軟管印刷質(zhì)量檢測技術(shù)伴隨著人們對印刷要求的發(fā)展而發(fā)展，從最初的主觀目測評價(jià)到基于一定理論的客觀評價(jià)，從離線檢測到現(xiàn)在的在線檢測，其檢測技術(shù)一直在不斷地創(chuàng)新發(fā)展。
一、軟管印刷質(zhì)量檢測的內(nèi)容和精度
1、檢測內(nèi)容分析
軟管包裝印刷常規(guī)檢驗(yàn)的主要內(nèi)容有以下三點(diǎn)：
(1)利用色塊、線條對印刷的顏色和套準(zhǔn)進(jìn)行檢查;
(2)對軟管進(jìn)行整體質(zhì)量判斷(包括色彩、層次、套準(zhǔn)、表面狀況等)。對不良品做記號，并及時(shí)分揀。另外，還要注意其它不同規(guī)格的軟管產(chǎn)品的摻入。
(3)計(jì)數(shù)檢查，即檢查軟管的數(shù)量是否夠數(shù)，通常是每500個(gè)就打一箱。
2、軟管包裝印刷效果檢測要求
(1)管身部分：
表面顆粒：表面顆粒大小要大于0.03mm，但顆粒顏色要與管身色有區(qū)別才能檢出，顆粒顏色與管身沒有明顯的區(qū)別不能保證完全可檢出。
表面刮傷：管身過光油的刮傷，啞油的能檢出。
色點(diǎn)：純色管體上面有其他的色點(diǎn)，如圖1，如果是煥彩管體檢測里面的色點(diǎn)就無法檢測出，或同色雜點(diǎn)則無法檢測，如圖2。
圖1 純色中異色雜點(diǎn)
圖2 同色雜點(diǎn)
圖3 碳化點(diǎn)、異物等雜物，高溫壓鑄時(shí)出現(xiàn)的缺陷
(2)印刷(或絲印或燙金)部分：
a)、重影/毛屑/斷線/少點(diǎn)/白點(diǎn)/套印;
b)、圖案(文字)清晰;
c)、燙金缺陷，掉金意思是指燙金不全有缺的，粗細(xì)是線條或文字燙糊或沒燙實(shí);
d)、塞版(針對絲網(wǎng)印刷工藝)/版位高低/對中;
e)、印刷圖案偏移，如圖4;
圖4 印刷圖案偏移
二、軟管印刷質(zhì)量檢測精度及設(shè)計(jì)參數(shù)
表1 檢測誤差及設(shè)計(jì)參數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)影像與被檢印刷品影像的對比精確度是檢測設(shè)備的關(guān)鍵問題，通常情況下，檢測設(shè)備是通過鏡頭采集影像，在鏡頭范圍內(nèi)的中間部分，影像非常清晰，但邊緣部分的影像可能會(huì)產(chǎn)生虛影，而虛影部分的檢測結(jié)果會(huì)直接影響到整個(gè)檢測的準(zhǔn)確性。
三、軟管包裝印刷質(zhì)量檢測的功能需求分析
軟管包裝印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)由于需要滿足高速檢測與檢測分揀統(tǒng)計(jì)的功能，必須具備以下功能：
1、時(shí)時(shí)機(jī)械傳動(dòng)與數(shù)據(jù)采集功能
這是保證高速流水線作業(yè)的條件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的持續(xù)性;而且保證影像數(shù)據(jù)的時(shí)時(shí)采集，為檢測分析提供前提條件。數(shù)據(jù)采集是保證系統(tǒng)正常工作的基本條件，包括兩部分：系統(tǒng)基本參數(shù)與系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)采集;印刷品影像數(shù)據(jù)采集。
2、分析處理功能
邊采集邊處理才能保證系統(tǒng)的連續(xù)性，整個(gè)采集處理分析過程控制在0.1s內(nèi)，統(tǒng)計(jì)分析處理產(chǎn)品的好壞優(yōu)劣，為印刷工藝的改進(jìn)提供參數(shù)。
3、快速分揀與印刷品分類功能
正確及時(shí)分揀保證了系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定及可靠性，把檢測分揀系統(tǒng)納入到整個(gè)印刷生產(chǎn)中，是系統(tǒng)整個(gè)功能的延續(xù);良品和不良品分揀功能是系統(tǒng)功能的拓展，是對整個(gè)生產(chǎn)工藝流程的需求補(bǔ)充。
4、結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析功能
生產(chǎn)企業(yè)需要時(shí)時(shí)了解合格產(chǎn)品的數(shù)量、良品率，以及次品產(chǎn)生的原因，為調(diào)整生產(chǎn)工藝流程參數(shù)提供依據(jù)。
5、系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)檢測
為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要時(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及各子系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
6、標(biāo)準(zhǔn)模板制作功能
此功能可以保證系統(tǒng)的通用性，以及不斷出現(xiàn)的新產(chǎn)品的檢測。
7、系統(tǒng)測試與安裝調(diào)試子系統(tǒng)
為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供設(shè)備調(diào)試與安裝調(diào)試，檢測安裝姿態(tài)等環(huán)境，為系統(tǒng)的正常工作提供合適的軟硬件基礎(chǔ)。
四、軟件檢測的實(shí)現(xiàn)方法
在軟管包裝印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)中，軟件作為系統(tǒng)的靈魂，是最重要的組成部分，其主要作用是通過對圖像的處理、分析和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對特定目標(biāo)的特征的檢測。這里采用匹配工具、特征分析工具、標(biāo)定工具、定位測量工具、字符識(shí)別工具和顏色分析工具來完成圖像的甄別。
圖5 采集的圖像
圖像處理和分析工具主要功能是把采集到的圖像進(jìn)行增強(qiáng)，便于后續(xù)的專業(yè)視覺工具進(jìn)行識(shí)別和理解。一般采用直方圖分析、濾波操作、形態(tài)學(xué)操作、輪廓提取、幾何變換、空間顏色變換來完成圖像的分析和處理。
甄別圖像是否滿足模板要求，就需要用到更專業(yè)的技術(shù)工具。對位置判別的位置標(biāo)定工具，實(shí)現(xiàn)圖像坐標(biāo)到空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換;用來判別其他特征的區(qū)域定位工具和幾何定位工具;還有測量工具和二維特征分析工具;對字符處理的字符識(shí)別工具，條碼或者顏色分析識(shí)別工具;以及參照物性能對比的檢測工具等，用這些技術(shù)工具來完成軟管包裝印刷質(zhì)量檢測的圖像處理和對比分析。
圖6 模板與采集圖像對比
五、在線檢測
軟管包裝的印刷在線檢測機(jī)器視覺系統(tǒng)是一款基于機(jī)器視覺平臺(tái)，完成實(shí)時(shí)檢測、跟蹤、報(bào)警、剔除、信息統(tǒng)計(jì)等功能的高性能綜合系統(tǒng)。主要由線陣視覺傳感器、機(jī)械傳動(dòng)、剔除裝置、工控機(jī)及單片微型處理器組成，集高速自動(dòng)檢測、測量、統(tǒng)計(jì)、處理于一體。最大檢測速度：60Pcs/min,檢測管徑：D16mm - D60mm,圓管長度：L35mm-L205mm檢測精度：0.072mm,主要用于跟蹤、識(shí)別軟管印刷過程中所產(chǎn)生的污點(diǎn)、毛刺、印刷錯(cuò)誤、印刷偏移、錯(cuò)漏、燙金偏移等各種印刷質(zhì)量缺陷;能大幅度提高軟管包裝印刷的成品合格率和生產(chǎn)效率，保證軟管印刷質(zhì)量。
該系統(tǒng)是高集成的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，帶有機(jī)械傳動(dòng)裝置、剔除裝置、光學(xué)照明系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、時(shí)時(shí)處理分析系統(tǒng)、工控系統(tǒng)以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并附帶有各種信號傳輸光纜和強(qiáng)弱電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的是無人自動(dòng)化檢測作業(yè)與故障自動(dòng)處理報(bào)警功能。
1、檢測案例1
產(chǎn)品：曼秀雷敦多效活膚潔面乳 1000支
速度：53支/min
地點(diǎn)：麗盈塑料
時(shí)間：2013年10月12日
通產(chǎn)麗星委托華通盛世研發(fā)生產(chǎn)的軟管品檢機(jī)已于2013年8月下廠安裝，并完成了前期的安裝調(diào)試工作。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證該機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的穩(wěn)定性特安排測試，測試目標(biāo)：
當(dāng)前條件下尋求降低誤報(bào)率的方法;
a
是否漏檢。
(1)操作
圖7 完整取像
圖8 重設(shè)模板
a)、空白位置提高檢測精度;
b)、加大模板學(xué)習(xí)樣品數(shù)量，10支;
c)、隨時(shí)將誤檢內(nèi)容學(xué)習(xí)進(jìn)模板;
d)、將QS和條碼位置重新設(shè)置;
(2)測試結(jié)果
圖9 測試界面與結(jié)果
表2 測試結(jié)果顯示
結(jié)論：第一次測試結(jié)論
1)、誤檢率符合設(shè)計(jì)初步要求;
2)、劃痕和近色缺陷均能很好地檢出;
3)、沒有漏檢;
4)、套印、印刷偏移可以很好地檢出;
5)、毛刺及色差度沒能檢測;
6)、檢測速度比較慢，不滿足要求;
7)、偏位誤報(bào);
8)、底色明暗度不統(tǒng)一;
9)、無定位色標(biāo)或色標(biāo)走位嚴(yán)重;
10)、燙金誤報(bào)。
第一次測試后進(jìn)行修改：
1)、偏位誤報(bào) ——機(jī)器本身的振動(dòng)引起取像不穩(wěn)定，導(dǎo)致批量誤報(bào);
2)、印刷偏位——由于印刷本身偏位導(dǎo)致誤報(bào) ;
解決方式 ：增加邊緣控制功能，通過軟件設(shè)置偏位松緊度，杜絕偏位誤報(bào)。
3)、底色明暗度 ——相機(jī)取圖時(shí)管體顏色明暗度不一致，偏差大的容易導(dǎo)致誤報(bào);
多次通過調(diào)整相機(jī)和光源以及對軟件的修改后發(fā)現(xiàn)，其明暗度依然存在，百思不得其解，無意中偶然發(fā)現(xiàn)，其同一樓層上壓鑄機(jī)的振動(dòng)非常大，其振動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備在取像中間過程有陰影產(chǎn)生，是底色明暗不一的關(guān)鍵;
解決方式：通過在設(shè)備下方墊膠墊減震以及多次調(diào)整光源達(dá)到程度適中位置再固定;
4)、燙金誤報(bào) ——因燙金產(chǎn)品在取像時(shí)字邊會(huì)有反光點(diǎn)，容易導(dǎo)致誤報(bào)漏印。
解決方式：通過軟件設(shè)置放松燙金字的檢測參數(shù)，如誤報(bào)數(shù)量少的可參考。
5)、光油類——毛刺、拉傷、劃傷、麻點(diǎn)、氣泡。
解決方法：通過對軟件計(jì)算方法的修改。
6)、管體拉管、折傷、管內(nèi)臟;
解決方法：由于無法拍到清晰的管體缺陷，系統(tǒng)也就無法判斷，管內(nèi)無法取像，所以無法檢測;通過設(shè)置學(xué)習(xí)模板反復(fù)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)最終檢測拉傷和擦傷的情況。
經(jīng)過調(diào)整后，對產(chǎn)品進(jìn)行了第二次檢測實(shí)驗(yàn)：
將條形光源改為隧道光后的測試報(bào)告：
把條光換成隧道光后采圖效果很理想，重新校正相機(jī)白平衡。圖像整體色相均勻，也沒有彩色豎條，但明暗度不能還原到管體本身顏色，目前的光源不會(huì)影響檢測精度，也沒有明暗度的原因?qū)е抡`報(bào)，圖10的圖像明暗度不均勻，豎杠也很明顯 ，圖11的圖像明暗度均勻，整體偏暗，圖像有豎杠。
圖10 條形光源下圖像采集
圖11 隧道光源下圖像采集
白平衡校正后，圖像畫面很均勻，亮度有所提高，單通道看也沒有豎杠，但是燙金條里面還是會(huì)有金色點(diǎn)，此金色點(diǎn)需要通過調(diào)整參數(shù)來減少誤報(bào)，圖12。
新增區(qū)域檢測——拉條功能，畫檢測區(qū)域時(shí)在區(qū)域?qū)傩岳锩嬖O(shè)置拉條單通道檢測，在精度設(shè)置里面設(shè)置拉條對比拉條長度即可，圖13拉條檢測通道，圖14 拉條參數(shù)設(shè)置。
圖12 隧道光源下白平衡調(diào)整圖像采集
圖13 拉條檢測通道
圖14 拉條參數(shù)設(shè)置
在最佳狀態(tài)下重新做采圖模板，用上了拉條檢測功能，發(fā)現(xiàn)沒有因?yàn)榈咨痪鶆蚨鴮?dǎo)致的誤報(bào)，檢測淺的黑線與黑毛刺效果非常好。圖15為缺陷檢測集合。
圖15 檢測缺陷集合
在區(qū)域檢測中增加了“面積個(gè)數(shù)”算法，用于另外一款軟管產(chǎn)品中，主要是檢查文字之間的套印偏位缺陷，在精度設(shè)置里面使用“測量”參數(shù)設(shè)置，針對于指向性偏位控制，圖16為區(qū)域檢測的面積個(gè)數(shù)窗口，圖17為缺陷參數(shù)設(shè)置。
圖16 區(qū)域檢測的面積個(gè)數(shù)窗口
圖17 缺陷參數(shù)設(shè)置
主要檢測1組和5組里面的文字套印偏位，1組里面文字整體左右偏位嚴(yán)重，此區(qū)域按正常檢測設(shè)置即可，只要文字偏出所畫檢測區(qū)域就會(huì)報(bào)漏印或臟點(diǎn)缺陷，能準(zhǔn)確地檢出偏位，沒有誤報(bào)沒有漏檢。5組里面的黃色英文字與兩邊白色條套印偏位嚴(yán)重，客戶的要求是只要白色條沒有和黃色英文字挨一起都算好評。
標(biāo)準(zhǔn)好品兩塊間離有3mm，實(shí)際生產(chǎn)出來的貨偏位不一致，偏位嚴(yán)重的間距甚至不到0.5mm，此類情況比較多。依靠正常畫區(qū)域檢測靠漏印和臟點(diǎn)來控制的話會(huì)出現(xiàn)很多誤報(bào)，相對廢品率也就相對提高。目前采用“面積個(gè)數(shù)”算法來檢測，把白線條和黃色英文字交接處各畫上一截取前背景處理(見圖18)，利用線條的數(shù)量來控制，當(dāng)線條和英文字母緊靠時(shí)，其數(shù)量就會(huì)減少，在區(qū)域檢測中，計(jì)算面積個(gè)數(shù)，與設(shè)置數(shù)量對比，很容易檢測出其差異。
圖18 模板對應(yīng)圖
圖19為實(shí)際計(jì)算檢測圖，面積個(gè)數(shù)在區(qū)域計(jì)算中的算法相對位置和邊緣特征計(jì)算準(zhǔn)確率會(huì)高。因此，在此后的檢測中大量采用數(shù)量對比和面積區(qū)域?qū)Ρ葋頇z測。
圖19 實(shí)際計(jì)算檢測圖
結(jié)論：在使用隧道光源下的所采圖像像素均勻而不失真，沒有黑杠、豎條。光油劃傷與有顏色的光油毛刺對比度明顯，效果好。燙金條里面的金色點(diǎn)需要通過較多的參考量來降低誤報(bào)(同批次檢測了362個(gè)管，因燙金條里面金色點(diǎn)的誤報(bào)數(shù)13個(gè)，誤報(bào)率為3.5%，模板學(xué)習(xí)了60個(gè)，如再增加學(xué)習(xí)數(shù)量一定能降低誤報(bào)率)。拉條功能很好地檢測出淺黑線?？傮w判斷隧道光比條光的打光環(huán)境更穩(wěn)定更均勻，更適合檢測淺色光油管體產(chǎn)品。
2、檢測案例2
產(chǎn)品：粉色過光油管，燙金，由于此款產(chǎn)品初次檢測，粉色底上光油，對光源的要求度極高，明暗度，光源入光角度和感應(yīng)器對起始掃描位置都有要求，故，檢測過程中需不斷修改和學(xué)習(xí)。
表3 檢測內(nèi)容與數(shù)據(jù)
漏檢分析：此批次測試主要在于漏檢，漏檢類型大都屬于光油缺陷，一方面由于光油缺陷在成像時(shí)不穩(wěn)定，不能百分百檢出，凡是光油缺陷，成像時(shí)能清楚看見的都能檢出。另一方面由于檢測精度較松，當(dāng)檢測精度的對比度大于實(shí)際對比度時(shí)就會(huì)判為好品，導(dǎo)致漏檢，重新設(shè)置精度后，都能檢出。
誤報(bào)分析：抽檢430個(gè)機(jī)檢廢品， 有24個(gè)好品，將24個(gè)好品重新過機(jī)器檢測， 有18個(gè)均為檢測中管上沾有灰塵和色標(biāo)偏位導(dǎo)致的誤報(bào)，檢出6個(gè)實(shí)際有臟點(diǎn)，而且臟點(diǎn)面積均大于標(biāo)準(zhǔn)0.03mm2，實(shí)際上在生產(chǎn)過程中是屬于可接受瑕疵。
圖20 典型缺陷圖
關(guān)于本次測試所需要的技術(shù)改進(jìn)：
機(jī)器加裝的毛刷和吹風(fēng)效果都很好，大大減少了管體上面的灰塵，使灰塵誤報(bào)減少了90%以上，但目前風(fēng)口只有一根氣管，只能集中吹到某一個(gè)點(diǎn)，沒有被吹到的地方還會(huì)有沾到灰塵的情況，建議改成整排的吹風(fēng)口，將整個(gè)管體都能均勻被吹到。
相機(jī)與光源支架重新加工，改為相機(jī)、光源都能上下調(diào)整高度距離的，光源與被照物體越近采圖圖像效果越好，保證圖像顏色均勻一致，這樣臟線就可以使用拉條功能。
有些產(chǎn)品由于色標(biāo)移位嚴(yán)重或沒有色標(biāo)的產(chǎn)品，經(jīng)過機(jī)器檢測時(shí)不能被觸發(fā)取像，系統(tǒng)自然也就沒法檢測，需改進(jìn)。
利用臟點(diǎn)控制精度等級與可接受范圍存在一個(gè)沖突點(diǎn)，把利用臟點(diǎn)控制的精度放寬至大一點(diǎn)的范圍和等級，在檢測的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更為細(xì)膩的精度控制。
八、結(jié)論
軟管包裝的印刷錯(cuò)漏檢測這個(gè)課題的研究前后經(jīng)歷了近三年的時(shí)間，曾先后在北京、上海、深圳、廈門等地進(jìn)行調(diào)研和考察，深入軟管生產(chǎn)企業(yè)——麗盈塑料集團(tuán)的幾個(gè)基地和其生產(chǎn)車間進(jìn)行詳細(xì)的了解，并根據(jù)需求分析，設(shè)計(jì)了機(jī)器視覺技術(shù)與光機(jī)電一體化技術(shù)。提出利用機(jī)器視覺技術(shù)、光機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制集成技術(shù)來解決軟管包裝印刷質(zhì)量檢測問題的方式與方法,特別是在在軟管印刷在線檢測領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)了突破。
研發(fā)的軟管包裝印刷錯(cuò)漏檢測系統(tǒng)完美地解決了生產(chǎn)廠家目前所面臨的人工短缺、檢測遺漏、檢測精度不高和人工容易松懈和疲憊等一系列問題。在深圳華通盛世科技有限公司模切視覺檢測和折頁機(jī)檢測的基礎(chǔ)上搭建的檢測系統(tǒng)，很好地為將來軟管包裝和其他印刷包裝的視覺檢測積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
