一种用于多色组凹印机的色标快速检测方法与流程

1.本发明涉及凹版印刷技术领域，具体涉及一种用于多色组凹印机的色标快速检测方法。


背景技术：

2.随着人类物质文化生活水平的提高和消费观念的改变,国内包装类市场近十年来每年以20％以上的速度增长，其中，包装印刷市场的增长更快，且印刷的质量和品位也在不断地提高。包装印刷不再是简单的说明和文字,而是企业文化、企业形象、产品品牌的最有效的传播载体,更是产品内在质量和产品外观形象的完美统一同时设计新颖、印刷精美的印刷包装给顾客更深刻的印象和极大的吸引力。
3.凹版印刷因其版面特征而得名。由于其独特的印刷方式,使得凹版印刷具有以下几个优势：墨层厚、色彩鲜艳、层次丰富耐印力高,相对成本低适合连续绵延的图案的印刷适用范围广,凹版印刷既可在传统的纸张上进行印刷,又可在薄膜、铝箔、转印纸等其他材料上印刷适合较长期投资。
4.套色控制系统,是凹版印刷机的重要组成部分,负责控制各印色的准确定位,对印刷质量起着决定作用,随着电机控制技术、计算机技术以及信息技术的发展,目前凹版印刷机的光电套色系统已经成为设备技术进步的关键技术。色标检测光电传感系统广泛应用于包装、印刷等行业套准控制系统中，用以实现对颜色的判别和色标的检测。通过与其他设备装置的配合使用，实现对位置、长度、数量等物理量的检测。
5.在彩色印刷中一副彩色的图案由多种颜色组成，印刷时采用每种颜色的图案按照一定顺序分别印刷。当不同颜色的印刷相对位置不准确时，就会使印刷图案出现重影的情况，这就是印刷精度的问题。为了获得清晰的彩色图案，必须使不同色彩的单色图案精确的套印在同一位置，所以在印刷过程中需有伺服电机位置闭环控制系统来实时纠正套色误差。为了检测和修正套色误差，需要一种能检测套印位置、误差距离等参数的传感器系统。色标检测光电传感系统能准确及时的检测出套色系统中的表示印刷偏差的色标信号，为彩色印刷自动套准系统的稳定运行提供了可靠保障。
6.在实际套印过程中，由于套印流水线速度较快、张力控制不稳定、导辊与压辊的相对位置滑动、承印物的温度敏感特性等，从而导致图案套印位置的偏差。各类偏差的叠加下，严重影响了印刷产品的质量。由于对印刷精度和速度的要求，人工难以修正这类偏差，误差检测机构采用色标检测光电传感系统能准确检测出套印误差。色标检测光电传感系统的快速性、实时性、精确度直接影响误差检测机构和控制系统的误差校正，从而影响包装、印刷产品的质量。色标检测光电传感系统在印刷过程开始后，如何快速准确对光电系统检测得到的色标信号进行处理获取到准确的色标信号位置？这一操作的快速性、准确性严重影响印刷质量及废料多少，对企业效益有较大影响。因此，对光电检测系统信号的快速准确处理十分必要。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种用于多色组凹印机的色标快速检测方法，其可以实时监测套色系统光电眼信号，能够实现色标信号特征提取及色标位置标注，辅助套色系统快速实现自动套准。
8.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
9.本发明提供一种用于多色组凹印机的色标快速检测方法，所述色标快速检测方法包括：
10.s1：输入印刷成品样图；
11.s2：采集所述印刷成品样图中的样图色标信号；
12.s3：根据所述样图色标信号，采用滑窗及聚类算法，获取所述多色组凹印机中各色组的印刷色标信号。
13.可选择地，所述步骤s2中，利用所述多色组凹印机中多各色组的光电眼，采集所述印刷成品样图中的样图色标信号。
14.可选择地，所述步骤s3中，所述滑窗及聚类算法包括：
15.a1：将所述印刷色标信号分割为若干个子序列；
16.a2：提取并识别若干个所述子序列中的色标子序列；
17.a3：采用聚类算法归类并划分所述色标子序列中的色标值；
18.a4：将所述色标值输出为所述印刷色标信号。
19.可选择地，所述步骤a1包括：
20.使用长度为l的滑动窗口对时间序列进行等长度划分。
21.可选择地，所述时间序列表达式为：
22.y＝(y(t1),y(t2),y(t3)
…
y(tn))
23.其中，y表示长度为n的时间序列，y(ti)为ti时刻记录的数据，ti为采集时刻，i＝1,2,
…
,n。
24.可选择地，所述步骤a2包括：
25.a21：获取所述若干子序列中的目标子序列；
26.a22：计算所述目标子序列中任意相邻的两个数据之间的斜率；
27.a23：重复所述步骤a21和所述步骤a22，直到获得所述目标子序列中所有的斜率；
28.a24：根据所述所有的斜率，得到所述所有斜率的置信区间距离半径；
29.a25：判断所述置信区间距离半径是否大于预设阈值，若是，则将所述目标子序列作为色标子序列输出；否则，返回所述步骤a21。
30.可选择地，所述步骤a22中，所述斜率为：
[0031][0032]
其中，ki表示第i个数据的斜率；yj(i)第j个子序列的第i个数据；yj(i-1)表示第j个子序列的第i-1个数据；ti为第i个数据的采集时刻；t
i-1
表示第i-1个数据的采集时刻。
[0033]
可选择地，所述步骤a24中，所述置信区间距离半径为：
[0034][0035]
其中，dj为第j个子序列的置信区间距离半径；为置信上限，且θj为置信下限，且z为随机变量且满足n(0,1)的正态分布，a为置信水平，取a＝0.05，表示第j个子序列斜率的均值；σj表示为第j个子序列斜率的均方差。
[0036]
可选择地，所述步骤a3包括：
[0037]
a31：聚类多色组凹印机中各色组的所有信号，得到聚类样本集合；
[0038]
a32：将所述聚类样本集合进行分类操作，得到分类后的多个聚类样本；
[0039]
a33：计算目标聚类样本的聚类中心；
[0040]
a34：根据目标聚类样本的聚类中心，得到所述目标聚类样本的隶属度矩阵；
[0041]
a35：判断所述目标聚类样本的隶属度矩阵与前一个聚类样本的隶属度矩阵之差的绝对值是否小于允许误差，若是，输出所述目标聚类样本为所述色标值；否则，迭代次数加1并返回所述步骤a33。
[0042]
可选择地，所述步骤a33中，所述计算目标聚类样本子集的聚类中心为：
[0043][0044]
其中，为第i个簇的聚类中心；表示前一个聚类样本的隶属度矩阵u中第k个样本数据隶属于第i个簇的概率，且为聚类样本xk到聚类中心vi的距离；m表示加权指数；xk表示第k个样本数据的聚类样本；c为常数且表示样本数据的总类；h为迭代次数。
[0045]
本发明具有以下有益效果：
[0046]
本发明改变了现有套色系统人工寻找色标位置耗时长、不准确的缺点。基于样图的多色组凹印机色标快速检测方法能够实时监测光电眼信号状态，记录并实时处理，在机组初始印刷阶段或更换印刷配方时能够快速检测到色标位置并完成标记，辅助套色系统快速完成套色，节约物料、提升效益。该方法还可以根据记录的光电眼实时数据对套色效果进行监测及预测分析，如果预测结果发现印刷系统某色组出现偏离，则会实时报警提醒操作人员注意印刷过程张力或其他因素产生变化，及时调整使得系统快速恢复稳定
附图说明
[0047]
图1为本发明所提供的用于多色组凹印机的色标快速检测方法的流程图；
[0048]
图2为凹印组控制系统的结构图；
[0049]
图3为光电眼色标检测示意图；
[0050]
图4为滑窗及聚类算法的流程图；
[0051]
图5为滑窗结构示意图；
[0052]
图6为步骤a2的分步骤流程图；
[0053]
图7为步骤a3的分步骤流程图。
具体实施方式
[0054]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0055]
实施例
[0056]
本发明提供一种用于多色组凹印机的色标快速检测方法，参考图1所示，所述色标快速检测方法包括：
[0057]
s1：输入印刷成品样图；
[0058]
这里，主要将印刷成品样图输入至凹印组控制系统中，参考图2所示。此外，在本发明所提供的用于多色组凹印机的色标快速检测方法中，印刷成品样图可以是前一次印刷所采用的印刷样图，也可以是新的印刷方案所采用的印刷样图，本发明不做具体限制。
[0059]
s2：采集所述印刷成品样图中的样图色标信号；
[0060]
这里，参考图3所示，主要通过多色组凹印机上各色组的光电眼对印刷成品样图中的样图色标信号进行采集，当然，本领域技术人员也可以结合本发明和实际情况选择其他方式，以对样图色标信号进行采集，本发明不做具体限制。
[0061]
此外，这里采集到的样图色标信号将作为色标基准信号，以进行后续工作。
[0062]
s3：根据所述样图色标信号，采用滑窗及聚类算法，获取所述多色组凹印机中各色组的印刷色标信号。
[0063]
可选择地，所述步骤s3中，参考图4所示，所述滑窗及聚类算法包括：
[0064]
a1：将所述印刷色标信号分割为若干个子序列；
[0065]
这里，使用长度为l的滑动窗口对时间序列进行等长度划分。
[0066]
所述时间序列表达式为：
[0067]
y＝(y(t1),y(t2),y(t3)
…
y(tn))
[0068]
其中，y表示长度为n的时间序列，y(ti)为ti时刻记录的数据，ti为采集时刻，i＝1,2,
…
,n。
[0069]
在时间序列的子序列分割中，采用长度为l(l≤n)的滑动窗口对时间序列进行等长度的分割，然后向后移动一个步长r(通常r＝1),连续滑动(n-1)/r次，形成个等长度的子序列片段，具体参考图5。
[0070]
a2：提取并识别若干个所述子序列中的色标子序列；
[0071]
可选择地，参考图6所示，所述步骤a2包括：
[0072]
a21：获取所述若干子序列中的目标子序列；
[0073]
a22：计算所述目标子序列中任意相邻的两个数据之间的斜率；
[0074]
a23：重复所述步骤a21和所述步骤a22，直到获得所述目标子序列中所有的斜率；
[0075]
斜率能够表述子序列的结构特征，但是斜率信息分布随机，为了准确描述子序列斜率信息分布情况，采用斜率的置信区间距离半径作为子序列的特征表示，特征提取步骤如下：
[0076]
假设其中某一个子序列为根据以下公式计算该子序列中任意相邻两个数据点之间的斜率：
[0077][0078]
其中，ki表示第i个数据的斜率；yj(i)第j个子序列的第i个数据；yj(i-1)表示第j个子序列的第i-1个数据；ti为第i个数据的采集时刻；t
i-1
表示第i-1个数据的采集时刻。
[0079]
则在该子序列yj中，共得到l-1个斜率值，可得斜率的置信区间距离半径为：
[0080]
所述置信区间距离半径为：
[0081][0082]
其中，dj为第j个子序列的置信区间距离半径；为置信上限，且θj为置信下限，且z为随机变量且满足n(0,1)的正态分布，a为置信水平，取a＝0.05，表示第j个子序列斜率的均值；σj表示为第j个子序列斜率的均方差。
[0083]
基于提取的子序列特征，给出疑似色标子序列的判断模型:假设含有n个变量的时间序列y＝(y(t1),y(t2),y(t3)
…
y(tn))，存在第j个子序列斜率的置信区间距离半径dj》γ，其中γ为阈值，则认为时间序列y中的第j个子序列yj为色标子序列，其中含有色标特征值，待进一步实现色标特征值与样本特征值的归类。
[0084]
a24：根据所述所有的斜率，得到所述所有斜率的置信区间距离半径；
[0085]
a25：判断所述置信区间距离半径是否大于预设阈值，若是，则将所述目标子序列作为色标子序列输出；否则，返回所述步骤a21。
[0086]
a3：采用聚类算法归类并划分所述色标子序列中的色标值；
[0087]
可选择地，参考图7所示，所述步骤a3包括：
[0088]
a31：聚类多色组凹印机中各色组的所有信号，得到聚类样本集合；
[0089]
a32：将所述聚类样本集合进行分类操作，得到分类后的多个聚类样本；
[0090]
a33：计算目标聚类样本的聚类中心；
[0091]
可选择地，所述步骤a33中，所述计算目标聚类样本子集的聚类中心为：
[0092]
[0093]
其中，为第i个簇的聚类中心；表示前一个聚类样本的隶属度矩阵u中第k个样本数据隶属于第i个簇的概率，且为聚类样本xk到聚类中心vi的距离；m表示加权指数；xk表示第k个样本数据的聚类样本；c为常数且表示样本数据的总类；h为迭代次数。
[0094]
a34：根据目标聚类样本的聚类中心，得到所述目标聚类样本的隶属度矩阵；
[0095]
a35：判断所述目标聚类样本的隶属度矩阵与前一个聚类样本的隶属度矩阵之差的绝对值是否小于允许误差，若是，输出所述目标聚类样本为所述色标值；否则，迭代次数加1并返回所述步骤a33。
[0096]
具体地，设聚类样本集合x＝{x1,x2,x3,
…
xn}，现将数据x划分为c类(2≤c≤n)，设其聚类中心为v＝{v1,v2,v3…
vc}；设隶属度矩阵为u＝[u
ik
]c×n，其中元素u
ik
∈[0,1]代表第k个样本数据隶属于第i个簇的概率(1≤k≤n,1≤i≤c)。通过迭代调整(u，v)使目标函数取得最小值:
[0097][0098]
式中:m表示加权指数且通常m＝2；为聚类样本xk到聚类中心vi的距离。
[0099]
具体步骤如下,首先计算聚类中心v＝{v1,v2,v3…
vc}
[0100][0101]
式中h为迭代次数。
[0102]
然后更新隶属度矩阵:
[0103][0104]
直到||u
h-u
h-1
||《ε，其中ε为允许误差；否则令h＝h 1，重复上述步骤，直到满足条件为止。
[0105]
a4：将所述色标值输出为所述印刷色标信号。
[0106]
本发明改变了现有套色系统人工寻找色标位置耗时长、不准确的缺点。基于样图的多色组凹印机色标快速检测方法能够实时监测光电眼信号状态，记录并实时处理，在机组初始印刷阶段或更换印刷配方时能够快速检测到色标位置并完成标记，辅助套色系统快速完成套色，节约物料、提升效益。该方法还可以根据记录的光电眼实时数据对套色效果进行监测及预测分析，如果预测结果发现印刷系统某色组出现偏离，则会实时报警提醒操作人员注意印刷过程张力或其他因素产生变化，及时调整使得系统快速恢复稳定。
[0107]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。