印品缺陷在线检测技术的应用现状及发展趋势

段华伟+汤树海

对于烟包印刷企业而言，传统的人工检测和离线检测技术不能对印品质量进行实时监控，且人工成本较高，生产浪费严重，因此印品缺陷在线检测技术应运而生。为提高产品质量，降低废品率，减少生产浪费，我公司引进了一套印品缺陷在线检测系统，用于八色卷凹机的印刷缺陷检测。下面，笔者就根据我公司的实际应用情况，谈一谈印品缺陷在线检测的技术优势、关键部件及发展趋势。

技术优势

（1）印品缺陷在线检测技术可实现全程实时检测，发现缺陷问题时，系统会马上启动报警装置，操作人员可根据现场的实时报告，及时解决生产中出现的问题，减少废品产生。自从我公司卷凹机上应用了印品缺陷在线检测系统，印品的废品率明显降低。

（2）生产效率大幅提升，检测精度高，能够检测出印品上极其细微的质量缺陷。我公司采用的印品缺陷在线检测系统的检测误差可以达到±0.1mm。

（3）印品缺陷在线检测系统代替了人工检测，节省劳动力，而且可以实现从采集、匹配、计算到缺陷分类和报警的自动化操作，提高印品的稳定性和可靠性。

关键部件

1.照明设备

照明设备为被检测印品提供稳定一致的照度，保证图像采集设备采集的图像色调一致，灰度均匀，便于后续处理。照明设备和照明方案的配合应尽可能地突出印品特征量，在印品需要检测的部分与那些不重要的部分之间应尽可能地产生明显区别，增加对比度。

2.图像采集设备

图像采集设备采集被检测的印品图像信息，得到模拟信号，然后经过A/D转换器转换为数字信号，送入数字信号处理器进行后续处理。目前常用的图像采集设备基本上都是CCD相机。根据采集图像的规律，分为线阵CCD相机和面阵CCD相机。线阵CCD相机每次采集一条水平横线上的图像，利用印品的快速垂直移动，通过定位装置的控制，每隔一定距离采集一次图像信息，最终组成一幅完整的印品图像；面阵CCD相机可一次性采集整幅印品图像，但结构复杂，精度较低，价格昂贵。由于我公司对印品控制精度要求较高，因此选择线阵CCD相机作为图像采集设备。

3.图像处理模块

图像处理模块接收采集到的数字图像信息，经过一系列前期处理、运算、匹配和缺陷分类，最终输出结果。由于受到印刷过程中纠偏、张力等因素的影响，采集到的图像会存在空间位置上的偏移，因此图像处理模块首先应对采集到的图像信息进行定位和纠偏。

4.控制设备

经过图像缺陷检测和分类后，当系统检测出缺陷时，控制设备会驱动内置的贴标机构对缺陷部位进行贴标标识，同时数据库也会记录下缺陷信息，为后道工序剔除缺陷印品提供依据。此外，我公司采用的印品缺陷在线检测系统的控制设备还配备缺陷报警装置，一旦发现缺陷，报警器就会鸣叫，操作人员可以及时根据报警提示解决问题。

5.数据库

数据库可对检测到的缺陷信息进行存储、统计、管理和分析，为缺陷分类提供量化数据，也能将缺陷信息传输给后续工序，以便准确地剔除存在缺陷的印品。

发展趋势

根据我公司的实际应用情况以及对国内缺陷在线检测系统调研后发现，国内虽然在印品缺陷检测方面取得了很多成果，但是由于关键部件和核心技术大多依赖进口，图像采集和识别算法落后，仍然存在很多需要改进的地方，如检测精度不高、检测幅面小、系统稳定性不足、能够检测到的缺陷种类较少等。因此，笔者认为国内印品缺陷检测系统的研究重点应主要集中在以下几方面。

1.CCD相机性能的提升

CCD相机的性能对于印品缺陷在线检测系统至关重要，直接影响到采集图像的质量和检测系统的精度。而国内的CCD相机扫描频率较低，在印品高速生产的情况下，采集图像的分辨率较低，当缺陷小于0.1mm时就很难被检测到。

2.检测算法的改进

图像处理和识别速度直接制约着印品缺陷在线检测技术的应用和发展。目前国内的图像处理和识别算法相对比较落后，处理速度慢，加之没能对缺陷进行量化和细分，导致能够检测到的缺陷种类较少，直接制约了检测速度和检测质量的提升。

3.印品缺陷的在线纠正

目前，印品缺陷在线检测系统在检测到缺陷时，仅能对缺陷进行标识或提醒操作人员进行手动纠正，而不能自动分析缺陷产生的原因，并自行修正。我公司技术人员经过大量调研发现，可以对常见缺陷进行细分和量化，然后内置在检测系统中。当检测系统发现缺陷时，首先分析缺陷类别，然后将缺陷信息反馈给中央控制台，中央控制台依据反馈的缺陷信息自动执行调整刮墨刀角度、印刷机参数、套准机构参数等动作，从而实现对印品缺陷的在线纠正。

4.图像采集设备的改进

近年来，采用镭射效果的包装印品因具有绚丽缤纷的装潢效果而越来越受人们的喜爱。但镭射纸张表面各区域的反射性千差万别，严重干扰了在线检测系统的图像采集过程，导致被检测目标及背景不稳定，影响了印品缺陷在线检测的准确性。针对这个问题，我公司技术人员设计了一种滤光装置，即在采集镜头前加装一对偏振镜，滤掉干扰性杂光，从而保证图像信息的稳定采集。目前该装置已经成功应用于我公司的印品缺陷在线检测系统，并取得了很好的使用效果。

当前，印品缺陷在线检测系统在印刷机上得到了广泛应用，减少了印品质量控制中人为因素的影响，提高了生产效率，为印刷企业实现自动化、智能化生产提供了可能。可见，印品缺陷在线检测系统具有非常广阔的应用前景，我们应紧随时代潮流，大力开发具有自主知识产权的印品缺陷在线检测系统，推动我国印刷工业自动化、智能化进程。endprint