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軟管包裝的印刷錯漏檢測
時間:2016-05-26   來源: 包裝前沿   閱讀:54300次

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  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到基于一定理論的客觀評價,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)計數(shù)檢查,即檢查軟管的數(shù)量是否夠數(shù),通常是每500個就打一箱。

  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。

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  圖1 純色中異色雜點(diǎn)

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  圖2 同色雜點(diǎn)

  QQ截圖20160511104723.jpg

  圖3 碳化點(diǎn)、異物等雜物,高溫壓鑄時出現(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;

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  圖4 印刷圖案偏移

  二、軟管印刷質(zhì)量檢測精度及設(shè)計參數(shù)

  表1 檢測誤差及設(shè)計參數(shù)

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  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產(chǎn)生虛影,而虛影部分的檢測結(jié)果會直接影響到整個檢測的準(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)計的功能,必須具備以下功能:

  1、時時機(jī)械傳動與數(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)的時時采集,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,整個采集處理分析過程控制在0.1s內(nèi),統(tǒng)計分析處理產(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)納入到整個印刷生產(chǎn)中,是系統(tǒng)整個功能的延續(xù);良品和不良品分揀功能是系統(tǒng)功能的拓展,是對整個生產(chǎn)工藝流程的需求補(bǔ)充。

  4、結(jié)果統(tǒng)計分析功能

  生產(chǎn)企業(yè)需要時時了解合格產(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,需要時時了解設(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、字符識別工具和顏色分析工具來完成圖像的甄別。

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  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別工具,條碼或者顏色分析識別工具;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。

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  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,完成實(shí)時檢測、跟蹤、報警、剔除、信息統(tǒng)計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、剔除裝置、工控機(jī)及單片微型處理器組成,集高速自動檢測、測量、統(tǒng)計、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、識別軟管印刷過程中所產(chǎn)生的污點(diǎn)、毛刺、印刷錯誤、印刷偏移、錯漏、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)械傳動裝置、剔除裝置、光學(xué)照明系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、時時處理分析系統(tǒng)、工控系統(tǒng)以及自動化控制系統(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)的是無人自動化檢測作業(yè)與故障自動處理報警功能。

  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率的方法;

  a

  是否漏檢。

  (1)操作

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  圖7 完整取像

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  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

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  圖9 測試界面與結(jié)果

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  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;

  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。

  第一次測試后進(jìn)行修改:

  1)、偏位誤報 ——機(jī)器本身的振動引起取像不穩(wěn)定,導(dǎo)致批量誤報;

  2)、印刷偏位——由于印刷本身偏位導(dǎo)致誤報 ;

  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。

  3)、底色明暗度 ——相機(jī)取圖時管體顏色明暗度不一致,偏差大的容易導(dǎo)致誤報;

  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)的振動非常大,其振動導(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 ——因燙金產(chǎn)品在取像時字邊會有反光點(diǎn),容易導(dǎo)致誤報漏印。

  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:

  將條形光源改為隧道光后的測試報告:

  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,目前的光源不會影響檢測精度,也沒有明暗度的原因?qū)е抡`報,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。

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  圖10 條形光源下圖像采集

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  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,圖12。

  新增區(qū)域檢測——拉條功能,畫檢測區(qū)域時在區(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。

   QQ截圖20160511105016.png

  圖12 隧道光源下白平衡調(diào)整圖像采集

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  圖13 拉條檢測通道

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  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)沒有因為底色不均勻而導(dǎo)致的誤報,檢測淺的黑線與黑毛刺效果非常好。圖15為缺陷檢測集合。

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  圖15 檢測缺陷集合

  在區(qū)域檢測中增加了“面積個數(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)域檢測的面積個數(shù)窗口,圖17為缺陷參數(shù)設(shè)置。

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  圖16 區(qū)域檢測的面積個數(shù)窗口

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  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)域就會報漏印或臟點(diǎn)缺陷,能準(zhǔn)確地檢出偏位,沒有誤報沒有漏檢。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)來控制的話會出現(xiàn)很多誤報,相對廢品率也就相對提高。目前采用“面積個數(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,其數(shù)量就會減少,在區(qū)域檢測中,計算面積個數(shù),與設(shè)置數(shù)量對比,很容易檢測出其差異。

  QQ截圖20160511105102.jpg

  圖18 模板對應(yīng)圖

  圖19為實(shí)際計算檢測圖,面積個數(shù)在區(qū)域計算中的算法相對位置和邊緣特征計算準(zhǔn)確率會高。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。

  QQ截圖20160511105114.jpg

  圖19 實(shí)際計算檢測圖

  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(同批次檢測了362個管,因燙金條里面金色點(diǎn)的誤報數(shù)13個,誤報率為3.5%,模板學(xué)習(xí)了60個,如再增加學(xué)習(xí)數(shù)量一定能降低誤報率)。拉條功能很好地檢測出淺黑線。總體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)。

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  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不穩(wěn)定,不能百分百檢出,凡是光油缺陷,成像時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)際對比度時就會判為好品,導(dǎo)致漏檢,重新設(shè)置精度后,都能檢出。

  誤報分析:抽檢430個機(jī)檢廢品, 有24個好品,將24個好品重新過機(jī)器檢測, 有18個均為檢測中管上沾有灰塵和色標(biāo)偏位導(dǎo)致的誤報,檢出6個實(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。

   QQ截圖20160511105216.jpg

  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點(diǎn),沒有被吹到的地方還會有沾到灰塵的情況,建議改成整排的吹風(fēng)口,將整個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

  軟管包裝的印刷錯漏檢測這個課題的研究前后經(jīng)歷了近三年的時間,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、計算機(jī)自動化控制集成技術(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。


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