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Stephan Krebs博士谈100%印刷品检测(组图)
2008/3/17/09:18 来源：标签与贴标 作者：Labels
    Nyquist Systems公司创始人、德国Erhardt & leimer公司印刷检测商务部的负责人Stephan Krebs博士对目前最先进的100％检测系统及其未来发展趋势有一套完整的见解。
    纸卷观测系统几乎是现今所有印刷机的标准配置，在对图像的重要部位进行非固定的检查中，这些观测系统起着非常重要的作用。由于面阵器件照相机分辨率的问题，显示出的图像尺寸相当小，但是使用缩放功能，图像可以被放大。
    这种情况持续了几年，另一方面，基于线阵器件照相机的100％印刷品检测系统已同时被广泛地应用于了基于面阵器件照相机的纸卷观测系统当中。在此，我想谈谈这种新的照相机技术的应用潜力。
    100％印刷品检测系统意味着什么？
    人们经常把100％印刷品检测认为是100％缺陷的检测。事实上，100％印刷品检测并不是指作为控制系统，仅仅能检测指定面积内的缺陷。简单地说，100％印刷品检测是指印刷纸卷被连续地对整个幅宽以特定的灵敏性进行检测。灵敏性主要取决于照相机的分辨率。
    目前市场上可以买到什么类型的照相机？
    近年来，照相机技术有了飞速的发展。不久以前，照相机最高能达到的分辨率还仅仅是2000像素；而现在，单色线阵器件照相机的分辨率就能达到8000像素，彩色线阵器件照相机也有发展。尽管实际上大多数彩色线阵器件照相机有2000像素的分辨率，但是3芯片技术的应用极大地提高了其线扫描频率和图像质量。此外，目前新颖的界面技术极大地扩展了线阵器件照相机的工业适用性。因此，只要使用标准的光缆线就可以解决照相机与处理器之间高达10米远的距离问题。
    能够检测的缺陷尺寸
    系统所能检测到的最小的缺陷尺寸取决于照相机的分辨率以及纸卷幅面本身。在控制涂层表面的情况下，可以假定纸卷反差是均匀分布的。当设定了上限和下限阀值时，与这些阀值相差小到１个像素的偏差都可以检测出来。但是，这种情况在印刷品图像控制中却有一些不同。
    为了在一篇正文中可靠地检测一个像素为１的缺陷，必须考虑检测相临的像素。实践证明能够检测到的最小的缺陷尺寸大约为3×3像素。图1所示字母分辨率分别为6000像素和2000像素的状况。如果字母"e"的水平线下落就变形成像字母"c"的样子，此时，明显地看出以2000像素操作的控制系统无法发现这个缺陷。

图1：（左）6000像素字母的放大图；（右）2000像素字母的放大图
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    现代印刷图像控制系统的操作速度
    现代印刷图像控制系统的能力不仅仅受到给定系统分辨率的影响，还受到在一定纸卷运行速度下印刷图像控制系统能够检测到的指定缺陷尺寸的影响。决定能够检测到的缺陷尺寸的三个系统尺寸包括：纸卷幅宽、纸卷速度以及要检测的最小缺陷尺寸。这三个因素与照相机的分辨率和速度综合起来，决定了检测系统的能力。
    图2表示使用分辨率6000像素、线阵扫描频率为25kHz的现代照相机在不同幅宽纸卷的情况下所能达到的速度。表中的数值是假设在整个纸卷具有相同的分辨率——宽度和纸卷运行方向都具有相同的分辨率的情况下的值。可以通过增加分辨率来提高纸卷速度，从而可以提高检测到纸卷运行方向的检测尺寸，因此，像素不再是指“正方形”而是“三角形”的。
    在这样的假设情况下，图像处理计算机能够处理大量的数据。上述提到的6000像素分辨率的照相机每秒可以产生高达160百万像素的分辨率。由于PC器件的动态发展，在过去的几年中，该瓶颈已经得到了相当大的改进。

图2 假设像素是“三角形的”的前提下，整个幅宽上纸卷速度与最小缺陷尺寸
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统的能力。第二部分将着重研究100％印刷图像检测控制的应用。
    理论上来讲，印刷图像控制可以用于任何印刷机的标准工作流程中：
    △ 印前：在此工序中准备印刷所要求的原稿。各种不同的打样系统确保最终的印刷品包含原稿pdf文件中的所有元素。
    △ 印刷：在此工序中进行纸卷的印刷。100％印刷品检测将检查可能出现的缺陷。该检测直接影响产生的废品数量。
    △ 印后加工：印刷纸卷在此工序中在复卷机上进行处理。在此步中通常使用100％印刷品检测系统以保证只将完好的材料发送给客户。
    PC器件的存储能力和处理速度的迅速发展极大地促进了100％印刷品检测系统在印刷工作流程中对所有印刷品的检测的适用性。
    这是什么意思呢？过去，有缺陷的图像仅仅显示在监视器上，而今，可以连续地提供全部的检测过程文件，同时，印刷人员在生产过程中可以得到称为“运行图”的检测报告。这样，操作者就可以对某一位置上相同的问题进行反复的检查，做出是否停机的正确决定。
    图3表示了一种“运行图”情况。在整个纸卷面积上进行检测，缺陷以三角形符号标记。点击三角形，则其所表示的缺陷图像就显示在右侧以备进一步分析使用。
    对于那些在生产过程中已经被检测出来、但还没有得到处理的缺陷怎么办呢？由于所有的缺陷都已经存储在“运行图”记忆中，如果需要在接下来的复卷步骤中进行处理的话，这些数据则可以马上调用。这正是该检测系统的有效性的最有意义之处。缺陷可以首先在“运行图”上得到分析，在开始做印后加工之前确定所检测出的缺陷是否有关。因此可以编辑“运行图”，对复卷装置编程，只在有关位置停机。

图3 "运行图"的部分，右边显示所选取的缺陷图像。
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    相对于在复卷机上使用印刷图像控制系统的印后加工过程，这个所谓的“行程安排”的使用大大地提高了生产效率。前者的情况，在每个检测出缺陷之处复卷机都会停机，要求操作人员在印后加工继续之前负责做出判定。如果被检测出的缺陷是无关的，则操作人员浪费了30秒的时间；如果无关的缺陷时不时地出现，则造成的这些停机既会降低生产效率，还使得操作人员不得不降低印刷图像控制系统的灵敏度。这样的话，会明显影响控制过程的质量。
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如果使用“运行安排”，必须明确纸卷的绝对位置，以便在“运行图”记忆中列出的缺陷清楚明了。为此，通常在纸卷尾部使用印刷标记标出位置代码。为了确保最好地使用复卷机，必须小心注意：保证即使在复卷机最高速度运行下也可以检测到位置代码。
    下表概括总结了复卷机和印刷机上的图像控制系统的优缺点：
    复卷机：
    + 发出卷料的最终检查。
    + 通常对于几台印刷机只有一台复卷机。
    - 长久的“停-开”导致经常出现伪缺陷判断，因此，需要经常降低印刷图像控制系统的灵敏度。
    - 一般情况下，员工不很熟悉PC机操作。
    - 印刷图像控制系统通常比复卷机的最大速度慢。
    - 由于印刷加工已经完成，因此只是减少了质量费用的浪费。
    印刷机：
    + 连续的纸卷运动降低伪缺陷的出现，因此印刷图像控制系统可以设置在高的灵敏度下操作。
    + 人员已经熟悉了PC操作控制。
    + 印刷图像控制系统的速度与印刷机的速度大致相同。
    + 使用“运行安排”优化了复卷机的效率。
    + 由于在复卷之前就对检测出的缺陷进行处理，因此极大地降低了浪费。
    + 最高的生产效率。
    - 每台印刷机都分别要求使用各自独立的印刷图像控制系统。控制系统本身的费用与降低下来的浪费的费用差不多。
    - 使用“运行安排”要求标记代码。
    - 由于在复卷中没有最终控制，因此要求过程控制一定非常严格。
    总结
    100%印刷图像控制是一种相对来讲还不是很成熟的技术，期望照相机以及计算机系统的进一步发展可以带动标签的质量管理与印刷的新的发展。
    今天，静态的方法仍旧是最先进的，还必须在计算机有限的能力下处理大量的像素。将来，我们将增加使用“合适的”方法。工作流程中的网络以及数据管理功能的集成化也必将在未来的100%印刷图像控制中加以考虑。