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印刷包装在线视觉检测解决方案

产品系列:印刷包装在线视觉检测解决方案

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  呆板视觉技艺及其正在包装印刷质地检测中的运用_能源/化工_工程科技_专业材料。太阳城亚洲丝网印刷 2004.11 数字化技艺 呆板视觉技艺及其正在 包装印刷质地检测中的运用 胡兴军蔡叶菁王健 一 呆板视觉的 体例组成和分类 机 器视觉即是用呆板代 替人眼来做丈量和判 断

  丝网印刷 2004.11 数字化技艺 呆板视觉技艺及其正在 包装印刷质地检测中的运用 胡兴军蔡叶菁王健 一 呆板视觉的 体例组成和分类 机 器视觉即是用呆板代 替人眼来做丈量和判 断 呆板视觉体例是指通过呆板 视觉产物 即图像摄取装配 分 C M O S 和 C C D 两种 将被摄取目 标转换成图像信号 传送给专用 的图像管束体例 遵照像素漫衍 和亮度 颜色等消息 蜕变成数字 化信号 图像体例对这些信号进 行各式运算来抽取倾向的特色 进而遵照判另外结果来左右现场 的设置行为 呆板视觉体例的特 点是普及分娩的柔性和自愿化程 度 正在少许不适合于人工功课的 危害做事处境或人工视觉难以满 足央求的景象 常用呆板视觉来 取代人工视觉 同时正在巨额量工 业分娩经过中 用人工视觉查验 产物格地效力低且精度不高 用 呆板视觉检测要领能够大大普及 分娩效力和分娩的自愿化水平 并且呆板视觉易于实行消息集成 是实行阴谋机集成修设的根基技 术 一个模范的工业呆板视觉应 用体例蕴涵如下片面 光源 镜 头 C C D 影相机 图像管束单位 或图像捕捉卡 图像管束软件 看管器 通信 / 输入输出单位等 起首采用摄像机得回被测倾向的 图像信号 然后通过 A/D 转换 造成数字信号传送给专用的图像 管束体例 遵照像素漫衍 亮度和 颜色等消息 举办各式运算来抽 取倾向的特色 然后再遵照预设 的判别原则输出判决结果 去控 制驱动奉行机构举办相应管束 呆板视觉是一项归纳技艺 个中 蕴涵数字图像管束技艺 呆滞工 程技艺 左右技艺 光源照明技 术 光学成像技艺 传感器技艺 模仿与数字视频技艺 阴谋机软 硬件技艺 人机接口技艺等 呆板 视觉夸大适用性 央求也许顺应 工业现场阴毒的处境 要有合理 的性价比 通用的工业接口 较高 的容错才智和太平性 并具有较 强的通用性和可移植性 它更强 调及时性 央求高速率和高精度 视觉体例的输出并非图像视 频信号 而是过程运算管束之后 的检测结果 如尺寸数据 上位机 如 P C 和 P L C 及时得回检测结果 后 指引运动体例或I/O体例奉行 相应的左右行为 如定位和分选 从视觉体例的运转处境分类 可 分为 P C - B A S E D 体例和 P L C - B A S E D 体例 基于 P C 的体例利 用了其怒放性 高度的编程机动 性和优良的 Windows 界面 同时 体例总体本钱较低 以美邦 D A T A T R A N S L A T I O N 公司为 例 体例内含高机能图像捕捉卡 普通可接众个镜头 配套软件方 面 从低到高有几个方针 如 W i n d o w s 9 5 / 9 8 / N T 处境下 C / C + + 编程用 D L L 可视化控件 activeX 供给 VB 和 VC++ 下的图 形化编程处境 以至 Windows 下 的面向对象的呆板视觉组态软件 用户可用它速捷开辟纷乱高级的 运用 正在基于 PLC 的体例中 视 觉的用意更像一个智能化的传感 器 图像管束单位独立于体例 通 过串行总线和 I/O 与 PLC 交流数 据 体例硬件普通操纵高速专用 ASIC 或嵌入式阴谋机举办图像处 理 体例软件固化正在图像管束器 中 通过肖似于逛戏键盘的简易 装配对显示正在看管器中的菜单进 行设备 或正在 PC 上开辟软件然后 下载 基于 PLC 的体例外示了可 靠性高 集成化 小型化 高速化 低本钱的特性 代外厂商为日本 松下 德邦 Siemens 等 德邦 Siemens 公司正在工业图 像管束方面具有 20 众年的履历积 累 S I M A T I C V I D E O M A T 是第 一个高机能的单色和彩色图像处 理体例 并成为 SIMATIC 自愿化 体例中极要紧的产物 而 1999 年 推出的 SIMATICVS710 是业内 第一个智能化的 一体化的 带 P R O F I B U S 接口的 漫衍式的灰 度级工业视觉体例 它将图像处 理器 CCD I/O 集成正在一个小型 35 万方数据 数字化技艺 2004.11 丝网印刷 机箱内 供给 PROFIBUS 的联网 式样 通信速度达 12Mbps 或 集成的 I/O 和 RS232 接口 更重 要的 通过 P C W I N D O W S 下的 ProVision参数化软件举办组态 V S 7 1 0 第一次将 P C 的机动性 P L C 的牢靠性 漫衍式搜集技艺 和一体化安排纠合正在沿途 使得 西门子正在 PC 和 PLC 体例之间找到 了圆满的平均 二 呆板视觉体例 正在包装印刷中的运用 1.自愿印刷品格地检测 自愿印刷品格地检测设置采 用的检测体例众是先操纵高显露 度 高速摄像镜头拍摄尺度图像 正在此根基上设定必定尺度 然后 拍摄被检测的图像 再将两者进 行对照 C C D 线性传感器将每一 个像素的光量转移转换成电子信 号 对照之后只消浮现被检测图 像与尺度图像有差别之处 体例 就以为这个被检测图像为不足格 品 印刷经过中出现的各式舛误 对电脑来说只是尺度图像与被检 测图像对照后的差别 如污迹 墨 点色差等缺陷都包括正在个中 最早用于印刷品格地检测的 是将尺度影像与被检测影像举办 灰度对照的技艺 现正在较前辈的 技艺是以 RGB 三原色为根基举办 对照 全自愿呆板检测与人眼检 测的区别是 以人的目视为例 当 咱们目不转睛地凝视某印刷品时 借使印刷品的对照色对照剧烈 则人眼能够浮现的最小缺陷是对 比色昭彰 不小于 0 . 3 m m 的缺 陷 但仰仗人的才智很难维持持 续的 安闲的视觉效率 然而换一 种情景 借使是正在统一色系的印 刷品中寻找缺陷 越发是正在一淡 色系中寻找质地缺陷的话 人眼 也许浮现的缺陷起码需求有 20 个 灰度级差 而自愿化的呆板则能 够唾手可得地浮现 0.10mm 巨细 的缺陷 尽管这种缺陷与尺度图 像仅有一个灰度级的区别 然则从实践利用上来说 即 便是同样的全色对照体例 其辨 别色差的才智也差别 有些体例 也许浮现轮廓片面及色差转移较 大的缺陷 而有些体例则能识别 极微细的缺陷 看待白卡纸和一 些简约气派的印刷品来说 如日 本的 K E N T 烟标 美邦的万宝途 烟标 简易的检测也许依然足够 了 而邦内的无数印刷品 特殊是 各式标签 具有很众特性 带有太 众的闪光元素 如金 银卡纸 烫 印 压高低或上光印刷品 这就要 求质地检测设置务必具备足够的 浮现极小灰度级差的才智 也许 是5 个灰度级差 也许是更庄敬的 1 个灰度级差 这一点对邦内标签 墟市是至闭紧要的 尺度影像与被检印刷品影像 的对照切确度是检测设置的要害 题目 往往情景下 检测设置是通 过镜头采撷影像 正在镜头界限内 的中央片面 影像至极显露 但边 缘片面的影像能够会出现虚影 而虚影片面的检测结果会直接影 响到整体检测的凿凿性 从这一 点来说 借使仅仅是全幅区域的 对照并不适合于某些慎密印刷品 借使也许将所获得的图像再次细 分 譬喻将影像分为1024dpi 4096dpi或2048dpi 4096 dpi 则检测精度将大幅普及 同 时由于避免了周围片面的虚影 从而使检测的结果越发安闲 采用检测设置举办质地检测 可供给检测全经过的及时陈述和 细致 完美的了解陈述 现场操作 者能够依靠全自愿检测设置的及 时报警 遵照及时了解陈述 实时 对做事中的题目举办调剂 也许 淘汰的将不但仅是一个百分点的 废品率 解决者能够依照检测结 果的了解陈述对分娩经过举办跟 踪 更有利于分娩技艺的解决 因 为客户所央求的高质地的检测设 备 不但仅是停滞正在检出印刷品 的好与坏 还央求具备过后的分 析才智 某些质地检测设置所能 做的不但能够擢升制品的及格率 还能协助分娩商改善工艺流程 树立质地解决体例 到达一个长 期安闲的质地尺度 2.正在当代包装行业中的运用 正在当代包装工业自愿化分娩 中 涉及到各式各样的查验 测 量 譬喻饮料瓶盖的印刷质地检 查 产物包装上的条码和字符识 别等 这类运用的联合特性是连 续巨额量分娩 对外观质地的要 求至极高 往往这种带有高度重 复性和智能性的做事只可靠人工 检测来竣工 咱们往往正在少许工 厂确当代化流水线后面看到数以 百计以至逾千的检测工人来奉行 这道工序 正在给工场补充广大的 人工本钱和解决本钱的同时 仍 然不行保障 1 0 0 % 的搜检及格率 即 零缺陷 而当今企业之间 的角逐 依然不允诺哪怕是 0.1% 的缺陷存正在 有些时间 如微细尺 寸的切确速捷丈量 式样般配 颜 色辨识等 用人眼底子无法接连 安闲地举办 其他物理量传感器 也难有效武之地 这时 人们出手 思考到阴谋机的速捷性 牢靠性 结果的可反复性 从而引入了机 器人视觉技艺 普通地说 起首采用 CCD 照 相机将被摄取倾向转换成图像信 号 传送给专用的图像管束体例 遵照像素漫衍和亮度 颜色等信 息 蜕变成数字化信号 图像体例 对这些信号举办各式运算来抽取 36 万方数据 丝网印刷 2004.11 数字化技艺 倾向的特色 如 面积 长度 数 量 场所等 结果 遵照预设的容 许度和其他要求输出结果 如 尺 寸 角度 偏移量 个数 及格 / 不足格 有 / 无等 呆板视觉的特 点是自愿化 客观 非接触和高精 度 与普通道理上的图像管束系 统比拟 呆板视觉夸大的是精度 和速率以及工业现场处境下的可 靠性 呆板视觉极合用于巨额量 分娩经过中的丈量 查验和辨识 如 对 IC 外观印字符的辨识 食 品包装上面临分娩日期的辨识 对标签贴放场所的查验 三 呆板视觉 的技艺发展 正在呆板视觉体例中 要害技 术有光源照明技艺 光学镜头 摄像机 图像采撷卡 图像管束 卡和速捷凿凿的奉行机构等方 面 正在呆板视觉运用体例中 光 源与照明计划往往是整体体例 成败的要害 起着至极要紧的作 用 它并不是简易的照亮物体而 已 光源与照明计划的配合应尽 能够地杰出物体特色量 正在物体 需求检测的片面与那些不要紧 片面之间应尽能够地出现昭彰 的区别 补充对照度 同时还应 保障足够的全体亮度 物体场所 的转移不应当影响成像的质地 正在呆板视觉运用体例中普通使 用透射光和反射光 看待反射光 情景应充溢思考光源和光学镜 头的相对场所 物体外观的纹 理 物体的几何式样 配景等要 素 光源的挑选务必切合所需的 几何式样 照明亮度 匀称度 发光的光谱特质等 同时还要考 虑光源的发光效力和利用寿命 光学镜头相当于人眼的晶状体 正在呆板视觉体例中至极要紧 一 个镜头的成像质地优劣 即其对 像差校正的优越与否 可通过像 差巨细来权衡 常睹的像差有球 差 彗差 像散 场曲 畸变 色差等六种 摄像机和图像采撷卡联合 竣工对物料图像的采撷与数字 化 高质地的图像消息是体例正 确判决和决定的原始依照 是整 个别例告捷的又一要害所正在 目 前正在呆板视觉体例中 CCD 摄 像机以其体积小巧 机能牢靠 显露度上等益处获得了普通使 用 CCD 摄像机依照其利用的 CCD 器件能够分为线阵式和面 阵式两大类 线阵 CCD 摄像机 一次只可得回图像的一行消息 被拍摄的物体务必以直线体式 从摄像机前移过技能得回完全 的图像 因而至极适合对以必定 速率匀速运动的物料流的图像 检测 而面阵 CCD 摄像机则可 以一次得回整幅图像的消息 图 像信号的管束是呆板视觉体例 的主题 它相当于人的大脑 如 何对图像举办管束和运算 即算 法都外示正在这里 是呆板视觉系 统开辟中的要点和难点所正在 随 着阴谋机技艺 微电子技艺和大 范畴集成电途技艺的速捷生长 为了普及体例的及时性 对图像 管束的许众做事都能够借助硬 件竣工 如 DSP 专用图像信号 管束卡等 软件则重要竣工算法 中至极纷乱 不太成熟 尚需不 断追求和调动的片面 从产物自身看 呆板视觉会 越来越趋于仰仗 PC 技艺 而且与 数据采撷等其他左右和丈量的集 成会更精密 嵌入式的产物将逐 渐庖代板卡式产物 这是一个不 断增加的趋向 重要缘由是跟着 阴谋机技艺和微电子技艺的疾速 生长 嵌入式体例运用界限越来 越普通 越发是其具备低功耗技 术的特性获得人们的注重 其余 嵌入式操作体例绝大片面是以 C 叙话为根基的 因而利用C高级语 言举办嵌入式体例开辟是一项带 有根基性的做事 利用高级叙话 的益处是能够普及做事效力 缩 短开辟周期 更重要的是开辟出 的产物牢靠性高 可庇护性好 便 于接续完美和升级换代等 因而 嵌入式产物将会庖代板卡式产物 因为呆板视觉是自愿化的一 片面 没有自愿化就不会有呆板 视觉 呆板视觉软硬件产物正逐 渐成为合营分娩修设经过中差别 阶段的主题体例 无论是用户还 是硬件供应商都将呆板视觉产物 行动分娩线上消息收罗的用具 这就央求呆板视觉产物巨额采用 尺度化技艺 直观地说即是要 跟着自愿化的怒放而渐渐怒放 能够遵照用户的需求举办二次开 发 当今 自愿化企业正正在首倡软 硬一体化处分计划 呆板视觉的 厂商正在来日五六年内也应当不光 纯是只供给产物的供应商 而是 渐渐向一体化处分计划的体例集 成商迈进 正在来日的几年内 跟着中邦 加工修设业的生长 看待呆板视 觉的需求也渐渐增加 跟着呆板 视觉产物的增加 技艺的普及 邦 内呆板视觉的运用境况将由初期 的低端转向高端 因为呆板视觉 的介入 自愿化将朝着更智能 更 速捷的倾向生长 参考文献 1段峰 王耀南 雷晓峰 吴立 钊 谭文.呆板视觉技艺及其运用综述 [J].自愿化博览 2002(3) 59 62 2吴雪 . 阴谋机视觉技艺正在农产 品和食物检测中的运用[J].粮油加工 与食物呆滞 2002(3) 38 39 收稿日期 2004-08-30 37 万方数据

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