인쇄 품질 검사에서 머신 비전의 적용
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첫째, 머신 비전 검사 시스템의 작동 원리
1. 머신 비전의 의미
이름에서 알 수 있듯이 Machine Vision은 자동 제어 시스템의 성능과 시각적 감지 기능을 결합합니다. 이미지는 사람들이 눈을 통해 바깥 세계에서 변화를 감지하고, 뇌를 통해 분석하고 처리하며, 판단하고, 마지막으로 손과 발로 운동을 완료한다고 말합니다. 머신 비전은 컴퓨팅 파워를 갖춘 자동 제어 장치를 통해이 프로세스를 통과시키는 프로세스입니다. 특히 머신 비전은 인간의 눈을 카메라로 대체하고 측정 및 판단을 위해 인간의 두뇌 대신 컴퓨터를 사용합니다. 머신 비전 시스템 (Machine Vision System)은 캡쳐 된 객체를 머신 비젼 제품 (즉, CMOS 및 CCD로 분할 된 이미지 캡처 디바이스)에 의해 이미지 신호로 변환하고 픽셀 분배 및 밝기, 색상과 같은 정보가 디지털화 된 신호로 변환됩니다. 이미지 시스템은 영역, 길이, 수, 위치 등과 같은 대상의 피쳐를 추출하기 위해 이들 신호에 대한 다양한 연산을 수행 한 다음 사전 설정된 허용 오차 및 크기, 각도, 오프셋과 같은 기타 조건에 따라 결과를 출력합니다. , 번호, 합격 / 불합격, 존재 여부 등을 포함한다. 마지막으로, 현장에서의 장치 행동은 차별의 결과에 따라 제어된다.
머신 비전 기술은 인공 지능, 신경 생물학, 정신 물리학, 컴퓨터 과학, 이미지 처리 및 패턴 인식과 같은 많은 분야를 포함하는 학제 적 주제입니다. 고속, 고정밀, 고도의 자동화 및 인텔리전스, 비접촉식, 객관성, 높은 신뢰성, 많은 양의 정보, 많은 기능 및 높은 생산 효율성을 특징으로합니다. 기계 비전은 이러한 특성을 가지고 있기 때문에 현대 자동화 생산 공정에서 머신 비전 시스템은 상태 모니터링, 완제품 검사 및 품질 관리 분야에서 널리 사용되고 식품 및 음료, 화장품, 의약품, 건축 자재에 널리 사용됩니다. 그리고 화학, 금속 가공, 전자 제품 제조, 포장 및 인쇄, 자동차 제조 및 기타 산업 분야.
머신 비전은 인쇄 및 포장 산업의 품질 검사에 사용됩니다. 기본 작동 원리는 카메라로 인쇄물의 이미지를 캡처 (획득)하고이를 컴퓨터의 인쇄물의 표준 이미지 (템플릿)와 비교하는 것입니다. 차이가 발견 된 경우 및 설정된 공차 범위를 벗어나면 비 적합 제품으로 판단됩니다. 실제 머신 비전 시스템은 훨씬 더 복잡합니다.
2. 육안 검사 시스템의 구조와 작동 원리
육안 검사 시스템은 주로 조명 광원, 광학 렌즈, 카메라, 이미지 정보 처리 및 액추에이터의 네 부분으로 구성됩니다.
2.1 광원 및 조명 시스템
조명 광원 및 조명 시스템은 전체 육안 검사 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나이며, 매우 중요한 역할을하고 있습니다. 단순히 대상을 비추는 것이 아닙니다. 우선, 조명 소스는 인쇄물의 색상을 정확하게 재현 할 수 있어야하며 색상 왜곡을 일으킬 수 없습니다. 이를 위해서는 광원의 광 스펙트럼이 주광에 가까워 야하며, 동시에 전체 조명 영역에서 충분한 밝기와 밝기를 확보해야합니다. 일률; 둘째, 광원 및 조명 시스템의 설계는 브론 징, 레이저 위조 방지 마크 등과 같이 인쇄 된 제품에 높은 반사율을 갖는 특정 영역을 피하여, 수집 된 이미지가 오버 플로우되어 검출 정밀도가 떨어지게해야한다 또는 전혀 탐지하지 않음; 일부 어플리케이션에서는 광원과 조명 체계의 협력이 가능한 한 대상의 특징 량을 강조해야한다고 생각해야하며 검출 대상 부분과 중요하지 않은 부분 간의 차이는 다음과 같이 만들어야합니다. 가능한 한 많이 대비를 높이십시오. 동시에, 충분한 전체 밝기가 보장되어야하고, 물체의 위치의 변화가 이미지의 품질에 영향을주지 않아야합니다. 전송 및 반사 된 빛은 머신 비전 애플리케이션에 일반적으로 사용됩니다. 반사광의 경우, 광원과 광학 렌즈의 상대 위치, 물체의 표면 질감, 물체의 기하학적 형상, 배경 등을 충분히 고려해야합니다. 요컨대, 광원을 선택하고 조명 시스템을 설계 할 때, 필요한 광원의 기하학, 조명 휘도, 균일 성, 스펙트럼 특성, 발광 효율 및 수명은 인쇄물의 특정 조건에 따라 결정되어야한다.
2.2 광학 렌즈
광학 렌즈는 인간의 눈의 렌즈와 동일합니다. 광학 렌즈의 품질은 육안 검사 시스템이 물체를 분해하고 이미지의 명암 및 선명한 영상의 정도에 영향을 미칩니다. 렌즈의 이미징 품질의 품질, 즉 수차 보정에 대한 우수성 또는 불량성은 수차 크기에 의해 측정 될 수 있습니다. 일반적인 수차는 구면 수차, 코마 수차, 비 점수차, 상면 만곡, 왜곡 및 색수차를 포함한다. .
2.3 카메라
우리는 광학 렌즈가 촬영되는 물체의 광학 정보를 전달하고 컴퓨터에서 촬영되는 물체의 전기적 정보라는 것을 알고 있습니다. 그러면 카메라는 광학 정보에서 전기 정보로의 변환을 완료하는 장치입니다.
A. 작동 원리
카메라에서 중요한 장치는 비전 센서라고 불리는 칩입니다. 작은 수영장과 같은 세포는 칩 위에 깔끔하게 배열되어 있지만, 물이 아니라 전기 요금입니다. 피사체의 광학 정보를 지닌 빛은 렌즈를 통과하여 칩 표면에 도달하고, 광학 정보는 노광 신호, 즉 노광 신호가된다. 빛이 강하고 약한 곳에는 전기 요금이 많이 들며 인쇄물의 각기 다른 부분의 밝기에 해당합니다. 서로 다른 색상이 빨강, 녹색 및 파랑의 3 가지 기본 색상으로 분해되며 서로 다른 단위로 저장됩니다. 노광에 의해 생성 된 전하 신호는 주사 순서로 증폭, 아날로그 - 디지털 변환 등에 의해 처리되고, 최종적으로 카메라로부터 출력된다.
B. 분류
인쇄 품질 검사에 사용되는 카메라는 실제 상황, 라인 어레이 카메라 및 영역 어레이 카메라에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 라인 어레이 카메라는 한 번에 한 줄의 정보 만 얻을 수 있으며, 촬영할 물체는 완전한 이미지를 얻기 위해 직선으로 카메라 앞면에서 앞뒤로 통과해야하므로 이미지에 매우 적합합니다 일정한 속도로 일정한 속도로 움직이는 물체의 감지. 영역 카메라는 한 번에 전체 이미지의 정보를 얻을 수 있으므로 카메라 속도가 빠릅니다. 예를 들어 일상적으로 사용하기 위해 디지털 카메라를 사용합니다.
광전 변환 장치는 카메라를 구성하는 핵심 장치입니다. 현재, 전형적인 광전 변환 장치는 주로 CCD 및 CMOS 이미지 센서를 포함한다. CCD는 현재 머신 비전을 위해 가장 일반적으로 사용되는 이미지 센서입니다. 광전 변환 및 전하 저장, 전하 이동 및 신호 판독을 통합합니다. 일반적인 고체 촬상 장치입니다. CCD의 뛰어난 특징은 충전 신호이고, 그 장치는 전류 또는 전압 신호이다. 이러한 촬상 장치는 광전 변환에 의해 전하 패킷을 형성하고, 구동 펄스의 작용하에 출력 된 화상 신호를 전달 및 증폭한다. 일반적인 CCD 카메라는 광학 렌즈, 타이밍 및 동기 신호 발생기, 수직 드라이버 및 아날로그 / 디지털 신호 처리 회로로 구성됩니다. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서의 개발은 1970 년대 초반에 처음 나타났습니다. 1990 년대 초, VLSI (very large scale integrated circuit) 제조 공정 기술의 발전으로 CMOS 이미지 센서가 급속하게 개발되었다. CMOS 이미지 센서는 감광 소자 어레이, 이미지 신호 증폭기, 신호 판독 회로, 아날로그 - 디지털 변환 회로, 이미지 신호 프로세서 및 컨트롤러를 하나의 칩에 통합했으며, 로컬의 프로그램 랜덤 액세스 픽셀. 현재, CMOS 이미지 센서는 양호한 통합, 저전력 소비, 넓은 동적 범위 및 출력 이미지의 거의 얼룩이 없기 때문에 널리 사용되어왔다.
C. 카메라의 인쇄 제품 요구 사항
위의 카메라의 작동 원리에서 시스템이 판단과 결정을 올바로 수행 할 수있는 경우 필수 사항이어야 함을 알 수 있습니다. 첫째, 원본 이미지 정보의 품질이 높습니다. b에서 카메라는 인쇄물에 충분한 동적 범위를 가져야합니다. 매우 밝고 매우 어두운 부분을 정확하게 반영 할 수 있습니다. c, 카메라는 충분한 해상도를 가져야합니다. 즉, 인쇄 된 제품의 작은 세부 사항을 선명하게 재현 할 수 있어야합니다. d, 카메라가 인쇄 된 제품의 색상을 정확하게 재현 할 수 있어야합니다. 이자형. 카메라의 읽기 속도는 충분한 정확도와 100 % 획득을 보장하기 위해 인쇄의 앞쪽 속도와 일치해야합니다.
2.4 이미지 정보 처리 및 실행 메커니즘
이미지 정보의 처리 및 실행 인 컴퓨터는 인간의 뇌와 동등한 머신 비전 시스템의 핵심입니다. 일반적으로 전체 이미지 정보의 처리에는 다음이 포함됩니다.
A. 전처리. 템플릿 이미지와 비교하여 고속 이동 인쇄는 종종 위치 이동, 회전 및 때로는 떨림이 발생하여 캡처 된 이미지가 왜곡됩니다. 광원의 불안정성과 외부 환경의 영향으로 인해 획득 한 이미지의 밝기가 균일하지 않고 색상이 변합니다. 다른 외부 장치, 전원 공급 장치 및 수집 장치 자체가 특정 간섭 및 잡음을 발생시킵니다. 이러한 이유 때문에, 비전 시스템을 설치하는 과정에서, 이러한 불리한 요인은 제거되고 반면에, 이미지 전처리는 그들의 영향을 제거하고 희석 시키는데 사용됩니다. 일반적인 이미지 전처리 작업에는 이미지 향상, 데이터 인코딩 및 전송, 스무딩, 가장자리 선명 화, 분할 등이 포함됩니다. 이러한 처리 후에 이미지의 품질이 상당히 향상되어 이미지의 시각 효과를 향상시킬뿐만 아니라 컴퓨터가 이미지를 분석, 처리 및 인식하는 것을 용이하게합니다.
B. 특징 추출 및 인식;
C. 측정. 간결한 문장에서는 "템플릿과의 차이점을 찾아야합니다."
요약하면 머신 비전은 빛, 기계, 전기 및 컴퓨터를 결합한 기술입니다. 대량 생산시 반복성 측정, 검사 및 식별에 매우 적합합니다.
둘째, 인쇄 및 포장 산업에서 머신 비전의 적용
1. 온라인 탐지 및 오프라인 탐지
육안 검사 시스템은 설치된 다른 캐리어에 따라 온라인 탐지 시스템과 오프라인 탐지 시스템으로 나눌 수 있습니다.
온라인 검사 시스템은 인쇄 품질을 실시간으로 감지하기 위해 오프셋 인쇄기, 그라비어 인쇄기, 플 렉소 인쇄기 및 프린터와 같은 인쇄 장비에 설치됩니다. 인쇄물은 낱장 용지 또는 롤 용지 일 수 있습니다. 온라인 탐지 시스템의 육안 검사 부분과 오프라인 탐지 시스템은 기능면에서 기본적으로 동일하며 그 차이점은 주로 부적합 제품의 처리 방법에 있습니다. 결함이 발견되면 온라인 검사 시스템은 일반적으로 결함 위치 (웹 : 길이, 시트 : 시트 수)를 기록하거나 프린터, 라벨러 또는 마킹 머신을 사용하여 용지의 가장자리를 표시합니다. , 번호 검출은 에러 번호 또는 인접한 시트의 번호를 기록한다.
오프라인 검사 시스템은 일반적으로 검사 기계 또는 와인 더에 설치됩니다. 검사 시스템은 온라인 검사 시스템의 위치 기록 및 마킹 기능 외에도 일반적으로 탐지 기능에 따라 탐지 결과에 따라 나쁜 품질의 제품과 다른 품질의 제품을 자동으로 나쁘게 분배합니다.
2. 품질 분석, 추적 및 관리
탐지 시스템에 의한 품질 탐지는 전체 과정에서 실시간 경보와 상세하고 완전한 분석 보고서를 제공 할 수 있습니다. 현장 운전자는 자동 감지 시스템의 실시간 경보 및 분석 보고서에 따라 작업에서 해당 문제를 수행 할 수도 있습니다. 조정. 또한 관리자는 테스트 결과의 분석 보고서를 따라 생산 프로세스를 추적하여 생산 기술 관리에 도움이 될 수 있습니다. 즉, 품질 검사 장비는 완제품의 품질을 향상시킬 수있을뿐만 아니라 제조 업체가 프로세스 흐름을 개선하고 품질 관리 시스템을 구축하며 장기간 안정적인 품질 표준을 달성 할 수 있도록 도울 수 있습니다.
셋째, 인쇄 및 포장 산업에서 머신 비전 검사의 보급 및 보급
현재 중국은 인쇄 나라이지만 인쇄의 힘이 아닙니다. 세계로 나가려면 고급 인쇄 장비와 테스트 장비를 사용해야합니다. 자동화 된 육안 검사 시스템의 설치는 비록 초기 단계의 일정한 투자이지만 품질 테스트의 장점은 기업의 품질 및 노동 비용에 장기적인 이점을 가져다 줄 것입니다.
가시 품질 검사는 프리 프레스, 인쇄 및 후가공 처리에 적용될 수 있지만 오늘날 대부분의 응용 프로그램은 인쇄 후 품질 검사에 중점을 둡니다. 중국에는 수만 개의 인쇄 회사가 있지만 실제 사용 감지 시스템은 거의 없습니다. 인쇄용 돈과 티켓과 같은 특수 산업 외에도, 주로 포장 산업에 종사하고 있습니다. 포장 산업은 인쇄 요건이 높고 품질 및 색상 요구 사항은 특별합니다. 이를 위해서는 고객이 인쇄,주기 및 품질에 대한 포괄적 인 요구 사항을 충족 할 수 있도록 고유 한 용량 이점, 기술적 이점 및 품질 이점을 갖는 포장 및 인쇄 공장이 필요합니다.
머신 비전 검사를 촉진하기 위해, 우리는 먼저 인쇄 및 포장 회사가 기계 비전에 대해 더 잘 인식하도록해야합니다. 설치 장소, 설치 방법, 최상의 결과 달성 방법 및 얻을 수있는 구체적인 이점은 모두 지속적으로 대중화되고 공표되어야합니다. 인쇄 및 포장 업계의 실무자는 자신의 구체적인 요구 사항을 제시하고 머신 비전 검사의 개념과 작동을 배우고 습득해야합니다. 기계 비전 업계의 실무자는 인쇄 공정, 생산 공정, 작업 방법 및 품질 표준을 이해해야하며, 두 가지가 밀접하게 통합되어 있습니다. 진정으로 중국의 국가 조건을 준수하는 자동화 된 시각 품질 검사 시스템을 생산하기 위해 품질 개선, 효율성 개선 및 비용 절감이라는 근본적인 목적을 달성 할 수 있습니다.