不同光電傳感器在印品質量檢測中的應用探討

蔣迎春

隨著印品質量要求的不斷提高，印品的最終檢測要求也日益嚴苛，尤其是煙包、藥包等高檔產品的最終檢測，更是要求單張全檢。近年來，業內開始普遍采用自動檢測系統來實現產品質量缺陷的識別和剔除，自動檢測系統及設備（以下簡稱“檢品機”）的出現，是成品表觀質量檢測的一個跨越。相比人工檢測，檢品機失誤小，成本低，速度快，效率高，再加上目前行業用工緊張的環境，近年來檢品機炙手可熱，被廣泛應用于藥包、人民幣以及煙包的質量檢測。

自2013年起，檢品機開始進入應用高潮，檢品機生產廠家如雨后春筍般不斷涌現，目前國內檢品機生產廠家主要有北京大恒圖像視覺有限公司、北京凌云光視數字圖像技術有限公司、征圖新視科技有限公司、天津長榮印刷設備股份有限公司、深圳市科拓科技開發有限公司等。如果說檢品機的檢測系統相當于人的大腦，采集相機相當于人的眼睛，那么光電傳感器就是人眼的重要組成部分，它的主要作用是，判定有無產品或其他異物經過及其數量等，并產生信號。目前市場上各廠家生產的光電傳感器原理基本相同，根據檢測距離和使用場所的不同，大致可以分為4種類型，即對照型、反射片型、近接反射型和光線型。對于不同表面特性的印品，應選擇不同類型的光電傳感器，以獲取最好的檢測效果。

常規印品主要是指采用白卡紙、白底銀卡紙、白底金卡紙以及其他以白色或灰色為底紙的紙張作為承印材料的印品，涵蓋了目前市場上的大部分產品。這些產品的質量檢測，適合使用對照型、反射片型和近接反射型光電傳感器，具體的選擇則需要根據印品的表面特性以及光電傳感器安裝場所的實際情況進行。

對照型光電傳感器由投光器和收光器兩部分組成，一端投光，一端收光，中間如有異物干擾，則產生信號，原理如圖1所示。

從圖1中可以看出，對照型光電傳感器的檢測距離較長，投光鏡頭和收光鏡頭的面積較小，因此在安裝時，配線和兩端的校準比較困難，稍有位移，就會產生異常信號，對于高速或者有震動的作業環境，使用有所不便。

與對照型光電傳感器相比，反射片型光電傳感器則在很大程度上增加了校準的彈性，在安裝環境的選擇上更加廣泛，安裝和配線均比較簡易。

反射片型光電傳感器信號產生原理如圖2所示。從中可以看出，信號的產生和接收均在同一個點，利用反射片（如圖3所示）接收反射回來的光線，中間如有異物阻隔，則產生信號。反射片是一片具有碎塊反光材質的銀色塑料片，其校準彈性較大，而且由于其反射面面積較大，反射面上的碎塊從不同的角度反射回來的光線，容易被收光鏡頭接收。但正因為這樣，也存在一定的弊端，光線經過多次反射以后，接收到的能量自然減弱，因此在安裝時，必須確保投光鏡頭和反射片之間的距離是對照型光電傳感器的一半，且投光鏡頭距離物體3～5cm為宜。

需要特別注意的是，表面燙金或者表面反光較強的印品（如圖4所示），對于反射片型光電傳感器的正常工作會產生一定的干擾，即當投光鏡頭發出的光線碰到如圖4所示的該類印品或者某印品的該類部位時，則會產生誤觸發信號。筆者就曾在生產過程中碰到過類似問題，印品經過光電傳感器以后，系統立即報告信號錯誤，排除光電傳感器本身異常、紙張歪斜等情況以后，挪動投光鏡頭的位置，或者將投光鏡頭與反射片交換位置安裝，則不再出現異常信號，這就說明印品的表面特性干擾了光電傳感器的正常工作。對此，需要在安裝時避開該類部位或者將投光鏡頭和反射片對調安裝。然而，由于受到機械空間或者實際布線情況的影響，這種做法往往不能獲得很好的效果，此時我們可以選擇一種更為理想的解決方案——近接反射型光電傳感器。

近接反射型光電傳感器信號產生原理如圖5所示。近接反射型光電傳感器的投光與收光均在一個鏡頭內，投光器發出的光線經過物體表面后反射回來，再由收光器接收，從而產生信號。不難看出，近接反射型光電傳感器可以有效避免反射片型光電傳感器遇到的尷尬，且安裝和校準都更加容易，但仍然受物體表面反射情況的影響，檢測功能也會因此有所變化。

筆者在生產過程中就曾遇到過這樣的問題，印品在印刷過程中需要用黑墨打底，因此導致背面蹭臟，正面也存在類似缺陷。但經檢品機檢測后，這類缺陷卻并未被識別出來，而是堂而皇之地進入成品中，除此之外的其他缺陷也未能被識別出來并剔除。為了分析該現象的真正原因，筆者做了如下測試，將其中一張缺陷印品的背面貼上電工膠布，在光電傳感器前經過，在2～5cm的距離內進行了多次測試。

測試結果顯示，光電無信號。這足以說明，對于黑色印品，使用近接反射型光電傳感器容易出現遺漏，試想，如果該缺陷出現在正式生產中而不被發現，其結果可想而知。

現代包裝紙盒，尤其是出口煙包，很多都采用黑卡紙，鑒于上述近接反射型光電傳感器所導致的缺陷遺漏，不建議此類情況下選擇該光電傳感器，而是應當選用反射片型光電傳感器，檢測效果較為明顯。

隨著市場需求的不斷變化，光電傳感器也在不斷升級和優化。目前市場上還有一種光線型光電傳感器，其原理不外乎光線的發送與接收，不同的是，光線型光電傳感器是利用光線電纜，將在同一鏡頭內的投光器引導到需要安裝的位置，在高溫、有限空間、震動、突出物等環境下，使用較為便捷，但也需要根據印品的實際表面特性來進行選擇，在此不作贅述。

當然，檢品機的光電傳感器還有限位、計數等功能，相信眾多檢品機不乏使用了這些功能。為保證檢品機運行順暢，減少失誤，有效地判斷故障的存在，根據印品表面特性，在光電傳感器固有性能基礎上做出一定的調整和改進，有利于靈活地解決實際問題，起到四兩撥千斤的作用。此文拙見相對于煙包印刷行業乃至其他行業的使用經驗，不過是滄海一粟，但筆者希望此文能夠起到拋磚引玉的作用，為同行帶來更多啟發。