Системы наблюдения за полотном используются на большинстве печатных машин, ибо обеспечивают контроль критичных областей в ходе приладки и работы.
Хотя размер отображаемых фрагментов из-за не всегда высокой разрешающей способности плоскостных (зональных) камер довольно мал, их детализации помогает функция сильного цифрового увеличения (зум). В последние годы компанию системам зонального наблюдения за полотном всё чаще составляют блоки 100% контроля изображений на базе строчных (сканирующих) камер.
100% контроль
Чаще всего к системам такого рода ошибочно приравниваются алгоритмы обнаружения всех дефектов на полотне. Но система контроля находит лишь дефекты начиная с некоторой, физически определённой величины. 100% контроль полотна означает лишь, что оно постоянно контролируется по ширине при заданном уровне чувствительности, в значительной степени определяемой разрешающей способностью видеокамеры.
Виды камер
В последние годы технологии бурно развиваются. Недавно разрешающая способность камер не превышала 2000 пикселей. Сегодня на рынке есть одноцветные строчные камеры с разрешением свыше 8000 пикселей, а среднее разрешение цветных строчных камер — 2000 пикселей. Существенный вклад в качество изображения сделала 3-чиповая (3-процессорная — прим. ред.) технология, повысившая частоты линейного сканирования и качество изображения. Большие удобства привнесли новые программные интерфейсы. Расстояние в 10 метров между соединёнными стандартными кабелями камерой и процессором — теперь не проблема.
Размер дефектов
 |
| Рис. 1. Иллюстрация влияния разрешения системы на распознавание дефектов. Слева — разрешение 6000 пикселей, справа — 2000 пикселей |
Минимальный размер фиксируемого дефекта (фактически, размер пикселя — прим. ред.) зависит от разрешающей способности камеры и ширины полотна. Следует чётко разделять контроль поверхности и печатного изображения. В основе первого — допущение о равномерном изменении контраста при одновременном установлении нижнего и верхнего значений, что при возникновении минимального дискретного отклонения позволяет фиксировать разницу в один пиксель. При контроле изображения, например, текста, во внимание следует принимать и соседние пиксели. На практике минимальный размер дефекта картинки не превышает величины 3х3 пикселя. На рис. 1 — буква, отображаемая камерой с 6000 и 2000 пикселей. Если горизонтальная линия в «e» отсутствует, система с разрешением 2000 пикселей не сможет распознать её неизбежное превращение в «c».
Скорость контроля
Определяется не только разрешающей способностью. Вопрос в том, до какой скорости допустим контроль при заданной величине дефекта. Возможности системы в сочетании с разрешающей способностью камеры и её скоростью определяют три параметра — ширина полотна, его скорость и минимальная величина дефекта. На рис. 2 показано, какие скорости при различной ширине полотна могут достигаться при наличии камеры с 6000 пикселями и частотой линейного сканирования 25 кГц. При построении графика предполагалось, что разрешающая способность вдоль и поперёк полотна идентичны. Скорость полотна можно повысить, увеличив разрешение, следовательно, величину обнаруживаемого дефекта по направлению движения. В таком случае говорят не о «квадратных», а о «прямоугольных» пикселях.
 |
| Рис. 2. Зависимость от скорости полотна минимального размера дефекта, обнаруживаемого по ширине полотна при обработке только квадратных пикселей |
Разумеется, принимающий данные компьютер должен успевать их обрабатывать. Ведь скорость передачи данных очень высока: камера с 6000 пикселей передаёт до 160 млн точек изображения в секунду. Современная вычислительная техника сделала колоссальный шаг вперёд.
Системы управления на базе 100% инспекции
В рамках стандартных систем управления техпроцессом 100% инспекция может применяться:
- на стадии допечатной подготовки, при анализе цветопроб;
- во время печати для фиксации дефектов и снижения количества брака;
- в ходе послепечатной обработки при перемотке отпечатанных рулонов, совмещаемой с завершающей стадией контроля продукции.
Стремительный рост производительности персональных компьютеров и объёмов оперативной памяти способствовал внедрению непрерывного контроля изображения в технологический процесс. Если ранее речь шла лишь об отображении дефекта на мониторе, сегодня можно непрерывно протоколировать контроль, иметь доступ к графической базе данных дефектов (рис. 3) по каждому рулону (Roll Map). Анализируя её, печатник распознает серьёзную, повторяющуюся ошибку, оценит необходимость остановки машины. Как видно из рис. 3, дефектные участки выводятся на графике в виде прямоугольных символов, щелчком по которым оператор выводит на экран детальное изображение дефекта.
 |
| Рис. 3. Графическая база данных (Roll Map). Справа — детальное изображение выбранного дефекта |
Как быть с дефектами, хотя и обнаруженными, но не устранёнными при печати? Поскольку они сохранены в базе данных рулонов Roll Map, их можно локализовать на этапе перемотки. В этом важнейшее преимущество 100% контроля, ибо, проанализировав дефекты, оператор печатной машины информирует инспекционную систему перемотчика об уровне их допустимости. Подобный режим плановой локализации (scheduling) резко повышает производительность в сравнении с обычным контролем рулона на перемоточной машине, останавливающейся после каждой обнаруженной ошибки. В случае плановой локализации остановы при обнаружении несущественных ошибок исключены (на каждый требуется не менее 30 с). Заметный выигрыш: ведь оператор обычной инспекционной системы часто заведомо понижает её точность, что может привести к пропуску бракованных участков.
Для применения указанной функции должно быть известно место расположения дефекта на полотне, для чего с обратной его стороны наносят позиционный код с помощью маркировочного принтера. Наиболее эффективны лишь те системы, где позиционный код распознаётся на максимальных скоростях перемотчика.
Понять, в чём достоинства и недостатки 100% инспекции, устанавливаемой на печатной машине или перемотчике, поможет таблица.
Выводы
Хотя системы 100% инспекции полотна — новая технология, ожидаемые новинки в сфере разработок видеокамер и компьютерных систем резко поднимут её возможности в области упаковочной и этикеточной флексопечати. Из-за огромного объёма анализируемой информации и ограниченной вычислительной мощности разработчики 100% систем вынуждены довольствоваться статическими алгоритмами, но скоро всё чаще будут применяться адаптивные методы. Важным моментом их развития станет интеграция в системы управления рабочим процессом и распределения данных.
Об авторе: Штефан Кребс (s.krebs@erhardt-leimer.com), руководитель отделения Print Inspection компании Erhardt+Leimer.
