CN102275401A - 大幅面精细柔性材料测量与数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种精密测量方法，特别涉及用于制辊行业中，针对大幅面精细柔性样品材料测量与数据处理方法。该方法通过柔性材料吸附安装、高精度扫描、双向测量数据拼接、细节特征提取与处理、数字化分层输出等五个环节实现了制辊制版样品的精确扫描和数字化。本发明提出的测量与数据处理方法，解决了大幅面柔性材料样品的精确数字化问题，并提供了精确的工艺文件解决方法。

Description

大幅面精细柔性材料测量与数据处理方法

技术领域

本发明属于一种精密测量方法，特别涉及用于制辊行业中，针对大幅面精细柔性样品材料测量与数据处理方法。 

背景技术

在纺织品、皮革、铝箔、金属板等材料上印制不同的花纹，需要预先对花纹的样品进行数字化，然后根据数字化的图形对辊、版进行加工，然后才能通过辊版在纺织品、皮革、金属版等材料上压制相应的图形。早期的样品数字化主要采用拍照的方法，受图像分辨率等因素限制，该方法对于样品中的高度信息获取不充分，不能够准确的表达样品丰富的细节和层次信息，因此，本发明提出了一套采用高精度距离传感器对大幅面精细柔性样品材料测量与数据处理方法，解决了样品的精确数字化问题，并提供了精确的工艺文件解决方法。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种一种精密测量方法，特别涉及用于制辊行业中，针对大幅面精细柔性样品材料，解决了样品的精确数字化问题，并提供了精确的工艺文件解决方法。 

本发明的目的按照如下步骤实现。 

1)将柔性样本材料安装在高精度的三维扫描平台上，通过大平面的微孔真空吸附保证柔性样本材料的平整。 

2)扫描平台两维联动，采用高精度的测量传感器对样品材料整个幅面进行往复式扫描采样，扫描采样点间距不大于0.02mm。 

3)按照误差最小的原则，对奇数和偶数行的扫描测量数据进行拼接、配准、和滤波平滑，去除运动机构反向间隙对测量误差的影响，构成完整的大幅面的样品数字化图形。 

4)针对样本材料的毛孔、突起、纹路、边缘等几类细节特征进行提取和强化处理，形成特征鲜明的数字化图形。 

5)最后按照细节特征的高度和深度表现要求对图形进行分层，得到不同层次的制 辊制版工艺文件。 

按照如图2、3、4、5所示方式，三维扫描平台载物台面上面按照回字形打满微孔，孔下面连通真空腔，每个回字形的边的真空腔都是独立的，只与同方向的边的真空腔相通，其连通性可以根据要求将隔绝销钉和连通销钉安装到控制销孔内。根据样品大小和不同位置，选择相应的控制销孔，安装隔绝销钉和连通销钉，形成需要的真空吸附台面。软性大幅面的样品材料放置于台面上即被无数微孔真空吸附住，保证了面料的平整。 

三维扫描平台采用如图6所示的直角坐标结构，方向根据样品调节不同的高度后固定，确保样品处于扫描测量传感器的测量范围内，扫描测量传感器精度优于0.0001mm，采取的是X轴往复式运动、Y轴步进的扫描方式，X、Y轴安装有高精度的光栅尺，分辨率和精度不低于0.001mm，测头采集通过X轴光栅尺脉冲输出计数触发，计数值根据测量精度所确定的采样点间隔决定。采样点的信息包括X、Y光栅当前的读数值以及测量传感器的读数，构成一个三维矩阵。 

由于往复运动空程间隙的影响，理论上同一个X坐标下的相邻两个点其X轴实际坐标存在偏差，因此，必须将这个偏差进行修正才能够使往复两次扫描的相邻行数据能够配准。基于相邻两点高度连续二阶可导的假设前提，在本发明中采取了整行求取相邻样本点方差最小修正值的方法，对测量的高度数据和坐标数据进行了修正，从而实现了相邻两行数据的配准和滤波平滑。点的高度信息采用成比例的灰度进行表示，从而构成大幅面的数字化图像文件。 

具体方法是，以去程扫描的点位基准，修正回程的点的坐标和测量值，使之趋近于真实值。如图7所示，回程扫描点P’(白点)周围有四个去程扫描点，分别为P(i-1，j-1)，P(i+1，j-1)，P(i-1，j+1)，P(i+1，j+1)回程扫描点P’其实际位置并不在P(i，j)处，假设其与P(i-1，j-1)点距离k，则，P’点可以写为P(i-1+k，j)，按照线形插值法，P(i-1+k，j)值为： 

$P(i-1+k,j)=|\frac{P(i-1,j-1)+P(i-1,j+1)}{2}-\frac{P(i+1,j-1)+P(i+1,j+1)}{2}|\frac{k}{2}+\frac{P(i-1,j-1)+P(i-1,j+1)}{2}$

按照此方法，构造一系列的P’值， 

根据最小二乘法原理，构造出来的P’点与测量点修正值之间的方差最小，从而求取真实的k值。假设δ是测量值的修正系数，既是要满足： 

∑[δP′(i，j)-P(i-1+k，j)]²＝min 

$\frac{\∂\mathrm{\Σ}{[\mathrm{\δ}{P}^{\′}(i,j)-P(i-1+k,j)]}^2}{\∂\mathrm{\δ}}=0$

对上式求偏导，既是求解方程 $\frac{\∂\mathrm{\Σ}{[\mathrm{\δ}{P}^{\′}(i,j)-P(i-1+k,j)]}^2}{\∂k}=0;$

根据求解的k、δ之值即可对测量的高度数据和坐标数据进行修正。 

针对客户对细节的要求，本发明采用的方法归纳出了毛孔、突起、纹路、边缘、褶等数十种细节特征，针对这些特征进行识别，并分别按照相关的特定处理方法，对这些特征按照先验信息进行了修饰和处理，把这几类细节的特征加以强化，滤波和平滑，使之更加鲜明，如图8。 

按照制辊制版工艺方法和要求，将含有高度信息的数字化图像进行分层，具体采用模糊模式识别与滤波的方法，把一定范围高度和深度的图像选出，或者按照细节特征的不同类别选出，形成不同层次的图像(等高图)序列，这就是分层。分层后的图像即可用于版辊的雕刻与腐蚀。如图9 

附图说明

附图为本发明示意图。 

附图1为本发明的大幅面精细柔性材料测量与数据处理方法示意图。 

附图2为本发明的大幅面精细柔性材料微孔吸附方法示意图。 

附图3为本发明的微孔吸附台面剖面示意图。 

附图4为本发明的微孔吸附台面示意图。 

附图5为本发明的隔绝销钉和连通销钉示意。 

附图6为本发明的三维扫描测量平台。 

附图7为本发明的往复扫描测量数据修正配准示意图。 

附图8为本发明中归纳的几类样品细节特征。 

附图9为本发明的工艺文件分层处理示意图。 

具体实施方式

1)将柔性样本材料安装在高精度的三维扫描平台上，通过大平面的微孔真空吸附保证柔性样本材料的平整。 

2)扫描平台两维联动，采用高精度的测量传感器对样品材料整个幅面进行往复式扫描采样，扫描采样点间距不大于0.02mm。 

3)按照误差最小的原则，对奇数和偶数行的扫描测量数据进行拼接、配准、和滤波平滑，去除运动机构反向间隙对测量误差的影响，构成完整的大幅面的样品数字化图 形。 

4)针对样本材料的毛孔、突起、纹路、边缘等几类细节特征进行提取和强化处理，形成特征鲜明的数字化图形。 

5)最后按照细节特征的高度和深度表现要求对图形进行分层，得到不同层次的制辊制版工艺文件。 

Claims (6)

1.一种大幅面精细柔性材料测量与数据处理方法，其主要包括柔性材料吸附安装、高精度扫描、双向测量数据拼接、细节特征提取与处理、数字化分层输出五个环节。其特征是：将柔性样本材料通过大平面的微孔吸附安装在扫描平台上，通过高精度的三维扫描平台对柔性样本材料进行完整的双向扫描，对双向扫描测量数据进行拼接，之后针对样本材料的毛孔、突起、边缘等几类细节特征进行提取和强化处理，形成特征明显的数字化图形，最后对图形按照细节特征的高度和深度表现要求进行分层，得到不同层次的制辊制版工艺文件。

2.所述柔性材料吸附安装方法，其特征是采用大面积微孔真空吸附的方法，以保证柔性材料在平面上的均匀贴合和平展。

3.所述的高精度扫描测量方法，采用三维高精度扫描平台，其扫描传感器测量精度不低于0.0001mm，测量范围不小于10mm，运动定位精度不低于0.001mm，采用往返式的扫描测量方法，提高测量效率。

4.所述的双向测量数据拼接，采用误差最小评估的方法，能够消除往返测量运动的反向间隙影响，确保多次往复测量数据坐标高精度的配准。

5.所述的细节特征提取与处理方法，主要针对毛孔、突起、边缘等三类特征进行识别，并根据识别结果分类进行强化和滤波，保证细节特征的完整和清晰。

6.所述的数字化分层输出其特征是针对图形细节特征中的不同高度，以图像灰度为基本参照进行模糊分层与滤波的方法，将一个图像文件分为多个对应不同高度的图像文件，用于指导制辊制版工艺。 

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