運輸過程中包裝印刷圖像磨損評估

李宴新 王立軍

實際物流運輸過程中，包裝件之間會發(fā)生相對運動和摩擦，導致印刷圖像的磨損，造成信息丟失，影響產(chǎn)品銷售。本文提出了一種基于三原色RGB值的印刷圖像磨損量的計算方法，設計了物流中印刷圖像磨損模擬裝置，并通過隨機振動實驗對提出的方法進行了驗證。

實際運輸過程中，在隨機振動和沖擊的作用下，運輸包裝件之間易發(fā)生相對運動和摩擦，從而造成包裝印刷圖像的磨損。這不僅會影響包裝的美觀性，影響銷售造成產(chǎn)品商業(yè)價值的降低，還可能會丟失重要信息。從商業(yè)角度來看，包裝印刷的磨損也被定義為一種損傷。因此研究印刷圖像在隨機振動下的磨損行為很有必要。圖像磨損程度主要通過磨損量來評估。目前，關(guān)于金屬磨損的研究很多，但是關(guān)于印刷圖像磨損研究涉及較少。Shires設計了一種印刷圖像磨損裝置，此裝置在受到外界振動激勵作用時可以實現(xiàn)印刷油墨的轉(zhuǎn)移和磨損;孫寶衛(wèi)等對水性柔印油墨的耐摩擦性能的影響因素進行了研究;劉軍啟等研究了不同含量的固態(tài)逐漸對油墨耐磨性的影響。

印刷圖像磨損量計算原理

印刷圖像發(fā)生磨損和轉(zhuǎn)移后，圖像的顏色會發(fā)生變化，本文主要基于顏色變化來計算印刷圖像磨損量。由Grassmann色彩科學定律可知，每種顏色是由三原色混合疊加而成，三原色必須相互獨立，其中任一原色不能由其他兩原色疊加而成。目前常用的三原色為紅（R）、綠（G）、藍（B），三原色的值稱為“三刺激值”。任何顏色都有其獨特的三刺激值。白色的RGB的值分別為R（255）、G（255）、B（255），黑色的RGB的值分別為R（0）、G（0）、B（0），任何顏色的RGB值均為0～255。油墨磨損后，顏色會發(fā)生變化，相應的三原色刺激值也會發(fā)生變化。因此，可以通過三刺激值的變化來計算磨損量，具體計算公式為：

其中，r為磨損率，O為原始圖像R/G/B刺激值總和，O為磨損印刷圖像R/G/B刺激值總和。

印刷圖像磨損模擬實驗

參考Shire的實驗裝置，本文設計了一種可以實現(xiàn)在隨機振動和沖擊狀態(tài)下印刷圖像磨損和轉(zhuǎn)移的裝置，見圖1。在銅版紙上印刷油墨用來模擬包裝件上的印刷圖像，印刷油墨的RGB值分別為R44、G44、B124，印刷油墨同一批次印刷完成，油墨厚度基本一致。在剛性質(zhì)量塊下端固定印刷油墨紙張，箱內(nèi)斜面固定空白紙張。箱內(nèi)塞滿緩沖材料，材料為乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）。在振動作用下，剛性質(zhì)量塊與斜面之間會發(fā)生相對運動。在相對運動和質(zhì)量塊壓力作用下，油墨從印刷油墨紙張轉(zhuǎn)移到空白紙張上，這樣便實現(xiàn)了油墨的磨損和轉(zhuǎn)移。

實驗前，將印刷油墨紙張放置在恒溫恒濕箱中進行恒溫恒濕處理24小時，溫濕度條件為23℃和RH50%。

對上述實驗裝置進行掃頻振動實驗，實驗設備為振動臺。通過掃頻振動實驗可以得到系統(tǒng)共振頻率，約為24Hz。然后對其進行隨機振動實驗來模擬實際運輸物流過程中產(chǎn)品受到的隨機振動激勵。激勵譜為白噪聲，頻率范圍為4～44Hz，設置3個隨機振動激勵等級，加速度均方根值（Grms）分別為0.4g、0.5g和0.625g。在隨機振動實驗的過程中，定時將箱內(nèi)斜面板上的空白紙張取出進行掃描，掃描后的圖像為JPEG格式。掃描設備型號為EPSON V550，掃描分辨率設置為1200dpi。

印刷圖像磨損計算方法及結(jié)果

為保證一致性便于進行分析對比，將掃描后的圖像統(tǒng)一裁切為相同尺寸。通過MATLAB軟件實現(xiàn)圖像像素和RGB值的識別和提取。印刷油墨磨損量的計算方法如下：

將掃描的圖像裁剪為相同尺寸;通過MATLAB編程將掃描圖片轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，將每個像素點的RGB值提取出來;

將掃描圖像所有像素點的RGB相加作為總值O：

計算相同分辨率下原始圖像所有像素點RGB總值O：

將白色RGB值作為對照，計算油墨磨損率r為：

隨機振動激勵等級為0.4g下的油墨磨損過程如圖2。從圖中可以看出，隨著振動時間的增加，印刷油墨轉(zhuǎn)移量越來越多，空白紙的顏色也逐漸加深。通過公式（4）計算三等級隨機振動下油墨磨損量，如表1～3所示。由表中數(shù)據(jù)可知，隨著振動時間的推移，油墨磨損量逐漸增加，磨損量與實驗時間的關(guān)系見圖3。隨著振動等級的增加，油墨磨損逐漸變快。實驗結(jié)果證實可以通過顏色RGB值的變化來計算油墨磨損量，本文所提出的油墨磨損計算方法可精確有效地評估油墨磨損程度。

討論

印刷圖像的磨損和轉(zhuǎn)移會引起圖案顏色的變化，基于此，本文提出了一種通過顏色RGB三刺激值來評估印刷油墨磨損程度的方法。通過對印刷油墨磨損裝置進行隨機振動實驗驗證了提出方法的有效性，可以用來精確地計算印刷圖像磨損量。本文研究了紙材質(zhì)印刷圖像磨損行為，包裝材料種類繁多，其他包裝材質(zhì)（金屬、塑料等）上的印刷圖像磨損行為有待進一步研究。

作者單位：天津丹盛包裝有限公司、天津科技大學、輕工科學與工程學院

責任編輯：李倩