不同光电传感器在印品质量检测中的应用探讨

蒋迎春

随着印品质量要求的不断提高，印品的最终检测要求也日益严苛，尤其是烟包、药包等高档产品的最终检测，更是要求单张全检。近年来，业内开始普遍采用自动检测系统来实现产品质量缺陷的识别和剔除，自动检测系统及设备（以下简称“检品机”）的出现，是成品表观质量检测的一个跨越。相比人工检测，检品机失误小，成本低，速度快，效率高，再加上目前行业用工紧张的环境，近年来检品机炙手可热，被广泛应用于药包、人民币以及烟包的质量检测。

自2013年起，检品机开始进入应用高潮，检品机生产厂家如雨后春笋般不断涌现，目前国内检品机生产厂家主要有北京大恒图像视觉有限公司、北京凌云光视数字图像技术有限公司、征图新视科技有限公司、天津长荣印刷设备股份有限公司、深圳市科拓科技开发有限公司等。如果说检品机的检测系统相当于人的大脑，采集相机相当于人的眼睛，那么光电传感器就是人眼的重要组成部分，它的主要作用是，判定有无产品或其他异物经过及其数量等，并产生信号。目前市场上各厂家生产的光电传感器原理基本相同，根据检测距离和使用场所的不同，大致可以分为4种类型，即对照型、反射片型、近接反射型和光线型。对于不同表面特性的印品，应选择不同类型的光电传感器，以获取最好的检测效果。

常规印品主要是指采用白卡纸、白底银卡纸、白底金卡纸以及其他以白色或灰色为底纸的纸张作为承印材料的印品，涵盖了目前市场上的大部分产品。这些产品的质量检测，适合使用对照型、反射片型和近接反射型光电传感器，具体的选择则需要根据印品的表面特性以及光电传感器安装场所的实际情况进行。

对照型光电传感器由投光器和收光器两部分组成，一端投光，一端收光，中间如有异物干扰，则产生信号，原理如图1所示。

从图1中可以看出，对照型光电传感器的检测距离较长，投光镜头和收光镜头的面积较小，因此在安装时，配线和两端的校准比较困难，稍有位移，就会产生异常信号，对于高速或者有震动的作业环境，使用有所不便。

与对照型光电传感器相比，反射片型光电传感器则在很大程度上增加了校准的弹性，在安装环境的选择上更加广泛，安装和配线均比较简易。

反射片型光电传感器信号产生原理如图2所示。从中可以看出，信号的产生和接收均在同一个点，利用反射片（如图3所示）接收反射回来的光线，中间如有异物阻隔，则产生信号。反射片是一片具有碎块反光材质的银色塑料片，其校准弹性较大，而且由于其反射面面积较大，反射面上的碎块从不同的角度反射回来的光线，容易被收光镜头接收。但正因为这样，也存在一定的弊端，光线经过多次反射以后，接收到的能量自然减弱，因此在安装时，必须确保投光镜头和反射片之间的距离是对照型光电传感器的一半，且投光镜头距离物体3～5cm为宜。

需要特别注意的是，表面烫金或者表面反光较强的印品（如图4所示），对于反射片型光电传感器的正常工作会产生一定的干扰，即当投光镜头发出的光线碰到如图4所示的该类印品或者某印品的该类部位时，则会产生误触发信号。笔者就曾在生产过程中碰到过类似问题，印品经过光电传感器以后，系统立即报告信号错误，排除光电传感器本身异常、纸张歪斜等情况以后，挪动投光镜头的位置，或者将投光镜头与反射片交换位置安装，则不再出现异常信号，这就说明印品的表面特性干扰了光电传感器的正常工作。对此，需要在安装时避开该类部位或者将投光镜头和反射片对调安装。然而，由于受到机械空间或者实际布线情况的影响，这种做法往往不能获得很好的效果，此时我们可以选择一种更为理想的解决方案——近接反射型光电传感器。

近接反射型光电传感器信号产生原理如图5所示。近接反射型光电传感器的投光与收光均在一个镜头内，投光器发出的光线经过物体表面后反射回来，再由收光器接收，从而产生信号。不难看出，近接反射型光电传感器可以有效避免反射片型光电传感器遇到的尴尬，且安装和校准都更加容易，但仍然受物体表面反射情况的影响，检测功能也会因此有所变化。

笔者在生产过程中就曾遇到过这样的问题，印品在印刷过程中需要用黑墨打底，因此导致背面蹭脏，正面也存在类似缺陷。但经检品机检测后，这类缺陷却并未被识别出来，而是堂而皇之地进入成品中，除此之外的其他缺陷也未能被识别出来并剔除。为了分析该现象的真正原因，笔者做了如下测试，将其中一张缺陷印品的背面贴上电工胶布，在光电传感器前经过，在2～5cm的距离内进行了多次测试。

测试结果显示，光电无信号。这足以说明，对于黑色印品，使用近接反射型光电传感器容易出现遗漏，试想，如果该缺陷出现在正式生产中而不被发现，其结果可想而知。

现代包装纸盒，尤其是出口烟包，很多都采用黑卡纸，鉴于上述近接反射型光电传感器所导致的缺陷遗漏，不建议此类情况下选择该光电传感器，而是应当选用反射片型光电传感器，检测效果较为明显。

随着市场需求的不断变化，光电传感器也在不断升级和优化。目前市场上还有一种光线型光电传感器，其原理不外乎光线的发送与接收，不同的是，光线型光电传感器是利用光线电缆，将在同一镜头内的投光器引导到需要安装的位置，在高温、有限空间、震动、突出物等环境下，使用较为便捷，但也需要根据印品的实际表面特性来进行选择，在此不作赘述。

当然，检品机的光电传感器还有限位、计数等功能，相信众多检品机不乏使用了这些功能。为保证检品机运行顺畅，减少失误，有效地判断故障的存在，根据印品表面特性，在光电传感器固有性能基础上做出一定的调整和改进，有利于灵活地解决实际问题，起到四两拨千斤的作用。此文拙见相对于烟包印刷行业乃至其他行业的使用经验，不过是沧海一粟，但笔者希望此文能够起到抛砖引玉的作用，为同行带来更多启发。