印刷品颜色质量检测方法及系统
技术领域
本发明涉及标签印刷领域,具体涉及一种印刷品颜色质量检测系统。
背景技术
印刷品在线生产过程中通常会由于水墨不平衡、压力不适、墨辊不良或者印版变形磨损等因素造成印刷品出现颜色偏差现象。单凭人工检测印刷品的颜色偏差,容易产生视觉疲劳,并且检测效果也会因为色差大小、观察角度、光源亮度等因素大大折扣,这就导致在线印刷过程中出现大量的废料,严重影响生产效率和生产成本。同样,对于已经印刷完成的印刷品进行离线颜色质量检测,人工检测会严重降低检测速度和检测精度。目前印刷行业通常使用分光光度计和工业相机对印刷品进行在线或离线颜色质量检测。
使用分光光度计对印刷品进行颜色质量检测的原理为:分光光度计内设有一个可以产生多个波长光的光源和系列分光装置。系列分光装置将不同波长的光进行分离。根据待检测印刷品的颜色,分光光度计选择相应的分光装置以发出特定波长范围的光。分光光度计发出的光经待检测印刷品反射后,部分波长的光线被吸收,形成待检测印刷品的吸收光谱,通过待检测印刷品的吸收光谱计算得到待检测印刷品的颜色绝对值。
使用工业相机对印刷品进行色差检测,优选使用棱镜分光3CCD相机。棱镜分光3CCD相机对待检测印刷品颜色的检测原理为:棱镜分光3CCD相机包括三片CCD(Charge-coupled Device,电荷耦合组件)和分光棱镜,分光棱镜把入射光分解成红、蓝、绿三种色光,由三片CCD各自负责其中一种色光的采集,以得到待检测印刷品图像的RGB信息,进而通过复杂的颜色转换算法将RGB信息转换为待检测印刷品图像的颜色信息。
随着印刷品生产速度的不断提高以及人们对印刷品颜色质量要求的日益严苛,能够快速、高精度地检测印刷品的颜色缺陷对于印刷品生产商来说非常重要。但上述两种颜色检测装置分别存在如下问题:(1)分光光度计根据吸收光谱进行颜色绝对值的计算,其计算过程较为复杂,计算量大,导致单位时间内检测印刷品的数量较少。在印刷设备传送速度不断提高的情况下,单位时间内传送的印刷品越来越多,而分光光度计单位时间内检测的印刷品数量一定,直接限制了待检测印刷品的检测速度。(2)棱镜分光3CCD相机中只有红、绿、蓝三个通道的颜色信息进行合成,较少的颜色通道注定其不能有太高的颜色检测精度。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种检测速度快、且检测精度高的印刷品颜色质量检测方法及系统。
根据本发明的一个方面,本发明的实施例提供了一种印刷品颜色质量检测方法,
在印刷品每个图文周期内设置色标和与印刷品中纯色区域具备设定位置关系的定位核;
在印刷品传送装置上方的第一位置设置光电传感器,用于在检测到被传送印刷品上存在色标时向处理器发送“色标出现”信号;
在与第一位置沿水平方向间隔距离L1的第二位置设置图像采集装置;当存在色标的印刷品移动到第二位置时,所述处理器触发图像采集装置进行图像采集,并在采集到的图像中查找定位核的位置;
在与第一位置沿水平方向间隔距离L2的第三位置设置安装于所述传送装置上并与所述处理器电连接的运动控制机构,所述光纤光谱仪固定于所述运动控制机构上;所述处理器根据定位核的位置确定所述纯色区的位置,并根据纯色区的位置计算出所述光纤光谱仪的位置调整量后发送至所述运动控制机构,所述运动控制机构带动所述光纤光谱仪运动至指定位置;
在存在色标的印刷品移动到第三位置时,所述处理器控制所述光纤光谱仪对纯色区域进行光谱采集,并将采集到的光谱数据转换为LAB数据后与标准值进行对比得出检测结果。
优选地,在第二位置,所述处理器在第一次采集到的图像中未查找到定位核时,将所述图像采集装置沿印刷品幅宽方向移动设定距离L3;以及
在所述图像采集装置沿印刷品幅宽方向移动设定距离L3后触发图像采集装置进行图像采集并在采集到的图像中继续查找定位核的位置;
若未查找到所述定位核,将所述图像采集装置沿印刷品幅宽方向再移动设定距离L3,直至查找到所述定位核。
优选地,在将所述图像采集装置沿印刷品幅宽方向每移动一次设定距离L3后,所述处理器控制所述运动控制机构带动所述光纤光谱仪沿印刷品幅宽方向移动一次设定距离L3。
优选地,所述确定存在色标的印刷品移动到第二位置的方法为:
在所述传送装置的导辊上安装提供基准脉冲信号的编码器;
在所述处理器在接收到“色标出现”信号时,分配第一计数器进行脉冲计数;
在第一计数器计数达到n1时,存在色标的印刷品移动到第二位置;其中,
n1=L1/编码器分辨率。
优选地,所述确定带有色标的印刷品运动到第三位置的方法为:
在第一计数器计数达到n1时,分配第二计数器进行脉冲计数;
在第二计数器计数达到n2时,带有色标的印刷品运动到第三位置;其中,
n2=所述图像采集装置与所述光纤光谱仪沿水平方向之间的距离L4/编码器分辨率。
优选地,所述确定带有色标的印刷品运动到第三位置的方法为:在所述处理器在接收到“色标出现”信号时,分配第二计数器进行脉冲计数;
在第二计数器计数达到n3时,带有色标的印刷品运动到第三位置;其中,
n3=L2/编码器分辨率。
进一步地,印刷品颜色质量检测方法还包括:所述处理器每间隔设定个数n4的色标后进行一次光谱数据采集。
根据本发明的另一方面,还提供了一种印刷品颜色质量检测系统,包括图像采集装置、处理器、光电传感器、光纤光谱仪及运动控制机构,所述光纤光谱仪固定于运动控制机构上;
所述光电传感器设置于印刷品传送装置上方的第一位置,在检测到被传送印刷品上存在色标时向所述处理器发送“色标出现”信号;
所述图像采集装置设置在与第一位置沿水平方向间隔设定距离L1的第二位置;当存在色标的印刷品移动到第二位置时,所述处理器触发图像采集装置进行图像采集并在采集到的图像中查找定位核的位置;
所述运动控制机构设置在与第一位置沿水平方向间隔距离L2的第三位置,所述运动控制机构安装于所述传送装置上并与所述处理器电连接;所述处理器根据定位核的位置确定所述纯色区的位置,并根据纯色区的位置计算出所述光纤光谱仪的位置调整量后发送至所述运动控制机构;所述运动控制机构带动所述光纤光谱仪运动至指定位置;
在存在色标的印刷品移动到第三位置时,所述处理器控制所述光纤光谱仪对纯色区域进行光谱采集,并将采集到的光谱数据转换为LAB数据后与标准值进行对比得出检测结果。
优选地,在所述传送装置的导辊上安装提供基准脉冲信号的编码器;所述处理器包括:
第一计数器,在所述处理器在接收到“色标出现”信号时开始计数,在计数达到n1时停止计数;其中,n1=L1/编码器分辨率;
第二计数器,在第一计数器计数达到n1时开始计数,在计数达到n2时停止计数;其中,n2=所述图像采集装置与所述光纤光谱仪沿水平方向之间的距离L4/编码器分辨率;
或者
第二计数器,在所述处理器在接收到“色标出现”信号时开始计数,在计数达到n3时停止计数;其中,n3=L2/编码器分辨率。
进一步地,印刷品颜色质量检测系统还包括:
第三计数器,对所述处理器接收到“色标出现”信号的次数进行计数,在计数达到设定个数n4时,向所述处理器发送个数到达信号;
所述处理器根据第三计数器发送的信号控制所述光纤光谱仪进行光谱数据采集。
由以上技术方案可知,本发明中的印刷品颜色质量检测方法及系统利用编码器提供的基准脉冲信号标定光电传感器和图像采集装置与运动控制机构的相对距离,光电传感器为处理器提供脉冲计数起始信号,处理器利用计数功能适时为图像采集装置和光纤光谱仪提供触发信号,确保光纤光谱仪准确实现对被检印刷品指定区域的光谱测量。处理器将光谱数据转换为LAB颜色信息并与标准模板进行对比后得出对比结果。光纤光谱仪具备的高效采集速度、处理器为光纤光谱仪对纯色区域的光谱采集提供快速精确的定位信息以及将光谱数据转换为LAB颜色信息后处理的高效性使得本发明具有非常高的检测精度及检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据一示例性实施例示出的一种印刷品颜色质量检测方法的流程图;
图2为根据一示例性实施例示出的一种印刷品的示意图;
图3为根据一示例性实施例示出的一种印刷品颜色质量检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的发明人发现,使用分光光度计和工业相机对印刷品进行在线或离线颜色质量检测均存在相应的弊端,而作为优秀颜色测量工具的光纤光谱仪,其具有采集速度快、颜色精度高的特点,因而本申请的发明人将光纤光谱仪引入印刷品颜色质量系统中实现对印刷品颜色的检测,经验证,本申请的颜色检测方法及检测系统具有检测速度快、检测精度高的特点。
下面通过具体实施例对本发明中的印刷品颜色质量检测方法进行详细阐述。
该颜色质量检测方法用于在线印刷设备或者离线检测设备。在印刷品传送装置上方的第一位置设置光电传感器,图像采集装置位于第二位置,所述光纤光谱仪固定于运动控制机构上,在传送装置上安装与处理器电连接的运动控制机构,并在运动控制机构上固定光纤光谱仪,光纤光谱仪所在的位置为第三位置。第一位置、第二位置和第三位置沿传送装置向前传送的方向,即水平方向依次排列。第一位置与第二位置沿水平方向之间的距离为L1,第一位置与第三位置沿水平方向之间的距离为L2。
图1为根据一示例性实施例示出的一种印刷品颜色质量检测方法的流程图,如图1所示,包括以下步骤:
在步骤S101中,在印刷品每个图文周期内设置色标和与印刷品中纯色区域具备设定位置关系的定位核。
本申请所述颜色质量检测方法主要针对印刷品中纯色区域的检测。图2为根据一示例性实施例示出的一种印刷品的示意图。如图2所示,在本申请中,在待检测印刷品上设置色标01和定位核02。定位核02的设置位置根据不同印刷品中纯色区域03的位置确定。
在步骤S102中,在光电传感器检测到被传送印刷品上存在色标时立即向处理器发送“色标出现”信号。
在步骤S103中,当存在色标的印刷品移动到第二位置时,处理器触发图像采集装置进行图像采集,并在采集到的图像中查找定位核的位置。
本申请中,优选采用在传送装置的导辊上安装编码器,在处理器中分配计数器。以编码器为基准脉冲信号发生器,为处理器内部的计数器提供基准脉冲信号。编码器的分辨率μ表示一个基准脉冲对应的实际距离,单位为mm/pulse。因此根据脉冲个数和编码器的分辨率μ即可计算得出两个位置之间的距离。
本申请确定存在色标的印刷品移动到第二位置的方法具体为:根据n=L1/μ得出具体数值n1。在处理器在接收到“色标出现”信号时,分配第一计数器进行脉冲计数。在第一计数器计数达到n1时,则表明存在色标的印刷品移动到第二位置。
存在色标的印刷品移动到第二位置,处理器触发图像采集装置进行第一次图像采集,并在采集到的图像中查找定位核的位置。由于图像采集装置在印刷品幅宽方向的视场通常为固定值,在图像采集装置在印刷品幅宽方向的视场小于印刷品幅宽时,就会存在查找不到定位核的可能。
若处理器在第一次采集到的图像中未查找到定位核时,则需要借助人力或其他自动移动设备将图像采集装置沿印刷品幅宽方向移动设定距离L3。在图像采集装置沿印刷品幅宽方向移动设定距离L3后处理器再次触发图像采集装置进行图像采集并在采集到的图像中继续查找定位核的位置。若处理器未查找到定位核,则重复上述方法将图像采集装置沿印刷品幅宽方向再移动设定距离L3,直至查找到定位核。其中,L3由图像采集装置在印刷品幅宽方向的视场大小决定。
在步骤S104中,处理器根据定位核的位置确定纯色区的位置,并根据纯色区的位置计算出光纤光谱仪的位置调整量后发送至运动控制机构,运动控制机构带动光纤光谱仪运动至指定位置。
在第二位置,处理器根据定位核的位置确定纯色区的位置,并计算出光纤光谱仪的位置调整量,此时处理器将光纤光谱仪的位置调整量发送给处于第三位置的运动控制机构,运动控制机构带动光纤光谱仪运动至指定位置。
在出现处理器未查找到定位核而需要移动图像采集装置的情况时,为了减少光纤光谱仪的位置调整量,优选地,在图像采集装置沿印刷品幅宽方向每移动一次设定距离L3后,处理器控制运动控制机构带动光纤光谱仪沿印刷品幅宽方向移动一次设定距离L3。作为另一优选方案,处理器还可在查找到定位核后,计算图像采集装置沿印刷品幅宽方向移动的距离,并控制运动控制机构带动光纤光谱仪沿印刷品幅宽方向移动相同的距离。
在处理器未查找到定位核时,由于图像采集装置和运动控制机构均需要移动,作为优选方案,本申请中的图像采集装置可安装于运动控制机构上,则图像采集装置和光纤光谱仪可实现同时移动。
在步骤S105中,在存在色标的印刷品移动到第三位置时,处理器控制光纤光谱仪对纯色区域进行光谱采集,并将采集到的光谱数据转换为LAB数据后与标准值进行对比得出检测结果。
在本步骤中,确定带有色标的印刷品运动到第三位置的方法有两种。分别为:
第一种:在第一计数器计数达到n1时,分配第二计数器进行脉冲计数。在第二计数器计数达到n2时,即说明带有色标的印刷品运动到第三位置。其中,n2=图像采集装置与光纤光谱仪沿水平方向之间的距离L4/μ。
第二种:在处理器在接收到“色标出现”信号时,分配第二计数器进行脉冲计数。在第二计数器计数达到n3时,即说明带有色标的印刷品运动到第三位置。其中,n3=L2/μ。
光纤光谱仪单次光谱采集结束后,停止采图;通过处理器将光谱数据转换为LAB颜色信息并与标准模板进行对比,计算出被检印刷品的色差值,并判断该值是否超出合格品所允许的色差范围。若被检印刷品的色差值超出合格品所能接受的色差范围,停止在线印刷设备或者离线检测设备,并调整在线印刷设备或者离线检测设备中可能影响色差的因素或者进行剔废处理。若被检样品的色差值未超出合格品所能接受的色差范围,则进行下一印刷品的检测。
考虑到光纤光谱仪单次光谱采集结束后需要进行数据处理,而传送装置的移动并不停止,优选地,本申请中的处理器在每间隔设定个数n4的色标后进行一次光谱数据采集。n4的取值根据印刷品在线生产设备或者印刷品离线检测设备的运行速度设定,当运行速度较高时,可将n4的取值适当增大,以匹配光纤光谱仪的光谱采集速度。
本发明印刷品颜色质量检测系统使用的光纤光谱仪具有128个颜色通道,波长分辨率达到4.3纳米,采样时间为0.12毫秒/每次,结合处理器的处理速度,经验证,本发明所涉及的印刷品颜色质量检测系统的检测精度达到1.5ΔEab(a,b两种颜色的总色差),检测速度达到240米/分钟。
根据本发明的另一方面,还提供了一种印刷品颜色质量检测系统。图3为根据一示例性实施例示出的一种印刷品颜色质量检测系统的结构示意图。如图3所示,印刷品颜色质量检测系统包括光电传感器1、图像采集装置2、处理器3、运动控制机构4及固定于运动控制机构4上的光纤光谱仪(图中未示出)。
光电传感器1设置于印刷品传送装置上方的第一位置,图像采集装置2设置在与第一位置沿水平方向间隔设定距离L1的第二位置。运动控制机构4设置在与第一位置沿水平方向间隔距离L2的第三位置。运动控制机构4安装于传送装置上并与处理器3电连接。
优选地,在传送装置的导辊6上安装提供基准脉冲信号的编码器5。相应地,处理器3内部包括第一计数器30、第二计数器31和第三计数器32。具体地,在处理器3在接收到“色标出现”信号时第一计数器开始计数,在计数达到n1时停止计数。其中,n1=L1/μ。
第二计数器在第一计数器计数达到n1时开始计数,在计数达到n2时停止计数。其中,n2=图像采集装置2与光纤光谱仪沿水平方向之间的距离L4/μ。
或者第二计数器在处理器3在接收到“色标出现”信号时开始计数,在计数达到n3时停止计数。其中,n3=L2/μ。
第三计数器,对处理器3接收到“色标出现”信号的次数进行计数,在计数达到设定个数n4时,向处理器3发送个数到达信号,处理器3根据该到达信号控制光纤光谱仪进行光谱数据采集。
本申请中的印刷品颜色质量检测系统的工作原理与上述印刷品颜色质量检测方法相同,此处不再赘述。
由以上技术方案可知,本发明中的印刷品颜色质量检测方法及系统利用编码器提供的基准脉冲信号标定光电传感器和图像采集装置与运动控制机构的相对距离,光电传感器为处理器提供脉冲计数起始信号,处理器利用计数功能适时为图像采集装置和光纤光谱仪提供触发信号,确保光纤光谱仪准确实现对被检印刷品指定区域的光谱测量。处理器将光谱数据转换为LAB颜色信息并与标准模板进行对比后得出对比结果。光纤光谱仪具备的高效采集速度、处理器为光纤光谱仪对纯色区域的光谱采集提供快速精确的定位信息以及将光谱数据转换为LAB颜色信息后处理的高效性使得本发明具有非常高的检测精度及检测效率。
应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。