基于CCD及其视觉技术的喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统及方法

孔真

（乌鲁木齐职业大学 新疆 乌鲁木齐 830002）

基于CCD及其视觉技术的喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统及方法

孔真

（乌鲁木齐职业大学 新疆 乌鲁木齐 830002）

为了研究基于CCD、视觉技术下喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统的设计方法。基于CCD技术，能够依将喷墨数字印刷中图像信息转化为数字信息，并运用视觉技术，依据喷墨数字印刷数字图像进行质量检测，以确保提升该系统应用价值。结果证实，在CCD及其视觉技术支持下，优化设计喷墨数字印刷质量检测的闭环控制系统，使用中的系统协调性和重复性比较可靠性提升82.0%，发挥积极应用价值。结论表明，在设计喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统中，基于CCD及其视觉技术进行优化设计，并能够优化质量检测方法，对于提升系统应用性能发挥积极影响。

闭环控制；喷墨数字印刷质量检测；视觉技术；CCD；系统

在我国传统喷墨数字印刷中，对于其质量检测方面，主要是采用人工来进行质量检测的办法，不仅实际中的工作量较大，也易受检测人员的主观因素影响，造成漏检，降低喷墨数字印刷。随着近年迅速发展的CCD及其视觉技术，优化设计出在喷墨数字印刷质量检测方面的闭环控制系统，可节省大量劳动力资源，极大地提高了工作效率。

1 CCD及其视觉技术

1.1 CCD技术

在喷墨数字印刷之中，运用基于CCD技术的数字照相机以及扫描仪等相关设备，有效捕获喷墨印刷前的图像[1]，同时，也可有效利用CCD技术，实现对喷墨印刷品的数字化展现，以便可以获得清晰的图像，提升印刷品的印刷质量效果[2]。在喷墨印刷之中，可以根据CCD技术基础，对印刷图像中的字符、线条以及色彩、网点等指标进行检测，从而有效评估控制喷墨数字印刷质量[3-5]。

1.2 视觉技术

据悉，视觉技术就是将图像处理、计算机图形学、模式识别、计算机技术、人工智能等众多学科高度集成和有机结合，而形成的一门综合性的技术[6]。视觉技术在高速、细微和重复的制造过程中显得非常可靠[7]。

2 系统设计需求分析

在本次系统设计中，采用计算机来模拟人眼检查的视觉功能，能够从客观喷墨数字印刷图像之中，提取出相关质量检测信息，进行可以对其进行处理，最终可以得出质量检测控制结果，确保提升喷墨数字印刷质量[8-12]。喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统中，对喷墨数字印刷质量检测中，针对印刷色彩的信息分析方面，可以运用密度计以及分光光度计进行检测[13]，并可加大对色彩复制效果的检测，确保印刷图像文字以及线条轮廓是清晰的，能够在印刷后提升网点复制的质量，避免产生印刷质量缺陷。在系统设计中，基于CCD及其视觉技术，从图像的色差、颜色灰平衡以及色域范围等质量控制指标中出发，自动检测喷墨数字印刷弊端，并可实现闭环控制的缺陷实时补偿，从而能够有效的控制喷墨数字印刷色彩偏差，有效确保系统设计符合实际需求。

3 设计基于CCD、视觉技术的喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统

3.1 总体设计结构

在CCD技术以及视觉技术支持下，针对喷墨数字印刷质量检测过程中，设计的闭环控制系统，主要由CCD数字信息转化摄像头部分、印刷图像采集卡、光线照明部分、喷墨印刷机械装置部分以及系统的主控计算机部分组成，如图1中就是本次设计闭环控制系统总体的结构图。

图1 系统总体设计结构

其工作过程：可以将喷墨数字印刷图像送到系统CCD摄像头的摄像范围内，依据CCD成像以及图像采集卡采集喷墨数字印刷图像，然后对图像进行质量检测，并进行预处理，提升喷墨数字印刷质量。

3.2 系统功能设计

1）控制机器视觉的功能：可以采用CCD摄像头，有效摄取检测喷墨数字印刷图像，并可以将其转化为数字化的信号，然后就可以再对喷墨数字印刷图像的数字信号进行相应的视觉技术处理，得到可以用于检测印刷质量的图像特征值[14]。之后，可以根据特征结果，对印刷图像质量进行检测。其主要功能如图2所示。

图2 系统机器视觉结构

2）质量检测的功能：可以对采集到的原始喷墨印刷图像进行预处理，选取、分割相关图像的阈值，可以有效检测喷墨素质印刷质量[15]。然后，在该系统中，在整个墨印数字印刷的过程中，运用CCD扫描摄像头来不断的测量印刷图像的质量色表，并根据系统中央控制台运算，分析生成相关检测控制信号，对有缺陷的印刷操作进行实时的控制补偿，确保提升喷墨数字印刷质量的稳定性。

3.3 图像质量检测的方法

在喷墨数字印刷质量检测中，优化质量检测方法，运用CCD以及视觉艺术，实现对印刷图像的实时、快速在线检测。能够在高速喷墨数字印刷生产流水线中，在与其印刷传动装置相对应的位置安装闭环控制检测装置，以此来对印刷图像的质量进行闭环控制，对于合格的印刷图像输出在合格位置，对于不合格的图像则予以次品处置。印刷质量检测方法如图3所示。

图3 喷墨数字印刷质量检测流程方法

可以运用分光光度的测量技术，以此来扫描喷墨数字印刷的图像，可以实现对印刷图像的三维光谱色彩控制，实现对印刷图像在色度以及密度方面的双重检测，从而有助于提升喷墨数字印刷质量。

3.4 系统软件代码设计

本次喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统设计中，其对于图像处理算法采用Matlab程序语言实现模拟，按照软件工程的理论，采用模块化结构设计，确保系统软件代码结构清晰，提升该系统的应用性能。系统中显示喷墨数字印刷图像直方图的代码：

系统中，图像识别代码：

4 系统应用效益分析

在本次研究中，设计的喷墨数字印刷质量检测闭环控制系统，是基于CCD及其视觉技术基础上设计的，不仅可以提升喷墨数字印刷质量检测的检出率，也可提升经济效益。

在喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统中，采用黑白面阵CCD和多通道图像采集卡采集图像数据，可以自动选取印刷图像的数字化阈值分割，从而可以降低系统对于实时应用环境的要求，有效提高该系统在应用中的推广性。喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统应用中，其可以检测识别出的喷墨数字印刷质量缺陷，全部符合实际剔除的需求，表明喷墨数字印刷质量检测与闭环控制系统的协调性和重复性比较可靠，提升82.0%，同时，在该系统中，对于印刷不清晰、污点、漏印、色彩不均、字迹不清的检出率，分别达到 84%、82%、74%、65%、85%，提升系统应用性能，发挥积极应用价值。

5 结 论

综上所述，基于CCD以及视觉技术支持，优化设计喷墨数字印刷质量检测方面的闭环控制系统，提高检测系统的速度，降低系统对CCD性能的要求，确保系统在线检测功能提升，确保该系统具有很好的实用推广价值。

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Ink jet digital printing quality detection and close loop control system and method based on CCD and visual technology

KONG Zhen
（Urumqi Vocational University，Urumqi 830002，China）

In order to study the quality inspection and closed loop control system based on CCD and visual technology，the design method of the system is studied.Based on CCD technology，the image information can be converted into digital information in ink jet digital printing，and the visual technology is applied to detect the quality of ink jet digital printing digital image to ensure the application value of the system.The results confirmed that，under the support of CCD and visual technology，the closed-loop control system for the optimization of the design of inkjet digital printing quality inspection，the system compatibility and repeatability of the system is improved by 82%，and play a positive application value.The conclusion shows that in the design of the digital print quality detection and closed-loop control system，based on CCD and its visual technology to optimize the design，and can optimize the quality detection method，to improve the application performance of the system to play a positive impact.

closed loop control；ink jet digital printing quality inspection；visual technology；CCD；system

TN99

A

1674－6236（2016）24-0082-03

2016-01-06 稿件编号：201601034

孔 真（1982—），女，湖南长沙人，硕士，讲师。研究方向:印刷技术，高职教育。