Stephan Krebs博士談100%印刷品檢測(cè)

      發(fā)布時(shí)間:2024-03-25 點(diǎn)擊:169
      nyquist systems公司創(chuàng)始人、德國erhardt & leimer公司印刷檢測(cè)商務(wù)部的負(fù)責(zé)人stephan krebs博士對(duì)目前最先進(jìn)的100%檢測(cè)系統(tǒng)及其未來發(fā)展趨勢(shì)有一套完整的見解。
      紙卷觀測(cè)系統(tǒng)幾乎是現(xiàn)今所有印刷機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,在對(duì)圖像的重要部位進(jìn)行非固定的檢查中,這些觀測(cè)系統(tǒng)起著非常重要的作用。由于面陣器件照相機(jī)分辨率的問題,顯示出的圖像尺寸相當(dāng)小,但是使用縮放功能,圖像可以被放大。
      這種情況持續(xù)了幾年,另一方面,基于線陣器件照相機(jī)的100%印刷品檢測(cè)系統(tǒng)已同時(shí)被廣泛地應(yīng)用于了基于面陣器件照相機(jī)的紙卷觀測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中。在此,我想談?wù)勥@種新的照相機(jī)技術(shù)的應(yīng)用潛力。
      100%印刷品檢測(cè)系統(tǒng)意味著什么?
      人們經(jīng)常把100%印刷品檢測(cè)認(rèn)為是100%缺陷的檢測(cè)。事實(shí)上,100%印刷品檢測(cè)并不是指作為控制系統(tǒng),僅僅能檢測(cè)指定面積內(nèi)的缺陷。簡(jiǎn)單地說,100%印刷品檢測(cè)是指印刷紙卷被連續(xù)地對(duì)整個(gè)幅寬以特定的靈敏性進(jìn)行檢測(cè)。靈敏性主要取決于照相機(jī)的分辨率。
      目前市場(chǎng)上可以買到什么類型的照相機(jī)?
      近年來,照相機(jī)技術(shù)有了飛速的發(fā)展。不久以前,照相機(jī)最高能達(dá)到的分辨率還僅僅是2000像素;而現(xiàn)在,單色線陣器件照相機(jī)的分辨率就能達(dá)到8000像素,彩色線陣器件照相機(jī)也有發(fā)展。盡管實(shí)際上大多數(shù)彩色線陣器件照相機(jī)有2000像素的分辨率,但是3芯片技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了其線掃描頻率和圖像質(zhì)量。此外,目前新穎的界面技術(shù)極大地?cái)U(kuò)展了線陣器件照相機(jī)的工業(yè)適用性。因此,只要使用標(biāo)準(zhǔn)的光纜線就可以解決照相機(jī)與處理器之間高達(dá)10米遠(yuǎn)的距離問題。
      能夠檢測(cè)的缺陷尺寸
      系統(tǒng)所能檢測(cè)到的最小的缺陷尺寸取決于照相機(jī)的分辨率以及紙卷幅面本身。在控制涂層表面的情況下,可以假定紙卷反差是均勻分布的。當(dāng)設(shè)定了上限和下限閥值時(shí),與這些閥值相差小到1個(gè)像素的偏差都可以檢測(cè)出來。但是,這種情況在印刷品圖像控制中卻有一些不同。
      為了在一篇正文中可靠地檢測(cè)一個(gè)像素為1的缺陷,必須考慮檢測(cè)相臨的像素。實(shí)踐證明能夠檢測(cè)到的最小的缺陷尺寸大約為3×3像素。圖1所示字母分辨率分別為6000像素和2000像素的狀況。如果字母e的水平線下落就變形成像字母c的樣子,此時(shí),明顯地看出以2000像素操作的控制系統(tǒng)無法發(fā)現(xiàn)這個(gè)缺陷。
      圖1:(左)6000像素字母的放大圖;(右)2000像素字母的放大圖
      現(xiàn)代印刷圖像控制系統(tǒng)的操作速度
      現(xiàn)代印刷圖像控制系統(tǒng)的能力不僅僅受到給定系統(tǒng)分辨率的影響,還受到在一定紙卷運(yùn)行速度下印刷圖像控制系統(tǒng)能夠檢測(cè)到的指定缺陷尺寸的影響。決定能夠檢測(cè)到的缺陷尺寸的三個(gè)系統(tǒng)尺寸包括:紙卷幅寬、紙卷速度以及要檢測(cè)的最小缺陷尺寸。這三個(gè)因素與照相機(jī)的分辨率和速度綜合起來,決定了檢測(cè)系統(tǒng)的能力。
      圖2表示使用分辨率6000像素、線陣掃描頻率為25khz的現(xiàn)代照相機(jī)在不同幅寬紙卷的情況下所能達(dá)到的速度。表中的數(shù)值是假設(shè)在整個(gè)紙卷具有相同的分辨率——寬度和紙卷運(yùn)行方向都具有相同的分辨率的情況下的值。可以通過增加分辨率來提高紙卷速度,從而可以提高檢測(cè)到紙卷運(yùn)行方向的檢測(cè)尺寸,因此,像素不再是指“正方形”而是“三角形”的。
      在這樣的假設(shè)情況下,圖像處理計(jì)算機(jī)能夠處理大量的數(shù)據(jù)。上述提到的6000像素分辨率的照相機(jī)每秒可以產(chǎn)生高達(dá)160百萬像素的分辨率。由于pc器件的動(dòng)態(tài)發(fā)展,在過去的幾年中,該瓶頸已經(jīng)得到了相當(dāng)大的改進(jìn)。
      圖2 假設(shè)像素是“三角形的”的前提下,整個(gè)幅寬上紙卷速度與最小缺陷尺寸
      新的工作流程概念
      本篇文章中第一部分描述了不同控制系統(tǒng)的能力。第二部分將著重研究100%印刷圖像檢測(cè)控制的應(yīng)用。
      理論上來講,印刷圖像控制可以用于任何印刷機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工作流程中:
      △ 印前:在此工序中準(zhǔn)備印刷所要求的原稿。各種不同的打樣系統(tǒng)確保最終的印刷品包含原稿pdf文件中的所有元素。
      △ 印刷:在此工序中進(jìn)行紙卷的印刷。100%印刷品檢測(cè)將檢查可能出現(xiàn)的缺陷。該檢測(cè)直接影響產(chǎn)生的廢品數(shù)量。
      △ 印后加工:印刷紙卷在此工序中在復(fù)卷機(jī)上進(jìn)行處理。在此步中通常使用100%印刷品檢測(cè)系統(tǒng)以保證只將完好的材料發(fā)送給客戶。
      pc器件的存儲(chǔ)能力和處理速度的迅速發(fā)展極大地促進(jìn)了100%印刷品檢測(cè)系統(tǒng)在印刷工作流程中對(duì)所有印刷品的檢測(cè)的適用性。
      這是什么意思呢?過去,有缺陷的圖像僅僅顯示在監(jiān)視器上,而今,可以連續(xù)地提供全部的檢測(cè)過程文件,同時(shí),印刷人員在生產(chǎn)過程中可以得到稱為“運(yùn)行圖”的檢測(cè)報(bào)告。這樣,操作者就可以對(duì)某一位置上相同的問題進(jìn)行反復(fù)的檢查,做出是否停機(jī)的正確決定。
      圖3表示了一種“運(yùn)行圖”情況。在整個(gè)紙卷面積上進(jìn)行檢測(cè),缺陷以三角形符號(hào)標(biāo)記。點(diǎn)擊三角形,則其所表示的缺陷圖像就顯示在右側(cè)以備進(jìn)一步分析使用。
      對(duì)于那些在生產(chǎn)過程中已經(jīng)被檢測(cè)出來、但還沒有得到處理的缺陷怎么辦呢?由于所有的缺陷都已經(jīng)存儲(chǔ)在“運(yùn)行圖”記憶中,如果需要在接下來的復(fù)卷步驟中進(jìn)行處理的話,這些數(shù)據(jù)則可以馬上調(diào)用。這正是該檢測(cè)系統(tǒng)的有效性的最有意義之處。缺陷可以首先在“運(yùn)行圖”上得到分析,在開始做印后加工之前確定所檢測(cè)出的缺陷是否有關(guān)。因此可以編輯“運(yùn)行圖”,對(duì)復(fù)卷裝置編程,只在有關(guān)位置停機(jī)。
      圖3 運(yùn)行圖的部分,右邊顯示所選取的缺陷圖像。
      相對(duì)于在復(fù)卷機(jī)上使用印刷圖像控制系統(tǒng)的印后加工過程,這個(gè)所謂的“行程安排”的使用大大地提高了生產(chǎn)效率。前者的情況,在每個(gè)檢測(cè)出缺陷之處復(fù)卷機(jī)都會(huì)停機(jī),要求操作人員在印后加工繼續(xù)之前負(fù)責(zé)做出判定。如果被檢測(cè)出的缺陷是無關(guān)的,則操作人員浪費(fèi)了30秒的時(shí)間;如果無關(guān)的缺陷時(shí)不時(shí)地出現(xiàn),則造成的這些停機(jī)既會(huì)降低生產(chǎn)效率,還使得操作人員不得不降低印刷圖像控制系統(tǒng)的靈敏度。這樣的話,會(huì)明顯影響控制過程的質(zhì)量。
      如果使用“運(yùn)行安排”,必須明確紙卷的絕對(duì)位置,以便在“運(yùn)行圖”記憶中列出的缺陷清楚明了。為此,通常在紙卷尾部使用印刷標(biāo)記標(biāo)出位置代碼。為了確保最好地使用復(fù)卷機(jī),必須小心注意:保證即使在復(fù)卷機(jī)最高速度運(yùn)行下也可以檢測(cè)到位置代碼。
      下表概括總結(jié)了復(fù)卷機(jī)和印刷機(jī)上的圖像控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn):
      復(fù)卷機(jī):
      + 發(fā)出卷料的最終檢查。
      + 通常對(duì)于幾臺(tái)印刷機(jī)只有一臺(tái)復(fù)卷機(jī)。
      - 長(zhǎng)久的“停-開”導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)偽缺陷判斷,因此,需要經(jīng)常降低印刷圖像控制系統(tǒng)的靈敏度。
      - 一般情況下,員工不很熟悉pc機(jī)操作。
      - 印刷圖像控制系統(tǒng)通常比復(fù)卷機(jī)的最大速度慢。
      - 由于印刷加工已經(jīng)完成,因此只是減少了質(zhì)量費(fèi)用的浪費(fèi)。
      印刷機(jī):
      + 連續(xù)的紙卷運(yùn)動(dòng)降低偽缺陷的出現(xiàn),因此印刷圖像控制系統(tǒng)可以設(shè)置在高的靈敏度下操作。
      + 人員已經(jīng)熟悉了pc操作控制。
      + 印刷圖像控制系統(tǒng)的速度與印刷機(jī)的速度大致相同。
      + 使用“運(yùn)行安排”優(yōu)化了復(fù)卷機(jī)的效率。
      + 由于在復(fù)卷之前就對(duì)檢測(cè)出的缺陷進(jìn)行處理,因此極大地降低了浪費(fèi)。
      + 最高的生產(chǎn)效率。
      - 每臺(tái)印刷機(jī)都分別要求使用各自獨(dú)立的印刷圖像控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)本身的費(fèi)用與降低下來的浪費(fèi)的費(fèi)用差不多。
      - 使用“運(yùn)行安排”要求標(biāo)記代碼。
      - 由于在復(fù)卷中沒有最終控制,因此要求過程控制一定非常嚴(yán)格。
      總結(jié)
      100%印刷圖像控制是一種相對(duì)來講還不是很成熟的技術(shù),期望照相機(jī)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展可以帶動(dòng)標(biāo)簽的質(zhì)量管理與印刷的新的發(fā)展。
      今天,靜態(tài)的方法仍舊是最先進(jìn)的,還必須在計(jì)算機(jī)有限的能力下處理大量的像素。將來,我們將增加使用“合適的”方法。工作流程中的網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)管理功能的集成化也必將在未來的100%印刷圖像控制中加以考慮。


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