本發(fā)明涉及到印機(jī)行業(yè)智能制造技術(shù)，具體涉及到一種基于機(jī)器視覺的套印誤差檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

多色印刷需要將不同色版，不同圖文印刷重疊套準(zhǔn)，依照一定次序印刷。因此，檢查印品質(zhì)量的關(guān)鍵是印刷機(jī)套印精度。

傳統(tǒng)的套印標(biāo)記主要包括貓眼、單圓和十字線標(biāo)志三種，這類套印標(biāo)記發(fā)明用于人工檢測(cè)套印誤差，所以受到人主觀信息的嚴(yán)重影響而且人工判斷效率低精度差難以適用當(dāng)今的印刷現(xiàn)狀。隨著機(jī)器視覺與數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字圖像處理技術(shù)檢測(cè)套印誤差的技術(shù)成為一種趨勢(shì)。

現(xiàn)有的一些基于機(jī)器視覺的套印誤差檢測(cè)方法，例如針對(duì)十字線圖像，有通過匹配技術(shù)確定各原色的中心坐標(biāo)，由坐標(biāo)的偏差確定套準(zhǔn)誤差的方法，還有根據(jù)差影法計(jì)算模板圖與搜索圖的差值圖來檢測(cè)套準(zhǔn)誤差，但是一旦原色重疊將無法找到對(duì)應(yīng)原色中心，說明四個(gè)十字線圖像并不適合機(jī)器視覺套印誤差檢測(cè)?！懊住弊中蛨D標(biāo)套印誤差檢測(cè)依賴于不同顏色線的首尾位置和傾斜角度來進(jìn)行套印誤差的計(jì)算，然而印刷過程中像素可能丟失，收尾位置計(jì)算會(huì)受到嚴(yán)重影響，難以保證魯棒性和計(jì)算精度。原色色點(diǎn)圖標(biāo)通過測(cè)量色點(diǎn)圓心之間的距離，且將與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)距離相比較表征套準(zhǔn)精度，然而只適用于顏色較少的印刷機(jī)同時(shí)也無法解決標(biāo)記重疊問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的套印誤差檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算量大，無法解決定位標(biāo)記重疊、缺失等引起的檢測(cè)誤差較大的技術(shù)問題，使得印機(jī)能夠自動(dòng)校準(zhǔn)套印誤差。

本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺的套印誤差檢測(cè)方法，包括以下步驟：

s1采集目標(biāo)檢測(cè)圖像。在印刷單元經(jīng)過所有印刷步驟后，相機(jī)自動(dòng)采集印刷單元上的固定區(qū)域，該區(qū)域包含所有定位標(biāo)記。

s2根據(jù)采集目標(biāo)圖像左邊與下邊兩個(gè)邊緣方向以及規(guī)定好的原點(diǎn)位置建立xoy坐標(biāo)系，通過黑色定位標(biāo)記的邊緣計(jì)算出其相對(duì)于xoy坐標(biāo)系的偏轉(zhuǎn)角度。通過平移和旋轉(zhuǎn)，將標(biāo)記的中心點(diǎn)置于xoy坐標(biāo)系的原點(diǎn)，使得標(biāo)記邊緣與坐標(biāo)系完全重合，沒有偏轉(zhuǎn)角度；

s3將黑色定位之后，以xoy坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)除印刷機(jī)黑色外的其他顏色定位標(biāo)記計(jì)算面積總和，如果標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)面積相加總和與計(jì)算結(jié)果差值小于等于規(guī)定好的閾值，則執(zhí)行s4，如果標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)面積相加總和與計(jì)算結(jié)果的差值大于規(guī)定好的閾值，則執(zhí)行s5；

s4對(duì)采集目標(biāo)圖像進(jìn)行模板匹配。找出定位標(biāo)記的中心坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)中心位置的上移偏差和下移偏差，根據(jù)中心位置確定對(duì)應(yīng)印刷機(jī)顏色，根據(jù)偏移量確定對(duì)應(yīng)顏色所在的橫縱校準(zhǔn)裝置的調(diào)整方向和調(diào)整量；

s5對(duì)采集目標(biāo)圖像進(jìn)行邊緣提取。根據(jù)印刷機(jī)各顏色對(duì)應(yīng)的定位標(biāo)記邊緣坐標(biāo)值及中心位置，分析計(jì)算套準(zhǔn)誤差，根據(jù)偏移量確定對(duì)應(yīng)印刷機(jī)顏色所在的橫縱校準(zhǔn)裝置的調(diào)整方向和調(diào)整量。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的技術(shù)方案存在以下有益效果：

利用機(jī)器視覺技術(shù)，通過工控機(jī)安裝的套印誤差檢測(cè)系統(tǒng)分析目標(biāo)圖像，得到套印產(chǎn)生的誤差，將誤差返回給校準(zhǔn)裝置，校準(zhǔn)裝置調(diào)節(jié)誤差，印刷機(jī)可以根據(jù)對(duì)應(yīng)色標(biāo)的偏移情況精確調(diào)整下一印刷單元的套印位置，實(shí)現(xiàn)印刷套印誤差自動(dòng)校準(zhǔn)。方法采用十字代表印刷機(jī)黑色版，其余不同形狀定位標(biāo)記代表不同印刷機(jī)顏色可以適用于各種印刷機(jī)，既擺脫了顏色造成的影響，也減少了圖像預(yù)處理過程以節(jié)約時(shí)間，而且可采用黑白相機(jī)采集圖像以節(jié)約成本。在不重疊情況下，使用模板匹配可以克服真實(shí)印刷過程中各種因素造成的邊緣不規(guī)則、邊緣缺失等問題，能夠快速有效地定位標(biāo)記中心，計(jì)算套印誤差。面對(duì)重疊的情況采用圖像邊緣分割來計(jì)算套準(zhǔn)誤差解決了圖像重疊無法定位中心的問題，而且計(jì)算方法簡(jiǎn)單無需消耗過多時(shí)間。

較佳地，不同印刷機(jī)顏色對(duì)應(yīng)不同形狀定位標(biāo)記，定位標(biāo)記的寬度與高度保持一致，標(biāo)記之間的間距為標(biāo)記寬度的一半，標(biāo)記的最下邊緣在同一水平線上時(shí)標(biāo)記中心也能保持在同一水平線。印刷機(jī)黑色定位標(biāo)記為“十”形狀。

較佳地，所述除印刷機(jī)黑色外的定位標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)面積相加總和與計(jì)算結(jié)果差值的閾值規(guī)定為面積總和的1/20-1/30。在進(jìn)行套印之前，事先需要設(shè)計(jì)好定位標(biāo)記大小，根據(jù)大小設(shè)置閾值，閾值過大會(huì)干擾進(jìn)一步的圖像分析，不利于定位標(biāo)記的準(zhǔn)確識(shí)別。

較佳地，提取邊緣后不考慮重疊邊緣，色塊上下邊緣確定簡(jiǎn)單，取出灰度階調(diào)變化較大的地方，根據(jù)未重疊邊緣及形狀寬度高度推測(cè)重疊邊緣位置。計(jì)算兩個(gè)定位標(biāo)記的橫向誤差時(shí)，只需要分離這兩個(gè)標(biāo)記的邊緣。

較佳地，所述的匹配模板大小與相機(jī)采集圖像大小相一致，包含所有顏色對(duì)應(yīng)定位標(biāo)記和標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)位置。

進(jìn)一步地，所述上移偏差和下移偏差使用像素值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算之后根據(jù)所用CCD相機(jī)分辨率，將像素值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的距離值，得到實(shí)際的套印誤差。

附圖說明

為了更清晰的說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方法，下面將對(duì)實(shí)施方式中所使用的附圖進(jìn)行簡(jiǎn)單的說明。

圖1本發(fā)明套印誤差檢測(cè)方法實(shí)施例1的流程圖

圖2適用于本發(fā)明套印誤差檢測(cè)定位方法的定位標(biāo)記示意圖

圖3本發(fā)明套印誤差檢測(cè)方法實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖

其中，附圖標(biāo)記為：

w1、定位標(biāo)記寬度；h1、定位標(biāo)記高度；w2、定位標(biāo)記間距；a、印刷單元；b、定位標(biāo)記所在位置；c、目標(biāo)圖像采集范圍；1、傳輸線；2、傳輸線；3、黑白線陣CCD相機(jī)；4、LED光源；5、四色印刷機(jī)；6、橫向校準(zhǔn)裝置；7、縱向校準(zhǔn)裝置；8、工控機(jī)；9、板卡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于機(jī)器視覺的套印誤差檢測(cè)方法，具體包括以下步驟：

s1采集目標(biāo)檢測(cè)圖像。在印刷單元經(jīng)過所有印刷步驟后，相機(jī)自動(dòng)采集印刷單元上的固定區(qū)域，該區(qū)域包含所有定位標(biāo)記。

s2根據(jù)采集目標(biāo)圖像左邊與下邊兩個(gè)邊緣方向以及規(guī)定好的原點(diǎn)位置建立xoy坐標(biāo)系，通過黑色定位標(biāo)記的邊緣計(jì)算出其相對(duì)于xoy坐標(biāo)系的偏轉(zhuǎn)角度。通過平移和旋轉(zhuǎn)，將標(biāo)記的中心點(diǎn)置于xoy坐標(biāo)系的原點(diǎn)，使得標(biāo)記邊緣與坐標(biāo)系完全重合，沒有偏轉(zhuǎn)角度；

具體地，以四色印刷機(jī)為例，圖2為本發(fā)明套印誤差檢測(cè)定位標(biāo)記示意圖。印刷機(jī)的黑色K版標(biāo)記為“十”形狀。印刷機(jī)的青色，品紅，黃色分別為與“十”寬度w1高度h1相同的正方形，圓形，六邊形，他們的中心在標(biāo)準(zhǔn)情況下處于同一水平線，間距w2。黑色標(biāo)記中心坐標(biāo)應(yīng)置于原點(diǎn)(0,0)，標(biāo)記方向?yàn)閳D像左邊和下邊兩條邊緣方向，過程中涉及到的旋轉(zhuǎn)及平移操作所需要的角度即為黑色的印刷誤差。

s3將黑色定位之后，以xoy坐標(biāo)系作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)除印刷機(jī)黑色外的其他顏色定位標(biāo)記計(jì)算面積總和，如果標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)面積相加總和與計(jì)算結(jié)果差值小于等于規(guī)定好的閾值，則執(zhí)行s4，如果標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)面積相加總和與計(jì)算結(jié)果的差值大于規(guī)定好的閾值，則執(zhí)行s5；

s4對(duì)采集目標(biāo)圖像進(jìn)行模板匹配。找出定位標(biāo)記的中心坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)中心位置的上移偏差和下移偏差，根據(jù)中心位置確定對(duì)應(yīng)印刷機(jī)顏色，根據(jù)偏移量確定對(duì)應(yīng)顏色所在的橫縱校準(zhǔn)裝置的調(diào)整方向和調(diào)整量；

具體地，模板匹配就是在采集到的目標(biāo)圖像中搜尋目標(biāo)，已知該圖中有四個(gè)定位標(biāo)記對(duì)應(yīng)著四種顏色，且該目標(biāo)同模板有相同的尺寸、方向和定位標(biāo)記圖像，通過基于特征的模板匹配算法，在圖中找到目標(biāo)定位標(biāo)記，確定其中心坐標(biāo)位置。在找到四個(gè)定位標(biāo)記的中心位置之后，計(jì)算各個(gè)顏色定位標(biāo)記中心位置與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)所在位置的橫向和縱向偏移，所得到的像素值即為套印誤差。

s5對(duì)采集目標(biāo)圖像進(jìn)行邊緣提取。根據(jù)印刷機(jī)各顏色對(duì)應(yīng)的定位標(biāo)記邊緣坐標(biāo)值及中心位置，分析計(jì)算套準(zhǔn)誤差，根據(jù)偏移量確定對(duì)應(yīng)印刷機(jī)顏色所在的橫縱校準(zhǔn)裝置的調(diào)整方向和調(diào)整量。

具體地，例如四色印刷機(jī)，四個(gè)顏色黑色(K)、青色(C)、品紅(M)、黃色(Y)分別對(duì)應(yīng)四個(gè)不同的定位標(biāo)記。若C與M定位標(biāo)記重疊。在計(jì)算C，M的套印誤差時(shí)只需要C，M的邊緣信息。在計(jì)算C色橫向套印誤差時(shí)，分離邊緣得到C色定位標(biāo)記最左邊緣的位置，計(jì)算其與原點(diǎn)的橫向距離，將這個(gè)距離與1倍的定位標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)寬度做差值，即可得到C色橫向套印誤差。在計(jì)算M色橫向套印誤差時(shí)，分離邊緣得到M色定位標(biāo)記最右邊緣的位置，計(jì)算其與原點(diǎn)的橫向距離，將這個(gè)距離與3.5倍的定位標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)寬度做差值，即可得到M色橫向套印誤。在計(jì)算C色縱向套印誤差時(shí)，分離邊緣得到C色定位標(biāo)記最上邊緣的位置，計(jì)算其與原點(diǎn)的縱向距離，將這個(gè)距離與0.5倍的定位標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)寬度做差值，即可得到C色縱向套印誤差。在計(jì)算M色縱向套印誤差時(shí)，分離邊緣得到M色定位標(biāo)記最上邊緣的位置，計(jì)算其與原點(diǎn)的縱向距離，將這個(gè)距離與0.5倍的定位標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)寬度做差值，即可得到M色縱向套印誤差。在求取對(duì)應(yīng)顏色最上邊緣時(shí)根據(jù)計(jì)算橫向誤差時(shí)分離的最左或最右邊緣判斷此段上的像素和其左右像素隸屬于哪一種顏色。

較佳地，不同印刷機(jī)顏色對(duì)應(yīng)不同形狀定位標(biāo)記，定位標(biāo)記的寬度與高度保持一致，標(biāo)記之間的間距為標(biāo)記寬度的一半，標(biāo)記的最下邊緣在同一水平線上時(shí)標(biāo)記中心也能保持在同一水平線。印刷機(jī)黑色定位標(biāo)記為“十”形狀。

較佳地，所述除印刷機(jī)黑色外的定位標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)面積相加總和與計(jì)算結(jié)果差值的閾值規(guī)定為面積總和的1/20-1/30。在進(jìn)行套印之前，事先需要設(shè)計(jì)好定位標(biāo)記大小，根據(jù)大小設(shè)置閾值，閾值過大會(huì)干擾進(jìn)一步的圖像分析，不利于定位標(biāo)記的準(zhǔn)確識(shí)別。

較佳地，所述的匹配模板大小與相機(jī)采集圖像大小相一致，包含所有顏色對(duì)應(yīng)定位標(biāo)記和標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)位置。

進(jìn)一步地，所述上移偏差和下移偏差計(jì)算時(shí)使用像素值，計(jì)算之后根據(jù)CCD相機(jī)分辨率，將像素值轉(zhuǎn)換為距離值，得到實(shí)際的套印誤差。

實(shí)施例2

如圖3所示，本實(shí)施例提供一種基于機(jī)器視覺的套印誤差檢測(cè)裝置，適用于采用上述實(shí)施例1中的套印誤差檢測(cè)方法進(jìn)行自動(dòng)套印誤差檢測(cè)校準(zhǔn)，包括工控機(jī)8，所述工控機(jī)8安裝有套印誤差檢測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1的處理過程；

還包括用于采集圖像的黑白線陣CCD相機(jī)3、用于照明的LED光源4、四色印刷機(jī)5、橫向校準(zhǔn)6和縱向校準(zhǔn)裝置7；

所述橫向校準(zhǔn)6和縱向校準(zhǔn)裝置7連接于工控機(jī)8，所述校準(zhǔn)裝置6和7安裝在印刷機(jī)5上用來根據(jù)返回的套印誤差校準(zhǔn)印刷；

還包括板卡9，所述LED光源4通過板卡9與工控機(jī)8連接，所述CCD相機(jī)3與板卡9連接，通過板卡9采集數(shù)據(jù)，工控機(jī)8處理后將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，調(diào)整校準(zhǔn)裝置6和7，所述板卡安裝在工控機(jī)上。

具體地，該檢測(cè)裝置主要用于套印誤差檢測(cè)的自動(dòng)調(diào)整，工控機(jī)8中安裝圖像采集系統(tǒng)和套印誤差檢測(cè)系統(tǒng)。通過采集系統(tǒng)控制相機(jī)3快門速度，景深等一系列參數(shù)，獲取目標(biāo)圖像，并將目標(biāo)圖像傳送給套印誤差檢測(cè)系統(tǒng)。套印誤差檢測(cè)系統(tǒng)獲得圖像后直接根據(jù)像素點(diǎn)計(jì)算定位標(biāo)記面積并判斷是否重疊采用不同的誤差檢測(cè)方法，計(jì)算好套印誤差之后根據(jù)CCD相機(jī)3分辨率，將像素值轉(zhuǎn)換為距離值，得到實(shí)際的套印誤差。工控機(jī)8將套印誤差傳輸給橫向套印校準(zhǔn)裝置6和縱向套印7校準(zhǔn)裝置。校準(zhǔn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，印刷機(jī)5繼續(xù)打印下一印刷單元。

較佳的，相機(jī)3以保持預(yù)設(shè)的橫向和縱向角度安裝在印刷機(jī)5支架上，具體地，相機(jī)3縱向與標(biāo)準(zhǔn)紙張前進(jìn)方向平行，相機(jī)3與光源4都放在印刷品有印刷標(biāo)記的一側(cè)，保持相機(jī)3能夠按照預(yù)定角度進(jìn)行圖像獲取。

進(jìn)一步地，通過工控機(jī)8控制相機(jī)3快門速度、焦距、光圈、景深以及距離印刷機(jī)5的垂直距離。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不是相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例的技術(shù)方案的精神和范圍。