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彩色印刷品质量检测技术的发展 [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2012-11-21

关键词：印刷印刷品质量检测技术

引言
    印刷品质量检测技术伴随着人们对印刷要求的发展而发展，从最初的主观目测评价到基于一定理论的客观评价，从离线检测到现在的在线检测，其发展过程中不断革新相关理论知识和汲取科技进步的成果来促进自身的发展。
主观目测法
    它是一种完全主观评价方法，同时也是最简单的一种方法。它将印刷品与标准样张直接进行人为比对，评价印刷品与标准样张呈色差异，同时还借助放大镜来细微地观察各色网点的形状和叠印状况，对网点的调值作定性评估。其实质是一种目视光度测定法，原理足利用加色混合定律：将3个分量的未知色加在一起，以描述所得的未知色。虽然对于色彩评价来说最可靠的方式是借助人眼，而且简单灵活，但是由于观测人员的经验和心理、生理因素的影响，使得该方法可变因素太多，无法体现忠实再现原稿的目的。然而，另一方面正是由于这种颜色匹配的思想为颜色的客观测量奠定了基础，并在此基础上用实验方法测量出的“标准观察者”函数，为任何一种形式的实际模拟颜色测量提供了依据。
密度检测法
    一束光线投射到一个物体上，将有一部分光被反射或透射，余下的光将被物体表面吸收。密度检测法就是比较表面反射(或透射)的光强度与照射在表面上的光强度，然后通过大家认可的逻辑关系来计算密度值。因而密度测量的实质是反射或透射光量的度量。在彩色印刷中，印刷油墨呈色实际上就是：透明的油墨印在反射率较高的白纸上，从照射其上的光线中选择性的吸收厂一部分波长的光，而反射剩余的光，此时密度反映了油墨对光波的吸收特性。习惯上所指的“彩色密度”是指测量时，通过红、绿、蓝三种滤色片分别来测量黄、品、青油墨的密度。作为“密度”，它只是物理吸收特性的度量，只表示“黑”或“灰”的程度。从这个意义上说“彩色密度”测量也只是“黑度”的测量，是同一种油墨饱和度的相对值的反映。
    密度测量法中使用的密度计有透射和反射两种。透射密度计测量透过胶片的光量或透过率；反射密度计测量从测试表面反射的光量或反射率，其基本工作原理如图1所示。由于印刷品上油墨膜层由湿到干过程中反射光的强弱是不一样的，故测定密度有一定误差，而加有偏振滤光镜的密度计可以克服墨膜的干湿造成的密度变化。彩色密度计中的三种滤色片可放置于被测样品之前或之后，视具体仪器而定，现代仪器会自动调节正确的滤色片。在测量三原色以外的颜色时，使用能获得最高测量值的滤色片来测量。

    早在1977年，爱色丽推出了全球首部固定滤光片式反射密度计，能在一次测量内自动读取各种颜色的密度。如今彩色反射密度计已经成为印刷车间不可或缺的工具，它直观地反映了C、M、Y、BK四色印刷的密度、网点百分比、油墨叠印率等，被广泛用于颜色和墨层厚度控制当中。但是密度计由于其原理和结构上的不足，存在以下缺点：
①仪器之间的一致性差，这是由于光源、光电倍增管和滤色片之间光谱特性上的差异造成的；
②由于密度计不能提供与人眼灵敏度相关的物理测量其分析测量能力是有限的；
③密度测量不能以某种形式跟CIE表色系统相关联，而CIE表色系统却是公认的色彩语言。
色度检测法
    过去，由于硬件条件的限制，密度测量一直是印刷工业最常用的测量形式。随着新型测量仪器的逐步推广，人们已经开始把目光投向色度测量技术。色度测量已被应用到印刷过程控制中。
    色度学是上世纪三十年代创立的，它是研究人的颜色视觉规律、颜色测量原理、颜色测量仪器及其应用的科学。它已成为各行业描述颜色，测量颜色，利用颜色的基础。基于色度学测量原理的仪器专为颜色测量而制造，故它们能够对颜色进行精确地定义和描述。这些测量仪器分为两种：色度计和分光光度计，它们的工作原理有所不同。
    分光光度计把色彩作为一种不受观察者支配的物理现象进行测量，一般由照明光源提供单色光的色散系统和对通过仪器的光辐射进行测量的探测器系统组成。它使用光谱分光器件(如分光棱镜、干涉滤色片等)将光源发出的光分解为按波长分布的等波长间距(如碾=20nm)的单色光，测量物体整个可见反射光谱。它是在可见光谱域逐点测量，即在一些离散点上进行测量，通常每隔10或20nm测量一个点，在400~700nm的范围内测量16~31个点。再用这种波长间距为碾的单色光去照射测试色和标准白。从测试色的单色反射光密度与从标准白的单色反射光密度之比就是“光谱反射因数”â（ë）。色度计被认为是一种带有三个宽带滤色片的特殊密度计。它获得的三刺激值的方法是由仪器内部光学模拟积分来完成的，也就是用滤色片来校正仪器光源和探测元件的光谱特性，使输出的电信号大小正比于颜色的三刺激值，在计算中通过“匹配”去评价获得标准色值。由于仪器自身器件及原理方面存在一定的误差，使颜色测量值的绝对精度不好。
基于数字图像处理技术的方法
    一方面，传统的印刷品检测系统为描述印刷过程的转换特性而依赖的理论，大多数以混色模型为基础，如Neugebauer方程组和Murray—Davies公式，有关研究已经揭示了它们存在不精确性和局限性。另一方面，基于密度计或色度计的检测方式只能对10mm2左右的区域进行检测，因而必须在印张上加印特殊的色块(信号条)，无法完整直接地从印刷画面上获得我们要求的信息。为了克服这些不足，近年来人们将数字图象处理技术引入印刷品检测系统中，并有相关产品进入市场。

    基于数字图像处理技术的工作原理如图2：由于人眼若不借助于仪器是看不到单个网点的，只能看到由网点产生的整个外观。为了能够分辨各色网点，必须要借助于放大镜来观察。CCD(Charge Coupled Device)称为电荷耦合器件，是一种用于探测光强分布的新型半导体器件，可分为一维(线阵)或二维(面阵)光电列阵。利用面阵CCD作传感器的CCD摄像是现代测试技术中具有广泛应用前景的新技术。其得到的信号经过量化后就是一幅数字图像，在处理器中对数字图像进行一系列处理和转换，最后得到一系列参数，如密度值、色度值、网点面积率。同时通过与标准样张的比对，还能检测印刷品中的缺陷，如颜色失真、油墨溅污、黑点、文字模糊、起皱、漏印、刮伤、套印不准等。
印刷品在线检测技术
    近年来，印刷业向小批量、多品种、高质量的需求发展，用户对产品质量要求越来越严格。因此，印刷厂商对印刷品在印刷过程中实行质量自动检测，是梦寐以求的手段之一，它不仅是印刷质量数据化规范化的基础，而且是后续的印刷自动控制的必要环节。尤其在高速运转的印刷机，如不及时发现并排除故障，就意味著大量废次品损失，因此，印刷品在线质量检测应运而生。目前能提供全自动印刷品质量检测设备的有德国、瑞士、美国、日本等。
    印刷品在线检测技术的工作原理如图3：在印刷过程中借助于联机的检测仪器对印刷品进行在线检测，并实时将信息通过反馈回路输送到中央控制台，从而自动调节相应的印刷机部件，实现对印刷品质量的在线控制。整个过程很少人工干预，自动实现检测印品。

    在印刷品在线检测技术中，密度法、色度法和基于数字图像处理技术都得到了运用。如海德堡公司推出的CPC图像控制系统首家采用分光光度测量技术扫描图像，是由单纯的平面密度控制向三维的光谱色彩控制的尝试，它采用色度与密度的双重检测，可在不到30秒内完成对一个开印张的检测，处理印张上16万个测量点的信息，与标准数据比较后，将墨区信息显示在彩色触摸屏上。与海德堡不同，罗兰公司仍坚持通过印刷品墨色密度来检测印刷质量及印刷过程，而没有追随业界宣传的改用光谱的测控方式。另外，瑞士的BOBST、美国的PR0INACE等致力于基于图像处理技术。先利用高清晰度、高速摄像镜头拍摄标准图像，在此基础上设定一定标准；然后拍摄被检测的图像，再将两者进行对比，之后只要发现被检测图像与标准图像有不同之处，系统就认为这个被检测图像为不合格品。
展望
    随着高新技术对印刷行业地高速渗透，彩色印刷呈现着数字化、自动化、系统化、多样化的发展趋势，我们可以预见未来的印刷质量标准将进一步提升。由此推动彩色印刷品检测朝着数据化、规范化、标准化、自动化方向前进。让我们将更多的目光投向未来，关注印刷品质量检测技术和设备的发展。(胡涛郑敏东张晓惠)