CN109968850A - 一种金属币章的高速定位彩印制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，对金属币章压印模具的彩印区域进行表面结构处理；然后完成图像建模；对金属币章的彩印面进行检测和表面前处理；对金属币章进行定位检测；根据预设的映射关系读取相应偏差角度的打印稿模版子集图像，然后进行坐标定位修正；对金属币章进行彩色打印；对打印后的金属币章进行彩印质量检测并干燥输出彩印成品。本发明的打印定位方法，可以提高打印质量和打印精度，实现快速打印,采用精确套准打印，实现CMYK全色彩打印功能，呈现彩印的最佳视觉效果。

Description

一种金属币章的高速定位彩印制作方法

技术领域

本发明涉及造币方法的技术领域，尤其涉及一种金属币章的高速定位彩印制作方法，具体地，是一种用于金属币章的高速自动定位彩印制作方法。

背景技术

在贵金属纪念币章制造中，主要采用传统的彩色移印方法。彩色移印方法是一种基于凹版印刷的原理，利用印刷压力将印版图文部分的墨水经由硅胶移印头转移到承印物表面上，从而完成转移印刷的方式。其中每个色彩配置1个硅胶移印头，移印速度为10枚/分钟(四色移印)，图案定位采用手工定位方法，存在生产效率不高、制版周期较长、自动化程度不高等缺点。

当今流通硬币制造中，为了丰富硬币的视觉效果，国外已采用喷墨打印技术对流通硬币表面进行高速彩印。该方法的主要优势在于打印速度最快达到约185枚/分钟，生产更加高效。同时采用数字制版，流程更加简化。但在打印精度(包括打印分辨率和定位精度)以及打印色彩表现力方面均存在明显欠缺。美国发明专利US 2006/0081144A1介绍了这种高速彩印方法。

上述彩印制作方法为专色喷墨打印技术，适用于简单的标志类或文字类色块结构图案的打印，一般采用单色打印或双色独立打印模式，在色彩表现方面缺少过渡，在打印图案的适用性方面存在局限性。此外，上述方法通过模具压印的方法在硬币表面打印区域形成宏观的点阵结构来确保油墨与金属形成良好的附着，但由于打印区域的这种高低不平，同时降低了打印图案的目视效果，打印质量无法得到保证。

现有的金属币章主要通过模具压印所形成的浮雕图案来展现其设计图案所蕴含的特定内容。在传统的浮雕图案基础上进一步增加色彩变换这种表现形式，对于增强金属币章的艺术性和收藏性具有十分重要的意义。而对于彩色金属币章，打印形成的彩色图案与压印产生的浮雕图案之间的精确定位直接影响其视觉效果。而上述彩印制作方法仅针对输入产品是否为打印正面进行检测判断，尚不具备有效的打印定位手段。所以，上述彩印制作方法仅适用于中心对称图案设计的打印作业，在打印图案的设计和选择上存在一定的局限。

现有技术中，如何在高速打印状态下实现更逼真的打印色彩以及更精确的打印定位成为急需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属币章的高速定位彩印制作方法，通过对打印方法的改进，解决打印色彩单一的问题，提升打印质量和打印精准度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，包括需要进行彩印的金属币章和对应的金属币章压印模具，其特征在于：所述的制作步骤如下：a、对金属币章压印模具的彩印区域进行表面结构处理，粗化该彩印区域的表面；b、完成图像建模，将彩印图案设计稿处理生成打印稿，形成打印模版并储存至打印控制存储器；c、对金属币章的彩印面进行检测和表面前处理，提高彩印面的表面粗糙度，增加接触面积；d、对金属币章进行定位检测，根据图像采集装置获取金属币章的原始图像信息，通过计算获取每一枚实时输入金属币章的角度偏转数值以及坐标偏移的方向和大小；根据预设的映射关系读取相应偏差角度的打印稿模版子集图像，然后进行坐标定位修正；e、对金属币章进行彩色打印；f、对打印后的金属币章进行彩印质量检测；g、检测合格后对金属币章的彩印面进行整体紫外光固化并输出干燥的彩印成品。

优选的，a步骤中，表面结构处理为喷砂处理，使得彩印区域表面粗化，增加了打印墨水与金属币章表面的接触面积。

b步骤中，图像建模采用打印建模软件对彩印设计稿进行光栅图像处理，光栅图像处理包括分色处理和加网处理，然后将光栅处理后的图像转换成打印设备能够识别的点阵信息，然后通过打印建模软件进行分度处理，生成所需的图像打印模板，其中的分度处理方法是根据定位精度的要求将打印稿通过图像处理生成若干打印模板的数字图像子集。

c步骤中，对金属币章的正反面进行检测是采用图像采集装置获取金属币章的正反面图像并进行图像处理和运算，从而检测输入面表面图案与打印面模板图案是否匹配，如匹配则通过检测则进入下一步，如不匹配，则通过电磁阀剔除并进行翻面整理后再重新进行检测；所述的表面前处理是指采用等离子体处理的方法，达到金属币章表面清洗、表面活化和表面粗化的作用，用以提高墨水在金属币章表面的附着力。

进一步，e步骤中，彩色打印包括印前处理、底色打印、K色打印、C色打印、M色打印、Y色打印和功能色打印，采用的墨水为紫外线固化墨水。

相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、本发明所述的改进方案，首先将彩印图案设计稿处理生成打印稿，形成打印模版并储存至打印控制存储器，然后根据图像采集装置获取的图像信息，通过计算获取每一枚实时输入金属币章的角度偏转数值以及坐标偏移的方向和大小，再根据预设的映射关系读取相应偏差角度的打印稿模版子集图像，从而进行坐标修正处理后进行打印，这种打印定位方法，可以提高打印质量和打印精度，可以实现产品的打印分辨率为360dpi，打印角度定位偏差为±0.5°，打印精度更高，实现快速打印；

2、本发明的技术方案的彩色打印包括印前处理、底色打印、K色打印、C色打印、M色打印、Y色打印和功能色打印，采用精确套准打印，实现CMYK全色彩打印功能，呈现彩印的最佳视觉效果；

3、本发明改善币章表面结构，改善表面润湿性，提高墨水与金属基体的附着力；

4、本发明由于打印精度高，双通道打印速度可达200枚/分钟，单通道为100枚/分钟以上，快速高效。

附图说明

图1是本发明所述方法的工艺流程图。

图2是本发明彩印方法所使用的一种圆形金属币章。

图3是图2的圆形金属币章打印后的效果。

图4是本发明彩印方法所使用的一种十一边形的金属币章。

图5是本发明彩印方法所使用的一种平面结构的金属币章。

图6是本发明彩印方法所使用的一种浮雕结构的金属币章。

图7是本发明的所述分度处理的方法示意图。

图8是本发明分度处理时的图像旋转示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，包括需要进行彩印的金属币章和对应的金属币章压印模具，其与现有技术的区别在于：所述的制作步骤如下：a、对金属币章压印模具的彩印区域进行表面结构处理，粗化该彩印区域的表面；b、完成图像建模，将彩印图案设计稿处理生成打印稿，形成打印模版并储存至打印控制存储器；c、对金属币章的彩印面进行检测和表面前处理，提高彩印面的表面粗糙度，增加接触面积；d、对金属币章进行定位检测，根据图像采集装置获取金属币章的原始图像信息，通过计算获取每一枚实时输入金属币章的角度偏转数值以及坐标偏移的方向和大小；根据预设的映射关系读取相应偏差角度的打印稿模版子集图像，然后进行坐标定位修正；e、对金属币章进行彩色打印；f、对打印后的金属币章进行彩印质量检测；g、检测合格后对金属币章的彩印面进行整体紫外光固化并输出干燥的彩印成品。

优选的，a步骤中，表面结构处理为喷砂处理，使得彩印区域表面粗化，增加了打印墨水与金属币章表面的接触面积，经喷砂处理区域的表面粗糙度Rz大于等于2。

b步骤中，图像建模采用打印建模软件(采用南京杰星公司的Coaso C30数码打印软件)对彩印设计稿进行光栅图像处理，光栅图像处理包括分色处理和加网处理，然后将光栅处理后的图像转换成打印设备能够识别的点阵信息，然后通过打印建模软件进行分度处理，生成所需的图像打印模板，其中的分度处理方法是根据定位精度的要求将打印稿通过图像处理生成若干打印模板的数字图像子集。

c步骤中，对金属币章的正反面进行检测是采用图像采集装置获取金属币章的正反面图像并进行图像处理和运算，从而检测输入面表面图案与打印面模板图案是否匹配，如匹配度大于等于80％，则通过检测则进入下一步，如不匹配，则通过电磁阀剔除并进行翻面整理后再重新进行检测；所述的表面前处理是指采用等离子体处理的方法，使得金属币章的表面张力测试数值大于等于50，达到金属币章表面清洗、表面活化和表面粗化的作用，用以提高墨水在金属币章表面的附着力。

进一步，e步骤中，彩色打印包括印前处理、底色打印、K色打印、C色打印、M色打印、Y色打印和功能色打印，采用的墨水为紫外线固化墨水。具体来说，对彩印图案区域分别进行印前处理(底油打印+紫外光固化)、底色打印(白色打印+紫外光固化)、K色打印(K色打印+紫外光固化)，C色打印(C色打印+紫外光固化)、M色打印(M色打印+紫外光固化)，Y色打印(Y色打印+紫外光固化)以及功能打印(功能油墨打印+紫外光固化)。具体来说，这里K表示黑色，C表示青色，M表示红色，Y表示黄色。这里采用南京杰星公司生产的Coaso C30 Series彩色打印机进行彩色打印，

本发明解决了金属币章打印色彩的单一性问题，满足打印彩色图案的高精度定位要求，确保彩印金属币章具有良好的视觉效果。

实施例1

本发明方法设有前端图像建模功能和后端图像采集和图像处理装置。具体来说，图像采集装置由工业相机、工业镜头和LED光源组成，用于采集随机输入每一枚金属币章的图像，为后续得到相应的位置信息和角度信息做好准备。图像处理装置由高速图像处理服务器和开发的图像处理软件组成，基于前述采集的纪念币章图像实现相应纪念币章的位置信息识别和角度信息识别功能，由于这些设备和软件均为现有技术，这里就不再赘述其工作原理了。上述装置安装位于印前处理工序前，实现彩印高速定位功能。其中的图像建模功能，首先对彩印设计稿进行光栅图像处理(包括分色和加网处理)，将设计稿图像转换成打印设备能够识别的点阵信息。然后通过本发明中的分度处理，生成所需的图像打印模板，其中的分度处理方法是根据定位精度的要求将打印稿通过图像处理生成若干打印模板的数字图像子集。

实时彩印作业过程中，本发明中的图像采集装置获取输入金属币章的原始图像，通过图像处理装置的图像处理和运算得到金属币章的坐标位置偏移值和压印图案的角度偏转值。最后根据角度偏移值与分度图像的映射关系，载入相对应的打印稿图像子集。同时根据坐标位置偏移的方向和大小进行打印稿图像相应的坐标位置偏移调整，完成最终的高速定位彩印作业。

本发明方法设有模具表面结构处理方法和表面前处理方法。其中模具表面结构处理方法为喷砂处理，可以粗化金属币章表面的彩印区域，增加打印墨水与金属基体的接触面积。其中的表面前处理方法为等离子体处理，通过等离子体的表面清洗、表面活化和表面粗化作用来改善表面润湿性，提高表面粗糙度，增加接触面积，达到提高附着力的目的。上述组合处理方法不仅适用于金属币章的平面结构，更可以在浮雕结构表面实现彩印作业，呈现图案不同层次的立体表现效果。

本发明的重点在于CMYK套色喷墨打印工艺方法。其打印工艺流程为：分别对彩印图案区域进行印前处理(底油打印+紫外光固化)、底色打印(白色打印+紫外光固化)、K色打印(K色打印+紫外光固化)，C色打印(C色打印+紫外光固化)、M色打印(M色打印+紫外光固化)，Y色打印(Y色打印+紫外光固化)以及功能色打印(功能油墨打印+紫外光固化)，最终经彩印质量检查合格后进行整体干燥输出合格产品。上述工艺方法通过底油、白色、K色、C色、M色、Y色和功能色的精确套准打印，实现CMYK全色彩打印功能，呈现彩印的最佳视觉效果。其中的打印耗材为紫外光固化墨水，具有快速干燥和环保特性。其中的功能色主要包括保护面油或防伪油墨，具体根据金属币章的功能需求进行选择。

实施例2

具体方法步骤参见图1中，第一步的模具表面结构处理是在金属币章相应的压印模具表面彩印区域进行表面结构处理，常用的表面结构处理方法是喷砂处理。

第二步的金属币章打印图稿模板的生成和导入是首先对彩印设计稿进行光栅图像处理(包括分色和加网处理)，将设计稿中的图像转换成打印设备能够识别的点阵信息。然后通过本发明方法设计的分度处理，生成所需的图像打印模板。

所谓分度处理，就是采用图像处理的方法将经过分色、加网处理后的打印稿(母模板)生成一系列具有不同角度信息的打印稿(子模板)。以高精度定位打印要求为例(见图7)，设置分度值步长为0.1度，则单色打印稿模板子集数量为3600张。其中序列0为母模板，序列1-3600为子模板。

其中图像处理的方法包括图像的坐标平移和图像的坐标旋转(参见图8)。

(1)图像的坐标平移

第一步，标定标准模板的坐标位置

第二步，通过图像运算得到输入硬币与标准模板的位置偏差大小，其中dx为X轴方向的偏差值，其中dy为Y轴方向的偏差值。

第三步，基于偏差值，进行图像的坐标平移。

设图像上任意点向x方向移动dx,y方向移动dy，

则X1＝X0+dx；Y1＝Y0+dy；

用矩阵表示：

其中[x,y]为平移前的坐标，[X,Y]为平移后的坐标，dx,dy为偏移量。

(2)图像的坐标旋转

第一步，标定标准模板的角度方向

第二步，通过图像运算得到输入硬币与标准模板的角度偏差大小，其中α为顺时针方向的角度偏差值。

第三步，基于角度偏差值，进行图像的坐标旋转。

设某点与原点连线和X轴夹角为β度，以原点为圆心，顺时针转过α度,原点与该点连线长度为r,[x0,y0]为变换前坐标，[x1,y1]为变换后坐标,如图1所示。

x0＝rcosb；

y0＝rsinb；

x1＝rcos(b-a)＝rcosacosb+rsinasinb＝x0cosa+y0sina；

y1＝rsin(b-a)＝rsinbcosa-rcosbsina＝-x0sina+y0cosa；

用矩阵表示

其中(x1,y1)是旋转后的点坐标，(x0,y0)是旋转前的点坐标，α为顺时针方向旋转角。

分度值的大小直接决定了图像打印定位的精度，分度值越小，彩色图像的定位精度越高，所需的图像处理时间也越长。以高精度定位打印要求为例(见图7)，设置分度值为0.1度，则单色打印稿模板子集数量为3600张。如以一般精度定位打印要求，可设置分度值为1度，则单色打印稿模板子集数量为360张。

第三步的彩印正反面的检测是通过图像采集装置获取输入金属币章的正反面图像并进行图像处理和运算，从而检测输入面表面图案与打印面模板图案是否匹配，如匹配则通过检测进入下一步。否则，通过电磁阀剔除并进行翻面整理后进入下一步。

第四步的金属币章表面前处理是采用等离子体处理的方法，达到金属币章表面清洗、表面活化和表面粗化的作用，最终改善表面润湿性，提高墨水与金属基体的附着力。

第五步的金属币章的定位检测是通过图像采集装置获取输入金属币章的原始图像，通过图像处理装置的图像处理和运算得到金属币章的坐标位置偏移值和压印图案的角度偏转值。最后根据预设的角度偏移值与分度图像的映射关系，载入相对应的打印稿图像子集。

第六步的映射打印模板子集的定位修正是根据上一步金属币章的定位检测所得的坐标位置偏移的方向和大小进行映射打印模板子集图像相应的坐标位置进行相对偏移调整，为后续的高速连续定位彩印作业奠定基础。

第七步的打印流程包括印前处理(底油打印+紫外光固化)、底色打印(白色打印+紫外光固化)、K色打印(K色打印+紫外光固化)，C色打印(C色打印+紫外光固化)、M色打印(M色打印+紫外光固化)，Y色打印(Y色打印+紫外光固化)以及功能色打印(功能油墨打印+紫外光固化)。上述工艺方法通过底油、白色、K色、C色、M色、Y色和功能色的精确套准打印，实现CMYK全色彩打印功能，呈现彩印的最佳视觉效果。其中的打印耗材为紫外光固化墨水，具有快速干燥和环保特性。其中的功能色主要包括保护面油或防伪油墨，具体根据金属币章的功能需求进行选择。

第八步的彩印质量检测是通过图像采集装置获取彩印完成后的金属币章图像，重点针对印刷色彩、定位偏差进行质量检查，对于不合格产品进行实时剔除。

第九步的整体固化是对彩印质量检查合格后的产品进行大功率紫外光固化，确保输出成品表面完全干燥。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，包括需要进行彩印的金属币章和对应的金属币章压印模具，其特征在于：所述的制作步骤如下：

a、对金属币章压印模具的彩印区域进行表面结构处理，粗化该彩印区域的表面；

b、完成图像建模，将彩印图案设计稿处理生成打印稿，形成打印模版并储存至打印控制存储器；

c、对金属币章的彩印面进行检测和表面前处理，提高彩印面的表面粗糙度，增加接触面积；

d、对金属币章进行定位检测，根据图像采集装置获取金属币章的原始图像信息，通过计算获取每一枚实时输入金属币章的角度偏转数值以及坐标偏移的方向和大小；根据预设的映射关系读取相应偏差角度的打印稿模版子集图像，然后进行坐标定位修正；

e、对金属币章进行彩色打印；

f、对打印后的金属币章进行彩印质量检测；

g、检测合格后对金属币章的彩印面进行整体紫外光固化并输出干燥的彩印成品。

2.根据权利要求1所述的一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，其特征在于：a步骤中，表面结构处理为喷砂处理，使得彩印区域表面粗化，增加了打印墨水与金属币章表面的接触面积。

3.根据权利要求1所述的一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，其特征在于：b步骤中，图像建模采用打印建模软件对彩印设计稿进行光栅图像处理，光栅图像处理包括分色处理和加网处理，然后将光栅处理后的图像转换成打印设备能够识别的点阵信息，然后通过打印建模软件进行分度处理，生成所需的图像打印模板，其中的分度处理方法是根据定位精度的要求将打印稿通过图像处理生成若干打印模板的数字图像子集。

4.根据权利要求1所述的一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，其特征在于： c步骤中，对金属币章的正反面进行检测是采用图像采集装置获取金属币章的正反面图像并进行图像处理和运算，从而检测输入面表面图案与打印面模板图案是否匹配，如匹配度大于等于80%，则通过检测则进入下一步，如不匹配，则通过电磁阀剔除并进行翻面整理后再重新进行检测；所述的表面前处理是指采用等离子体处理的方法，使得金属币章的表面张力测试数值大于等于50，达到金属币章表面清洗、表面活化和表面粗化的作用，用以提高墨水在金属币章表面的附着力。

5.根据权利要求1所述的一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，其特征在于：e步骤中，彩色打印包括印前处理、底色打印、K色打印、C色打印、M色打印、Y色打印和功能色打印，采用的墨水为紫外线固化墨水。

6.根据权利要求1所述的一种金属硬币的高速定位彩印制作方法，其特征在于：金属币章采用圆形币或者异型币。