基于CCD及其視覺(jué)技術(shù)的噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)及方法

孔真

（烏魯木齊職業(yè)大學(xué) 新疆 烏魯木齊 830002）

基于CCD及其視覺(jué)技術(shù)的噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)及方法

孔真

（烏魯木齊職業(yè)大學(xué) 新疆 烏魯木齊 830002）

為了研究基于CCD、視覺(jué)技術(shù)下噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法?；贑CD技術(shù)，能夠依將噴墨數(shù)字印刷中圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，并運(yùn)用視覺(jué)技術(shù)，依據(jù)噴墨數(shù)字印刷數(shù)字圖像進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，以確保提升該系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值。結(jié)果證實(shí)，在CCD及其視覺(jué)技術(shù)支持下，優(yōu)化設(shè)計(jì)噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，使用中的系統(tǒng)協(xié)調(diào)性和重復(fù)性比較可靠性提升82.0%，發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值。結(jié)論表明，在設(shè)計(jì)噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)中，基于CCD及其視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并能夠優(yōu)化質(zhì)量檢測(cè)方法，對(duì)于提升系統(tǒng)應(yīng)用性能發(fā)揮積極影響。

閉環(huán)控制；噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)；視覺(jué)技術(shù)；CCD；系統(tǒng)

在我國(guó)傳統(tǒng)噴墨數(shù)字印刷中，對(duì)于其質(zhì)量檢測(cè)方面，主要是采用人工來(lái)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的辦法，不僅實(shí)際中的工作量較大，也易受檢測(cè)人員的主觀因素影響，造成漏檢，降低噴墨數(shù)字印刷。隨著近年迅速發(fā)展的CCD及其視覺(jué)技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)出在噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)方面的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可節(jié)省大量勞動(dòng)力資源，極大地提高了工作效率。

1 CCD及其視覺(jué)技術(shù)

1.1 CCD技術(shù)

在噴墨數(shù)字印刷之中，運(yùn)用基于CCD技術(shù)的數(shù)字照相機(jī)以及掃描儀等相關(guān)設(shè)備，有效捕獲噴墨印刷前的圖像[1]，同時(shí)，也可有效利用CCD技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴墨印刷品的數(shù)字化展現(xiàn)，以便可以獲得清晰的圖像，提升印刷品的印刷質(zhì)量效果[2]。在噴墨印刷之中，可以根據(jù)CCD技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)印刷圖像中的字符、線條以及色彩、網(wǎng)點(diǎn)等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，從而有效評(píng)估控制噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量[3-5]。

1.2 視覺(jué)技術(shù)

據(jù)悉，視覺(jué)技術(shù)就是將圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能等眾多學(xué)科高度集成和有機(jī)結(jié)合，而形成的一門(mén)綜合性的技術(shù)[6]。視覺(jué)技術(shù)在高速、細(xì)微和重復(fù)的制造過(guò)程中顯得非?？煽縖7]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析

在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人眼檢查的視覺(jué)功能，能夠從客觀噴墨數(shù)字印刷圖像之中，提取出相關(guān)質(zhì)量檢測(cè)信息，進(jìn)行可以對(duì)其進(jìn)行處理，最終可以得出質(zhì)量檢測(cè)控制結(jié)果，確保提升噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量[8-12]。噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)中，針對(duì)印刷色彩的信息分析方面，可以運(yùn)用密度計(jì)以及分光光度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)[13]，并可加大對(duì)色彩復(fù)制效果的檢測(cè)，確保印刷圖像文字以及線條輪廓是清晰的，能夠在印刷后提升網(wǎng)點(diǎn)復(fù)制的質(zhì)量，避免產(chǎn)生印刷質(zhì)量缺陷。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，基于CCD及其視覺(jué)技術(shù)，從圖像的色差、顏色灰平衡以及色域范圍等質(zhì)量控制指標(biāo)中出發(fā)，自動(dòng)檢測(cè)噴墨數(shù)字印刷弊端，并可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的缺陷實(shí)時(shí)補(bǔ)償，從而能夠有效的控制噴墨數(shù)字印刷色彩偏差，有效確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合實(shí)際需求。

3 設(shè)計(jì)基于CCD、視覺(jué)技術(shù)的噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)

3.1 總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

在CCD技術(shù)以及視覺(jué)技術(shù)支持下，針對(duì)噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由CCD數(shù)字信息轉(zhuǎn)化攝像頭部分、印刷圖像采集卡、光線照明部分、噴墨印刷機(jī)械裝置部分以及系統(tǒng)的主控計(jì)算機(jī)部分組成，如圖1中就是本次設(shè)計(jì)閉環(huán)控制系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

其工作過(guò)程：可以將噴墨數(shù)字印刷圖像送到系統(tǒng)CCD攝像頭的攝像范圍內(nèi)，依據(jù)CCD成像以及圖像采集卡采集噴墨數(shù)字印刷圖像，然后對(duì)圖像進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，并進(jìn)行預(yù)處理，提升噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1）控制機(jī)器視覺(jué)的功能：可以采用CCD攝像頭，有效攝取檢測(cè)噴墨數(shù)字印刷圖像，并可以將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的信號(hào)，然后就可以再對(duì)噴墨數(shù)字印刷圖像的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的視覺(jué)技術(shù)處理，得到可以用于檢測(cè)印刷質(zhì)量的圖像特征值[14]。之后，可以根據(jù)特征結(jié)果，對(duì)印刷圖像質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。其主要功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)結(jié)構(gòu)

2）質(zhì)量檢測(cè)的功能：可以對(duì)采集到的原始噴墨印刷圖像進(jìn)行預(yù)處理，選取、分割相關(guān)圖像的閾值，可以有效檢測(cè)噴墨素質(zhì)印刷質(zhì)量[15]。然后，在該系統(tǒng)中，在整個(gè)墨印數(shù)字印刷的過(guò)程中，運(yùn)用CCD掃描攝像頭來(lái)不斷的測(cè)量印刷圖像的質(zhì)量色表，并根據(jù)系統(tǒng)中央控制臺(tái)運(yùn)算，分析生成相關(guān)檢測(cè)控制信號(hào)，對(duì)有缺陷的印刷操作進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制補(bǔ)償，確保提升噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.3 圖像質(zhì)量檢測(cè)的方法

在噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)中，優(yōu)化質(zhì)量檢測(cè)方法，運(yùn)用CCD以及視覺(jué)藝術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷圖像的實(shí)時(shí)、快速在線檢測(cè)。能夠在高速?lài)娔珨?shù)字印刷生產(chǎn)流水線中，在與其印刷傳動(dòng)裝置相對(duì)應(yīng)的位置安裝閉環(huán)控制檢測(cè)裝置，以此來(lái)對(duì)印刷圖像的質(zhì)量進(jìn)行閉環(huán)控制，對(duì)于合格的印刷圖像輸出在合格位置，對(duì)于不合格的圖像則予以次品處置。印刷質(zhì)量檢測(cè)方法如圖3所示。

圖3 噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)流程方法

可以運(yùn)用分光光度的測(cè)量技術(shù)，以此來(lái)掃描噴墨數(shù)字印刷的圖像，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷圖像的三維光譜色彩控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷圖像在色度以及密度方面的雙重檢測(cè)，從而有助于提升噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量。

3.4 系統(tǒng)軟件代碼設(shè)計(jì)

本次噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其對(duì)于圖像處理算法采用Matlab程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)模擬，按照軟件工程的理論，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)軟件代碼結(jié)構(gòu)清晰，提升該系統(tǒng)的應(yīng)用性能。系統(tǒng)中顯示噴墨數(shù)字印刷圖像直方圖的代碼：

系統(tǒng)中，圖像識(shí)別代碼：

4 系統(tǒng)應(yīng)用效益分析

在本次研究中，設(shè)計(jì)的噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，是基于CCD及其視覺(jué)技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，不僅可以提升噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)的檢出率，也可提升經(jīng)濟(jì)效益。

在噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)中，采用黑白面陣CCD和多通道圖像采集卡采集圖像數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)選取印刷圖像的數(shù)字化閾值分割，從而可以降低系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境的要求，有效提高該系統(tǒng)在應(yīng)用中的推廣性。噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用中，其可以檢測(cè)識(shí)別出的噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量缺陷，全部符合實(shí)際剔除的需求，表明噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和重復(fù)性比較可靠，提升82.0%，同時(shí)，在該系統(tǒng)中，對(duì)于印刷不清晰、污點(diǎn)、漏印、色彩不均、字跡不清的檢出率，分別達(dá)到 84%、82%、74%、65%、85%，提升系統(tǒng)應(yīng)用性能，發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié) 論

綜上所述，基于CCD以及視覺(jué)技術(shù)支持，優(yōu)化設(shè)計(jì)噴墨數(shù)字印刷質(zhì)量檢測(cè)方面的閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高檢測(cè)系統(tǒng)的速度，降低系統(tǒng)對(duì)CCD性能的要求，確保系統(tǒng)在線檢測(cè)功能提升，確保該系統(tǒng)具有很好的實(shí)用推廣價(jià)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 稿件編號(hào)：201601034

孔 真（1982—），女，湖南長(zhǎng)沙人，碩士，講師。研究方向:印刷技術(shù)，高職教育。