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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:12735次

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  軟管印刷質量檢測技術伴隨著人們對印刷要求的發展而發展,從最初的主觀目測評價到基于一定理論的客觀評價,從離線檢測到現在的在線檢測,其檢測技術一直在不斷地創新發展。

  一、軟管印刷質量檢測的內容和精度

  1、檢測內容分析

  軟管包裝印刷常規檢驗的主要內容有以下三點:

  (1)利用色塊、線條對印刷的顏色和套準進行檢查;

  (2)對軟管進行整體質量判斷(包括色彩、層次、套準、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格的軟管產品的摻入。

  (3)計數檢查,即檢查軟管的數量是否夠數,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別才能檢出,顆粒顏色與管身沒有明顯的區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:純色管體上面有其他的色點,如圖1,如果是煥彩管體檢測里面的色點就無法檢測出,或同色雜點則無法檢測,如圖2。

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  圖1 純色中異色雜點

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  圖2 同色雜點

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  圖3 碳化點、異物等雜物,高溫壓鑄時出現的缺陷

  (2)印刷(或絲印或燙金)部分:

  a)、重影/毛屑/斷線/少點/白點/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,粗細是線條或文字燙糊或沒燙實;

  d)、塞版(針對絲網印刷工藝)/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、軟管印刷質量檢測精度及設計參數

  表1 檢測誤差及設計參數

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  標準影像與被檢印刷品影像的對比精確度是檢測設備的關鍵問題,通常情況下,檢測設備是通過鏡頭采集影像,在鏡頭范圍內的中間部分,影像非常清晰,但邊緣部分的影像可能會產生虛影,而虛影部分的檢測結果會直接影響到整個檢測的準確性。

  三、軟管包裝印刷質量檢測的功能需求分析

  軟管包裝印刷質量檢測系統由于需要滿足高速檢測與檢測分揀統計的功能,必須具備以下功能:

  1、時時機械傳動與數據采集功能

  這是保證高速流水線作業的條件,實現生產的持續性;而且保證影像數據的時時采集,為檢測分析提供前提條件。數據采集是保證系統正常工作的基本條件,包括兩部分:系統基本參數與系統設備狀態參數采集;印刷品影像數據采集。

  2、分析處理功能

  邊采集邊處理才能保證系統的連續性,整個采集處理分析過程控制在0.1s內,統計分析處理產品的好壞優劣,為印刷工藝的改進提供參數。

  3、快速分揀與印刷品分類功能

  正確及時分揀保證了系統連續、穩定及可靠性,把檢測分揀系統納入到整個印刷生產中,是系統整個功能的延續;良品和不良品分揀功能是系統功能的拓展,是對整個生產工藝流程的需求補充。

  4、結果統計分析功能

  生產企業需要時時了解合格產品的數量、良品率,以及次品產生的原因,為調整生產工藝流程參數提供依據。

  5、系統設備狀態檢測

  為保證系統正常運行,需要時時了解設備運行狀態,以及各子系統的運行情況。

  6、標準模板制作功能

  此功能可以保證系統的通用性,以及不斷出現的新產品的檢測。

  7、系統測試與安裝調試子系統

  為系統的正常運行提供設備調試與安裝調試,檢測安裝姿態等環境,為系統的正常工作提供合適的軟硬件基礎。

  四、軟件檢測的實現方法

  在軟管包裝印刷質量檢測系統中,軟件作為系統的靈魂,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,實現對特定目標的特征的檢測。這里采用匹配工具、特征分析工具、標定工具、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行增強,便于后續的專業視覺工具進行識別和理解。一般采用直方圖分析、濾波操作、形態學操作、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,就需要用到更專業的技術工具。對位置判別的位置標定工具,實現圖像坐標到空間坐標的轉換;用來判別其他特征的區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,用這些技術工具來完成軟管包裝印刷質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器視覺系統是一款基于機器視覺平臺,完成實時檢測、跟蹤、報警、剔除、信息統計等功能的高性能綜合系統。主要由線陣視覺傳感器、機械傳動、剔除裝置、工控機及單片微型處理器組成,集高速自動檢測、測量、統計、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生的污點、毛刺、印刷錯誤、印刷偏移、錯漏、燙金偏移等各種印刷質量缺陷;能大幅度提高軟管包裝印刷的成品合格率和生產效率,保證軟管印刷質量。

  該系統是高集成的光機電一體化系統,帶有機械傳動裝置、剔除裝置、光學照明系統、圖像采集系統、時時處理分析系統、工控系統以及自動化控制系統,并附帶有各種信號傳輸光纜和強弱電系統,實現的是無人自動化檢測作業與故障自動處理報警功能。

  1、檢測案例1

  產品:曼秀雷敦多效活膚潔面乳 1000支

  速度:53支/min

  地點:麗盈塑料

  時間:2013年10月12日

  通產麗星委托華通盛世研發生產的軟管品檢機已于2013年8月下廠安裝,并完成了前期的安裝調試工作。

  為了進一步驗證該機在實際生產中的穩定性特安排測試,測試目標:

  當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 重設模板

  a)、空白位置提高檢測精度;

  b)、加大模板學習樣品數量,10支;

  c)、隨時將誤檢內容學習進模板;

  d)、將QS和條碼位置重新設置;

  (2)測試結果

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  圖9 測試界面與結果

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  表2 測試結果顯示

  結論:第一次測試結論

  1)、誤檢率符合設計初步要求;

  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)、底色明暗度不統一;

  9)、無定位色標或色標走位嚴重;

  10)、燙金誤報。

  第一次測試后進行修改:

  1)、偏位誤報 ——機器本身的振動引起取像不穩定,導致批量誤報;

  2)、印刷偏位——由于印刷本身偏位導致誤報 ;

  解決方式 :增加邊緣控制功能,通過軟件設置偏位松緊度,杜絕偏位誤報。

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

  多次通過調整相機和光源以及對軟件的修改后發現,其明暗度依然存在,百思不得其解,無意中偶然發現,其同一樓層上壓鑄機的振動非常大,其振動導致設備在取像中間過程有陰影產生,是底色明暗不一的關鍵;

  解決方式:通過在設備下方墊膠墊減震以及多次調整光源達到程度適中位置再固定;

  4)、燙金誤報 ——因燙金產品在取像時字邊會有反光點,容易導致誤報漏印。

  解決方式:通過軟件設置放松燙金字的檢測參數,如誤報數量少的可參考。

  5)、光油類——毛刺、拉傷、劃傷、麻點、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、管內臟;

  解決方法:由于無法拍到清晰的管體缺陷,系統也就無法判斷,管內無法取像,所以無法檢測;通過設置學習模板反復調試,實現最終檢測拉傷和擦傷的情況。

  經過調整后,對產品進行了第二次檢測實驗:

  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導致誤報,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,此金色點需要通過調整參數來減少誤報,圖12。

  新增區域檢測——拉條功能,畫檢測區域時在區域屬性里面設置拉條單通道檢測,在精度設置里面設置拉條對比拉條長度即可,圖13拉條檢測通道,圖14 拉條參數設置。

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  圖12 隧道光源下白平衡調整圖像采集

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  圖13 拉條檢測通道

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  圖14 拉條參數設置

  在最佳狀態下重新做采圖模板,用上了拉條檢測功能,發現沒有因為底色不均勻而導致的誤報,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

  在區域檢測中增加了“面積個數”算法,用于另外一款軟管產品中,主要是檢查文字之間的套印偏位缺陷,在精度設置里面使用“測量”參數設置,針對于指向性偏位控制,圖16為區域檢測的面積個數窗口,圖17為缺陷參數設置。

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  圖16 區域檢測的面積個數窗口

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  圖17 缺陷參數設置

  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重,此區域按正常檢測設置即可,只要文字偏出所畫檢測區域就會報漏印或臟點缺陷,能準確地檢出偏位,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。

  標準好品兩塊間離有3mm,實際生產出來的貨偏位不一致,偏位嚴重的間距甚至不到0.5mm,此類情況比較多。依靠正常畫區域檢測靠漏印和臟點來控制的話會出現很多誤報,相對廢品率也就相對提高。目前采用“面積個數”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),利用線條的數量來控制,當線條和英文字母緊靠時,其數量就會減少,在區域檢測中,計算面積個數,與設置數量對比,很容易檢測出其差異。

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  圖18 模板對應圖

  圖19為實際計算檢測圖,面積個數在區域計算中的算法相對位置和邊緣特征計算準確率會高。因此,在此后的檢測中大量采用數量對比和面積區域對比來檢測。

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  圖19 實際計算檢測圖

  結論: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的誤報數13個,誤報率為3.5%,模板學習了60個,如再增加學習數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境更穩定更均勻,更適合檢測淺色光油管體產品。

  2、檢測案例2

  產品:粉色過光油管,燙金,由于此款產品初次檢測,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習。

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  表3 檢測內容與數據

  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,當檢測精度的對比度大于實際對比度時就會判為好品,導致漏檢,重新設置精度后,都能檢出。

  誤報分析:抽檢430個機檢廢品, 有24個好品,將24個好品重新過機器檢測, 有18個均為檢測中管上沾有灰塵和色標偏位導致的誤報,檢出6個實際有臟點,而且臟點面積均大于標準0.03mm2,實際上在生產過程中是屬于可接受瑕疵。

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  圖20 典型缺陷圖

  關于本次測試所需要的技術改進:

  機器加裝的毛刷和吹風效果都很好,大大減少了管體上面的灰塵,使灰塵誤報減少了90%以上,但目前風口只有一根氣管,只能集中吹到某一個點,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口,將整個管體都能均勻被吹到。

  相機與光源支架重新加工,改為相機、光源都能上下調整高度距離的,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。

  有些產品由于色標移位嚴重或沒有色標的產品,經過機器檢測時不能被觸發取像,系統自然也就沒法檢測,需改進。

  利用臟點控制精度等級與可接受范圍存在一個沖突點,把利用臟點控制的精度放寬至大一點的范圍和等級,在檢測的基礎上實現更為細膩的精度控制。

  八、結論

  軟管包裝的印刷錯漏檢測這個課題的研究前后經歷了近三年的時間,曾先后在北京、上海、深圳、廈門等地進行調研和考察,深入軟管生產企業——麗盈塑料集團的幾個基地和其生產車間進行詳細的了解,并根據需求分析,設計了機器視覺技術與光機電一體化技術。提出利用機器視覺技術、光機電一體化、計算機自動化控制集成技術來解決軟管包裝印刷質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域上實現了突破。

  研發的軟管包裝印刷錯漏檢測系統完美地解決了生產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檢測的基礎上搭建的檢測系統,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驗。


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