RU2375198C1 - Method for application of raster image - Google Patents
Method for application of raster image Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375198C1 RU2375198C1 RU2008124197/12A RU2008124197A RU2375198C1 RU 2375198 C1 RU2375198 C1 RU 2375198C1 RU 2008124197/12 A RU2008124197/12 A RU 2008124197/12A RU 2008124197 A RU2008124197 A RU 2008124197A RU 2375198 C1 RU2375198 C1 RU 2375198C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- raster
- original
- application
- laser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано в системах лазерной маркировки и гравировки в промышленности, для художественных применений, для аутентификации и персонификации изделий и документов, как альтернативный метод в фотографии и полиграфии.The invention can be used in laser marking and engraving systems in industry, for artistic applications, for authentication and personification of products and documents, as an alternative method in photography and printing.
Известен «Способ улучшения цифровых изображений» [патент РФ №2298226]. Он состоит в том, что выполняют фильтрацию шумов, осуществляют коррекцию глобального контраста, извлекают из цветного изображения яркостную компоненту как максимальную из R, G, В составляющих, определяют параметры локальной коррекции темных и светлых тонов, выполняют билатеральную фильтрацию яркости изображения и корректируют темные и светлые тона в канале яркости.The well-known "Method for improving digital images" [RF patent No. 2298226]. It consists in the fact that noise filtering is performed, global contrast is corrected, the brightness component is extracted from the color image as the maximum of R, G, B components, local parameters for dark and light tones are determined, bilateral image brightness is filtered and the dark and light are corrected tones in the brightness channel.
Этот метод не предназначен для обработки изображений подлежащих нанесению на какие-либо материалы с помощью лазерного излучения. Данный метод не учитывает свойства материалов подложки, инструмента нанесения изображения и особенностей процессов их взаимодействия.This method is not intended for processing images to be applied to any materials using laser radiation. This method does not take into account the properties of the materials of the substrate, the tool for applying the image and the features of the processes of their interaction.
Известен «Способ лазерной маркировки» [патент РФ №2146200].The well-known "Method of laser marking" [RF patent No. 2146200].
Он заключается в том, что с помощью воздействия лазерного луча с изменяющейся плотностью энергии лазерного излучения формируют видимое изображение на модифицирующем слое. Изображение, сформированное лазером в разных слоях аппликации, может составлять как единое целое, так и в виде независимого изображения для каждого слоя и гравировки на стекле. Лазерный луч при маркировке удаляет встречающиеся слои и прорезает подложку насквозь и гравирует изделие.It lies in the fact that by means of the action of a laser beam with a changing energy density of the laser radiation, a visible image is formed on the modifying layer. The image formed by the laser in different layers of the application can be a single unit, or in the form of an independent image for each layer and engraving on the glass. When marking, the laser beam removes the layers and cuts through the substrate and engraves the product.
В большинстве случаев качество полученного изображения неудовлетворительное.In most cases, the quality of the received image is unsatisfactory.
Известен «Способ адаптивного растрирования полутонового оригинала и устройство для его осуществления» [патент РФ №2308167]. Он заключается в том, что двухмерный сигнал тона изображения, состоящий из многоуровневых значений сигнала тона участков оригинала, преобразуют в двухмерный сигнал растровой копии, состоящий из двухуровневых значений тона ее печатных и пробельных элементов. Для этого формируют два типа двухмерных сигналов весовых значений элементов. В первом из них весовые значения распределяют между элементами в любом порядке, не зависящем от характера изменения тона, а во втором - с учетом геометрии его контуров. Двухуровневый сигнал тона растровой копии формируют с учетом его значения по результату сравнения значений сигнала участков оригинала с весовыми значениями обоих типов. Второй тип двухуровневого сигнала размещают внутри пространственных интервалов, положение которых определяют путем формирования сигнала трассы контура, а границы сегментов устанавливают в зависимости от количества окрестных элементов.The well-known "Method for adaptive rasterization of a grayscale original and device for its implementation" [RF patent No. 2308167]. It consists in the fact that a two-dimensional signal tone of the image, consisting of multi-level values of the tone signal of the sections of the original, is converted into a two-dimensional signal of the raster copy, consisting of two-level tone values of its printed and white space elements. For this, two types of two-dimensional signals of the weight values of the elements are formed. In the first of them, the weight values are distributed between the elements in any order, independent of the nature of the tone change, and in the second, taking into account the geometry of its contours. A two-level tone signal of the raster copy is formed taking into account its value by comparing the signal values of the original sections with the weight values of both types. The second type of two-level signal is placed inside spatial intervals, the position of which is determined by generating a path trace signal, and the boundaries of the segments are set depending on the number of surrounding elements.
Данный метод требует длительного ручного подбора параметров настройки оборудования и обработки изображения. Метод не позволяет получить изображения на поверхности различных материалов с качеством, сравнимым с фотографическим.This method requires a long manual selection of equipment settings and image processing. The method does not allow obtaining images on the surface of various materials with a quality comparable to photographic.
Известно «Устройство для нанесения полутонового изображения на плоскую поверхность полированного изделия», в котором реализован способ нанесения изображения, выбранный за прототип [патент РФ №2121444].Known "Device for applying a grayscale image on a flat surface of a polished product", which implements the method of applying the image selected for the prototype [RF patent No. 2141444].
Способ заключается в следующем: в компьютер вводят изображение оригинала с помощью сканера. Преобразуют изображение оригинала в растровый массив чисел. В растровом массиве данных содержится информация о количестве строк в растровой развертке, а также информация о геометрических размерах переносимого изображения, яркостных и механических характеристиках данного вида материала. Меняют координаты рабочего органа (ударного инструмента), одновременно приводя его в действие. Наносят с помощью рабочего органа механическим путем точки на поверхность обрабатываемого изделия, причем размер и расположение этих точек определяется свойствами изображения оригинала.The method is as follows: the image of the original is entered into the computer using a scanner. Convert the original image to a raster array of numbers. The raster dataset contains information about the number of lines in the raster scan, as well as information about the geometric dimensions of the transferred image, the brightness and mechanical characteristics of this type of material. Change the coordinates of the working body (percussion instrument), while bringing it into action. Using a working body, mechanically apply points to the surface of the workpiece, the size and location of these points being determined by the image properties of the original.
Недостатками являются небольшая рабочая скорость, небольшой ресурс оборудования за счет интенсивного механического взаимодействия рабочего органа с материалом обрабатываемого изделия, возможность обработки только плоских поверхностей, низкая разрешающая способность полученных изображений за счет большого размера получаемых точек.The disadvantages are the low working speed, the small equipment resource due to the intense mechanical interaction of the working body with the material of the workpiece, the ability to process only flat surfaces, the low resolution of the images obtained due to the large size of the obtained points.
Задачей является повышение качества нанесенного изображения, увеличение ресурса оборудования, повышение скорости нанесения изображения, расширение области материалов, пригодных к нанесению изображений.The objective is to improve the quality of the applied image, increase the life of the equipment, increase the speed of applying the image, expanding the range of materials suitable for applying images.
Предложен способ нанесения растрового изображения, который заключается в том, что предварительно в компьютер загружают тестовое изображение, представляющее собой растровый массив чисел и на поверхность пробного образца из того же материала что и основной материал наносят тестовое изображение, оценивают полученный результат, выбирают параметры лучшего изображения. В качестве рабочего органа используют лазерное излучение и в соответствии с выбранными параметрами настраивают его свойства. Далее вводят оригинальное изображение, преобразуют это изображение в растровый массив чисел, производят многоступенчатую фильтрацию массива чисел, после чего проводят маркировку отфильтрованного изображения оригинала на изделие.A method for applying a raster image is proposed, which consists in first downloading a test image, which is a raster array of numbers, to the computer and applying a test image to the surface of a test sample of the same material as the main material, evaluating the result, and choosing the parameters of the best image. Laser radiation is used as a working member and its properties are adjusted in accordance with the selected parameters. Next, the original image is introduced, this image is converted into a raster array of numbers, multi-stage filtering of the array of numbers is performed, and then the filtered image of the original is marked on the product.
В компьютер с помощью программы управления лазерного оборудования загружают тестовое изображение. В рабочую зону маркирующего лазерного оборудования размещают заготовку из того же материала и с таким же состоянием поверхности, как и изделие, на которое требуется нанести изображение. Настраивают лазерное оборудование и наносят тестовое изображение с помощью программы управления лазерным оборудованием. При этом происходит перемещение рабочей точки фокуса лазерного излучения по поверхности заготовки в соответствии с программой. Одновременно с перемещением точки фокуса излучения меняются параметры лазерного излучения во времени, благодаря чему меняется воздействие лазерного излучения на поверхность заготовки. С помощью микроскопа или лупы визуально оценивают полученный результат маркировки. Из различных элементов тестового изображения выбирают те, чья контрастность наибольшая при одновременном отсутствии следов обугливания, плавления или изменения формы поверхности заготовки. Записывают параметры лазерного излучения и расстояние между точками, при которых получен выбранный элемент тестового изображения. В программу управления лазерным оборудованием вводят эти параметры. В случае необходимости измеренные параметры со ссылкой на тип материала записывают в технологическую базу данных для использования в будущем без повторного нанесения тестового изображения на заготовку. Также в программу управления лазерным оборудованием вводят оригинальное растровое цветное или полутоновое изображение, которое требуется нанести на поверхность изделия. Производят автоматическую обработку - многоступенчатую фильтрацию изображения по специальному многоступенчатому алгоритму с одновременным переводом в битональный формат по известной методике [Прэтт У. «Цифровая обработка изображений» М.: Мир, 1982]. Размещают в рабочее поле лазерного оборудования изделие для нанесения на нем требуемого изображения и производят маркировку изображения на поверхность изделия. В результате маркировки лазерный луч обходит последовательно все точки наносимого изображения, формируя на поверхность заготовки видимое полутоновое изображение.A test image is downloaded to the computer using the laser equipment control program. A blank of the same material and with the same surface condition as the product on which the image is to be applied is placed in the working area of the marking laser equipment. Set up laser equipment and apply a test image using the laser equipment control program. In this case, the working point of the focus of laser radiation moves along the surface of the workpiece in accordance with the program. Simultaneously with the shift of the focal point of the radiation, the parameters of laser radiation change in time, due to which the effect of laser radiation on the surface of the workpiece changes. Using a microscope or magnifier, visually evaluate the result of marking. Of the various elements of the test image, those are selected whose contrast is greatest while there is no trace of carbonization, melting or changing the shape of the surface of the workpiece. The laser radiation parameters and the distance between the points at which the selected test image element is obtained are recorded. These parameters are introduced into the laser equipment control program. If necessary, the measured parameters with reference to the type of material are recorded in the technological database for future use without re-applying the test image to the workpiece. Also, an original raster color or grayscale image, which must be applied to the surface of the product, is introduced into the laser equipment control program. Perform automatic processing - multi-stage image filtering according to a special multi-stage algorithm with simultaneous conversion to a bitonal format according to a known method [Pratt W. "Digital image processing" M .: Mir, 1982]. The product is placed in the working field of the laser equipment for applying the desired image on it and the image is marked on the surface of the product. As a result of marking, the laser beam bypasses sequentially all points of the applied image, forming a visible grayscale image on the surface of the workpiece.
Изображение оригинала, нанесенное на поверхность изделия, за счет предварительного определения свойств взаимодействия лазерного излучения с выбранным материалом и за счет многоступенчатой фильтрации обладает повышенным качеством, а именно максимальной достоверностью полученного изображения. Применение рабочего органа - лазерного излучения вместо ударного органа позволяет увеличить ресурс оборудования, повысить скорость нанесения изображения и расширить область материалов, пригодных к нанесению изображений.The original image deposited on the surface of the product, due to the preliminary determination of the properties of the interaction of laser radiation with the selected material and due to multi-stage filtration, has an increased quality, namely, the maximum reliability of the obtained image. The use of a working body - laser radiation instead of a shock body allows you to increase the resource of the equipment, increase the speed of applying the image and expand the range of materials suitable for applying images.
В качестве примера рассмотрим процесс нанесения фотографического изображения на пластину из черненого алюминия. Для нанесения изображения применяли лазерный маркирующий комплекс DMark-06RL компании ООО «ЦЛТ» Санкт-Петербург с длиной излучения 1064 нм, средней мощностью 6Вт, рабочим полем 110×110 мм.As an example, consider the process of applying a photographic image to a blackened aluminum plate. To apply the image, we used the laser marking complex DMark-06RL of the company TsLT LLC St. Petersburg with a radiation length of 1064 nm, an average power of 6 W, and a working field of 110 × 110 mm.
1. Нанесение тестового изображения. В рабочую зону лазерного оборудования располагали пластину из черненого алюминия. В компьютер в управляющую программу загружали предварительно подготовленное тестовое изображение в виде набора точек, расположенных в узлах линейных сеток с различным шагом от 20 мкм до 1 мм (Фиг.1). Программа запускается на выполнение. При этом на поверхность пластины лазерным лучом переносится тестовое изображение. (Фиг.2)1. Drawing a test image. A blackened aluminum plate was placed in the working area of the laser equipment. A pre-prepared test image in the form of a set of points located in the nodes of linear grids with different pitch from 20 μm to 1 mm was downloaded to the control program computer into a computer (Figure 1). The program is launched. In this case, the test image is transferred to the surface of the plate with a laser beam. (Figure 2)
2. Оценка параметров тестового изображения. Оператор рассматривает полученное тестовое изображение как невооруженным глазом, так и с помощью мощной лупы или микроскопа. Выбирают элемент тестового изображения, который удовлетворяет условия максимального значения параметра контраста без признаков обугливания или расплава материала. (Фиг.3) Соответствующие выбранному элементу параметры сетки (шаг сетки, диаметр элементарной точки) и настроек лазерного оборудования (мощность излучения, частота модуляции, количество импульсов на одну точку) оператор сохраняет для последующего использования в процессе обработки исходного изображения и для настройки лазерного оборудования.2. Assessment of the parameters of the test image. The operator considers the test image obtained with the naked eye, and with the help of a powerful magnifier or a microscope. A test image element is selected that satisfies the conditions for the maximum value of the contrast parameter without signs of carbonization or melt of the material. (FIG. 3) The parameters of the grid corresponding to the selected element (grid step, diameter of the elementary point) and laser equipment settings (radiation power, modulation frequency, number of pulses per point) are saved by the operator for subsequent use in the processing of the original image and for laser equipment settings .
3. Полученные параметры - шаг сетки 50 мкм, диаметр точки 50 мкм передают в программный модуль (фильтр). Одновременно по полученным параметрам - мощность излучения 48% от максимального, частота модуляции 70 кГц, количество импульсов на одну точку - 1 настраивают лазерное оборудование.3. The obtained parameters are a mesh pitch of 50 μm, the diameter of a point of 50 μm is transmitted to a software module (filter). At the same time, according to the obtained parameters - the radiation power is 48% of the maximum, the modulation frequency is 70 kHz, the number of pulses per point - 1 sets up the laser equipment.
4. Проводят автоматическую многоступенчатую фильтрацию исходного изображения (Фиг.4) при помощи программного модуля (в настоящее время является частью программы М-Script), производящего следующие операции:4. Conduct automatic multi-stage filtering of the source image (Figure 4) using a software module (currently part of the M-Script program) that performs the following operations:
Промежуточные результаты обработки показаны для наглядности процесса обработки.Intermediate processing results are shown for illustrative processing.
4.1. Производят предварительную коррекцию яркости и контраста изображения. При необходимости уничтожается информация о цвете (формат изображения переводится из цветного в градации серого).4.1. Make a preliminary correction of the brightness and contrast of the image. If necessary, information about the color is destroyed (the image format is converted from color to grayscale).
4.2. Вычисляется энтропия изображения и из него удаляется лишняя информация.4.2. The entropy of the image is calculated and extra information is removed from it.
4.3. Производится повторная коррекция яркости и контраста изображения (масштабирование гистограммы).4.3. The image brightness and contrast are again corrected (histogram scaling).
4.4. С учетом измеренных с помощью тестового изображения параметров, производится усиление контуров изображения.4.4. Taking into account the parameters measured using the test image, the image contours are amplified.
4.5. Изображение переводится в битональный формат.4.5. The image is converted to bitonal format.
4.6. Производится прореживание и зашумление изображения. Полученное изображение (Фиг.5) готово к нанесению с помощью лазерного оборудования.4.6. Thinning and noisy images. The resulting image (Figure 5) is ready for application using laser equipment.
5. Производят нанесение изображения. В рабочую зону лазерного комплекса располагают пластину, на которую будет нанесено изображение. Обработанное изображение загружают в программу управления оборудованием и производят маркировку для получения конечного изображения в виде полутонового растрового изображения (Фиг.6).5. Apply the image. A plate is placed in the working area of the laser complex on which the image will be applied. The processed image is loaded into the equipment management program and marking is made to obtain the final image in the form of a grayscale raster image (Fig.6).
6. Оценка качества полученного изображения. Полученное изображение воспринимается достаточно хорошо как фотография среднего качества. Иногда удается несколько улучшить результат за счет дополнительного подбора в небольших пределах параметров лазерного излучения. Изображение слева получено методом лазерной маркировки путем перевода изображения в битональный формат стандартными средствами без предварительной обработки. Изображение справа получено методом лазерной маркировки с применением рассматриваемого здесь алгоритма, учитывающим свойства процесса взаимодействия лазерного излучения с материалом. Полученные изображения оригинала обладают хорошим качеством, близким к фотографическим.6. Evaluation of the quality of the image. The resulting image is perceived quite well as a medium quality photograph. Sometimes it is possible to slightly improve the result due to additional selection within a small range of parameters of laser radiation. The image on the left was obtained by laser marking by converting the image into a bitonal format by standard means without preliminary processing. The image on the right was obtained by laser marking using the algorithm considered here, taking into account the properties of the process of interaction of laser radiation with the material. The received images of the original are of good quality, close to photographic.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008124197/12A RU2375198C1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Method for application of raster image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008124197/12A RU2375198C1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Method for application of raster image |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2375198C1 true RU2375198C1 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41489452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008124197/12A RU2375198C1 (en) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | Method for application of raster image |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2375198C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806935C1 (en) * | 2022-09-02 | 2023-11-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Синергия" | Method for laser engraving of half-tone images |
-
2008
- 2008-06-16 RU RU2008124197/12A patent/RU2375198C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806935C1 (en) * | 2022-09-02 | 2023-11-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Синергия" | Method for laser engraving of half-tone images |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2567359C2 (en) | System and method of manufacturing engraved plate | |
JP4865930B2 (en) | System and method for generating an optically sectioned image using both structured and uniform illumination | |
TWI489154B (en) | Method of creating random pattern | |
CN101221616B (en) | Dynamic gray level picture card laser engraving production system and method | |
ATE552697T1 (en) | METHOD FOR GENERATING A THRESHOLD MATRIX, APPARATUS FOR GENERATING A THRESHOLD MATRIX, AND RECORDING MEDIUM | |
US10124442B2 (en) | Colour marking metal surfaces | |
JP2007526457A (en) | Method and apparatus for generating image including depth information | |
US9407788B2 (en) | Threshold value data setting device, method and program, and image forming system | |
CN114902643B (en) | Method and system for processing raster image files | |
RU2375198C1 (en) | Method for application of raster image | |
JP2001067467A (en) | Method for determining element of image noise pattern of imaging device and usage of imaging device | |
EP0520025B1 (en) | Process for making a punch to emboss fabric to form watermarks and device for implementing it | |
DE10027323A1 (en) | Method for generating a 3D object from a 3D model, scans an object model with a beam of light to detect the light reflected from the object model scanned with high resolution and accuracy so as to produce an object | |
CN114309961A (en) | Method for laser marking of halftone bitmap | |
JPH0527408A (en) | Production of precision multiline plate | |
Pál et al. | Preliminary analysis of image processing-based evaluation of embossing quality | |
JP2015024497A (en) | Image creation method, image creation device, image creation program, engraving object manufacturing method and engraving object | |
JP4143769B2 (en) | Gradation laser marking method | |
PETRU | Image conversion for laser pyrography. | |
WO2015001841A1 (en) | Image generation method, image generation device, program for image generation, production method for engraved object, engraved object, and printed matter | |
JP2003091760A (en) | Transmitted pattern detecting device | |
JP2021154324A (en) | Printing condition determination device and printing condition determination method | |
WO2020264525A1 (en) | Optical acquisition system and probing method for object matching | |
DE102019111914A1 (en) | Procedure for evaluating an infrared signature | |
JP2001121803A (en) | Printing element size measuring apparatus |