运输过程中包装印刷图像磨损评估

李宴新 王立军

实际物流运输过程中，包装件之间会发生相对运动和摩擦，导致印刷图像的磨损，造成信息丢失，影响产品销售。本文提出了一种基于三原色RGB值的印刷图像磨损量的计算方法，设计了物流中印刷图像磨损模拟装置，并通过随机振动实验对提出的方法进行了验证。

实际运输过程中，在随机振动和冲击的作用下，运输包装件之间易发生相对运动和摩擦，从而造成包装印刷图像的磨损。这不仅会影响包装的美观性，影响销售造成产品商业价值的降低，还可能会丢失重要信息。从商业角度来看，包装印刷的磨损也被定义为一种损伤。因此研究印刷图像在随机振动下的磨损行为很有必要。图像磨损程度主要通过磨损量来评估。目前，关于金属磨损的研究很多，但是关于印刷图像磨损研究涉及较少。Shires设计了一种印刷图像磨损装置，此装置在受到外界振动激励作用时可以实现印刷油墨的转移和磨损;孙宝卫等对水性柔印油墨的耐摩擦性能的影响因素进行了研究;刘军启等研究了不同含量的固态逐渐对油墨耐磨性的影响。

印刷图像磨损量计算原理

印刷图像发生磨损和转移后，图像的颜色会发生变化，本文主要基于颜色变化来计算印刷图像磨损量。由Grassmann色彩科学定律可知，每种颜色是由三原色混合叠加而成，三原色必须相互独立，其中任一原色不能由其他两原色叠加而成。目前常用的三原色为红（R）、绿（G）、蓝（B），三原色的值称为“三刺激值”。任何颜色都有其独特的三刺激值。白色的RGB的值分别为R（255）、G（255）、B（255），黑色的RGB的值分别为R（0）、G（0）、B（0），任何颜色的RGB值均为0～255。油墨磨损后，颜色会发生变化，相应的三原色刺激值也会发生变化。因此，可以通过三刺激值的变化来计算磨损量，具体计算公式为：

其中，r为磨损率，O为原始图像R/G/B刺激值总和，O为磨损印刷图像R/G/B刺激值总和。

印刷图像磨损模拟实验

参考Shire的实验装置，本文设计了一种可以实现在随机振动和冲击状态下印刷图像磨损和转移的装置，见图1。在铜版纸上印刷油墨用来模拟包装件上的印刷图像，印刷油墨的RGB值分别为R44、G44、B124，印刷油墨同一批次印刷完成，油墨厚度基本一致。在刚性质量块下端固定印刷油墨纸张，箱内斜面固定空白纸张。箱内塞满缓冲材料，材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）。在振动作用下，刚性质量块与斜面之间会发生相对运动。在相对运动和质量块压力作用下，油墨从印刷油墨纸张转移到空白纸张上，这样便实现了油墨的磨损和转移。

实验前，将印刷油墨纸张放置在恒温恒湿箱中进行恒温恒湿处理24小时，温湿度条件为23℃和RH50%。

对上述实验装置进行扫频振动实验，实验设备为振动台。通过扫频振动实验可以得到系统共振频率，约为24Hz。然后对其进行随机振动实验来模拟实际运输物流过程中产品受到的随机振动激励。激励谱为白噪声，频率范围为4～44Hz，设置3个随机振动激励等级，加速度均方根值（Grms）分别为0.4g、0.5g和0.625g。在随机振动实验的过程中，定时将箱内斜面板上的空白纸张取出进行扫描，扫描后的图像为JPEG格式。扫描设备型号为EPSON V550，扫描分辨率设置为1200dpi。

印刷图像磨损计算方法及结果

为保证一致性便于进行分析对比，将扫描后的图像统一裁切为相同尺寸。通过MATLAB软件实现图像像素和RGB值的识别和提取。印刷油墨磨损量的计算方法如下：

将扫描的图像裁剪为相同尺寸;通过MATLAB编程将扫描图片转换为数字图像，将每个像素点的RGB值提取出来;

将扫描图像所有像素点的RGB相加作为总值O：

计算相同分辨率下原始图像所有像素点RGB总值O：

将白色RGB值作为对照，计算油墨磨损率r为：

随机振动激励等级为0.4g下的油墨磨损过程如图2。从图中可以看出，随着振动时间的增加，印刷油墨转移量越来越多，空白纸的颜色也逐渐加深。通过公式（4）计算三等级随机振动下油墨磨损量，如表1～3所示。由表中数据可知，随着振动时间的推移，油墨磨损量逐渐增加，磨损量与实验时间的关系见图3。随着振动等级的增加，油墨磨损逐渐变快。实验结果证实可以通过颜色RGB值的变化来计算油墨磨损量，本文所提出的油墨磨损计算方法可精确有效地评估油墨磨损程度。

讨论

印刷图像的磨损和转移会引起图案颜色的变化，基于此，本文提出了一种通过颜色RGB三刺激值来评估印刷油墨磨损程度的方法。通过对印刷油墨磨损装置进行随机振动实验验证了提出方法的有效性，可以用来精确地计算印刷图像磨损量。本文研究了纸材质印刷圖像磨损行为，包装材料种类繁多，其他包装材质（金属、塑料等）上的印刷图像磨损行为有待进一步研究。

作者单位：天津丹盛包装有限公司、天津科技大学、轻工科学与工程学院

责任编辑：李倩