浅析印刷质检体系现状

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本文作者：汤文杰

印刷质量自动检测系统是针对视觉信息数字化，通过电脑实现印刷质量的“看见”和“认知”，对印刷品进行高速度、高精度的100%的实时检测，彻底消除人为的失误，建立统一的、可量化的检验标准。为满足印刷中高速、高精、实时的质量检测需求，检测设备对硬件和软件的技术要求极高，国外企业中瑞士的BOBST、美国的PROIMAGE、日本的DAC和TOKIMEC、以色列的AVT一直是该领域的引导者，近年来也有国内优秀企业快速发展起来，缩短差距，智造中国印刷产业特色的质量检测系统和设备。

印刷质量自动检测的必要性一些印刷企业尤其是烟草公司对质量的要求很高，一旦出现质量问题，就会造成大量退货。为了降低风险，大多数印刷厂都采取对印刷品施行人工全检的方法。但人工全检存在其局限性，且不说人会存在视觉疲劳的问题，仅要在极短的时间内，检出印刷中可能发生的各种问题，这已是一件极具难度的工作。因此要真正保证品质，做到零缺陷，采用印品质量自动检查是必不可少的。

百分之百的印品质量保障，还不是印刷质量自动检测的全部目标。即便所有的印刷缺陷都已检出，但此时废品已生成，浪费已经造成，对印刷厂的成本降低，效益提高并未真正起到作用。因此印刷自动检测的重要目标是要减少或避免废品的生成，降低废品率。当然对已生成的废品要能百分百检出。

印刷中存在的色差、套准、刀线及条码等问题，都是渐进的、累积的、放大的，我们把这些渐进累积的问题称为印刷中的过程问题。而那些印刷中随机产生的问题，如脏点、飞墨等，则称其为随机问题。过程问题一旦开始出现，若不及时采取措施，尤其是在凹印这样高速的印刷系统中，它会快速累积，直至产生大量废品。但若在人眼能分辨出这些问题之前，通过印刷自动控制设备的监测、分析、判断，及时给出警报，操作员及时采取措施，则过程问题完全有可能被消灭在变成废品之前。对印刷中的随机问题，则不必采取措施，但须有手段将其检出，避免废品流出。

要解决过程控制问题，关键是要在人眼不能辨别之前，就及时察觉到问题的存在。从技术角度讲，这一目标只能依靠印刷质量自动检测系统来实现。印刷质量自动检测系统的核心技术印刷质量检测系统一般由照明光源、光学镜头、摄像机、图像信号的处理和执行机构组成，系统的核心技术存在于以下几个方面。

1.照明光源：好的照明光源及照明系统是整个系统成败的关键之一，起着非常重要的作用，它并不是简单的照亮物体而已。首先照明光源要能够真实地再现印品的色彩，不能够造成颜色的失真，这就要求光源的发光光谱接近日光，同时应保证有足够的亮度并在整个照明区域内亮度均匀；其次是光源和照明系统的设计要避免印品上的一些高反射率的特殊区域，如：烫金、激光防伪标志等使采集的图像溢出，造成检测精度降低或根本无法检测；最后，在某些应用场合，还要考虑光源与照明方案的配合应尽可能地突出物体特征量，增加对比度。总之，在选择光源和设计照明系统时，要根据印品的具体情况，确定光源所需的几何形状、照明亮度、均匀度、发光的光谱特性等，当然同时还要考虑光源的发光效率和使用寿命。

2.光学镜头：光学镜头相当于人眼的晶状体。光学镜头的品质会影响视觉系统分辨物体的能力，影响图像的对比度以及清晰成像的范围（景深）。而这些特性的优劣受镜头本身像差的限制，镜头对像差校正的优良与否，决定了镜头的成像品质。常见的像差有球差、彗差、像散、场曲、畸变、色差等六种。

3.视觉传感器：镜头通过的是被拍摄物体的光学信息，而在计算机中处理的是被拍摄物体的电信息，摄像机视觉传感器的作用就是完成光学信息到电信息的转换，直接完成这一转换任务的是视觉传感器的芯片。在芯片上整齐地排列着象小水池一样的单元（像素），但它们盛的不是水，而是电荷。携带被拍摄物体光学信息的光线通过镜头到达芯片的表面，光信息变成电荷信号（曝光），光强的地方电荷多，光弱的地方电荷少，对应着印品上不同区域的明暗程度；不同的颜色分解为红、绿、蓝三种基色，存放在不同的像素中。曝光产生的电荷，按规定好的顺序（扫描方式）依次将电荷读出，经过放大和其他处理，最后从摄像机输出。高质量的图像信息是系统正确判断和决策的原始依据，高品质的视觉传感器应当满足以下几个方面的要求：第一，要有足够的动态范围，印品上很亮和很暗的部分都能够准确地反映；第二，要有足够的分辨率（足够多的像素数），印品上的微小细节都能够清晰地体现；第三，要能够真实地再现印品的色彩；第四，摄像机的读出（行频或帧率）的速度要与印品的速度匹配，保证足够的精度和100％的采集。

4.图像信号处理系统：它相当于检测系统的大脑，如何对图像进行处理和运算，是检测系统开发中的重点和难点所在。“与模板相比，找出差异”，机器视觉的工作原理说起来比较简单，但真正实现上却很复杂。整个图像信号的处理通常包括：（1）预处理；（2）特征的提取与识别；（3）测量。高速运动的印品通过摄像机时，与模板图像相比，往往会产生位置的移动、旋转，有时甚至有飘动，使采集的图像发生变形失真；光源的不稳定和外界环境的影响，使采集的图像亮度不均匀，颜色发生变化；其他外部设备、供电电源和采集设备本身也会引入一定的干扰和噪声。为此，在安装视觉系统的过程中，一方面要消除这些不利的因素，另一方面还要通过图像预处理排除和淡化它们的影响。

目前国内企业所能提供的技术国内印刷质量检测系统的生产、研发企业最早出现在上世纪90年代。正如前面所说印刷质量检测系统涉及高端技术众多，且国外企业大多设置了技术壁垒，要想从零开始或赶上超越确实难上加难，因此很多企业选择以或合资的方式进入印刷质量检测系统这个领域。以自主创新见长的大恒图像走进印刷行业有赖于最初与印钞行业的结缘。广泛应用于印钞系统中，针对印钞行业研发出的可代替人工质检的全自动检测设备，在印刷行业中也得到了广泛应用。在积累了大量专业印刷质量检测系统研发经验的基础上，大恒图像开发了适合大部分印刷企业印品检测要求的检品设备。经过几年的发展和推广，目前此类检品机已售出近400台（套），在国内市场占据领先地位。

在印刷质量检测领域，国外企业技术领先，一直占据着市场的主导。然而进口设备有一个很大的弊端，即只能检测采用简单工艺加工的印品出版印刷，对于国内诸多复杂工艺（如镭射、烫印、压凹凸等）却没有理想的解决方案。这无疑给国内印刷质量检测设备提供了很好的发展机遇。大恒图像自主研发专门针对我国印刷市场的特殊需求展开攻关，开发出了一系列优秀的印刷质量检测设备。

2008年，大恒图像推出的DH-JP420小张检品机，让业内人士耳目一新。目前该机可对模切后的小张产品如烟包、药包等进行全面的高速检测，其检测项可涵盖所有印刷工艺，最高检测速度可达8万张/小时以上，并可针对不同印品区域设置不同的检测精度，实时显示缺陷区域的图像。据悉，德鲁巴2012展会上，大恒图像将携带全新的多功能小张检品机亮相，希望开拓更多的海外用户，同时也创建一个和同行业交流的机会。

总结

随着高新技术对行业的快速渗透，印刷呈现着数字化、自动化、系统化、多样化的发展趋势。印刷品质量在线检测技术恰恰适应了这种发展趋势，大大减少了印刷品质量控制的人为干预。大幅度提高印刷机械的生产效率，降低了对操作人员技能的要求，为真正实现印刷机械自动化、智能化提供了一项可行的实施方案。目前中国已经成为全球印刷业增长速度最大的市场，印刷品质量在线检测设备的需求也会快速膨胀，相信在这个大好形势下，国内企业必将获得空前的发展。