CN106770340B - 一种印刷品质量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种印刷品质量检测装置，用于印刷品长度和套印误差高精度检测，印刷品包括普通印刷品和印刷电子产品。其中包括印刷品长度检测、印刷电子产品套印误差检测、普通印刷品多色套印误差检测。其装置具体包括：长度检测和色标识别系统、图像采集系统、平面运动系统、光栅尺位移测量系统、运动控制系统和数据采集与处理系统。本发明能实现印刷品长度和套印误差高精度的检测，应用范围广、检测速度快、精度可达微米级。

Description

一种印刷品质量检测装置

技术领域

本发明涉及印刷品质量检测领域，尤其涉及一种用于印刷品长度和套印误差高精度检测的装置。

背景技术

目前对于印刷品质量检测，通常考虑多种指标，如长度、套印精度、印刷缺陷等，印刷品的长度，一般通过人工使用测量工具检测，费时费力。套印精度是判断印刷品质量的重要指标。如在彩色印刷中，一般采用黄、品红、青、黑四色印版套印的印刷方式，印刷时四色印版上的图文依次叠印，形成完整印刷品。其中四色的相互套印精度影响着印刷品的质量。为了检测套印误差，印刷过程中，在印刷品靠近裁切边的每色相同位置均印有大小相同的套印标记(如十字线、猫眼套标)。若套印准确，各色套印标记完全重合。若如果各色套印标记相互错开，则有套印误差。通过检测各色套印标记的横向、纵向套印偏差，可判断印刷品质量是否合格。在印刷电子产品领域中，同样以套印精度来衡量印刷电子产品的质量好坏。

普通印刷品套印精度传统上主要依靠人工离线检测方式。由于检测人员在套印精度检测过程中容易出现疲劳，造成漏检、检测结果误差大，且对视力损伤严重。因此，基于机器视觉技术的印刷品质量检测系统获得越来越多的关注。通过机器视觉技术进行自动检测，不仅速度快、精度高，而且能长时间工作，效率高。目前，国外套印精度在线检测不仅自动化程度高，而且可实现高速、高精度。但是国外套印精度在线检测系统成本昂贵，多用于高端印刷机。国内众多印刷企业还依靠传统的人工离线检测。

光栅尺，是基于莫尔条纹的工作原理。由一对光栅进行相对位移时，在光的干涉或者衍射作用下产生黑白相间的规则条纹图形，称为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白相同的条纹转换成电信号，经过信号处理分析得到位移值。由于其测量距离范围广、精度高、响应快，且安装方便，通常应用于数控加工中心、机床、三坐标测量机等高精度控制领域，可用来精密测量物体的移动距离。随着科学技术的发展，光栅尺测距技术已被应用到越来越广泛的领域，而光栅尺在印刷品质量检测领域的应用却很少。

发明内容

鉴于以上内容，本发明目的在于提供一种印刷品质量检测装置，用于印刷品长度和套印误差高精度检测，印刷品包括普通印刷品和印刷电子产品。通过图像采集系统和光栅尺位移测量系统可快速、精确的检测出印刷品的长度和套印误差，检测精度可达微米级。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

(1)一种印刷品质量检测装置，用于印刷品长度和套印误差高精度检测。包括长度检测和色标识别系统、图像采集系统、平面运动系统、光栅尺位移测量系统、运动控制系统和数据采集与处理系统。长度检测和色标识别系统主要部件为颜色传感器，用于检测裁切边和色标。图像采集系统由环形LED光源、光学镜头和CCD工业相机，通过夹持架固定在平移台上，用于提取含印刷电子标记区域的图像信息。平面运动系统包括X轴平移台和Y轴平移台，能快速实现图像采集装置的定位。光栅尺位移测量系统的关键部件为光栅尺。两只光栅尺安装在光学装置上，光栅尺的读数头分别与X轴平移台和Y轴平移台相连。平移台移动带动读数头在X轴方向和Y轴方向运动。运动控制系统用于精确控制平移台的位置。数据采集与处理系统用来分析计算光栅尺位移测量系统和色标识别系统传输来的脉冲信号。

(2)印刷品质量检测装置用于印刷品长度检测。

a、颜色传感器识别长度起始边，开始对光栅尺脉冲计数；

b、颜色传感器识别长度结束边，光栅尺脉冲计数计数停止；

c、计算印刷品长度。颜色传感器识别长度起始边和结束边ΔT₀时间段内，光栅尺脉冲个数为N，脉冲当量为δ₀，测量距离d＝Nδ₀。

(3)印刷品质量检测装置用于印刷电子产品套印误差检测。

a、制作带有矩形标记的印版；

b、图像采集系统的CCD工业相机定位于可检测到印刷电子产品上矩形标记的位置，计算中心位置到产品边缘的横向和纵向距离；

c、获取并处理含矩形标记区域图像；

d、计算矩形标记中心到图像边缘的横向和纵向距离；

e、与预设位置比较，计算套印误差。CCD工业相机的中心位置到印刷电子产品裁切边的横向和纵向距离分别为D₁和D₂，矩形标记中心到图像边缘的横向和纵向距离分别为D₃和D₄，印刷电子产品套印标记采集图像的长为m，宽为n。矩形标记中心的实际印刷位置横向坐标

纵向坐标

预设横向距离X₀和纵向距离Y₀。横向套印误差ΔX＝|X-X₀|，纵向套印误差ΔY＝|Y-Y₀|。

(4)印刷品质量检测装置用于普通印刷品多色套印误差检测。

a、制作带有不同颜色色标的印版。色标颜色包括印刷常用的C、M、Y、K四色，最多可制作八色。色标的长为a、宽为b。在制作印版时，色标印在靠近裁切边的位置，横向和纵向各有一个色标，每个印版的色标间隔为L；

b、光栅尺信号检测与处理。将光栅尺产生的脉冲信号送入数据采集与处理系统，作为计量脉冲；

c、颜色传感器信号检测与处理。颜色传感器检测不同颜色的色标，产生脉冲信号，送入数据采集与处理系统，作为触发脉冲；

d、套印误差计算。检测不同色标时间间隔内光栅尺输出的脉冲数，脉冲数与脉冲当量(每一个脉冲对应的位移值)的乘积，为各色间套印误差。横向上第n色标与第n+1色标ΔT_n时间段内光栅尺脉冲个数为N_n，脉冲当量为δ₀，测量距离d_n＝N_nδ₀。(n＜8，为整数)。第n色标与第n+1色标间的横向套印误差Δd＝|d_n-L|。纵向套印误差检测方法与横向相同。

该发明的有益效果在于：本发明提供一种印刷品质量检测装置，用于印刷品长度和套印误差高精度检测，通过图像采集系统和光栅尺位移测量系统可快速、精确的检测出印刷品的长度和套印误差，可实现自动化、大量程、高精度的印品质量检测，检测精度可达微米级。

附图说明

图1是本发明的印刷品质量检测装置总体示意图；

图2是本发明用于印刷品长度和套印误差检测的系统组成图；

图3是本发明系统示意图；

图4是本发明印刷品长度检测流程图；

图5是本发明印刷电子产品套印误差检测流程图；

图6是本发明普通印刷品套印误差检测流程图；

图7是本发明印刷电子产品套印误差检测原理图；

图8是本发明普通印刷品套印误差检测原理图；

图9是本发明普通印刷品套印误差检测色标模板示意图。

附图标记如下：

图1中，1-CCD工业相机，2-光学镜头，3-环形LED光源，4-夹持架，5-光栅尺，6-光栅尺，7-X轴平移台，8-Y轴平移台、9-伺服电机、10-伺服电机、11-光学平台、12-颜色传感器、13-工控机，17-运动控制系统，18-数据采集与处理系统。

图3中，14-图像采集系统，15-长度检测和色标识别系统，16-光栅尺位移测量系统，19-平面运动系统，20-印刷品。

图7中，21-印刷电子产品套印标记，22-印刷基材，23-印刷图案，24-印刷电子产品套印标记采集图像。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明总体示意图和检测系统组成如图1和图2所示，本发明为一种印刷品质量检测装置，其用于的印刷品长度和套印误差高精度检测，包括用于采集印刷电子产品套印标记的CCD工业相机1、光学镜头2、环形LED光源3、夹持架4、光栅尺5、光栅尺6、X轴平移台7、Y轴平移台8、伺服电机9、伺服电机10、光学平台11、颜色传感器12，工控机13，运动控制系统17，数据采集与处理系统18。其中，CCD工业相机1、光学镜头2、环形LED光源3、夹持架4组成图像采集系统14，CCD工业相机1固定在夹持架4的下侧居中，光学镜头2内嵌在CCD工业相机1上，环形LED光源3固定在CCD工业相机1的下侧，夹持架4安装在X轴平移台7上，可以在X轴和Y轴方向运动。光栅尺位移测量系统16的关键部件为光栅尺，两只光栅尺分别安装在X轴平移台和Y轴平移台的侧面，光栅尺的读数头分别固定在平移台上。颜色传感器12固定在夹持架4上，其为长度检测和色标识别系统15的主要部件。由伺服电机9和10驱动的X轴平移台7和Y轴平移台8组成平面运动系统19。

本发明印刷品长度检测流程如图4所示，具体步骤如下：

①颜色传感器识别长度起始边，开始对光栅尺脉冲计数；

②颜色传感器识别长度结束边，光栅尺脉冲计数计数停止；

③计算印刷品长度。颜色传感器识别长度起始边和结束边ΔT₀时间段内，光栅尺脉冲个数为N，脉冲当量为δ₀，测量距离d＝Nδ₀。

本发明印刷电子产品套印误差检测流程如图5所示，具体步骤如下：

①制作带有矩形标记的印版；

②图像采集系统的CCD工业相机定位于可检测到印刷电子产品上矩形标记的位置，计算中心位置到产品边缘的横向和纵向距离；

③获取并处理含矩形标记区域图像。图像处理分为预处理和边缘检测。预处理分为去噪和增强两部分，分别采用平滑和锐化处理方法。图像平滑处理可去除图像噪点，图像锐化处理可使图像变得清晰，有利于进一步的图像处理；

④计算矩形标记中心到图像边缘的横向和纵向距离；

⑤与预设位置比较，计算套印误差(见图7)。CCD工业相机的中心位置到印刷电子产品裁切边的横向和纵向距离分别为D₁和D₂，矩形标记中心到图像边缘的横向和纵向距离分别为D₃和D₄，印刷电子产品套印标记采集图像的长为m，宽为n。矩形标记中心的实际印刷位置横向坐标

纵向坐标

预设横向距离X₀和纵向距离Y₀。横向套印误差ΔX＝|X-X₀|，纵向套印误差ΔY＝|Y-Y₀|。

本发明普通印刷品套印误差检测流程如图6所示，具体步骤如下：

①制作带有不同颜色色标的印版(见图9)。色标颜色包括印刷常用的C、M、Y、K四色，最多可制作八色。色标的长为a＝6mm、宽为b＝1mm。在制作印版时，色标印在靠近裁切边的位置，横向和纵向各有一个色标，每个印版的色标间隔为L＝20mm。

②光栅尺信号检测与处理。将光栅尺产生的倍频信号送入数据采集与处理系统18，作为计量脉冲。

③颜色传感器信号检测与处理。颜色传感器检测不同颜色的色标，产生脉冲信号，送入数据采集与处理系统18，作为触发脉冲。

④套印误差计算(见图8)。检测不同色标时间间隔内光栅尺输出的脉冲数，脉冲数与脉冲当量(每一个脉冲对应的位移值)的乘积，为各色间套印误差。横向上第n色标与第n+1色标ΔT_n时间段内光栅尺脉冲个数为N_n，脉冲当量为δ₀，测量距离d_n＝N_nδ₀(n＜8，为整数)。第n色标与第n+1色标间的横向套印误差Δd＝|d_n-L|。纵向套印误差检测方法与横向相同。

本发明印刷电子产品套印误差检测原理图如图7所示。

本发明普通印刷品套印误差检测原理图如图8所示。

本发明普通印刷品套印误差检测色标模板示意图如图9所示。

Claims (3)

1.一种印刷品质量检测装置，该装置用于检测印刷品长度，其特征在于：印刷品质量检测装置包括长度检测和色标识别系统、图像采集系统、平面运动系统、光栅尺位移测量系统、运动控制系统和数据采集与处理系统，长度检测和色标识别系统主要部件为颜色传感器，用于检测裁切边和色标，图像采集系统由环形LED光源、光学镜头和CCD工业相机构成，通过夹持装置固定在平移台上，用于提取含印刷电子标记区域的图像信息，平面运动系统包括X轴平移台和Y轴平移台，能快速实现图像采集装置的定位，光栅尺位移测量系统的关键部件为光栅尺，两只光栅尺安装在光学平台上，读数头分别与X轴平移台和Y轴平移台相连，平移台移动带动读数头在X轴方向和Y轴方向运动，运动控制系统用于精确控制平移台的位置，数据采集与处理系统用来分析计算光栅尺位移测量系统和色标识别系统传输来的脉冲信号，得出目标数值；具体操作步骤a、颜色传感器识别长度起始边，开始对光栅尺脉冲计数；b、颜色传感器识别长度结束边，光栅尺脉冲计数停止；c、计算印刷品长度，其中，颜色传感器识别长度起始边和结束边ΔT₀时间段内，光栅尺脉冲个数为N，脉冲当量为δ₀，测量距离d＝Nδ₀。

2.一种印刷品质量检测装置，该装置用于检测普通印刷品多色套印误差，其特征在于：印刷品质量检测装置包括长度检测和色标识别系统、图像采集系统、平面运动系统、光栅尺位移测量系统、运动控制系统和数据采集与处理系统，长度检测和色标识别系统主要部件为颜色传感器，用于检测裁切边和色标，图像采集系统由环形LED光源、光学镜头和CCD工业相机构成，通过夹持装置固定在平移台上，用于提取含印刷电子标记区域的图像信息，平面运动系统包括X轴平移台和Y轴平移台，能快速实现图像采集装置的定位，光栅尺位移测量系统的关键部件为光栅尺，两只光栅尺安装在光学平台上，读数头分别与X轴平移台和Y轴平移台相连，平移台移动带动读数头在X轴方向和Y轴方向运动，运动控制系统用于精确控制平移台的位置，数据采集与处理系统用来分析计算光栅尺位移测量系统和色标识别系统传输来的脉冲信号，得出目标数值；具体操作步骤a、制作带有不同颜色色标的印版；b、光栅尺信号检测与处理，将光栅尺产生的倍频信号送入数据采集与处理系统，作为计量脉冲；c、颜色传感器信号检测与处理，颜色传感器检测不同颜色的色标，产生脉冲信号，送入数据采集与处理系统，作为触发脉冲；d、套印误差计算，检测不同色标时间间隔内光栅尺输出的脉冲数，脉冲当量为每一个脉冲对应的位移值，脉冲数与脉冲当量的乘积为各色间套印误差，检测精度可达微米级，

色标颜色包括印刷常用的C、M、Y、K四色，最多可制作八色，色标的长为a、宽为b，在制作印版时，色标印在靠近裁切边的位置，横向和纵向各有一个色标，每个印版的色标间隔为L。

3.如权利要求2所述的印刷品质量检测装置，其特征在于：横向上第n色标与第n+1色标ΔT_n时间段内光栅尺脉冲个数为Nn，脉冲当量为δ₀，测量距离dn＝Nnδ₀，其中n＜8并取整数，第n色标与第n+1色标间的横向套印误差Δd＝|dn-L|，纵向套印误差检测方法与横向相同。

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