(dòng)化科技有限公司是專(zhuān)業(yè)的機器視覺(jué)系統配件提供商，提供機器視覺(jué)系統硬件機器視覺(jué)光源、工業(yè)相機、工業(yè)鏡頭選型支持
東莞市富愛(ài)其光電科技有限公司 版權所有 Copyright (2009-2011)
[百度統計]
[BMAP GMAP] 【粵ICP備17134151號】
