凹印大张产品墨层厚度测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于凹印过程质量控制技术领域，特别设及一种凹印大张产品墨层厚度测 量方法。
【背景技术】
[0002] 在钞票印刷工艺中，对墨层厚度的要求主要集中在凹印工序，因为凹印墨层厚度 相对于其他工序传递到纸张上的油墨量大，从直观和触摸感觉上能感觉到凹印区域墨层的 凹凸感，提升了人民币的外观质量，也增加了人民币的手感和防伪特性，因此，总公司对凹 印墨层的印刷厚度提出了进一步的要求，需要保证墨层厚度的一致性。
[0003] 目前，国内外有多种检测墨层厚度的仪器及方法，其大致分为=种；1、激光测距 法，通过激光对钞票的墨厚进行绝对测量，但是激光测量针对点进行测量，虽然对于一点的 测量精度高，但是对选取点的要求较高，一个点的厚度无法体现整体外观的厚度，并且无法 快速有效的选取到合适的点进行测量，而且还要选取多个点进行平均测量，耗时长，且无法 保证多个点测量结果的准确性，在大生产的过程中无法对油墨厚度进行快速的测量；2、密 度计测量法，是相对测量，测量结果不直观，而且只能测量局部色块，不适用于复杂纹理测 量；3、采用=维相机测量，虽然精度高，但无法去除纸张本身的形变对墨厚测量的影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于；针对上述存在的问题，提供一种能够实现印刷过程中，对凹印 大张产品墨层厚度的实时控制和实时指导，在源头控制凹印墨层厚度质量的凹印大张产品 墨层厚度测量方法。
[0005]本发明的技术方案是该样实现的；凹印大张产品墨层厚度测量方法，其特征在于： 包括W下步骤：
[0006]a)、在现有的凹印大张离线检测仪的检测箱体上设置墨层厚度测量仪；
[0007] b)、所述墨层厚度测量仪通过多光谱相机及光源对凹印产品图像进行采集，得到 多谱段图像；
[000引 C)、利用光谱重建算法得到真实的复原反射光谱；
[0009] d)、通过反射光谱能量与墨层厚度的映射关系，得到墨层厚度的测量值，并数值化 显示在凹印离线检测仪显示界面上，并将检测结果纳入凹印离线评分系统。
[0010] 本发明所述的凹印大张产品墨层厚度测量方法，其在所述步骤b)中，所述多光谱 相机由多组CCD传感器和不同谱段的滤色镜组成，其同时对同一目标进行成像，最后将不 同谱段的图像进行配准到一幅多谱段彩色图像，再利用光谱重建的方法将目标物体的反射 光谱准确还原出来。
[0011] 本发明所述的凹印大张产品墨层厚度测量方法，其特征在于：所述光源具备能消 除产品底纹和形变干扰的光谱，光的吸收作用是受朗伯定律和比尔定律该两个物理定律支 配的，通过对各种产品的需要检测墨层厚度的各种油墨进行光谱反射曲线进行分析，从各 种油墨的反射光谱曲线中寻找共同的吸收区域，作为墨厚光源的照射光谱。
[0012] 本发明所述的凹印大张产品墨层厚度测量方法，其在所述步骤b)中，所述光源采 用长为740mm，宽为120mm，高为72mm的尺寸，照明长度为640mm，照明宽度为15mm，白光照 度为200000LX，工作高度为7mm，电功率为850W，电压为DC48V。
[0013] 本发明所述的凹印大张产品墨层厚度测量方法，其在所述步骤C)中，所述光谱重 建算法是将已知光谱分布Ik(人）的光源照射到目标物体上，检测目标的信息r(A)加载 到反射光上，通过成像系统O(A)后再经过多个滤光片CDk(A),最后成像在CCD祀面上 a(A)，得到的图像输出为Ck,ek是系统噪声，公式如下：
[0014]
[0015] 由于入射光源的光谱特性、成像光路、滤光片W及CCD传感器的光谱响应特性也 是已知的，通过输出图像可W得到检测目标的光谱特性r(入）。
[0016] 本发明所述的凹印大张产品墨层厚度测量方法，其在所述步骤d)中，油墨吸收反 射后，通过多光谱相机采集，光谱能量积分转换为油墨光谱能量，朗伯定律指出，在一定的 波长下，光的能量吸收量与吸光材料的厚度成正比，比尔定律指出，在一定的波长下，光的 能量吸收量与吸光材料的浓度成正比，朗伯-比尔定律可W写成下面的数学形式；
[0017]
[0018] 式中；1。、1为入射光及通过样品后的透射光强度；A为吸光度，旧称光密度；C为样 品浓度；d为光程，即盛放溶液的液槽的透光厚度；k为光被吸收的比例系数；T为透射比， 即透射光强度与入射光强度之比；
[0019] 由于油墨本身的性质所引起的使得光谱吸收能量值与厚度不成正比，而呈现出一 种极为复杂的关系，而且还与印刷用的纸张有很大关系，实际上印刷油墨层的光谱能量D， 并不因油墨层的厚度变大而无限地增加，多数的纸张油墨厚度在达到一定厚度时便达到饱 和状态，油墨吸收光谱能量密度值不在增加，设饱和状态时的密度值为则可写出下面的 关系式：
[0020] 曲=m(D<"-D) ?dl
[0021] 经积分、整理后，有：
[002引D = Dm (l-e-mi)
[0023] m为纸张平滑常数，为油墨的饱和光谱能量吸收密度，也为常数；
[0024]则 1 =-Ln(1-D/D" )/m。。
[0025] 本发明通过具备能消除产品底纹和形变干扰的光谱的光源照射凹印大张产品，通 过多光谱相机进行凹印大张产品的反射光谱复原，利用光谱能量与墨层厚度的映射关系， 设计图像算法计算得到凹印大张产品的墨层厚度测量值，实现印刷过程中，对凹印大张产 品墨层厚度的实时控制和实时指导，在源头控制凹印墨层厚度的质量。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明中光谱重建算法示意图。
[0027] 图2是本发明中油墨反射密度与墨层厚度的关系图。
【具体实施方式】
[002引下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0030] 一种凹印大张产品墨层厚度测量方法，包括W下步骤：
[0031] a)、在现有的凹印大张离线检测仪的检测箱体上设置墨层厚度测量仪，原有两台 相机保持原有的结构设计不变。
[0032] 要满足W下S种检测要求；红外+OVI，红外+墨厚，OVI+墨厚。故在现有的凹印大 张离线检测仪的检测箱体上分别在OVI工位和红外工位设计加装墨层厚度检测工位，即下 表所示：
[0033]
[0035]b)、所述墨层厚度测量仪通过多光谱相机及光源对凹印产品图像进行采集，得到 多谱段图像。其中，所述多光谱相机由多组CCD传感器和不同谱段的滤色镜组成，其同时 对同一目标进行成像，最后将不同谱段的图像进行配准到一幅多谱段彩色图像；所述光源 具备能消除产品底纹和形变干扰的光谱，光的吸收作用是受朗伯定律和比尔定律该两个物 理定律支配的，通过对各种产品的需要检测墨层厚度的各种油墨进行光谱反射曲线进行分 析，从各种油墨的反射光谱曲线中寻找共同的吸收区域，作为墨厚光源的照射光谱，从而找 到相应的入射光源的光谱区间，根据所需入射光谱的谱段，设计相应的入射光源。所述光源 采用长为740mm，宽为120mm，高为72mm的尺寸，照明长度为640mm，照明宽度为15mm，白光 照度为200000LX，工作高度为7mm，电功率为850W，电压为DC48V。
[0036] 在成像方案设计前，进行过成像实验，结果如下：
[0037]
[003引其中，主要的成像器材为相机及镜头。
[0039] 相机的系统设计分辨率为0.045mm/pixel，要满足检测幅面的要求，因此需要选择 4K的相机4096*0. 045mm= 184mm，同时需要满足的条件：彩色线阵相机；行频满足需要；高 信噪比；因此选择德国chromasens共同研发Al1PIXA4K线扫描相机，实验也对该相机进行 评估过。
[0040] 镜头的设计分辨率为0.〇45mm/pixel，光学放大倍率为0. 222。箱体的空间限制尺 寸为709mm，需选用合适焦距的镜头，使物象距在709mm左右偏差一定的范围，W方便与机 械设计安装。因此选择SchneiderIOOmm焦距镜头。
[0041]
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