자동 인쇄 품질 검사 기술 및 시스템 개요

자동 인쇄 품질 검사 기술 및 시스템 개요

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인쇄 프로세스는 종종 온도, 습도, 기계 정밀도, 장비 작동 등과 같은 다양한 요소에 의해 간섭을받습니다. 인쇄 품질은 기존 인쇄 요구 사항을 충족시키지 못하기 때문에 전체 인쇄 프로세스를 감지하고 제어해야합니다. 인쇄물에는 종종 한 종류의 결함이 있습니다. 일반적인 인쇄 결함에는 주로 누락 표시, 날으는 잉크, 컬러 캐스트, 검은 반점, 긁힘 및 중복 인쇄가 포함됩니다. 그러나 사람들은 자신의 상황에 따라 제한을 받고 실시간 모니터링을 완료 할 수 없기 때문에 효과적인 자동 인쇄 품질 검사 기술을 확립하는 것이 매우 중요합니다. 이 논문은이를 연구 대상으로 국내외 자동 탐지 시스템의 개발 현황과 자동 탐지 시스템의 기본 구성 요소를 연구한다.

1. 인쇄 품질 및 자동 감지 기술의 필요성 및 실현 가능성에 영향을 미치는 두 가지 핵심 문제 인쇄에서 가장 일반적인 인쇄 품질 문제를 요약하면 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 색상 문제 인쇄 및 인쇄 결함입니다. 인쇄 색상 문제는 주로 컬러 캐스트이며 인쇄 결함은 주로 형태 결함을 나타냅니다.

컬러 인쇄에 사용되는 오프셋 인쇄기는 일반적으로 흑백 오프셋 인쇄기, 2 색 오프셋 인쇄기 및 4 색 오프셋 인쇄기가 있습니다. 컬러 캐스트의 주된 이유는 세 가지입니다. 첫째, 두 가지 색 오프셋 인쇄기에 컬러 표지를 인쇄하는 일반적인 원칙입니다. 컬러 커버를 인쇄 할 때 두 색 오프셋 인쇄기를 사용하면 동시에 인쇄되는 두 가지 색상이 젖어 젖습니다. 두 가지 색상이 인쇄됩니다. 인쇄 방법은 첫 번째 두 가지 색상을 기준으로 습식 적층됩니다. 둘째, 컬러 커버를 4 색 오프셋 인쇄기에 인쇄하는 일반적인 원리입니다. 컬러 커버를 4 색 프레스로 인쇄하는 경우 습식 인쇄 방식이므로 인쇄 프로세스가 어려우며 4 색 잉크가 필요합니다. 겹침 인쇄 후 농도 값은 작아야하며 각 색상의 잉크 층 두께는 얇아야합니다. 그렇지 않으면 뒷면이 더럽거나 다른 인쇄 사고가 발생할 수 있습니다. 셋째, 잉크의 점도와 색의 관계. 잉크의 점도는 잉크의 응집력의 크기 또는 잉크 층이 파괴 될 때 발생하는 저항을 말한다. 멀티 컬러 인쇄에서는 잉크 점도가 크고 작게 인쇄 순서를 따라야합니다. 인쇄, 즉 이전 색상의 잉크 점도가 후자 색상의 잉크 점도보다 커서 잉크의 정상적인 겹침 인쇄를 보장합니다.

인쇄물의 품질에 영향을 미치는 요인의 분석에 따르면, 결함은 일반적으로 형상 결함 인 것으로 알려져있다. 선 모양 결함과 같은 모양 기능에 중점을 둡니다. 가장 유용한 이미지 품질 테스트 중 일부는 이미지 품질을 평가하는 데 적합한 메트릭입니다. 이러한 테스트에는 포인트 품질, 라인 품질, 텍스트 품질, 범위 초과 스프레이 및 공간 해상도가 포함됩니다. 일반적인 인쇄 결함은 주로 비행 잉크, 핀홀, 누락 된 자국, 검은 반점, 긁힘, 부정확 한 겹침 인쇄 등을 포함합니다. 현재 이러한 결함의 탐지는 일반적으로 노동 집약적이며 시간이 오래 걸리고 힘드는 수동 시각 측정 방법입니다 , 검출 표준이 일정하지 않다. 특히 인쇄 속도가 증가함에 따라 점차적으로 생산 요구에 부응하지 못하고 있습니다. 따라서, 인쇄 결함의 자동 검출은 점차 업계에서 추세가되고있다.

생산 효율성을 높이기 위해 온라인 지능형 탐지 기술이 인쇄 프로세스를 소개합니다. 기본 원리는 다음과 같습니다 : 시스템은 CCD 카메라 렌즈를 통해 표준 이미지로 무 결함 인쇄물을 수집 한 다음 인쇄 생산 라인에서 검사 할 이미지를 수집하여 각 프레임을 수집합니다. 검사 대상 이미지를 현장에 전송하여 표준 이미지와 비교 분석하여 품질 문제가있는 이미지를 찾아 프레임 이미지에 해당하는 인쇄물의 품질 문제를 발견하고 최종적으로 해당 온라인 품질을 자동으로 조정합니다 인쇄 부서의 통제. 인쇄 된 제품의 온라인 구현에서는 일반적으로 두 단계로 나뉩니다. 첫 번째는 테스트의 준비입니다. 즉, 적격 제품의 이미지 획득을 통해 적격 제품의 이미지를 얻습니다. 실제 테스트에 이어, 검사 될 인쇄물의 이미지가 표준 템플릿과 비교되어, 비교 결과에 기초하여 결함의 유무 및 결함의 위치를 결정하고, 결함 정보를 기록한다. 다음은 국가 연구 현황과 그 시스템 구성에 대한 분석이다.

2. 국내외 인쇄물의 자동 검지 기술 현황 인쇄 된 이미지의 자동 검지 기술은 1980 년대와 1990 년대에 시작되었습니다. 1990 년 일본 도쿄의 카니 유키 타니 미즈 (Katsuyuki Tanimizu)는 인쇄 업계에서 자동 품질 검사 연구를 수행했으며, 인쇄물의 표면 결함을 자동으로 탐지하는 Index Space Method를 제안했습니다. X와 Y는 각 픽셀의 위치 좌표를 나타냅니다. 이미지 포인트 회색 값은 Z 축으로 표시되고 공간 좌표계가 설정되어 각 맵 포인트는 좌표계의 템플리트 이미지를 좌표계의 회색 위치와 비교하여 좌표 시스템에서 해당 위치를 찾을 수 있습니다. 검사 할 이미지. 각도 값은 검사 할 이미지에 결함 지점이 있는지 여부를 결정합니다. 이 방법의 이미지 프로세싱 프로세스 및 검출 프로세스는 서로 독립적이며,보다 복잡한 이미지를 검출 할 수있다. 그러나, 알고리즘은 더 복잡하고 응용 프로그램에 많은 불편이 있습니다.

1993 년 프랑스의 B. Mehenni는이 주제에 대한 연구를 수행했습니다. 그는 n-tupe 방법과 픽셀 별 비교 방법을 결합하는 방법을 제안했습니다. 이 방법은 빠른 속도와 다중 매개 변수 출력의 특성을 가지고 있지만 특별한 하드웨어 장비가 필요합니다. 동시에 자동 품질 검사 업무는 교육을 통해 완료 될 수 있습니다.

1998 년에 일부 학자들은 인쇄 된 이미지의 품질 검사에 Gabor 필터 방법을 도입했습니다. 이 방법은 다양한 이미지 결함을 감지 할 수 있으며 특정 적응성을 가지고 있습니다. 그것은 큰 데이터 시스템의 탐지에 적합하지만 abor 메소드. 큰 결함이 있습니다. 인식 속도가 느립니다. 정확한 인식은 정확한 일치를 기반으로하기 때문에 작업의 복잡성이 크게 증가하고 실용성이 저하됩니다.

2003 년 University of Exeter의 University of Exeter의 J. Luo와 Z. Zhang은 이미지 처리 기술을 기반으로 한 컬러 인쇄 감지 알고리즘을 제안했습니다. 알고리즘은 먼저 조명 보정을 수행 한 다음 피쳐 추출을 위해 컬러 3 차원 히스토그램을 제공합니다. 마지막으로, 신경망은 이미지를 분류하고 자격을 갖춘 이미지를 식별하는 데 사용됩니다.

현재, 많은 외국 제조업체들이 인쇄물에 대한 다양한 자동 품질 검사 시스템을 개발 해왔다. 예를 들어, 독일의 Vision Experts에서 개발 한 인쇄 품질 검사 시스템은 다양한 용지 및 재료 표면의 인쇄 오류를 감지 할 수 있습니다. 독일 ELTROMAT에서 제조 한 고정밀 인쇄 품질 검사 시스템 인 GED NOTA-SAVE 시리즈는 지폐 인쇄의 품질 검사에 사용되었습니다. 실제로 검출 시간을 단축하고, 검출 속도를 향상 시키며, 고정밀 인쇄물의 생산 공정을 모니터링하는 목적을 달성하는 것으로 입증되었습니다. 이스라엘의 AVT는 또한 인쇄 품질을 감지하기위한 PrintVision 제품을 생산하여 색상 차이, 누락 된 자국, 줄무늬 및 반점과 같은 인쇄 오류를 감지 할 수 있습니다.

실용적인 응용 수준에서, 현재 일본과 독일은이 분야의 주요 연구 분야입니다. 일본의 FUTEC 및 일본의 TOKIMEC과 같은 회사는 EasyMax 시리즈 제품과 Print-Pac 시스템을 보유하고 있으며, 독일의 Vision-Experts가 개발 한 Print-Expert 4000 OCV / 2 시스템을 보유하고 있습니다. 또한 스위스의 BOBST 및 미국의 PROIMAGE와 같은 자동 인쇄 품질 검사 장비를 제공 할 수 있습니다.

3. 온라인 탐지 시스템 구성 인쇄 프로세스에서 자동 결함 탐지의 문제를 해결하기 위해 온라인 탐지 시스템은 인쇄 결함의 특성에 따라 설계 될 수 있으며 주로 이미지 수집, 위치 결정, 탐지, 결과 출력. 이미지는 CCD, 렌즈, 광원 및 비디오 이미지로 수집됩니다. 획득 카드와 컴퓨터가 구성되며 위치 지정은 주로 소프트웨어 프로그래밍을 통해 이미지 노이즈 제거, 기하학적 변형 및 위치 결정을 완료합니다. 화상 검출 시스템은 주로 2 치화 된 화상을 통해 인쇄물에 대한 자동 검출 처리를 수행하고, 결과의 출력은 주로 데이터 변환 부에 의해 계산된다. 얻어진 데이터를 출력하고, 잉크 량 표시 등의 인쇄 된 특징 량의 표시를 행한다. 전체 화면 인쇄 품질 검사 시스템이 구축되면 CCD 카메라를 사용하여 인쇄물의 사진을 연속적으로 찍고 캡처 한 이미지의 각 프레임을 현장 컴퓨터로 전송합니다. 이미지 처리 소프트웨어는 이미지 정보를 분석 및 처리하여 품질을 확인하는 데 사용됩니다. 문제의 이미지는 이미지에 해당하는 인쇄 품질을 제공 한 다음 정보가 전송 라인을 통해 작업자에게 피드백되거나 조정을 위해 프린터로 직접 피드백됩니다. 이것은 근로자의 노동 강도를 감소시킬뿐만 아니라 불량 제품을 줄이고 생산 효율을 증가시킵니다.

인쇄 결함에 대한 온라인 탐지 시스템의 하드웨어 부분은 그림 1에 나와 있습니다. 주로 CCD, 렌즈, 이미지 수집 카드, 컴퓨터 및 디스플레이 시스템으로 구성됩니다.

그림 1 인쇄 결함 온라인 시스템

첫째, CCD, 렌즈, 광원 및 이미지 수집 카드가 함께 작동하여 이미지를 캡처하고 디지털화합니다. 고품질 이미지 정보는 시스템의 정확한 판단 및 의사 결정을위한 원래의 기반이며 전체 시스템의 성공을위한 핵심 요소입니다. CCD 장치는 라인 어레이와 영역 어레이의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 라인 CCD는 한 번에 한 줄의 정보만을 얻을 수 있으며, 완전한 이미지를 얻기 위해 카메라에서 직선으로 앞으로 움직여야하기 때문에, 움직이는 물체의 이미지 검출에 매우 적합합니다. 일정 속도로 일정 속도. 영역 CCD는 한 번에 전체 이미지의 정보를 얻을 수 있습니다. 전체 화면 검사 시스템에서 Sony의 Bayer 변환 영역 어레이 CCD가 사용됩니다.

실험 후, 소형 인쇄물 (200mm × 200mm)의 경우, 인쇄물과 렌즈 사이의 물체 거리가 15mm 일 때 광원의 조명이 가장 균일하고 화질이 좋습니다. 따라서 렌즈의 초점 거리는 3.5-8mm이며, 이미징 크기는 1/3 인치이고 조리개는 F1.4입니다. 광원은 전방 수직 조명 방식을 채택합니다.

다시, 이미지 획득 모듈의 임무는 주로 스크린의 실시간 디스플레이에 이미지를 획득하는 제어를 완료하는 것입니다. 수집 모드는 단일 프레임 수집과 실시간 수집 및 표시로 구분됩니다. 전체 화면 인쇄 품질 검출 시스템에서, 획득 된 이미지를 2 진화 한 후에 이미지 데이터를 분석하는 것은 중요하며, 이는 복잡한 프로세스이다. 따라서 한 프레임에 캡처 된 이미지를 지정된 위치에 저장 한 후 처리를 위해 이미지의 포인터를 사용하여 이미지를 호출합니다.

마지막으로, 출력 시스템은 주로 결과의 출력을 수행하고 일시 중지, 재 인쇄, 오버레이 등과 같은 출력 데이터를 기반으로 인쇄 프로세스를 조정합니다.

4. 주요 하드웨어 기능

4.1 CCD 카메라. CCD (Change Coupled Device)는 1970 년대에 개발 된 새로운 유형의 반도체 광전자 이미징 장치입니다. 이미지 처리를 위해 광전 효과 원리를 사용하는 특수 목적 칩입니다. CCD 유선 및 표면 유형에는 두 가지 유형이 있으며 두 가지 모두 CCD에서 장면 이미지를 이미지화하기 위해 광학 이미징 시스템이 필요합니다. 전기 이미징 장치는 광전 효과의 원리를 활용하여 이미지 픽업을 구현하는 특수 응용 프로그램 칩입니다. 여기서는 일차원 선형 어레이 CCD의 감광 셀과 변위 적분기를 특정 방식으로 2 차원 어레이로 배열하는 영역 어레이 CCD를 선택합니다. 선택된 CCD 카메라의 경우 색상, 해상도, 최소 조명, CCD 칩 크기, 노출 모드 (노출), 셔터 속도 (셔터)의 6 가지 매개 변수에 초점을 맞출 필요가 있습니다.

4.2 광학 렌즈. 렌즈는 인간의 눈의 렌즈와 동일합니다. 렌즈가 없으면 인간의 눈은 아무것도 볼 수 없습니다. 렌즈가없는 경우 카메라에서 출력되는 이미지는 흰색 조각이며 명확한 이미지 출력이 없습니다. 카메라가 이미지를 촬영할 때 이미지가 선명하지 않으면 카메라의 백 포커스를 조정하여 CCD 칩과 렌즈 참조 표면 사이의 거리를 변경하여 흐린 이미지가 선명 해지도록 할 수 있습니다.

4.3 이미지 획득 카드. 이미지 획득 카드는 컴퓨터에서 처리하기 위해 카메라로 캡처 한 아날로그 비디오 신호를 디지털 이미지 신호로 변환합니다. 일반적으로 이미지 캡처 카드는 PC 버스의 한 슬롯을 차지하며 외부 CCD 카메라, 이미지 모니터 및 비디오 신호 인터페이스를 가지고 있습니다. 이미지 획득 카드는 카메라, 모니터 및 PC와 함께 일반적인 마이크로 컴퓨터 이미지 처리 시스템의 기본 하드웨어 환경을 구성합니다. 신호가 이미지 획득 카드에 들어가면 두 개의 경로로 구분됩니다. 하나의 채널은 동기식 분리기에 의해 분리되고, 필드 타이밍 신호 발생기에 의해 생성 된 라인 및 필드 동기 신호와 동일한 관계를 유지하기 위해 필드 동기 신호가 위상 검출기로 보내진다. 제어 회로는 비디오 신호 라인 및 필드 TV 시스템의 요구 사항에 따라 카드의 유닛을 동기화합니다. 다른 영상 신호는 A / D 변환기가 요구하는 진폭에 1V의 첨두 치를 갖는 표준 텔레비전 신호로부터 비디오의 계조 신호를 증폭하고 레벨 및 콘트라스트를 조정하는 전처리 회로를 거친다. 전처리 회로에서 출력 된 신호는 A / D 변환기로 보내져 디지털 신호로 변환됩니다. 타이밍 컨트롤러는 디지털 신호를 프레임 메모리에 저장합니다. 동시에 카드에는 아날로그 모니터 용 전체 TV 신호 출력 장치가 제공됩니다. 이는 룩업 테이블, D / A 컨버터 및 동기 합성 회로로 구성됩니다. 룩업 테이블은 A / D 컨버터에 의해 출력 된 디지털 이미지의 동일한 그레이 값의 어드레스를 마이크로 컴퓨터 인터페이스 회로의 제어하에 지정된 공간에 놓는다. 이러한 데이터는 D / A에 의해 아날로그 전압 값으로 변환되므로 D / A 컨버터의 출력은 테이블에 지정된 행 및 열의 회색조를보고 비디오 모니터로 신속하게 이미지를 복원 할 수 있습니다. 소프트웨어의 작용에 따라 이미지 카드는 디지털 이미지를 편리하게 저장, 감지, 추가, 뺄 수 있습니다. 많은 종류의 이미지 획득 카드가 있습니다. 서로 다른 분류 방법에 따라 흑백 이미지 및 컬러 이미지 수집 카드, 아날로그 신호 및 디지털 신호 수집 카드, 컴포지트 신호 및 RGB 컴포넌트 신호 입력 캡처 카드가 있습니다. 이미지 획득 카드를 선택할 때 시스템의 기능 요구 사항, 이미지 수집 정확도 및 카메라 출력 신호와의 일치와 같은 요소를 고려해야합니다.