基于CCD攝像頭的套準(zhǔn)檢測控制技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2024-05-29 點(diǎn)擊：82
近年來，設(shè)備可視技術(shù)成為印刷業(yè)的一大熱點(diǎn)，并逐漸得到行業(yè)人士的認(rèn)同和重視。設(shè)備可視技術(shù)除了可以為印刷企業(yè)帶來高速、高品質(zhì)、高性能的印刷之外，其還有一重要貢獻(xiàn)在于圖像處理和分析。目前的自動(dòng)檢測設(shè)備可支持所有的印刷技術(shù)、承印物和工作流程。檢測系統(tǒng)可配置陣列式攝像頭，如avt的jupitor系統(tǒng)，也可以配置100% ccd攝像頭，如avt的apollo質(zhì)量檢測設(shè)備，或者是兩者的復(fù)合型攝像頭，如avt的argus，從而滿足不同客戶的不同需求和不同的工作流程。作者的關(guān)注點(diǎn)是基于ccd攝像頭的套準(zhǔn)檢測控制系統(tǒng)，通過實(shí)踐對(duì)套準(zhǔn)檢測控制系統(tǒng)及其應(yīng)用進(jìn)行簡單剖析。
套準(zhǔn)原理
圖像傳感器是利用光電器件的光-電轉(zhuǎn)換功能，將其感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像呈相應(yīng)比例關(guān)系的電信號(hào)“圖像”的一種功能器件。電荷耦合器件（charge couple devices，簡稱ccd)，是固態(tài)圖像傳感器的敏感器件，與普通的mos、ttl等電路一樣，屬于一種集成電路，但ccd具有光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移(傳輸)、輸出、處理以及電子快門等多種獨(dú)特功能 。
在印前處理過程中，單色印版（通常為cmyk四色）上分別包含不同的色彩標(biāo)記（即套準(zhǔn)標(biāo)記），這些標(biāo)記被設(shè)計(jì)為十分精確的水平或豎直排列組。
1.套準(zhǔn)標(biāo)記的檢測過程
在印刷過程中，攝像機(jī)監(jiān)視印刷品上的套印檢測標(biāo)記，將標(biāo)記圖像信息高速傳于控制器內(nèi)，利用圖像識(shí)別和處理技術(shù)計(jì)算出各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的相對(duì)偏差，然后控制器基于這個(gè)偏差來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)整相應(yīng)的周向或軸向偏差，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套準(zhǔn)功能。
2.套準(zhǔn)的維持
套準(zhǔn)的維持，實(shí)質(zhì)是一個(gè)處理過程，這個(gè)過程就是保證每個(gè)顏色排列整齊（成一行）而形成最好的印刷混合色。自動(dòng)套準(zhǔn)系統(tǒng)通過掃描套準(zhǔn)標(biāo)記并保證它們在準(zhǔn)確的位置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套準(zhǔn)。
系統(tǒng)組成
自動(dòng)套準(zhǔn)控制系統(tǒng)主要由檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示。檢測系統(tǒng)通過檢測標(biāo)記、整理信號(hào)，得到標(biāo)記信號(hào)，然后再由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將標(biāo)記信號(hào)變成驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的脈沖信號(hào)，最后通過伺服電機(jī)調(diào)節(jié)印刷機(jī)版滾筒的轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)圖文的周向和軸向調(diào)整。由于ccd圖像傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換和視覺功能的擴(kuò)展，可以給出直觀、真實(shí)、多層次的內(nèi)容豐富的可視圖像信息，所以已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)。
1.硬件設(shè)計(jì)
硬件結(jié)構(gòu)如圖2。系統(tǒng)的嵌入式控制器采用microchip的dspic33fj128gp706高性能16位數(shù)字信號(hào)控制器。此控制器具有64引腿、128k的rom和16k的ram，處理速度可以到40mips，器件采用強(qiáng)大的16 位架構(gòu)，此架構(gòu)將數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor，dsp）的計(jì)算能力與單片機(jī)（mcu）的控制特性無縫地集成在一起。這種集成的功能對(duì)于需要高速、重復(fù)計(jì)算和控制的應(yīng)用非常理想。
2.圖像的采集與傳遞
ccd圖像傳感器的視頻解碼芯片采用saa7113。saa7113是飛利浦公司視頻解碼芯片的一種，在很多視頻產(chǎn)品，諸如電視卡、mpeg2、mpeg4中都有著成熟的應(yīng)用。saa7113的主要作用是把輸入的模擬視頻信號(hào)解碼成標(biāo)準(zhǔn)的“vpo”數(shù)字信號(hào)，相當(dāng)于一種“a/d”器件。saa7113兼容全球各種視頻標(biāo)準(zhǔn)，使用也十分簡單。
自動(dòng)套準(zhǔn)控制系統(tǒng)具有tcp/ip網(wǎng)絡(luò)接口，可以直接和電腦通信，可以將采集的信息和處理的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，讓使用者一目了然。
網(wǎng)絡(luò)控制芯片采用enc28j60，目前市場上大部分以太網(wǎng)控制器的封裝均超過80 引腳，而符合ieee 802.3 協(xié)議的enc28j60只有28引腳，既能提供相應(yīng)的功能，又可以大大簡化相關(guān)設(shè)計(jì)，減小空間。
裝置具有蜂鳴器報(bào)警功能，當(dāng)有錯(cuò)誤產(chǎn)生時(shí)，可以自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提示操作人注意。
自動(dòng)套準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)
首先，印刷操作人員根據(jù)活件的特性等信息進(jìn)行程序設(shè)定（在操作控制臺(tái)上完成），信息包括套準(zhǔn)標(biāo)記在承印物上的位置、印刷的標(biāo)記規(guī)格、色組單元的分配、套準(zhǔn)標(biāo)記和電機(jī)的分配等。當(dāng)印刷機(jī)工作時(shí)，攝像機(jī)就開始追蹤紙張上的每一個(gè)自動(dòng)套準(zhǔn)標(biāo)記，系統(tǒng)根據(jù)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)顯示印刷套準(zhǔn)標(biāo)記的位置和質(zhì)量。然后，系統(tǒng)就可以決定哪一個(gè)印刷色組需要調(diào)整（超出套準(zhǔn)誤差范圍）。印刷作業(yè)人員便可以在自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)模式下，在印刷操作控制臺(tái)進(jìn)行套準(zhǔn)校正調(diào)節(jié)。
1.理論上的完全套準(zhǔn)
當(dāng)所有的套準(zhǔn)標(biāo)記都整齊地排列在適當(dāng)?shù)奈恢蒙蠒r(shí)，就達(dá)到了理論上的完全套準(zhǔn)。標(biāo)記從左至右的全部排列整齊被稱為橫向的完全套準(zhǔn)，同理，標(biāo)記從上至下的全部排列整齊被稱為周向的完全套準(zhǔn)。
2.跟蹤套準(zhǔn)標(biāo)記
自動(dòng)套準(zhǔn)系統(tǒng)的攝像機(jī)可以檢測到印刷在紙帶上的套準(zhǔn)標(biāo)記。若攝像機(jī)在它的可識(shí)別范圍內(nèi)不能夠檢測到套準(zhǔn)標(biāo)記，就會(huì)在通常位置上左右移動(dòng)來重新檢測。攝像機(jī)的移動(dòng)速度和位置可以根據(jù)紙張的類型或者印刷速度進(jìn)行調(diào)整。攝像機(jī)在它開始向反方向移動(dòng)前，可以向一個(gè)方向移動(dòng)1/2英寸，最多可達(dá)2英寸。
3.印刷機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表
套準(zhǔn)標(biāo)記的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表格稱為印刷機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表，這些數(shù)據(jù)具有1/1000英寸（1/100毫米）的精度，每個(gè)標(biāo)記的理論位置和實(shí)際調(diào)整后位置相比較，誤差都在千分之幾英寸的范圍內(nèi)。無論周向套準(zhǔn)數(shù)據(jù)還是橫向套準(zhǔn)數(shù)據(jù)，它們都存儲(chǔ)在印刷機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表中。
2018，哪些行業(yè)對(duì)印刷產(chǎn)品有高需求？
“土豪金”營銷方案帶給圖文快印企業(yè)的營銷啟示
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打印機(jī)解決改裝連供后打印速度變慢
理光Aficio MP 1812L低速數(shù)碼復(fù)合機(jī)
造紙廠一月一漲價(jià) 為何原紙價(jià)格一路上漲
使用常用印前軟件進(jìn)行可變數(shù)據(jù)設(shè)置
套準(zhǔn)原理
圖像傳感器是利用光電器件的光-電轉(zhuǎn)換功能，將其感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像呈相應(yīng)比例關(guān)系的電信號(hào)“圖像”的一種功能器件。電荷耦合器件（charge couple devices，簡稱ccd)，是固態(tài)圖像傳感器的敏感器件，與普通的mos、ttl等電路一樣，屬于一種集成電路，但ccd具有光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移(傳輸)、輸出、處理以及電子快門等多種獨(dú)特功能 。
在印前處理過程中，單色印版（通常為cmyk四色）上分別包含不同的色彩標(biāo)記（即套準(zhǔn)標(biāo)記），這些標(biāo)記被設(shè)計(jì)為十分精確的水平或豎直排列組。
1.套準(zhǔn)標(biāo)記的檢測過程
在印刷過程中，攝像機(jī)監(jiān)視印刷品上的套印檢測標(biāo)記，將標(biāo)記圖像信息高速傳于控制器內(nèi)，利用圖像識(shí)別和處理技術(shù)計(jì)算出各個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的相對(duì)偏差，然后控制器基于這個(gè)偏差來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，調(diào)整相應(yīng)的周向或軸向偏差，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套準(zhǔn)功能。
2.套準(zhǔn)的維持
套準(zhǔn)的維持，實(shí)質(zhì)是一個(gè)處理過程，這個(gè)過程就是保證每個(gè)顏色排列整齊（成一行）而形成最好的印刷混合色。自動(dòng)套準(zhǔn)系統(tǒng)通過掃描套準(zhǔn)標(biāo)記并保證它們在準(zhǔn)確的位置來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套準(zhǔn)。
系統(tǒng)組成
自動(dòng)套準(zhǔn)控制系統(tǒng)主要由檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示。檢測系統(tǒng)通過檢測標(biāo)記、整理信號(hào)，得到標(biāo)記信號(hào)，然后再由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將標(biāo)記信號(hào)變成驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的脈沖信號(hào)，最后通過伺服電機(jī)調(diào)節(jié)印刷機(jī)版滾筒的轉(zhuǎn)速和運(yùn)轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)圖文的周向和軸向調(diào)整。由于ccd圖像傳感器能實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換和視覺功能的擴(kuò)展，可以給出直觀、真實(shí)、多層次的內(nèi)容豐富的可視圖像信息，所以已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)。
1.硬件設(shè)計(jì)
硬件結(jié)構(gòu)如圖2。系統(tǒng)的嵌入式控制器采用microchip的dspic33fj128gp706高性能16位數(shù)字信號(hào)控制器。此控制器具有64引腿、128k的rom和16k的ram，處理速度可以到40mips，器件采用強(qiáng)大的16 位架構(gòu)，此架構(gòu)將數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor，dsp）的計(jì)算能力與單片機(jī)（mcu）的控制特性無縫地集成在一起。這種集成的功能對(duì)于需要高速、重復(fù)計(jì)算和控制的應(yīng)用非常理想。
2.圖像的采集與傳遞
ccd圖像傳感器的視頻解碼芯片采用saa7113。saa7113是飛利浦公司視頻解碼芯片的一種，在很多視頻產(chǎn)品，諸如電視卡、mpeg2、mpeg4中都有著成熟的應(yīng)用。saa7113的主要作用是把輸入的模擬視頻信號(hào)解碼成標(biāo)準(zhǔn)的“vpo”數(shù)字信號(hào)，相當(dāng)于一種“a/d”器件。saa7113兼容全球各種視頻標(biāo)準(zhǔn)，使用也十分簡單。
自動(dòng)套準(zhǔn)控制系統(tǒng)具有tcp/ip網(wǎng)絡(luò)接口，可以直接和電腦通信，可以將采集的信息和處理的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，讓使用者一目了然。
網(wǎng)絡(luò)控制芯片采用enc28j60，目前市場上大部分以太網(wǎng)控制器的封裝均超過80 引腳，而符合ieee 802.3 協(xié)議的enc28j60只有28引腳，既能提供相應(yīng)的功能，又可以大大簡化相關(guān)設(shè)計(jì)，減小空間。
裝置具有蜂鳴器報(bào)警功能，當(dāng)有錯(cuò)誤產(chǎn)生時(shí)，可以自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提示操作人注意。
自動(dòng)套準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)
首先，印刷操作人員根據(jù)活件的特性等信息進(jìn)行程序設(shè)定（在操作控制臺(tái)上完成），信息包括套準(zhǔn)標(biāo)記在承印物上的位置、印刷的標(biāo)記規(guī)格、色組單元的分配、套準(zhǔn)標(biāo)記和電機(jī)的分配等。當(dāng)印刷機(jī)工作時(shí)，攝像機(jī)就開始追蹤紙張上的每一個(gè)自動(dòng)套準(zhǔn)標(biāo)記，系統(tǒng)根據(jù)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)顯示印刷套準(zhǔn)標(biāo)記的位置和質(zhì)量。然后，系統(tǒng)就可以決定哪一個(gè)印刷色組需要調(diào)整（超出套準(zhǔn)誤差范圍）。印刷作業(yè)人員便可以在自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)模式下，在印刷操作控制臺(tái)進(jìn)行套準(zhǔn)校正調(diào)節(jié)。
1.理論上的完全套準(zhǔn)
當(dāng)所有的套準(zhǔn)標(biāo)記都整齊地排列在適當(dāng)?shù)奈恢蒙蠒r(shí)，就達(dá)到了理論上的完全套準(zhǔn)。標(biāo)記從左至右的全部排列整齊被稱為橫向的完全套準(zhǔn)，同理，標(biāo)記從上至下的全部排列整齊被稱為周向的完全套準(zhǔn)。
2.跟蹤套準(zhǔn)標(biāo)記
自動(dòng)套準(zhǔn)系統(tǒng)的攝像機(jī)可以檢測到印刷在紙帶上的套準(zhǔn)標(biāo)記。若攝像機(jī)在它的可識(shí)別范圍內(nèi)不能夠檢測到套準(zhǔn)標(biāo)記，就會(huì)在通常位置上左右移動(dòng)來重新檢測。攝像機(jī)的移動(dòng)速度和位置可以根據(jù)紙張的類型或者印刷速度進(jìn)行調(diào)整。攝像機(jī)在它開始向反方向移動(dòng)前，可以向一個(gè)方向移動(dòng)1/2英寸，最多可達(dá)2英寸。
3.印刷機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表
套準(zhǔn)標(biāo)記的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表格稱為印刷機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表，這些數(shù)據(jù)具有1/1000英寸（1/100毫米）的精度，每個(gè)標(biāo)記的理論位置和實(shí)際調(diào)整后位置相比較，誤差都在千分之幾英寸的范圍內(nèi)。無論周向套準(zhǔn)數(shù)據(jù)還是橫向套準(zhǔn)數(shù)據(jù)，它們都存儲(chǔ)在印刷機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表中。
2018，哪些行業(yè)對(duì)印刷產(chǎn)品有高需求？
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