套色印刷机自动对色系统的设计及实现
［摘要］：设计并实现了一种基于机器视觉技术的套色印刷机自动对色系统，重点介绍了系统各功能模块的设计以及实现方法。该系统可加装在普通套色印刷机上进行改造使用，以此检测生产线上印刷品的套色质量。其套色精度为0.1mm，满足实际生产的需要，具有广泛的应用前景。
［关键词］：电子色标 数字图像处理 CCD 基准线法
近年来，随着经济的快速发展，印刷业的生产力和质量要求越来越高。在提高生产力的前提下，要获得高质量的产品，就需要加快高新技术的应用，在印刷设备上提高自动化水平。
目前，印刷机普遍使用CMYK四色印刷技术，即用C（cyan青），M（magenta洋红），Y （yellow黄色）和K（black黑色）四色油墨印制在印品上形成彩色图像。以四色印刷技术为原理的套色印刷机，其套色精度的好坏直接影响后续印刷质量，通常利用CMYK色标图案来检测印前的套色准确度。本文介绍一种基于机器视觉技术的套色印刷机自动对色系统的设计及实现方法。该系统是以计算机图像处理为基础，以CCD摄像机为信号采集手段，以微型计算机芯片为控制、执行机构的自动对色系统。
1 自动对色系统的功能模块设计
自动对色系统主要由电子色标、照明光源、同步信号控制系统、色标传感器和图像采集、处理及显示等部分组成，工作原理如下图1所示。首先由色标传感器检测到识辨标记，然后由信号传送至同步信号控制系统，经辨别分析，计算出同步信号，传送至图像采集卡。CCD摄像机根据图像采集卡的触发信号对色标 同步信号进行拍摄。所拍图像通过图像采集卡送入CPU进行处理，最后将计算的偏移数据显示到显示器上，同时利用专用接口将偏移量发送出去进行动态调整。
1.1 电子色标的设计
一般普通的印刷色标是为了方便人眼观看的。
当这四种颜色重合时，即为对准。利用计算机进行处理时，不同的颜色重合会产生新的颜色，这样就无法判断图形的真实颜色信息。根据实际印刷情况，色标只能放在印刷品的边缘，一般最大只有一到两厘米的地方。经多次试验，设计出专用于印刷业的电子色标，如下图3所示。色标的大小为7×7mm2，各线条宽为0.2mm，相邻两线条在X轴和Y轴上的距离皆为2mm。其中，黑色线Y=X=7mm，黄色线Y=X=5mm，品红色线Y=X=3mm，青色线Y=X=1mm。
1.2 同步信号控制系统
当色标检测到识辨标记后会产生如图5所示的电信号，其中U=3V。由单片机计算出同步信号作为图像采集卡的外触发信号。为了避免印刷中油墨以及纸张等其他污迹的干扰，只有当信号满足0.6ms≦t1=t3=t5≦3ms,0.5ms≦t2=t4≦2ms（范围误差为±0.3ms，相似误差为±0.2ms）时，可认为一个正确的同步信号。同时，利用光耦连接同步信号控制系统与图像采集卡，消除同步信号的外界干扰。
1.3 照明光源
系统采用白光光源。根据印刷机的工作速度，CCD摄像机的整帧快门速度控制在1/62000s，因此光源亮度要足够大。而强光直接照射在印刷白纸上会使纸张受热变形变黄。为了解决上述问题，利用光学透镜聚光，并采用光纤传输的方式做到冷光。
1.4 图像采集及处理模块
