本發(fā)明涉及印刷品質(zhì)量檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種用于印刷品長度和套印誤差高精度檢測的裝置。

背景技術(shù)：

目前對于印刷品質(zhì)量檢測，通常考慮多種指標(biāo)，如長度、套印精度、印刷缺陷等，印刷品的長度，一般通過人工使用測量工具檢測，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。套印精度是判斷印刷品質(zhì)量的重要指標(biāo)。如在彩色印刷中，一般采用黃、品紅、青、黑四色印版套印的印刷方式，印刷時(shí)四色印版上的圖文依次疊印，形成完整印刷品。其中四色的相互套印精度影響著印刷品的質(zhì)量。為了檢測套印誤差，印刷過程中，在印刷品靠近裁切邊的每色相同位置均印有大小相同的套印標(biāo)記(如十字線、貓眼套標(biāo))。若套印準(zhǔn)確，各色套印標(biāo)記完全重合。若如果各色套印標(biāo)記相互錯(cuò)開，則有套印誤差。通過檢測各色套印標(biāo)記的橫向、縱向套印偏差，可判斷印刷品質(zhì)量是否合格。在印刷電子產(chǎn)品領(lǐng)域中，同樣以套印精度來衡量印刷電子產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。

普通印刷品套印精度傳統(tǒng)上主要依靠人工離線檢測方式。由于檢測人員在套印精度檢測過程中容易出現(xiàn)疲勞，造成漏檢、檢測結(jié)果誤差大，且對視力損傷嚴(yán)重。因此，基于機(jī)器視覺技術(shù)的印刷品質(zhì)量檢測系統(tǒng)獲得越來越多的關(guān)注。通過機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測，不僅速度快、精度高，而且能長時(shí)間工作，效率高。目前，國外套印精度在線檢測不僅自動(dòng)化程度高，而且可實(shí)現(xiàn)高速、高精度。但是國外套印精度在線檢測系統(tǒng)成本昂貴，多用于高端印刷機(jī)。國內(nèi)眾多印刷企業(yè)還依靠傳統(tǒng)的人工離線檢測。

光柵尺，是基于莫爾條紋的工作原理。由一對光柵進(jìn)行相對位移時(shí)，在光的干涉或者衍射作用下產(chǎn)生黑白相間的規(guī)則條紋圖形，稱為莫爾條紋。經(jīng)過光電器件轉(zhuǎn)換使黑白相同的條紋轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理分析得到位移值。由于其測量距離范圍廣、精度高、響應(yīng)快，且安裝方便，通常應(yīng)用于數(shù)控加工中心、機(jī)床、三坐標(biāo)測量機(jī)等高精度控制領(lǐng)域，可用來精密測量物體的移動(dòng)距離。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光柵尺測距技術(shù)已被應(yīng)用到越來越廣泛的領(lǐng)域，而光柵尺在印刷品質(zhì)量檢測領(lǐng)域的應(yīng)用卻很少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明目的在于提供一種印刷品質(zhì)量檢測裝置，用于印刷品長度和套印誤差高精度檢測，印刷品包括普通印刷品和印刷電子產(chǎn)品。通過圖像采集系統(tǒng)和光柵尺位移測量系統(tǒng)可快速、精確的檢測出印刷品的長度和套印誤差，檢測精度可達(dá)微米級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

(1)一種印刷品質(zhì)量檢測裝置，用于印刷品長度和套印誤差高精度檢測。包括長度檢測和色標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、光柵尺位移測量系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。長度檢測和色標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)主要部件為顏色傳感器，用于檢測裁切邊和色標(biāo)。圖像采集系統(tǒng)由環(huán)形LED光源、光學(xué)鏡頭和CCD工業(yè)相機(jī)，通過夾持架固定在平移臺(tái)上，用于提取含印刷電子標(biāo)記區(qū)域的圖像信息。平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括X軸平移臺(tái)和Y軸平移臺(tái)，能快速實(shí)現(xiàn)圖像采集裝置的定位。光柵尺位移測量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件為光柵尺。兩只光柵尺安裝在光學(xué)裝置上，光柵尺的讀數(shù)頭分別與X軸平移臺(tái)和Y軸平移臺(tái)相連。平移臺(tái)移動(dòng)帶動(dòng)讀數(shù)頭在X軸方向和Y軸方向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)用于精確控制平移臺(tái)的位置。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)用來分析計(jì)算光柵尺位移測量系統(tǒng)和色標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)傳輸來的脈沖信號(hào)。

(2)印刷品質(zhì)量檢測裝置用于印刷品長度檢測。

a、顏色傳感器識(shí)別長度起始邊，開始對光柵尺脈沖計(jì)數(shù)；

b、顏色傳感器識(shí)別長度結(jié)束邊，光柵尺脈沖計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)停止；

c、計(jì)算印刷品長度。顏色傳感器識(shí)別長度起始邊和結(jié)束邊ΔT₀時(shí)間段內(nèi)，光柵尺脈沖個(gè)數(shù)為N，脈沖當(dāng)量為δ₀，測量距離d＝Nδ₀。

(3)印刷品質(zhì)量檢測裝置用于印刷電子產(chǎn)品套印誤差檢測。

a、制作帶有矩形標(biāo)記的印版；

b、圖像采集系統(tǒng)的CCD工業(yè)相機(jī)定位于可檢測到印刷電子產(chǎn)品上矩形標(biāo)記的位置，計(jì)算中心位置到產(chǎn)品邊緣的橫向和縱向距離；

c、獲取并處理含矩形標(biāo)記區(qū)域圖像；

d、計(jì)算矩形標(biāo)記中心到圖像邊緣的橫向和縱向距離；

e、與預(yù)設(shè)位置比較，計(jì)算套印誤差。CCD工業(yè)相機(jī)的中心位置到印刷電子產(chǎn)品裁切邊的橫向和縱向距離分別為D₁和D₂，矩形標(biāo)記中心到圖像邊緣的橫向和縱向距離分別為D₃和D₄，印刷電子產(chǎn)品套印標(biāo)記采集圖像的長為m，寬為n。矩形標(biāo)記中心的實(shí)際印刷位置橫向坐標(biāo)縱向坐標(biāo)預(yù)設(shè)橫向距離X₀和縱向距離Y₀。橫向套印誤差ΔX＝|X-X₀|，縱向套印誤差ΔY＝|Y-Y₀|。

(4)印刷品質(zhì)量檢測裝置用于普通印刷品多色套印誤差檢測。

a、制作帶有不同顏色色標(biāo)的印版。色標(biāo)顏色包括印刷常用的C、M、Y、K四色，最多可制作八色。色標(biāo)的長為a、寬為b。在制作印版時(shí)，色標(biāo)印在靠近裁切邊的位置，橫向和縱向各有一個(gè)色標(biāo)，每個(gè)印版的色標(biāo)間隔為L；

b、光柵尺信號(hào)檢測與處理。將光柵尺產(chǎn)生的脈沖信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，作為計(jì)量脈沖；

c、顏色傳感器信號(hào)檢測與處理。顏色傳感器檢測不同顏色的色標(biāo)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，作為觸發(fā)脈沖；

d、套印誤差計(jì)算。檢測不同色標(biāo)時(shí)間間隔內(nèi)光柵尺輸出的脈沖數(shù)，脈沖數(shù)與脈沖當(dāng)量(每一個(gè)脈沖對應(yīng)的位移值)的乘積，為各色間套印誤差。橫向上第n色標(biāo)與第n+1色標(biāo)ΔT_n時(shí)間段內(nèi)光柵尺脈沖個(gè)數(shù)為N_n，脈沖當(dāng)量為δ₀，測量距離d_n＝N_nδ₀。(n＜8，為整數(shù))。第n色標(biāo)與第n+1色標(biāo)間的橫向套印誤差Δd＝|d_n-L|。縱向套印誤差檢測方法與橫向相同。

該發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供一種印刷品質(zhì)量檢測裝置，用于印刷品長度和套印誤差高精度檢測，通過圖像采集系統(tǒng)和光柵尺位移測量系統(tǒng)可快速、精確的檢測出印刷品的長度和套印誤差，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、大量程、高精度的印品質(zhì)量檢測，檢測精度可達(dá)微米級(jí)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的印刷品質(zhì)量檢測裝置總體示意圖；

圖2是本發(fā)明用于印刷品長度和套印誤差檢測的系統(tǒng)組成圖；

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)示意圖；

圖4是本發(fā)明印刷品長度檢測流程圖；

圖5是本發(fā)明印刷電子產(chǎn)品套印誤差檢測流程圖；

圖6是本發(fā)明普通印刷品套印誤差檢測流程圖；

圖7是本發(fā)明印刷電子產(chǎn)品套印誤差檢測原理圖；

圖8是本發(fā)明普通印刷品套印誤差檢測原理圖；

圖9是本發(fā)明普通印刷品套印誤差檢測色標(biāo)模板示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

圖1中，1-CCD工業(yè)相機(jī)，2-光學(xué)鏡頭，3-環(huán)形LED光源，4-夾持架，5-光柵尺，6-光柵尺，7-X軸平移臺(tái)，8-Y軸平移臺(tái)、9-伺服電機(jī)、10-伺服電機(jī)、11-光學(xué)平臺(tái)、12-顏色傳感器、13-工控機(jī)，17-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，18-數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。

圖3中，14-圖像采集系統(tǒng)，15-長度檢測和色標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，16-光柵尺位移測量系統(tǒng)，19-平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，20-印刷品。

圖7中，21-印刷電子產(chǎn)品套印標(biāo)記，22-印刷基材，23-印刷圖案，24-印刷電子產(chǎn)品套印標(biāo)記采集圖像。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

本發(fā)明總體示意圖和檢測系統(tǒng)組成如圖1和圖2所示，本發(fā)明為一種印刷品質(zhì)量檢測裝置，其用于的印刷品長度和套印誤差高精度檢測，包括用于采集印刷電子產(chǎn)品套印標(biāo)記的CCD工業(yè)相機(jī)1、光學(xué)鏡頭2、環(huán)形LED光源3、夾持架4、光柵尺5、光柵尺6、X軸平移臺(tái)7、Y軸平移臺(tái)8、伺服電機(jī)9、伺服電機(jī)10、光學(xué)平臺(tái)11、顏色傳感器12，工控機(jī)13，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)17，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)18。其中，CCD工業(yè)相機(jī)1、光學(xué)鏡頭2、環(huán)形LED光源3、夾持架4組成圖像采集系統(tǒng)14，CCD工業(yè)相機(jī)1固定在夾持架4的下側(cè)居中，光學(xué)鏡頭2內(nèi)嵌在CCD工業(yè)相機(jī)1上，環(huán)形LED光源3固定在CCD工業(yè)相機(jī)1的下側(cè)，夾持架4安裝在X軸平移臺(tái)7上，可以在X軸和Y軸方向運(yùn)動(dòng)。光柵尺位移測量系統(tǒng)16的關(guān)鍵部件為光柵尺，兩只光柵尺分別安裝在X軸平移臺(tái)和Y軸平移臺(tái)的側(cè)面，光柵尺的讀數(shù)頭分別固定在平移臺(tái)上。顏色傳感器12固定在夾持架4上，其為長度檢測和色標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)15的主要部件。由伺服電機(jī)9和10驅(qū)動(dòng)的X軸平移臺(tái)7和Y軸平移臺(tái)8組成平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)19。

本發(fā)明印刷品長度檢測流程如圖4所示，具體步驟如下：

①顏色傳感器識(shí)別長度起始邊，開始對光柵尺脈沖計(jì)數(shù)；

②顏色傳感器識(shí)別長度結(jié)束邊，光柵尺脈沖計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)停止；

③計(jì)算印刷品長度。顏色傳感器識(shí)別長度起始邊和結(jié)束邊ΔT₀時(shí)間段內(nèi)，光柵尺脈沖個(gè)數(shù)為N，脈沖當(dāng)量為δ₀，測量距離d＝Nδ₀。

本發(fā)明印刷電子產(chǎn)品套印誤差檢測流程如圖5所示，具體步驟如下：

①制作帶有矩形標(biāo)記的印版；

②圖像采集系統(tǒng)的CCD工業(yè)相機(jī)定位于可檢測到印刷電子產(chǎn)品上矩形標(biāo)記的位置，計(jì)算中心位置到產(chǎn)品邊緣的橫向和縱向距離；

③獲取并處理含矩形標(biāo)記區(qū)域圖像。圖像處理分為預(yù)處理和邊緣檢測。預(yù)處理分為去噪和增強(qiáng)兩部分，分別采用平滑和銳化處理方法。圖像平滑處理可去除圖像噪點(diǎn)，圖像銳化處理可使圖像變得清晰，有利于進(jìn)一步的圖像處理；

④計(jì)算矩形標(biāo)記中心到圖像邊緣的橫向和縱向距離；

⑤與預(yù)設(shè)位置比較，計(jì)算套印誤差(見圖7)。CCD工業(yè)相機(jī)的中心位置到印刷電子產(chǎn)品裁切邊的橫向和縱向距離分別為D₁和D₂，矩形標(biāo)記中心到圖像邊緣的橫向和縱向距離分別為D₃和D₄，印刷電子產(chǎn)品套印標(biāo)記采集圖像的長為m，寬為n。矩形標(biāo)記中心的實(shí)際印刷位置橫向坐標(biāo)縱向坐標(biāo)預(yù)設(shè)橫向距離X₀和縱向距離Y₀。橫向套印誤差ΔX＝|X-X₀|，縱向套印誤差ΔY＝|Y-Y₀|。

本發(fā)明普通印刷品套印誤差檢測流程如圖6所示，具體步驟如下：

①制作帶有不同顏色色標(biāo)的印版(見圖9)。色標(biāo)顏色包括印刷常用的C、M、Y、K四色，最多可制作八色。色標(biāo)的長為a＝6mm、寬為b＝1mm。在制作印版時(shí)，色標(biāo)印在靠近裁切邊的位置，橫向和縱向各有一個(gè)色標(biāo)，每個(gè)印版的色標(biāo)間隔為L＝20mm。

②光柵尺信號(hào)檢測與處理。將光柵尺產(chǎn)生的倍頻信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)18，作為計(jì)量脈沖。

③顏色傳感器信號(hào)檢測與處理。顏色傳感器檢測不同顏色的色標(biāo)，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)18，作為觸發(fā)脈沖。

④套印誤差計(jì)算(見圖8)。檢測不同色標(biāo)時(shí)間間隔內(nèi)光柵尺輸出的脈沖數(shù)，脈沖數(shù)與脈沖當(dāng)量(每一個(gè)脈沖對應(yīng)的位移值)的乘積，為各色間套印誤差。橫向上第n色標(biāo)與第n+1色標(biāo)ΔT_n時(shí)間段內(nèi)光柵尺脈沖個(gè)數(shù)為N_n，脈沖當(dāng)量為δ₀，測量距離d_n＝N_nδ₀(n＜8，為整數(shù))。第n色標(biāo)與第n+1色標(biāo)間的橫向套印誤差Δd＝|d_n-L|?？v向套印誤差檢測方法與橫向相同。

本發(fā)明印刷電子產(chǎn)品套印誤差檢測原理圖如圖7所示。

本發(fā)明普通印刷品套印誤差檢測原理圖如圖8所示。

本發(fā)明普通印刷品套印誤差檢測色標(biāo)模板示意圖如圖9所示。