運(yùn)輸過(guò)程中包裝印刷圖像磨損評(píng)估

李宴新 王立軍

實(shí)際物流運(yùn)輸過(guò)程中，包裝件之間會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦，導(dǎo)致印刷圖像的磨損，造成信息丟失，影響產(chǎn)品銷售。本文提出了一種基于三原色RGB值的印刷圖像磨損量的計(jì)算方法，設(shè)計(jì)了物流中印刷圖像磨損模擬裝置，并通過(guò)隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)提出的方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中，在隨機(jī)振動(dòng)和沖擊的作用下，運(yùn)輸包裝件之間易發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦，從而造成包裝印刷圖像的磨損。這不僅會(huì)影響包裝的美觀性，影響銷售造成產(chǎn)品商業(yè)價(jià)值的降低，還可能會(huì)丟失重要信息。從商業(yè)角度來(lái)看，包裝印刷的磨損也被定義為一種損傷。因此研究印刷圖像在隨機(jī)振動(dòng)下的磨損行為很有必要。圖像磨損程度主要通過(guò)磨損量來(lái)評(píng)估。目前，關(guān)于金屬磨損的研究很多，但是關(guān)于印刷圖像磨損研究涉及較少。Shires設(shè)計(jì)了一種印刷圖像磨損裝置，此裝置在受到外界振動(dòng)激勵(lì)作用時(shí)可以實(shí)現(xiàn)印刷油墨的轉(zhuǎn)移和磨損;孫寶衛(wèi)等對(duì)水性柔印油墨的耐摩擦性能的影響因素進(jìn)行了研究;劉軍啟等研究了不同含量的固態(tài)逐漸對(duì)油墨耐磨性的影響。

印刷圖像磨損量計(jì)算原理

印刷圖像發(fā)生磨損和轉(zhuǎn)移后，圖像的顏色會(huì)發(fā)生變化，本文主要基于顏色變化來(lái)計(jì)算印刷圖像磨損量。由Grassmann色彩科學(xué)定律可知，每種顏色是由三原色混合疊加而成，三原色必須相互獨(dú)立，其中任一原色不能由其他兩原色疊加而成。目前常用的三原色為紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B），三原色的值稱為“三刺激值”。任何顏色都有其獨(dú)特的三刺激值。白色的RGB的值分別為R（255）、G（255）、B（255），黑色的RGB的值分別為R（0）、G（0）、B（0），任何顏色的RGB值均為0～255。油墨磨損后，顏色會(huì)發(fā)生變化，相應(yīng)的三原色刺激值也會(huì)發(fā)生變化。因此，可以通過(guò)三刺激值的變化來(lái)計(jì)算磨損量，具體計(jì)算公式為：

其中，r為磨損率，O為原始圖像R/G/B刺激值總和，O為磨損印刷圖像R/G/B刺激值總和。

印刷圖像磨損模擬實(shí)驗(yàn)

參考Shire的實(shí)驗(yàn)裝置，本文設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)在隨機(jī)振動(dòng)和沖擊狀態(tài)下印刷圖像磨損和轉(zhuǎn)移的裝置，見圖1。在銅版紙上印刷油墨用來(lái)模擬包裝件上的印刷圖像，印刷油墨的RGB值分別為R44、G44、B124，印刷油墨同一批次印刷完成，油墨厚度基本一致。在剛性質(zhì)量塊下端固定印刷油墨紙張，箱內(nèi)斜面固定空白紙張。箱內(nèi)塞滿緩沖材料，材料為乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）。在振動(dòng)作用下，剛性質(zhì)量塊與斜面之間會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)和質(zhì)量塊壓力作用下，油墨從印刷油墨紙張轉(zhuǎn)移到空白紙張上，這樣便實(shí)現(xiàn)了油墨的磨損和轉(zhuǎn)移。

實(shí)驗(yàn)前，將印刷油墨紙張放置在恒溫恒濕箱中進(jìn)行恒溫恒濕處理24小時(shí)，溫濕度條件為23℃和RH50%。

對(duì)上述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行掃頻振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為振動(dòng)臺(tái)。通過(guò)掃頻振動(dòng)實(shí)驗(yàn)可以得到系統(tǒng)共振頻率，約為24Hz。然后對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬實(shí)際運(yùn)輸物流過(guò)程中產(chǎn)品受到的隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)。激勵(lì)譜為白噪聲，頻率范圍為4～44Hz，設(shè)置3個(gè)隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)等級(jí)，加速度均方根值（Grms）分別為0.4g、0.5g和0.625g。在隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，定時(shí)將箱內(nèi)斜面板上的空白紙張取出進(jìn)行掃描，掃描后的圖像為JPEG格式。掃描設(shè)備型號(hào)為EPSON V550，掃描分辨率設(shè)置為1200dpi。

印刷圖像磨損計(jì)算方法及結(jié)果

為保證一致性便于進(jìn)行分析對(duì)比，將掃描后的圖像統(tǒng)一裁切為相同尺寸。通過(guò)MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)圖像像素和RGB值的識(shí)別和提取。印刷油墨磨損量的計(jì)算方法如下：

將掃描的圖像裁剪為相同尺寸;通過(guò)MATLAB編程將掃描圖片轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，將每個(gè)像素點(diǎn)的RGB值提取出來(lái);

將掃描圖像所有像素點(diǎn)的RGB相加作為總值O：

計(jì)算相同分辨率下原始圖像所有像素點(diǎn)RGB總值O：

將白色RGB值作為對(duì)照，計(jì)算油墨磨損率r為：

隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)等級(jí)為0.4g下的油墨磨損過(guò)程如圖2。從圖中可以看出，隨著振動(dòng)時(shí)間的增加，印刷油墨轉(zhuǎn)移量越來(lái)越多，空白紙的顏色也逐漸加深。通過(guò)公式（4）計(jì)算三等級(jí)隨機(jī)振動(dòng)下油墨磨損量，如表1～3所示。由表中數(shù)據(jù)可知，隨著振動(dòng)時(shí)間的推移，油墨磨損量逐漸增加，磨損量與實(shí)驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系見圖3。隨著振動(dòng)等級(jí)的增加，油墨磨損逐漸變快。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)可以通過(guò)顏色RGB值的變化來(lái)計(jì)算油墨磨損量，本文所提出的油墨磨損計(jì)算方法可精確有效地評(píng)估油墨磨損程度。

討論

印刷圖像的磨損和轉(zhuǎn)移會(huì)引起圖案顏色的變化，基于此，本文提出了一種通過(guò)顏色RGB三刺激值來(lái)評(píng)估印刷油墨磨損程度的方法。通過(guò)對(duì)印刷油墨磨損裝置進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出方法的有效性，可以用來(lái)精確地計(jì)算印刷圖像磨損量。本文研究了紙材質(zhì)印刷圖像磨損行為，包裝材料種類繁多，其他包裝材質(zhì)（金屬、塑料等）上的印刷圖像磨損行為有待進(jìn)一步研究。

作者單位：天津丹盛包裝有限公司、天津科技大學(xué)、輕工科學(xué)與工程學(xué)院

責(zé)任編輯：李倩