印刷品质量检测与控制报告1.docx

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印刷品质量检测与控制报告1

昆明理工大学

《印刷品质量检测与控制》课程论文

彩色印刷品的质量检测

姓名：

吴雷

学号：

201110304103

学院：

机电工程学院

专业：

包装工程

年级：

2011级

摘要

彩色印刷品质量检测方法伴随着人们对印刷要求的发展而发展，从最初的主观目测评价到基于一定理论的客观评价，从离线检测到现在的在线检测，其发展过程中不断革新相关理论知识和汲取科技进步的成果来促进自身的发展。

本文将围绕主观目测、密度检测、色度检测、在线检测技术方法及套印误差检测展开论述。

关键词：

彩色印刷品质量检测方法套印误差

Abstract:

Colorprintqualityinspectionmethodsaccompaniedbythedevelopmentofprintingrequirementsdevelopment,fromtheinitialvisualevaluationbasedonatheoryofsubjectiveandobjectiveevaluation,fromofflinedetectnowtestonline,whichrelatestoinnovationinthedevelopmentoftheoreticalknowledgeandlearnfromtheresultsofscientificandtechnologicalprogresstopromoteitsowndevelopment.Thisarticlewillfocusonthesubjectiveeye,density,colordetection,onlinedetectionmethodanddetectionofoverprinterrorsofthesubject.

一、引言

 随着社会的进步，科学的发展，彩色印刷品被广泛使用，彩色印刷品的检测也越来越被人们所重视。

目前印刷行业采用的印品质量检测方法中密度法和色度法均能为客观评价控制印品质量提供理论依据，克服了主观目测法的不稳定性等缺陷，在印刷领域有着广泛的应用。

但是，两种方法有着共同的缺点：

不能摆脱信号条的限制，无法实现整幅画面的检测，具有局部性和受印刷幅面的限制等缺点。

数字图像处理技术应用于印刷品质量检测领域中，可以有效地克服信号条的不足，同时检测更具随意性、控制更加精确。

近年来，随着用户对印品质量要求越来越严格，印品质量在线检测得到了很好的发展。

这一过程实现了从最初的主观目测评价到基于一定理论的客观评价，从离线检测到现在的在线检测，其发展过程中不断革新相关理论知识和汲取科技进步的成果来促进自身的发展。

认真把好产品质量关，不仅是市场竞争的需要，也是企业生存和发展的要求。

二、目前采用的质量检测方法

（一）主观目测法

它是一种完全主观评价方法，同时也是最简单的一种方法。

它将印刷品与标准样张直接进行人为比对，评价印刷品与标准样张呈色差异，同时还借助放大镜来细微地观察各色网点的形状和叠印状况，对网点的调值作定性评估。

其实质是一种目视光度测定法，原理是利用加色混合定律，将3个分量的未知色加在一起，以描述所得的未知色。

虽然对于色彩评价来说最可靠的方式是借助人眼，而且简单灵活，但是由于观测人员的经验和心理、生理因素的影响，使得该方法可变因素太多，并且无法进行定量描述，从而影响到评估的准确性和可靠性。

（二）密度检测法

一束光线投射到一个物体上，将有一部分光被反射或透射，余下的光将被物体表面吸收。

密度检测法就是比较表面反射（或透射）的光强度与照射在表面上的光强度，然后通过大家认可的逻辑关系来计算密度值。

因而密度测量的实质是反射或透射光量的度量。

在彩色印刷中，印刷油墨呈色实际上就是，油墨印在反射率较高的白纸上，从照射其上的光线中选择性地吸收了一部分波长的光，而反射剩余的光，此时密度反映了油墨对光波的吸收特性。

习惯上所指的“彩色密度”是指测量时，通过红、绿、蓝三种滤色片分别来测量黄、品、青油墨的密度。

密度计分为透射和反射两种。

透射密度计主要用于测量透明片的光学密度，又分为测黑白片的和测彩色片的,其原理图如图2-1。

反射密度计的测量原理是稳定的照射光源通过透镜聚焦而照射到印刷品表面，其中一部分光线被吸收，吸收情况取决于墨层厚度和色料密度。

未被吸收的光线由印刷纸张表面反射，收集与照射光线成45°角的反射光线，并传送到接收器，接收器将接收到的光量转变为电量，电子系统将此测量电流与基准值（绝对白色的反射量）进行比较。

根据该比较值计算所测墨层的吸收特性，测量结果密度单位显示于屏幕上，其原理图如图2-2所示。

反射密度计主要用于测量反射原稿密度和打样、印刷品样张的各种颜色的实地密度及网点面积、网点增大、叠印率、印刷反差、色偏并测量计算油墨的特性。

图2-1透射密度计原理图图2-2反射密度计原理图

（三）色度检测法

色度学是20世纪30年代创立的，它是研究人的颜色视觉规律、颜色测量原理、颜色测量仪器及颜色、利用颜色的基础。

基于色度学测量原理的仪器专为颜色测量而制造，故它们能够对颜色进行精确的定义和描述。

色度测量法的测量原理是用颜色刺激函数（对于照明体，是它们的相对光谱功率分布；对于物体色，是照明体或光源的相对光谱功率分布与物体的光谱透过率或物体的辐亮度因数或物体的光谱反射率之乘积）分别乘以CIE光谱三刺激值，并在整个光谱范围内分别对这些乘积进行积分。

由于它涉及到光源光谱能量分布、物体表面反射性能及与人眼观察视觉三方面的特征参数，因此是一种精确的颜色测量方法，它能对原稿的色度作精确的测量与描述：

它基于色度平衡原理的理论，能够对颜色再现进行精确的控制；它的多种表色方法能将亮度独立于色度表示，即可将亮度进行单独调节；用色度测量的方法能直接检测图像，获取各种色差信息等。

色度计是仿照人眼感色的原理制成的，通过对被测颜色表面直接测量获得与颜色三剌激值X、Y、Z成比例的视觉响应，经过换算得出被测颜色的X、Y、Z值，也可将这些值转换成其它匀色空间的颜色参数。

图2-3色度计原理图

（1）光电色度计

原理上非常类似于密度计，其外观、操作方法及价格也跟密度计相近。

光电色度计被认为是一种带有3个宽带滤色片的特殊密度计。

它获得三激值的方法是由仪器内部光学模拟积分来完成的，也就是用滤色片来校正仪器光源和探测元件的光谱特性，使输出的电信号大小正比于颜色的三刺激值，在计算中通过“匹配”去评价获得标准色值。

由于仪器自身器件及原理方面存在一定的误差，使颜色测量值的绝对精度不够理想。

（2）分光光度计

分光光度计测量原理是将整个视觉可见光谱380-780nm范围内，每隔10nm或20nm取离散点测量，将所得曲线进行积分。

分光光度计测量颜色表面对可见光谱各波长光的反射率，将可见光谱的光以一定步距（5nm、10nm、20nm）照射颜色表面，然后逐点测量反射率，将各波长光的反射率值与各波长之间关系描点可获得被测颜色表面的分光光度曲线，每一条分光光度曲线唯一地表达一种颜色，也可将测得值转换成其它表色系统值。

色度计与分光光度计的主要区别在于：

色度计是利用滤色片模拟人眼的视觉函数来测量物体的三刺激值；而分光光度计是将被测色作为一种物理现象来测量，与人的视觉无关。

分光光度计是一种灵活的、理想的测色工具，在印刷颜色控制中用途很大

（四）印刷品在线检测技术

近年来，印刷业向小批量、多品种、高质量的需求发展，用户对产品质量要求越来越严格。

因此，印刷厂商对印刷品在印刷过程中实行质量自动检测，是梦寐以求的手段之一，它不仅是印刷质量数据化规范化的基础，而且是后续的印刷自动控制的必要环节。

尤其在高速运转的印刷机，如不及时发现并排除故障，就意味有大量废次品损失。

以计算机为核心的印品质量在线检测系统的基本原理是，先通过摄像头采集一幅无缺陷的图像作为标准图像，存储在计算机内，然后在印刷过程中在线采集待检测图像。

经过对待检测图像进行预处理及图像定位，使标准图像与待检测图像在空间上相对应，提取出两幅图像的特征值，对特征值进行比较，找到缺陷，对缺陷进行分析处理，把校正值反馈给印刷机，从而实现对印品缺陷的修正。

在线检测系统工艺流程如下：

图像采集—去噪处理—图像旋转—图像平移—图像定位—特征提取—缺陷信息—印刷机。

图像采集是为了获取准确的数字图像。

一般采集数字图像有两种途径：

一种是使用扫描仪采集图像，另一种是使用CCD进行图像的在线数字化采集。

影响检测质量和效率的重要因素有：

扫描分辨力、图像的空间坐标的校正、彩色图像的色调、CCD的速度、光照条件和机器振动等。

使用扫描仪一定要选择合适的扫描分辨力，并对扫描仪进行色彩管理。

使用CCD在线采集要选择合适的转速，尽量使振动最小化。

图像预处理包括去噪处理、图像旋转、图像平移。

预处理的目的是对采集的印品数字图像以标准图像为准进行位置标定，以保证后面的工作顺利进行。

去噪处理确保了正确获得图像的左上角和右上角的坐标值，进而获得准确的旋转原点和旋转角度。

图像旋转和图像平移，是因为图像采集时会存在一定的偏转角度和位置偏差，使得待检测图像和标准图像在空间上不能完全对应，所以要对待检测图像进行图像旋转和平移。

图像定位是将所有待检测图像的主要内容放在统一的位置，以便参数分析时图像具有可比性。

和一般图像定位不同的是，印刷图像本身存在缺陷，一般算法容易陷入局部最优解。

好的定位方法对实现实时检测是至关重要的。

特征提取是在定位工作完成之后进行，提取出标准图像和待检测图像的主要特征信息。

因为图像特征代表了图像内容的大部分信息，所以可以通过对两幅图像特征信息的比较，找出待检测图像的缺陷所在，然后把缺陷信息反馈给印刷机，从而达到检测、修正目的。

特征信息又分颜色信息和形状信息，实现时要根据具体情况，抽取最主要信息。

在印刷过程中借助于联机的检测仪器对印刷品进行在线检测，并实时将信息通过反馈回路输送到中央控制台，从而自动调节相应的印刷机部件，实现对印刷品质量的在线控制。

图2-3印刷品在线检测技术的工作原理

随着高新技术对印刷行业的高速渗透，彩色印刷呈现着数字化、自动化、系统化、多样化的发展趋势，印刷品质量在线检测技术适应这种发展趋势，大大减少了印刷品质量控制的人为干预，大幅度提高印刷机械的生产效率，降低了对操作人员技能的要求，为真正实现印刷机械自动化、智能化提供了一项可行的实施方案，具有广阔的开发和应用前景。

三、套印误差的检测

在实现彩色印刷过程中，印品质量的好坏很大程度上取决于套印的准确程度。

所谓套印，是指印刷中各色图像按照一定的顺序依次转印到承印物上（如报纸，杂志），最终由几种不同颜色图像叠合后出现完整彩色图像的过程。

但在套印过程中，各色图像完全准确叠合在同一位置上是不可能实现的，或多或少都会存在一些误差。

根据印刷行业业内的相关要求，当印刷品的套印误差在规定的允许范围之内被称为套印准确，即合格印刷品；反之称为套印不准。

而保证彩色印刷品套印误差不超过印刷行业内规定范围的技术，就被称作彩色印刷套印技术。

对于印刷品而言，套印精度直接影响着印刷品质量的高低。

如果套印精度始终调控在所允许的范围之内，便会大大降低生产中印刷品的废品率，不但节约了原材料，还提高了生产效率。

相反，套印不准会导致大量废品产生，甚至将会给企业引来严重的损失。

因此研发和实现高效率、高质量、高自动化程度的智能套印误差检测技术，无疑对我国印刷行业的发展有着重大的作用和意义。

（一）影响套准精度的因素及检测原理

在多色印刷中，产生套印不准确的原因有：

在印刷机方面，有前挡规、侧挡规（拉规）位置不对，定位时间不当，咬纸牙磨损，滚筒包衬不符合印刷要求，齿轮磨损，摆动牙位置不当及套印机构调节不当等；在印刷物料方面有物料伸缩、物料的丝绺方向不对等；在印版方面，有印版拉伸变形、拼版不准及晒版走位等。

另外印刷过程诸如箝位压力、油墨粘性或油墨表面张力等不确定因素引起的统计变化，也会造成套印不准。

在多色印刷过程中，首先将彩色原稿经分色处理后获得离散网点的各色印版，然后把印版按照一定的次序装在彩色印刷机上，印刷物料每经过一色印版时，相应的单色图像就会印在物料上，最后几种不同颜色图像叠合后就会再现出一幅完整的彩色图像。

在套印过程中，各色图像完全准确的叠合是不可能的，都会存在一定的套印误差，根据印刷质量的要求，通常有一个可接受的套印许可误差。

印刷品的质量要求不同，对套印许可误差要求也不一样，一般民用印刷品的套印误差要求控制在±0．12mm以内。

通常人们在对印刷品质量进行检测时是通过对最终彩色印刷品进行直接测量的方式进行的，但是，彩色印刷品是依次通过不同色版套印而成，色版与色版存在印刷套准问题，每一色版都可能发生杠子、色斑等现象。

为了明确检测到的印刷品印刷质量的影响因素，必须对不同色版产生的不同色彩数据进行分别处理，得出质量数据，从而针对不同的色版印刷进行纠偏调整。

因此，本文将印刷品的分色技术引入到彩色印刷品的质量检测中，即将标准图像和待测图像分别分色后，对各色灰度图像分别进行模板匹配。

作者在对分色后待检图像和标准图像进行匹配定位时，发现可以利用各色图像的匹配定位数据，精确检测出各色套印误差，从而避免了利用套印条码进行套印误差检测所带来的不便。

（二）套准精度分析

1.套准精度分析算法

以四色印刷为例，分色后印版分别为青（C）、品红（M）、黄（Y）、黑（K）。

假定标准图像各色印版套印误差为零（或已测定），首先，选定一个印版为基准（以黑版作为基准为例），对待测图像和标准图像利用模板匹配的方法进行配准，使两幅图像位于同一坐标下，记录配准时的操作数据（缩放比率、旋转角和平移量）。

然后，其余各色待测图像也按照记录的数据进行操作，这样操作的目的是为了消除由于CCD拍摄、印刷机定位机构调整不当或印刷纸张拉伸等原因所带来的共有误差，防止此类误差混入套印误差。

最后，各色待测图像和标准图像再进行配准操作，求得待测各色图像相对应各色标准图像的平移量，此平移量（或再减去标准图像已测定值套印误差）即可反映其它各色印版相对于基准印版的套准误差，由此可以判断各印版之间的套准精度是否达到要求，如果误差超过设定阈值，则由控制系统对印刷机相应部件进行适当调整。

套准精度分析流程如图3-1所示。

图3-1套准精度分析流程

2.基于模板匹配的图像配准算法

在印刷品质量检测系统中，不同时刻采集的图像，即使是经过机械机构的预定位，但由于定位精度和机械振动等因素的影响，致使两幅图像存在旋转或缩放。

要将由同一CCD采集的标准图像和待测图像进行比较，就必须将两幅图像在空问上对准。

在将标准图像和待测图像分别分色的基础上，对各色灰度图像分别进行模板匹配，根据匹配数据，对图像进行平移、缩放及旋转操作，使两幅图像在空间上配准，最后，对两幅图像数据进行比较，获得图像间的旋转误差（角度）、缩放比率和平移误差。

高军等给出了旋转角度、缩放比率和平移量的计算公式。

如图4所示，图像间的旋转角

、缩放比率厂和平移量（△x,△y）分别可由式（1～3）求得。

L,H分别对应图像区域的长和宽。

图3-2图像配准示意图

（1）

（2）

，

（逆时针方向旋转角度），或者

，

（顺时针方向旋转角度）

，

在图像配准操作中，其处理速度的高低与信息量的大小密切相关。

在上述算法中均采用了分色处理，对于n色印刷来说，其信息处理量将减少到原来的1/n；基于模板的图像配准算法将配准区域缩小到只有模板大小，从而进一步缩小了需要处理的信息量。

因此，上述算法实时性相对于原有的算法有了较大提高，能够满足一般民用印刷品实时检测的要求。

对于高速印刷，可以采用计算机并行处理技术，进一步提高其实时性。

四、总结

随着高新技术对印刷行业地高速渗透，彩色印刷呈现着数字化、自动化、系统化、多样化的发展趋势，我们可以预见未来的印刷质量标准将进一步提升，由此推动彩色印刷品检测朝着数据化，规范化，标准化，自动化方向前进。

随着印刷品质量检测方法的不断更新和进步，我们的生活中将会出现越来越多优质的印刷品，我们的生活将会变得更多美好。