不同光電傳感器在印品質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用探討

蔣迎春

隨著印品質(zhì)量要求的不斷提高，印品的最終檢測(cè)要求也日益嚴(yán)苛，尤其是煙包、藥包等高檔產(chǎn)品的最終檢測(cè)，更是要求單張全檢。近年來(lái)，業(yè)內(nèi)開始普遍采用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的識(shí)別和剔除，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱“檢品機(jī)”）的出現(xiàn)，是成品表觀質(zhì)量檢測(cè)的一個(gè)跨越。相比人工檢測(cè)，檢品機(jī)失誤小，成本低，速度快，效率高，再加上目前行業(yè)用工緊張的環(huán)境，近年來(lái)檢品機(jī)炙手可熱，被廣泛應(yīng)用于藥包、人民幣以及煙包的質(zhì)量檢測(cè)。

自2013年起，檢品機(jī)開始進(jìn)入應(yīng)用高潮，檢品機(jī)生產(chǎn)廠家如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)檢品機(jī)生產(chǎn)廠家主要有北京大恒圖像視覺有限公司、北京凌云光視數(shù)字圖像技術(shù)有限公司、征圖新視科技有限公司、天津長(zhǎng)榮印刷設(shè)備股份有限公司、深圳市科拓科技開發(fā)有限公司等。如果說(shuō)檢品機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，采集相機(jī)相當(dāng)于人的眼睛，那么光電傳感器就是人眼的重要組成部分，它的主要作用是，判定有無(wú)產(chǎn)品或其他異物經(jīng)過(guò)及其數(shù)量等，并產(chǎn)生信號(hào)。目前市場(chǎng)上各廠家生產(chǎn)的光電傳感器原理基本相同，根據(jù)檢測(cè)距離和使用場(chǎng)所的不同，大致可以分為4種類型，即對(duì)照型、反射片型、近接反射型和光線型。對(duì)于不同表面特性的印品，應(yīng)選擇不同類型的光電傳感器，以獲取最好的檢測(cè)效果。

常規(guī)印品主要是指采用白卡紙、白底銀卡紙、白底金卡紙以及其他以白色或灰色為底紙的紙張作為承印材料的印品，涵蓋了目前市場(chǎng)上的大部分產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)，適合使用對(duì)照型、反射片型和近接反射型光電傳感器，具體的選擇則需要根據(jù)印品的表面特性以及光電傳感器安裝場(chǎng)所的實(shí)際情況進(jìn)行。

對(duì)照型光電傳感器由投光器和收光器兩部分組成，一端投光，一端收光，中間如有異物干擾，則產(chǎn)生信號(hào)，原理如圖1所示。

從圖1中可以看出，對(duì)照型光電傳感器的檢測(cè)距離較長(zhǎng)，投光鏡頭和收光鏡頭的面積較小，因此在安裝時(shí)，配線和兩端的校準(zhǔn)比較困難，稍有位移，就會(huì)產(chǎn)生異常信號(hào)，對(duì)于高速或者有震動(dòng)的作業(yè)環(huán)境，使用有所不便。

與對(duì)照型光電傳感器相比，反射片型光電傳感器則在很大程度上增加了校準(zhǔn)的彈性，在安裝環(huán)境的選擇上更加廣泛，安裝和配線均比較簡(jiǎn)易。

反射片型光電傳感器信號(hào)產(chǎn)生原理如圖2所示。從中可以看出，信號(hào)的產(chǎn)生和接收均在同一個(gè)點(diǎn)，利用反射片（如圖3所示）接收反射回來(lái)的光線，中間如有異物阻隔，則產(chǎn)生信號(hào)。反射片是一片具有碎塊反光材質(zhì)的銀色塑料片，其校準(zhǔn)彈性較大，而且由于其反射面面積較大，反射面上的碎塊從不同的角度反射回來(lái)的光線，容易被收光鏡頭接收。但正因?yàn)檫@樣，也存在一定的弊端，光線經(jīng)過(guò)多次反射以后，接收到的能量自然減弱，因此在安裝時(shí)，必須確保投光鏡頭和反射片之間的距離是對(duì)照型光電傳感器的一半，且投光鏡頭距離物體3～5cm為宜。

需要特別注意的是，表面燙金或者表面反光較強(qiáng)的印品（如圖4所示），對(duì)于反射片型光電傳感器的正常工作會(huì)產(chǎn)生一定的干擾，即當(dāng)投光鏡頭發(fā)出的光線碰到如圖4所示的該類印品或者某印品的該類部位時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生誤觸發(fā)信號(hào)。筆者就曾在生產(chǎn)過(guò)程中碰到過(guò)類似問(wèn)題，印品經(jīng)過(guò)光電傳感器以后，系統(tǒng)立即報(bào)告信號(hào)錯(cuò)誤，排除光電傳感器本身異常、紙張歪斜等情況以后，挪動(dòng)投光鏡頭的位置，或者將投光鏡頭與反射片交換位置安裝，則不再出現(xiàn)異常信號(hào)，這就說(shuō)明印品的表面特性干擾了光電傳感器的正常工作。對(duì)此，需要在安裝時(shí)避開該類部位或者將投光鏡頭和反射片對(duì)調(diào)安裝。然而，由于受到機(jī)械空間或者實(shí)際布線情況的影響，這種做法往往不能獲得很好的效果，此時(shí)我們可以選擇一種更為理想的解決方案——近接反射型光電傳感器。

近接反射型光電傳感器信號(hào)產(chǎn)生原理如圖5所示。近接反射型光電傳感器的投光與收光均在一個(gè)鏡頭內(nèi)，投光器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)物體表面后反射回來(lái)，再由收光器接收，從而產(chǎn)生信號(hào)。不難看出，近接反射型光電傳感器可以有效避免反射片型光電傳感器遇到的尷尬，且安裝和校準(zhǔn)都更加容易，但仍然受物體表面反射情況的影響，檢測(cè)功能也會(huì)因此有所變化。

筆者在生產(chǎn)過(guò)程中就曾遇到過(guò)這樣的問(wèn)題，印品在印刷過(guò)程中需要用黑墨打底，因此導(dǎo)致背面蹭臟，正面也存在類似缺陷。但經(jīng)檢品機(jī)檢測(cè)后，這類缺陷卻并未被識(shí)別出來(lái)，而是堂而皇之地進(jìn)入成品中，除此之外的其他缺陷也未能被識(shí)別出來(lái)并剔除。為了分析該現(xiàn)象的真正原因，筆者做了如下測(cè)試，將其中一張缺陷印品的背面貼上電工膠布，在光電傳感器前經(jīng)過(guò)，在2～5cm的距離內(nèi)進(jìn)行了多次測(cè)試。

測(cè)試結(jié)果顯示，光電無(wú)信號(hào)。這足以說(shuō)明，對(duì)于黑色印品，使用近接反射型光電傳感器容易出現(xiàn)遺漏，試想，如果該缺陷出現(xiàn)在正式生產(chǎn)中而不被發(fā)現(xiàn)，其結(jié)果可想而知。

現(xiàn)代包裝紙盒，尤其是出口煙包，很多都采用黑卡紙，鑒于上述近接反射型光電傳感器所導(dǎo)致的缺陷遺漏，不建議此類情況下選擇該光電傳感器，而是應(yīng)當(dāng)選用反射片型光電傳感器，檢測(cè)效果較為明顯。

隨著市場(chǎng)需求的不斷變化，光電傳感器也在不斷升級(jí)和優(yōu)化。目前市場(chǎng)上還有一種光線型光電傳感器，其原理不外乎光線的發(fā)送與接收，不同的是，光線型光電傳感器是利用光線電纜，將在同一鏡頭內(nèi)的投光器引導(dǎo)到需要安裝的位置，在高溫、有限空間、震動(dòng)、突出物等環(huán)境下，使用較為便捷，但也需要根據(jù)印品的實(shí)際表面特性來(lái)進(jìn)行選擇，在此不作贅述。

當(dāng)然，檢品機(jī)的光電傳感器還有限位、計(jì)數(shù)等功能，相信眾多檢品機(jī)不乏使用了這些功能。為保證檢品機(jī)運(yùn)行順暢，減少失誤，有效地判斷故障的存在，根據(jù)印品表面特性，在光電傳感器固有性能基礎(chǔ)上做出一定的調(diào)整和改進(jìn)，有利于靈活地解決實(shí)際問(wèn)題，起到四兩撥千斤的作用。此文拙見相對(duì)于煙包印刷行業(yè)乃至其他行業(yè)的使用經(jīng)驗(yàn)，不過(guò)是滄海一粟，但筆者希望此文能夠起到拋磚引玉的作用，為同行帶來(lái)更多啟發(fā)。