­

Nowe podejście do niezawodnej kontroli nadruków

środa, 12. lutego 2014

Wyjątkowa kombinacja sensora kontaktowego (Contact Image Sensors, CIS), firmy Mitsubishi Electric i biblioteki programowej CVB Flex Inspect, firmy STEMMER IMAGING, to niezwykłe narzędzie do kontroli nadruków zabezpieczeń, przede wszystkim hologramów zabezpieczających.

Kontrola i weryfikacja znaków zabezpieczających często znajdują zastosowanie w produkcji materiałów z nadrukiem wielotorowym, wstęgowych lub arkuszowych jak np. banknoty, czeki, losy loteryjne lub naklejki zabezpieczające dla oprogramowania. Pośród wymagań stawianych tym aplikacjom występują zwykle: kontrola obecności, pozycji i kompletności elementów nadruku takich jak zintegrowane naklejki foliowo-​hologramowe (Rys.1) lub kontrola specjalnych znaków w surowym papierze jak np. znaki wodne i inne zabezpieczenia.

Kontrola takich zabezpieczeń najczęściej realizowana jest przez porównanie z wzorcem, często nazywanym Złotym Wzorcem (Golden Template). Odchyłki, które ujawniane są podczas kontroli, kwalifikowane są przez system wizyjny jako braki. Dwa czynniki maja przy tym decydujący wpływ na skuteczność tego rozwiązania. Pierwszy to powtarzalność warunków rejestracji obrazów wzorca i kontrolowanego obiektu. Drugi do nieczułość metody kontrolnej na nieuniknione i akceptowalne zmiany wyglądu kontrolowanych obiektów, wynikające z poprawnego chociaż nie w pełni stabilnego procesu produkcyjnego. Kombinacja sensora CIS i CVB Flex Inspect optymalnie spełnia powyższe wymagania.

Obróbka obrazów z sensorem kontaktowym (CIS)

Do kontroli wyrobów w postaci szerokich wstęg lub arkuszy, jak np. etykiety bezpieczeństwa często stosowane są tradycyjnie kamery liniowe z obiektywami entocentrycznymi. Ponieważ kamera przez taki obiektyw obserwuje obiekt pod różnymi katami, stanowi to problem szczególnie w przypadku skanowania hologramów, które różnie wyglądają z różnych kierunków obserwacji.

Nowe sensory kompaktowe CIS, serii KD, z Mitsubishi Electric, uzyskują bezdystorsyjny obraz o niezmiennej skali 1:1 wzdłuż całej długości sensora. Rejestracja obrazu w sensorach CIS realizowana jest przez dwa rzędy soczewek cylindrycznych (światłowodowe, z gradientowym współczynnikiem załamania), zainstalowane na 3-liniowym sensorze CMOS. Pojedyncza soczewka obejmuje tylko bardzo mały obszar obiektu. Dzięki nakładaniu się pól widzenia pojedynczych soczewek w kamerze składany jest pełen obraz, o pełnej szerokości skanowania, czysty i ostry, o rozdzielczości 600 dpi.

Podwójny oświetlacz z białych LED-ów, zainstalowany w sensorze może, być niezależnie sterowany w celu uzyskania optymalnej intensywności, co jest bardzo przydatne w wielu zadaniach. Oświetlenie na całej długości czujnika jest bardzo jednorodne i wolne od cieni na brzegach obrazu, co umożliwia niezawodne wykrywanie defektów również przy krawędzi obrazu. System tworzy obraz quasi-​telecentryczny w każdym pikselu, co wpływa na niezwykłą jednorodność obrazu. W wyniku tego uzyskuje się wysoka wierność odwzorowania hologramów, pokazaną na zdjęciu 2. Wyjście danych to standardowy interfejs CameraLink. Produkty CIS dostępne są w trzech różnych długościach 309, 617 i 926 mm.

Pakiet bibliotek CVB Flex Inspect

Trudności w tradycyjnym porównywaniu obiektów z "Golden Template" są nieuniknione i wynikają z występowania defektów w mało ważnych (nie krytycznych) obszarach porównywanych obiektów. Różnice te są wykazywane przez program analizy obrazu a obiekt jest dyskwalifikowany. CVB Flex Inspect stosuje inne podejście do tego zagadnienia, bazujące na najnowszych wynikach badań dziedzinie automatycznego uczenia: zamiast bazować na jednym wzorcu podczas uczenia system zapamiętuje wiele wzorów, podobnych ale nie identycznych, tworząc bazę dopuszczalnych odchyłek. W trybie inspekcji CVB Flex Inspect porównuje bieżące obrazy obiektów z obrazem bazowym, z uwzględnieniem wszystkich dopuszczalnych odchyleń i oblicza różnicę obrazów.

W trybie uczenia program ten uczy się, jakie odchyłki mogą wystąpić i odpowiednio modyfikuje złoty wzorzec (Golden Template). Uwidacznia to poziom zmian produktów i daje lepsze wyczucie tego, czego się system nauczył i jakie różnice są akceptowane. Jeśli system wykryje nieznane odchylenie, alarmuje użytkownika, który może następnie zdecydować, czy przyjąć to odchylenie jako akceptowalne i włączyć je do zakresu dopuszczalnych odchyłek, czy zakwalifikować je jako błąd. CVB Flex Inspect może pracować na wielordzeniowych procesorach Intela z dwoma lub większa liczbą niezależnych rdzeni. Program może przetwarzać obrazy częściowe lub grupy pikseli niezależnie, na różnych rdzeniach procesora.

Pełna elastyczność

CVB Flex Inspect jest jednym z wielu narzędzi programistycznych niezależnych hardware-​owo bibliotek Common Vision Blox (CVB) z firmy STEMMER IMAGING. Narzędzie to zostało opracowane dla CVB przez brytyjską firmę Vision Experts i zawiera specjalny algorytm rozpoznawania wzorów, który może pracować z obrazami z kamer liniowych lub 2D. STEMMER IMAGING jest strategicznym partnerem firmy Mitsubishi Electrics w dziedzinie sprzedaży sensorów kontaktowych CIS. Jako największy w Europie dostawca technologii wizyjnej i partner Klientów OEM-owych, integratorów systemów i lokalnych dystrybutorów, w przemyśle i nauce, grupa STEMMER IMAGING może skonfigurować i zaoferować optymalne rozwiązanie dla analizy obrazu.

­