圖像識(shí)別技術(shù)在網(wǎng)版印刷機(jī)上的應(yīng)用
2007/11/2 16:19:00
近些年來(lái),我國(guó)的網(wǎng)版印刷機(jī)的發(fā)展速度較快,網(wǎng)版印刷機(jī)制造廠家已達(dá)200多家,年工業(yè)總產(chǎn)值為3億多元左右,擁有平網(wǎng)平臺(tái)式、圓網(wǎng)平臺(tái)式和滾筒(輪轉(zhuǎn))式三大門(mén)類(lèi)40多個(gè)品種,但仍然存在著企業(yè)規(guī)模小、水平參差不齊、產(chǎn)品技術(shù)含量低、產(chǎn)品質(zhì)量不夠精細(xì)等諸多問(wèn)題。根據(jù)我國(guó)印刷機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展政策要求,應(yīng)該在現(xiàn)有資源的條件下,本著緊跟世界科技發(fā)展潮流,抓緊解決重點(diǎn)核心技術(shù)課題,促進(jìn)印刷機(jī)械科技的發(fā)展。為此,研究制造高水平、高精度的網(wǎng)版印刷機(jī)是未來(lái)發(fā)展的方向。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,當(dāng)今諸多科學(xué)領(lǐng)域的研究對(duì)象正在不斷由宏觀轉(zhuǎn)向微觀,一些新型產(chǎn)品也開(kāi)始由宏觀型轉(zhuǎn)向微觀型。無(wú)論是生物工程(細(xì)胞操作)、微電子集成電路、光電子器件等都向著超精密加工方向發(fā)展。對(duì)網(wǎng)版印刷機(jī)的精密定位技術(shù)的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前,國(guó)際上發(fā)展潮流是采用圖像識(shí)別系統(tǒng)用于高精度的專(zhuān)用網(wǎng)版印刷機(jī)已經(jīng)很普遍,我國(guó)在這方面的研究起步較晚,許多國(guó)產(chǎn)網(wǎng)版印刷機(jī)還仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械定位方式,這種機(jī)械定位的網(wǎng)版印刷機(jī)是無(wú)法滿(mǎn)足高精度、小尺寸印件的生產(chǎn)需求。但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始對(duì)此有所認(rèn)識(shí)并追逐先進(jìn)潮流向前發(fā)展,據(jù)報(bào)道,國(guó)內(nèi)深訓(xùn)市網(wǎng)印巨星機(jī)電設(shè)備有限公司,跟蹤國(guó)際上最新電子印刷技術(shù)水平,率先開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了WJ-LCD4040系列平面網(wǎng)版印刷機(jī)(專(zhuān)供液晶顯示器玻璃印刷)。該機(jī)適應(yīng)無(wú)塵工作環(huán)境下對(duì)高精密LCD、EL、線路板錫膏、軟性線路等高精密平面的網(wǎng)版印刷,并經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的LCD等工廠兩年使用,性能穩(wěn)定,可以代替進(jìn)口同類(lèi)機(jī)型。該機(jī)定位精度為±0.02mm,印刷套色采用了先進(jìn)的CCD顯示技術(shù),套印對(duì)位精度達(dá)±0.02mm。該機(jī)的研制成功為我國(guó)網(wǎng)版印刷機(jī)采用先進(jìn)的圖像識(shí)別系統(tǒng),迎合國(guó)際先進(jìn)潮流,發(fā)展國(guó)產(chǎn)專(zhuān)用網(wǎng)版印刷機(jī)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文僅就圖像識(shí)別系統(tǒng)有關(guān)知識(shí)介紹如下。 一、CCD圖像傳感器 CCD(ChargedCoupledDevice)于1969年在貝爾試驗(yàn)室研制成功,之后由日本開(kāi)始批量生產(chǎn),經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展歷程,從初期的10多萬(wàn)像素已經(jīng)發(fā)展至今天主流應(yīng)用的500萬(wàn)像素。CCD類(lèi)型又可分為線陣(Linear)與面陣(Area)兩種,其中線陣應(yīng)用于影像掃描器及傳真機(jī)上,面陣型多應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、攝錄影機(jī)、監(jiān)視攝影機(jī)等多項(xiàng)影像輸入產(chǎn)品上。目前CCD像元數(shù)已從100萬(wàn)像元提高到2000萬(wàn)像元以上,大面陣、小像元(感光小單元簡(jiǎn)稱(chēng))的CCD攝像機(jī)層出不窮。隨著超大規(guī)模微加工技術(shù)的發(fā)展,CCD傳感器的分辨率將越來(lái)越高。CCD是固態(tài)圖像傳感器的一類(lèi),即電荷耦合式圖像傳感器,固態(tài)圖像傳感器是指將布設(shè)在半導(dǎo)體襯底上許多能實(shí)現(xiàn)光-電信號(hào)轉(zhuǎn)換的小單元,用所控制的時(shí)鐘脈沖實(shí)現(xiàn)讀取的一類(lèi)功能器件。圖像傳感器作為一種基礎(chǔ)器件,因能實(shí)現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換和視覺(jué)功能的擴(kuò)展,并能給出直觀、真實(shí)、層次多、內(nèi)容豐富的可視圖像信息在現(xiàn)代社會(huì)中得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。 二、圖像識(shí)別系統(tǒng)定位的工作原理 在現(xiàn)實(shí)生活中,人們可以很容易的“看到”一幅畫(huà)面,但這一個(gè)十分“簡(jiǎn)單”過(guò)程并非如此簡(jiǎn)單。深入研究大致分為:成像在視網(wǎng)膜上;其次是大腦對(duì)圖像進(jìn)行認(rèn)識(shí)、理解和分析;最后根據(jù)上述一系列處理的結(jié)果做出反應(yīng)。由于圖像識(shí)別系統(tǒng)基本上是摸仿了人對(duì)事物的認(rèn)識(shí)過(guò)程,圖像識(shí)別系統(tǒng)定位是采用了CCD攝像機(jī)(如同人的眼睛)通過(guò)透鏡收集并聚焦來(lái)自目標(biāo)的反射光線,借助必要的光學(xué)系統(tǒng)將此光投射于CCD光敏面上的光的空間分布信息轉(zhuǎn)換為按時(shí)序輸出的電信號(hào)—視頻圖像信號(hào),可以在監(jiān)視器上重現(xiàn)圖像。 把相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給控制主機(jī)(計(jì)算機(jī)),控制主機(jī)通過(guò)對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的運(yùn)算后(相當(dāng)人大腦對(duì)圖像的認(rèn)識(shí)、理解、分析),驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令使機(jī)械運(yùn)行部分運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)高精度的自動(dòng)定位?,F(xiàn)以用光學(xué)定位全自動(dòng)液晶顯示器玻璃網(wǎng)印機(jī)為例說(shuō)明如下:全自動(dòng)網(wǎng)印機(jī)上的所謂光學(xué)定位系統(tǒng)如上所述,它能做到迅速準(zhǔn)確地進(jìn)行自動(dòng)定位,其對(duì)位原理就是依靠一束光線通過(guò)光路系統(tǒng)照射在承印玻璃定位標(biāo)記和網(wǎng)印版的網(wǎng)印對(duì)位標(biāo)記上,再經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)上反射鏡把光路反射到CCD攝像機(jī)中,攝像機(jī)通過(guò)上述的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程,再將信號(hào)送入監(jiān)視器中把攝到的圖像放大顯示出來(lái)。印刷機(jī)操作者可從顯示屏幕上看到被放大的圖像,網(wǎng)版和玻璃的對(duì)位偏差比較容易地被發(fā)現(xiàn)和及時(shí)加以修正。同時(shí)在印刷過(guò)程中監(jiān)示器還能把每片印刷玻璃對(duì)位情況反映出來(lái),因此由于絲網(wǎng)變形等所引起的錯(cuò)位或者因曝光時(shí)跑位等造成的偏差也都有了被撿查出的可能。 三、圖像識(shí)別系統(tǒng)的基本組成 圖像處理及識(shí)別系統(tǒng)一般由光源、鏡頭、攝像機(jī)、圖像處理單元(單元留有接口與控制主機(jī)通信,最終達(dá)到控制運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確定位)、監(jiān)視器組成。它是集光、電、機(jī)于一身的產(chǎn)品,它的核心部件是光電耦合器件(CCD)。 四、圖像的判讀 通過(guò)圖像判讀可在序列圖像中獲取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的一個(gè)或多個(gè)特征點(diǎn)相對(duì)于某一個(gè)非移動(dòng)點(diǎn)在靶面上的相對(duì)位置。為滿(mǎn)足精確判讀的需要,采用像元數(shù)據(jù)細(xì)分技術(shù),將圖像局部放大顯示,便于操作人員對(duì)目標(biāo)點(diǎn)位的精確識(shí)別和定位,可有效地降低操作的對(duì)準(zhǔn)誤差,提高判讀精度。判讀基準(zhǔn)(空間基準(zhǔn))即拍攝測(cè)量標(biāo)記,測(cè)量標(biāo)記應(yīng)盡可能地設(shè)置在物體的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi),可以在視場(chǎng)范圍內(nèi)立標(biāo)記;對(duì)小目標(biāo)也可以在目標(biāo)上劃線,也可以用任意線段來(lái)表示。對(duì)圖像中的目標(biāo)物圖像進(jìn)行識(shí)別和判讀可采用兩種方法。第一種就是手動(dòng)判讀,由工作人員來(lái)識(shí)別目標(biāo)并判讀其運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài);第二種就是自動(dòng)判讀,由軟件中的程序自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并判讀目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài)。但自動(dòng)判讀過(guò)程中依然離不開(kāi)人員來(lái)進(jìn)行交流互動(dòng)和控制。 圖像識(shí)別技術(shù)是精密測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)新技術(shù),它綜合運(yùn)用了電子學(xué)、光學(xué)探測(cè)、圖像處理和計(jì)算機(jī)等技術(shù),將機(jī)器視覺(jué)引入到印刷機(jī)械制造工業(yè)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷物件位置尺寸的快速測(cè)量,它具有非接觸性、速度快、柔性好等突出優(yōu)點(diǎn),將有力地提高國(guó)產(chǎn)網(wǎng)版印刷機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力,在現(xiàn)代印刷機(jī)械制造中有著重要的應(yīng)用前景。
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