一種基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法技術

本發明專利技術提供了一種基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法，首先確定鐳射紙的光柵類型及光學參數，根據光柵類型分析光柵衍射光，鏡面反射光，漫反射光的偏振特性；采用漫射光源，使照射在鐳射紙表面各點的光強和光的入射方向分布相同；選擇特定的偏振片，濾掉光柵衍射光，選擇性的濾掉或忽略鏡面反射光；通過線陣CCD相機獲取印刷品圖像，通過與對比訓練的所得的標準樣檢測待測樣本的印刷質量。與現有技術相比，本發明專利技術能很好的保證圖像獲取的一致性，能夠準確的檢測鐳射紙印刷品的質量問題，并且操作簡單，高效。

【技術實現步驟摘要】
一種基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法
本專利技術涉及一種基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法。
技術介紹
鐳射紙，又稱彩虹全息紙，是將全息圖案直接作在紙上的。鐳射紙表面是按一定規律排列的光柵結構陣列，全息圖案是光照在光柵結構陣列上產生的，光線照射在鐳射紙表面的光柵結構上，會發生衍射和干涉，因而會產生明亮、絢麗的色彩。因為光柵結構陣列的排列方式不同，或呈現出不同的彩色圖案，常見的有均勻分布的彩色圖案(素面鐳射紙)、多條明亮光柱的彩色條紋圖案(光柱鐳射紙)、各種碎花或多種的小圖形重復的彩虹圖案。鐳射紙表面的彩色圖案是由其表面的光柵結構對光的衍射和干涉所產生，不被印刷的圖像所遮蓋，具有很好的整體防偽功能。鐳射紙因其特殊的呈色效果，使得印刷品表面色彩明亮、絢麗，不同角度呈現不同的彩色圖案，既提升產品包裝的視覺效果，又有較好的防偽功能，增加了產品的競爭優勢，深受消費者與廠商喜愛，被廣泛應用于產品包裝印刷行業中。雖然鐳射紙表面具有良好的視覺效果，和較好的防偽功能，但是鐳射紙表面衍射產生的彩色光對鐳射紙表面圖的印刷圖像獲取的一致性有較大影響，圖像獲取時獲取的圖像的色彩中包含衍射光所產生的色彩影響，而且不同角度無衍射光的強度和波長也不一致，因此鐳射紙印刷品上不同區域的相同顏色，獲取的圖像中顏色不也不一致，無法實現高精度的機器自動檢測。如圖1、圖2所示，圖1光柱鐳射紙的微觀結構，圖2素面鐳射紙的微觀結構。從圖1顯示的銀光柱效果鐳射紙的表面結構圖可看出，銀光柱鐳射紙表面是由重復、規律性排列的，包含條紋光柵結構的圓點組成。從圖2顯示的素面效果鐳射紙表面結構圖可看出，素面全息紙的表面結構是由重復、規律性排列的二維正交微元全息光柵組成，因此鐳射紙的呈色基本單元是其表面的全息光柵結構，即在光柵的衍射作用下，從某個特定方向入射進來的白光中，不同波長的光波，其衍射偏移量并不相同，于是就可以看到連續色彩變化的彩虹效果，同樣其呈色特性也就依賴于全息光柵的性質，不同形狀的光柵結構得到不同的彩虹效果。目前許多印刷企業都是采用人工檢測，這樣不但檢測效率低，而且也提高了檢測成本。然而鐳射紙因其呈色特性受到越來越廣泛應用，因此，實現鐳射紙印刷質量的高精度自動檢測擁有很高的工業價值。由于鐳射紙表面的特殊的光學特性，在不消除衍射光的情況下，很難保證圖像獲取的一致性。目前對鐳射紙印刷品質量檢測主要是通過改變光源、圖像獲取角度來提高檢測精度。如圖3所示，圖3為現有對鐳射紙印刷品質量檢測的狀態示意圖。狹縫寬度越小，同時保持波長不變，則sinθmin，1＝λ/d越大，θmin，1也越大，因此觀察屏展示的第一級暗紋離開中央越遠，直到當狹縫寬度等于光波波長時，θmin，1＝pi/2，在觀察屏表面再也找不到第一級暗紋，整個觀察屏都被明紋覆蓋了多光束干涉光強度分布公式夫瑯和費單縫衍射的光強度為其中I0＝(Ra)2，u＝πasinθ/γ，顯然u恰為狹縫邊緣上的波陣面和中間的波陣面，在θ方向的相位差。多縫衍射是多光束干涉的單縫衍射調制效應，是多光束干涉和單縫衍射的綜合效果。它滿足由前推導的因此衍射主要是由此引起的，而圖像的獲取也同樣受到前后光波干擾疊加，通過增加特殊的偏振裝置可有效地減弱光線的干擾。
技術實現思路
為此，本專利技術的目的在于提供一種方便，快捷，高精度基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的。本專利技術利用鐳射紙表面光柵衍射光、鏡面反射光與漫反射光的偏振特性不一致，通過除衍射光和鏡面反射光進行檢測，檢測過程包括標準樣本選擇與測量樣本檢測。其中本專利技術一種基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法，具體包括以下步驟：步驟1：采用電鏡掃描儀，將標準樣本表面放大后，確定樣本表面的光柵結構類型、排列方式及光柵參數，其中所述光柵周期為d，狹縫寬度為a，狹縫間距為b，且d＝a+b；步驟2：根據標準樣本表面的光柵參數分析標準樣本表面衍射光的偏振特性；步驟3：根據步驟2中所確定的標準樣本表面衍射光的偏振特性，選擇偏振片；步驟4：選擇滿足標準樣本表面光柵結構對光源性能要求的漫射光源，漫射光源投射的光線在標準樣本表面的均勻分布；步驟5：設定線陣CCD相機拍攝角度，獲取標準樣本圖像，調節偏振片方向，且當標準樣本圖像顏色一致性最好時，固定偏振片方向；步驟6：使用線陣CCD相機獲取標準樣本圖像；步驟7：使用線陣CCD相機獲取測量樣本圖像；步驟8：將測量樣本圖像與標準樣本圖像進行比較，分析測量樣本印刷質量。優選地，步驟4中所選的漫射光源采用半圓形漫射板，所述LED光源發出的光線經過所述半圓形漫射板漫射。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：1、本專利技術可以保證鐳射紙印刷品圖像獲取的一致性，由于鐳射紙表面產生的各類型色光的偏振性不同，通過偏振特性消除干擾色光，可以得到穩定，一致的鐳射紙印刷品圖像，保證鐳射紙印刷品的檢測精度。2、本專利技術檢測效率高，因從圖像獲取時消除了干擾衍射光，減少了檢測后期圖像處理的復雜度，可以有效的提高檢測效率。3、本專利技術檢測精度高，鐳射紙印刷品檢測的主要干擾因素是衍射色光對印刷品原始顏色的影響，此方法相對于混雜衍射光的圖像中進行檢測，精度有明顯提高。附圖說明圖1為現有光柱鐳射紙的微觀結構示意圖；圖2為現有素面鐳射紙的微觀結構示意圖；圖3為現有對鐳射紙印刷品質量檢測的狀態示意圖；圖4為本專利技術標準樣鐳射紙表面光柵結構圖；圖5為本專利技術1級衍射光偏振態隨光柵閃耀角變化曲線示意圖；圖6為本專利技術4級衍射光偏振態隨光柵閃耀角變化示意圖；圖7為本專利技術不同閃耀級次上衍射光波的偏振態與入射光波偏振角的關系示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術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以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。請參閱圖4～7所示，圖4為本專利技術標準樣鐳射紙表面光柵結構圖；圖5為本專利技術1級衍射光偏振態隨光柵閃耀角變化曲線示意圖；圖6為本專利技術4級衍射光偏振態隨光柵閃耀角變化示意圖；圖7為本專利技術不同閃耀級次上衍射光波的偏振態與入射光波偏振角的關系示意圖。本專利技術實施例中選擇標準樣本和測量樣本均使用普通素面鐳射紙5張，進行如下分析。步驟1：使用鏡掃描儀，將標準樣本表面放大，直至可以確定標準樣本表面的光柵類型及光柵參數(光柵周期d，狹縫寬度a和狹縫間距b，d＝a+b)。將標準本樣裁切成合適的尺寸，使用電子顯微鏡進行放大，至3000倍，獲取光柵結構類型、排列方式、以及光柵參數。例如，通過對標準樣的電子顯微鏡照片分析，可知衍射光柵狹縫寬為a＝1um，狹縫間距為b＝1um，光柵周期d＝a+b＝2um。步驟2：根據標準樣表面的光柵類型，光柵排列方式和光柵參數，分析標準樣表面衍射光的偏振特性。定義Hx，Ey和Hz是非零分量的光波為P偏振波，Ex，Hy。和Ez。是非零分量的光波為S偏振波.根據Yee元胞對時間和空間采用中心差分近似，可以得到有限差分方程：其中αn＝k0sinθ+2πn/d式中k為真空中波矢，θ和d分別為閃耀角(衍射本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：采用電鏡掃描儀，將標準樣本表面放大后，確定樣本表面的光柵結構類型、排列方式及光柵參數，其中所述光柵周期為d，狹縫寬度為a，狹縫間距為b，且d?=?a?+?b；步驟2：根據標準樣本表面的光柵參數分析標準樣本表面衍射光的偏振特性；步驟3：根據步驟2中所確定的標準樣本表面衍射光的偏振特性，選擇偏振片；步驟4：選擇滿足標準樣本表面光柵結構對光源性能要求的漫射光源，漫射光源投射的光線在標準樣本表面的均勻分布；步驟5：設定線陣CCD相機拍攝角度，獲取標準樣本圖像，調節偏振片方向，且當標準樣本圖像顏色一致性最好時，固定偏振片方向；步驟6：使用線陣CCD相機獲取標準樣本圖像；步驟7：使用線陣CCD相機獲取測量樣本圖像；步驟8：將測量樣本圖像與標準樣本圖像進行比較，分析測量樣本印刷質量。

【技術特征摘要】
1.一種基于偏振的鐳射紙印刷品檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：采用電鏡掃描儀，將標準樣本表面放大后，確定樣本表面的光柵結構類型、排列方式及光柵參數，其中所述光柵周期為d，狹縫寬度為a，狹縫間距為b，且d=a+b；步驟2：根據標準樣本表面的光柵參數分析標準樣本表面衍射光的偏振特性；步驟3：根據步驟2中所確定的標準樣本表面衍射光的偏振特性，選擇偏振片；步驟4：選擇滿足標準樣本表面光柵結構對光源性能要求的漫射光源，漫射光源投射的光線在標準樣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖武，范誦，陳俊忠，葛紀者，馬偉祥，
申請(專利權)人：永發印務東莞有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44