一种多色印刷套色控制方法

一种多色印刷套色控制方法

1基于机器视觉的印刷套色控制多色印刷是指在同一打印材料中打印两种以上的颜色的图形。套色控制是多色印刷过程中必备的工艺,通用的方法是在每版图案的边缘处印上色标,采用多个光电头对不同颜色的色标进行测量,根据色标之间的距离是否相同来判断墨色是否重合,如果距离的偏差超过指定范围,则通过控制伺服电机进行微调。该方法虽然对纵向和横向套色偏差的检测有效,但检测过程中由于对环境光线敏感,需要严格控制照明角度;同时,该方法对色标颜色的敏感度较差;对于反光材料,如镭射纸的套印,该方法控制效果不够理想。设计了一种基于机器视觉的印刷套色控制的方法。用摄像头取代光电头,通过独特的色标设计和快速图像重构算法,实现了真正意义上的套准控制,并能同时检测12种以上颜色,检测周期短,适应于高速印刷机的多色套准。2该项目的内部设计2.1印刷套印法检测印刷时色标基于机器视觉的印刷套色控制系统结构组成如图1所示。系统采用高清晰摄像头获取印刷品上的色标,通过图像处理算法测定套印色标的实际位置与目标位置之间的差异,将测定的结果转换为控制命令,用以调整套印色标之间在纵向与横向两个方向的偏差,以达到提高印刷套印精度,降低印刷废品率的目的。2.2套印色标的设计每色印刷都会在印刷品的边沿印上以供套色用的色标。一般有两种色标,即观测色标和套印色标。观测色标是为了方便人工检测套印是否准确。以四色印刷机为例,人眼观测用色标如图2所示。当四种颜色与基准重合时,即为套准。套印色标也位于印刷品的边缘,采用色卡的形式。设计了一种独特的色标图形,如图3所示。首先,选一基准色标,如图3中,黑色为基准色,大小为10mm×10mm的方框,线条宽为1.5mm,色标间隔20mm;其他色版色标为圆形,直径为3mm。印刷机一启动,在印刷品上首先印出基准色标图案,然后摄像头获取色标,通过图形处理算法识别出各色标颜色,并计算方框中心与圆心的位置。如果位置重合,说明套印准确;如果位置偏差超过了预定的范围,一般为0.1mm,则说明套印出现偏差,将偏差信号反馈给系统做出相应调整。3图像快速重建算法3.1快速搜寻表flut通常,24位真彩色位图是使用24位RGB组合数据位来表示,每一像素点的RGB值都会落在R(0～255),G(0～255),B(0～255)的范围内,因此,存在一种查找表(Look-Up-Table,LUT),大小为256×256×256Byte的三维矩阵,查找224=16777216种颜色。但在实际应用中,LUT的尺寸过大,查表过程比较耗时,因此对LUT进行改进,提出了一种快速查找表(FastLook-Up-Table,FLUT)。FLUT是一个3×256字节的二维矩阵,FLUT、FLUT和FLUT分别表示R、G、B的索引序号。每个字节的定义如图4所示,每位代表一种颜色,最多可以代表8种颜色。如果颜色种类大于8,还可以定义更多位。每位用1或0表示颜色是否存在。首先建立FLUT。通过离线学习,根据颜色的种类来设定每种颜色的RGB值的范围。以黄色(Yellow)为例,设定RGB范围为Rmax,Rmin,Gmax,Gmin,Bmax和Bmin。设定FLUT中每个字节的第一位表示黄色,判断矩阵中黄色的索引序号。在颜色范围设定过程中,可能会发生一种颜色的RGB值的范围与另一种颜色的RGB值的范围有重叠,导致颜色识别的混乱,亦即颜色冲突,检测方法是:检测值d一旦不等于下列数值中的一个:0x1,0x2,0x4,0x8,0x10,0x20,0x40,0x80,就意味着颜色冲突发生了,需要重新调整颜色范围。3.2找色点后的变色印刷机一启动,摄像头摄取色标图像。对所获取的图像,根据每一个像素点的RGB值,进行颜色查找,找出色标对应的颜色。将某个像素的RGB值代到下式:当c=0x1,0x2,0x4,0x8,0x10,0x20,0x40或0x80,可以判断该像素值属于何种颜色。3.3基于rle的染色算法RLE(RunLengthEncoding)又称行程长编码,是一种使用非常普遍的图像压缩技术。RLE技术可以用来重构彩色图像。首先,定义RLE元素的数据结构。一个RLE元素描述了一条线的特征,包括在图像中的位置、参考颜色和下一个RLE的指示序号等。相同颜色的RLE元素可以象链条一样重构一个颜色块。颜色块COL＿OBJECTS的数据结构定义为:颜色块数据结构有块索引序号、起始RLE元素序号、参考颜色、总像素个数、位置和角度等要素组成。重构颜色块的算法步骤如下:(1)为每行图像生成RLE元素。(2)消除过长或过短的RLE元素:基于对颜色对象的先验知识,如果RLE长度大于颜色对象的尺寸,这个RLE则是异常的;反之,当RLE长度为一个像素时,认为是一个噪声,也要被删去。(3)连接相同颜色且相邻的RLE元素组成颜色块。如果图像同一行中两个相邻且同色的RLE元素(RLE[i]和RLE[i+1])距离小于给定阈值(颜色对象的先验知识获得),二者可以连接成同一个RLE元素,并且RLE[i]中的iNextindex指向RLE[i+1];同样,如果相邻行的两个RLE元素颜色相同且在位置上有重叠,例如(RLE[i].iEnd＿Pos≥RLE[j].iStart＿Pos并且RLE[i].iStart＿Pos≤RLE[j].iEnd＿Pos),那么二者可以连接起来,而且RLE[i]中的iNextindex指向RLE[j]。(4)比较当前帧图像中的每个颜色块与上一帧图像中颜色块的位置。根据颜色对象移动的最大速度,相应颜色对象的位置变化不应该超出这一速度,如果超出了,可以认为该颜色块是非法的,那么就不得不用上一帧的颜色块的位置来代替。一个颜色块的重心位置(COG)由其一阶矩决定,通过上述的基于RLE的重构方法,COG(Xc,Yc)的计算公式如下:式中,RLE为RLE＿ELEMENT的一个实例,s和k分别标识RLE的开始序号和结束序号,A标识颜色块的像素个数。比较计算出的重心位置与标准位置之间的差距是否在允许的范围内,判断套印是否准确。4印刷套准控制用摄像头取代光电头,通过独特的色标设计和快速图像重构算法,实现了真正意义上的套准控制,并能同时检测10种以上颜色。实际操作中,检测周期小于6毫秒,能够适应印刷机250m/min的印刷速度,套准控制效果良好。系统操作界面如图5所