凹印大張產品墨層厚度測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于凹印過程質量控制技術領域，特別設及一種凹印大張產品墨層厚度測 量方法。
【背景技術】
[0002] 在鈔票印刷工藝中，對墨層厚度的要求主要集中在凹印工序，因為凹印墨層厚度 相對于其他工序傳遞到紙張上的油墨量大，從直觀和觸摸感覺上能感覺到凹印區域墨層的 凹凸感，提升了人民幣的外觀質量，也增加了人民幣的手感和防偽特性，因此，總公司對凹 印墨層的印刷厚度提出了進一步的要求，需要保證墨層厚度的一致性。
[0003] 目前，國內外有多種檢測墨層厚度的儀器及方法，其大致分為=種；1、激光測距 法，通過激光對鈔票的墨厚進行絕對測量，但是激光測量針對點進行測量，雖然對于一點的 測量精度高，但是對選取點的要求較高，一個點的厚度無法體現整體外觀的厚度，并且無法 快速有效的選取到合適的點進行測量，而且還要選取多個點進行平均測量，耗時長，且無法 保證多個點測量結果的準確性，在大生產的過程中無法對油墨厚度進行快速的測量；2、密 度計測量法，是相對測量，測量結果不直觀，而且只能測量局部色塊，不適用于復雜紋理測 量；3、采用=維相機測量，雖然精度高，但無法去除紙張本身的形變對墨厚測量的影響。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于；針對上述存在的問題，提供一種能夠實現印刷過程中，對凹印 大張產品墨層厚度的實時控制和實時指導，在源頭控制凹印墨層厚度質量的凹印大張產品 墨層厚度測量方法。
[0005]本發明的技術方案是該樣實現的；凹印大張產品墨層厚度測量方法，其特征在于： 包括W下步驟：
[0006]a)、在現有的凹印大張離線檢測儀的檢測箱體上設置墨層厚度測量儀；
[0007] b)、所述墨層厚度測量儀通過多光譜相機及光源對凹印產品圖像進行采集，得到 多譜段圖像；
[000引 C)、利用光譜重建算法得到真實的復原反射光譜；
[0009] d)、通過反射光譜能量與墨層厚度的映射關系，得到墨層厚度的測量值，并數值化 顯示在凹印離線檢測儀顯示界面上，并將檢測結果納入凹印離線評分系統。
[0010] 本發明所述的凹印大張產品墨層厚度測量方法，其在所述步驟b)中，所述多光譜 相機由多組CCD傳感器和不同譜段的濾色鏡組成，其同時對同一目標進行成像，最后將不 同譜段的圖像進行配準到一幅多譜段彩色圖像，再利用光譜重建的方法將目標物體的反射 光譜準確還原出來。
[0011] 本發明所述的凹印大張產品墨層厚度測量方法，其特征在于：所述光源具備能消 除產品底紋和形變干擾的光譜，光的吸收作用是受朗伯定律和比爾定律該兩個物理定律支 配的，通過對各種產品的需要檢測墨層厚度的各種油墨進行光譜反射曲線進行分析，從各 種油墨的反射光譜曲線中尋找共同的吸收區域，作為墨厚光源的照射光譜。
[0012] 本發明所述的凹印大張產品墨層厚度測量方法，其在所述步驟b)中，所述光源采 用長為740mm，寬為120mm，高為72mm的尺寸，照明長度為640mm，照明寬度為15mm，白光照 度為200000LX，工作高度為7mm，電功率為850W，電壓為DC48V。
[0013] 本發明所述的凹印大張產品墨層厚度測量方法，其在所述步驟C)中，所述光譜重 建算法是將已知光譜分布Ik(人）的光源照射到目標物體上，檢測目標的信息r(A)加載 到反射光上，通過成像系統O(A)后再經過多個濾光片CDk(A),最后成像在CCD祀面上 a(A)，得到的圖像輸出為Ck,ek是系統噪聲，公式如下：
[0014]
[0015] 由于入射光源的光譜特性、成像光路、濾光片W及CCD傳感器的光譜響應特性也 是已知的，通過輸出圖像可W得到檢測目標的光譜特性r(入）。
[0016] 本發明所述的凹印大張產品墨層厚度測量方法，其在所述步驟d)中，油墨吸收反 射后，通過多光譜相機采集，光譜能量積分轉換為油墨光譜能量，朗伯定律指出，在一定的 波長下，光的能量吸收量與吸光材料的厚度成正比，比爾定律指出，在一定的波長下，光的 能量吸收量與吸光材料的濃度成正比，朗伯-比爾定律可W寫成下面的數學形式；
[0017]
[0018] 式中；1。、1為入射光及通過樣品后的透射光強度；A為吸光度，舊稱光密度；C為樣 品濃度；d為光程，即盛放溶液的液槽的透光厚度；k為光被吸收的比例系數；T為透射比， 即透射光強度與入射光強度之比；
[0019] 由于油墨本身的性質所引起的使得光譜吸收能量值與厚度不成正比，而呈現出一 種極為復雜的關系，而且還與印刷用的紙張有很大關系，實際上印刷油墨層的光譜能量D， 并不因油墨層的厚度變大而無限地增加，多數的紙張油墨厚度在達到一定厚度時便達到飽 和狀態，油墨吸收光譜能量密度值不在增加，設飽和狀態時的密度值為則可寫出下面的 關系式：
[0020] 曲=m(D<"-D) ?dl
[0021] 經積分、整理后，有：
[002引D = Dm (l-e-mi)
[0023] m為紙張平滑常數，為油墨的飽和光譜能量吸收密度，也為常數；
[0024]則 1 =-Ln(1-D/D" )/m。。
[0025] 本發明通過具備能消除產品底紋和形變干擾的光譜的光源照射凹印大張產品，通 過多光譜相機進行凹印大張產品的反射光譜復原，利用光譜能量與墨層厚度的映射關系， 設計圖像算法計算得到凹印大張產品的墨層厚度測量值，實現印刷過程中，對凹印大張產 品墨層厚度的實時控制和實時指導，在源頭控制凹印墨層厚度的質量。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發明中光譜重建算法示意圖。
[0027] 圖2是本發明中油墨反射密度與墨層厚度的關系圖。
【具體實施方式】
[002引下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
[0029] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0030] 一種凹印大張產品墨層厚度測量方法，包括W下步驟：
[0031] a)、在現有的凹印大張離線檢測儀的檢測箱體上設置墨層厚度測量儀，原有兩臺 相機保持原有的結構設計不變。
[0032] 要滿足W下S種檢測要求；紅外+OVI，紅外+墨厚，OVI+墨厚。故在現有的凹印大 張離線檢測儀的檢測箱體上分別在OVI工位和紅外工位設計加裝墨層厚度檢測工位，即下 表所示：
[0033]
[0035]b)、所述墨層厚度測量儀通過多光譜相機及光源對凹印產品圖像進行采集，得到 多譜段圖像。其中，所述多光譜相機由多組CCD傳感器和不同譜段的濾色鏡組成，其同時 對同一目標進行成像，最后將不同譜段的圖像進行配準到一幅多譜段彩色圖像；所述光源 具備能消除產品底紋和形變干擾的光譜，光的吸收作用是受朗伯定律和比爾定律該兩個物 理定律支配的，通過對各種產品的需要檢測墨層厚度的各種油墨進行光譜反射曲線進行分 析，從各種油墨的反射光譜曲線中尋找共同的吸收區域，作為墨厚光源的照射光譜，從而找 到相應的入射光源的光譜區間，根據所需入射光譜的譜段，設計相應的入射光源。所述光源 采用長為740mm，寬為120mm，高為72mm的尺寸，照明長度為640mm，照明寬度為15mm，白光 照度為200000LX，工作高度為7mm，電功率為850W，電壓為DC48V。
[0036] 在成像方案設計前，進行過成像實驗，結果如下：
[0037]
[003引其中，主要的成像器材為相機及鏡頭。
[0039] 相機的系統設計分辨率為0.045mm/pixel，要滿足檢測幅面的要求，因此需要選擇 4K的相機4096*0. 045mm= 184mm，同時需要滿足的條件：彩色線陣相機；行頻滿足需要；高 信噪比；因此選擇德國chromasens共同研發Al1PIXA4K線掃描相機，實驗也對該相機進行 評估過。
[0040] 鏡頭的設計分辨率為0.〇45mm/pixel，光學放大倍率為0. 222。箱體的空間限制尺 寸為709mm，需選用合適焦距的鏡頭，使物象距在709mm左右偏差一定的范圍，W方便與機 械設計安裝。因此選擇SchneiderIOOmm焦距鏡頭。
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