CN1221680A - 彩色套印机自动套准装置及其色标寻址方法 - Google Patents

Abstract

一种彩色套印机自动套准装置及其色标寻址和检测方法,本发明采用光电编码器结合光电扫描头和控制系统进行色标寻址,以双探头光电扫描头结合计数器和控制系统完成套色偏差量的检测,按照这种寻址和检测方法所设计的自动套准装置,不仅具有自动化程度高、检测精度高、操作简便、省时成本低、不依赖操作人员的能力等优点,而且能使印刷质量和生产效率得到很大提高,适合于各种彩色套印机的使用。

Description

彩色套印机自动套准装置及其色标寻址方法

本发明属于彩色印刷设备中自动套准装置及其色标寻址和检测方法的改进，涉及光电技术和自动控制技术领域。

彩色印刷是用多台印刷机组合分别将几种不同的颜色先后准确地套印于同一幅印刷材料上而完成。由于每台印刷机都设置有干燥器和许多导向辊，在印刷材料经过各印刷机的过程中，由于温度、湿度和速度的变化能引起印刷材料张力的变化，使得印刷材料伸长或收缩，从而导致印刷中的套色偏差。为了检测和标定套色偏差的大小，通常在印制图案旁边空白处的特定位置同时印有颜色标志，即色标。以往套色偏差的检测和纠偏是由人工直接执行套准工作，凭借操作工人的经验和眼力进行判断和调整，这就要求印刷机运行速度较低，而且纠偏精度不高，从而限制了印刷质量和生产效率的提高。目前人们采用日本太阳电机产业株式会社八十年代生产的IC-470型和九十年代生产的DT-860型的自动套色控制系统，都是由光电扫描头将色标经过信号送入示波器，由人工观察、锁定和调整示波器上的色标脉冲来完成色标寻址，再将信号送入处理器检测套色偏差量，最后由控制系统完成纠偏工作。其虽比以往的设备方法性能提高许多，但仍存在有以下问题：①其色标寻址方法采用人工观察和调整，印刷速度不能太快，所以印刷速度远远达不到印刷机本身的设计要求，自动化程度低，要求操作人员必须具备熟练的技能，生产效率不能提高；②用一台示波器对多台印刷机的套色色标进行寻址，使得检测纠偏的过程很长，那么试印中浪费的材料更多，调整中纠偏的精度也就下降；③由于色标寻址是对每一幅图案的整个过程进行监测寻址，所以在印刷材料上除色标以外的污渍斑点，都会在示波器上有信号脉冲显示，从而可能造成误判，④其光电扫描头为自带的热光源，需有散热措施，故体积很大，在印刷机上的安装比较麻烦。

本发明的目的是提供一种自动化程度高、操作简便、准确省时的色标寻址方法和偏差检测方法，并根据该方法设计一种彩色套印机的自动套准装置，以克服上述不足。

本发明技术方案是按以下方式实现的，通常彩色套印的自动套准过程为，先完成色标寻址，再根据色标地址值检测偏差量，最后由控制系统根据偏差量来控制补偿电机带动补偿辊纠偏。本发明所提出的色标寻址方法为：在套印机上设置有与版辊同步转动的光电编码器，当版辊每转动一周光电编码器能产生一个零位脉冲信号，即各版辊每转到一固定位置时就产生一个零位脉冲信号，把此信号送入控制系统中用以确定印刷速度和版辊的转动周期；同时在每两个零位脉冲信号之间，光电编码器还能连续产生固定的编码脉冲信号，即版辊每转一周所产生编码脉冲信号的数量是确定的，不受版辊转速的影响，那么每个编码脉冲信号在各版辊都对应有一固定位置，如设定版辊每转一周产生720个编码脉冲信号，这样在版辊每转动0.5度即产生一个编码脉冲信号；由于色标在各版辊的位置是确定的，在光电扫描头探测到色标产生色标脉冲信号的同时，所对应的编码脉冲信号就是该色标的地址值，所以把零位脉冲信号、编码脉冲信号和色标脉冲信号送入控制系统进行处理，就能完成色标的寻址工作。控制系统对各路色标脉冲信号的初次确认可以依靠减法计数器实现，在控制系统内设置有减法计数器对输入的每个色标脉冲信号按路号进行递减，减完后再进入的色标脉冲信号则使减法计数器发出一个脉冲信号给控制系统，用这一脉冲信号来确定本路色标的地址。由于印制在印刷材料上的色标位置相对固定，在各路色标地址值被初次确定后，控制系统自动给各地址值设定有3-5个编码脉冲的控制范围，再用这范围始末的编码脉冲信号来控制该色标脉冲信号进入控制系统的通道；如某色标的地址值为第10个编码脉冲信号，控制系统在确认后将以其为中心设定5个编码脉冲的控制范围，那么在每接收到第8个编码脉冲信号时，控制系统打开该色标脉冲信号进入控制系统的通道，在每接收到第12个编码脉冲信号时则关闭该通道，在寻址状态下的每次开通，控制系统都会对该色标的地址值重新确认；这样在印刷过程中，不仅保证了色标的动态寻址，并能对该色标以外的色标和污渍斑点起屏蔽作用，使控制系统不受其它信号的干扰产生误判。

按照本发明色标寻址方法实现彩色套印中色标偏差量的检测方法为：把各路的光电扫描头制成双探头结构，即有两个色标检测探头和两个色标脉冲信号输出端，两探头之间的距离为检测本路色标与上一路色标这两相邻色标的标准间距(通常为20mm)，并在控制系统内设置有可编程计数器；在印刷运行中控制系统进入检测状态后，这相邻两色标快到达扫描头时，控制系统内本路色标地址值控制范围起始的编码脉冲信号在打开色标脉冲信号通道的同时，触发本路可编程计数器中的两路计数器开始计数，在相邻两色标到达后所产生的两个色标脉冲信号进入控制系统，能够分别关闭这两路计数器，若这两个信号同时到达，即同时关闭两路计数器，则两个计数值的差为零，表明无套色偏差，若这两个信号先后到达，则两个计数值的差即为套色偏差量，用其与印刷速度等参数运算处理后就可得到本路套色偏差的纠偏量。而套色偏差的方向(即正负)也是由这两个色标脉冲信号到达的先后顺序确定，若将其中一个信号先到达确定为正偏差，则在另一个信号先到达时为负偏差。

按照本发明色标寻址方法和色标偏差量检测方法实现彩色套印中自动套准装置的结构为：在彩色套印机上装置有一台光电编码器，其与版辊同步转动能产生零位脉冲信号和编码脉冲信号，信号的输出连至控制箱内计算机处理器上，所述的计算机可以选择一台大型的工业控制计算机，也可选择多台CPU处理器；在除第一路外的各路印刷版辊后分别装置有双探头光电扫描头，使之对准印刷材料上色标的位置，在光电扫描头的信号输出线路上设有信号处理电路，包括有放大、滤波、自动增益、脉冲整形和比较电路，处理后的各路色标脉冲信号被分别输至控制箱内计算机的对应接点；在计算机控制系统内除有印刷机各路路号、辊径等参数的输入设置，及上述的寻址、检测和自控的程序系统，还设置有各路的可编程计数器和各路色标当前地址值及偏差置的显示面板；在计算机处理后由自控系统发出的纠偏指令能控制相应的补偿电机带动补偿辊完成纠偏。所述的光电扫描头为冷光源结构，是由光纤传光束将光传输给扫描头。

与现有技术相比，本发明采用光电编码器结合光电扫描头和控制系统进行色标寻址，采用双探头光电扫描头结合计数器和控制系统完成套色偏差量的检测，其自动化程度高、检测精度高、省时简便；按照这种寻址和检测方法设计的彩色套印机自动套准装置，不仅具有自动化程度高、操作简便、成本低，不依赖操作人员的能力等优点，而且能使印刷质量和生产效率得到很大的提高。

附图1为本发明自动套准装置安装在彩印机上的结构示意图，附图2为本发明自动套准装置工作原理图，附图3为本发明中零位脉冲信号、编码脉冲信号和色标脉冲信号时序关系图，附图4为本发明控制系统中计算机处理器工作程序流程图。图中1为印刷版辊、2为光电扫描头，3为中继箱，4为控制箱，5为补偿电机，6为补偿辊，7为光电编码器，8为印刷材料。

以下结合附图用实例详细说明本发明色标寻址和检测的方法及自动套准装置的实施方案和工作原理。

参见附图1，是以四色套印机为例，其自动套准装置的结构为：在套印机第一路印刷版辊(亦称花辊)轴上装置有一台光电编码器，也可以装置在印刷机主轴上，要求与版辊同步转动，其信号输出端连至各CPU处理器上；除第一路外的各印刷版辊后分别装置有双探头光电扫描头，使之对准印刷材料上色标的位置，各扫描头与控制箱之间都设有中继箱，其内设有光源可通过光纤传光束为扫描头提供冷光源，并设有信号处理电路能将扫描头输出的色标脉冲信号经放大整形等处理后再送入控制箱内与处理器相接；控制箱按扫描头对应设置，备控制箱内设有独立工作的CPU处理器(可选8031型)，处理器内有寻址、检测和自控的程序系统，及路号、辊径等参数的输入设置，并设置有可编程计数器(可选8253型)和减法计数器，及由控制范围始末编码脉冲信号控制的色标脉冲信号输入电子开关，在各控制箱上装有本路色标当前地址值及偏差量显示面板；各路的补偿电机分别与对应处理器的控制输出端连接，补偿电机能带动补偿辊完成纠偏的补偿调节。

参见附图1-3，本发明自动套准装置工作原理中色标寻址方法的实现举例如下：按上述自动套准装置结构在各路控制箱输入本路路号和辊径(通常各路一致)等参数，处理器的程序系统处于寻址状态；版辊每转一周，与其同步转动的光电编码器就产生一个零位脉冲信号输出给各CPU处理器做为周期信号，在每两个零位脉冲信号之间，同时光电编码器经设置后能产生720个连续的编码脉冲信号输出给各CPU处理器做为周期内的计数信号，当扫描头探测到相应色标时产生的色标脉冲信号经放大整形处理后被送入相应的处理器内，此时对应的编码脉冲信号就是该色标的地址值(即图3中的n)，处理器则以该地址值为中心设定5个编码脉冲的控制范围并储存记忆，再用这个控制范围的始末编码脉冲信号控制下一周期该色标脉冲信号进入控制系统的通断，经过几个周期的运转和寻址，各路地址值基本稳定，即可进入检测状态。而各路处理器对本路色标脉冲信号的初次确认可依靠减法计数器实现：如图1所示，在第二版辊与第三版辊之间装置的光电扫描头，其所连接的控制箱和处理器称为第一路控制器，在设置路号等参数时路号亦被设于减法器内，初次寻址时所有通道处于开通状态，当第1个色标(为第一版辊印制)经过扫描头时所产生的色标脉冲信号进入控制器使减法器减1，信号未能进入控制系统，在第2个色标(为第二版辊印制，是本路寻址的色标)经过时产生的色标脉冲信号进入控制器，在减法器为零状态该色标脉冲信号触发减法器产生一个脉冲信号替代该色标脉冲信号进入控制系统用于确定本路色标的地址，其他各路色标的初次寻址也都这样完成。当然色标的初次寻址也可采用其他方式，如将减法器功能编成软件，当减为零后信号通过；甚至根据版辊色标的排列参数和印刷经验，即可确定色标地址值的大致范围。

参见附图2-3，本发明自动套准装置工作原理中色标偏差量检测方法的实现举例如下：按上述自动套准装置结构和寻址方法，由于各路扫描头的双探头间距为相邻两色标的标准间距，在前的若设为探测器a，在后的则为探测器b,a探测器即为本路印刷色标探测，其产生的色标脉冲信号A经中继处理后进入控制器与减法器连接再通至处理器，由处理器给可编程计数器提供色标脉冲信号A做为一路计数的截止信号，而b探测器则为上一路印刷色标探测，其产生的色标脉冲信号B经中继处理后进入控制器与可编程计数器连接为另一路计数提供截止信号，每路检测的结构原理均相同；在印刷运行中系统进入检测状态后，每路处理器都有本路色标地址值的控制范围，以第1个扫描头为例，当第1个色标(上一路印制)经过探头a时，探头b处无色标，本路色标脉冲信号通道未开通，当第2个色标(本路印制)快到达探头a时，第1个色标也快到达探头b，本路控制范围起始的编码脉冲信号在打开本路色标脉冲信号通道的同时，触发本路可编程计数器中的两路计数器开始计数，在本路色标到达探头a时产生的色标脉冲信号A使一路计数截止，与此同时第1个色标也到达探头b，其产生的色标脉冲信号B使另一路计数截止，稍后控制范围束尾的箱程脉冲信号则使本路的信号通道关闭，这两个计数值的差就是本路套色的偏差量，处理器据此与印刷速度、辊径等参数运算后即可得到本路套色的纠偏量，指令补偿电机带动补偿辊完成纠偏；版辊运转的每周期都如此反复，以保证印刷动态的实时修正。可以看出可编程计数器的计数频率越高其检测精度也越高，所以其计数频率应大于编码脉冲信号的频率。

参见附图4，本发明自动套准装置中CPU处理器工作程序的流程举例如下：开机后系统初始化，通过控制面板输入参数，由系统读入参数数据，并确定寻址或检测；在寻址状态开中断，由处理器的系统接收扫描头和编码器的脉冲信号实现，寻址完成后由显示面板显示，并由系统按地址值确定控制范围，用于控制色标脉冲信号进入处理器的通道，如此反复在地址值稳定后，系统可自动转入检测状态，也可用寻址/检测转换开关进入检测状态；在两路色标脉冲信号A和B进入系统前需先经过一电子开关，其受控于系统确定的控制范围的始末编码脉冲信号，以此来控制色标脉冲信号进入处理器的通道，在进入检测状态后，控制范围起始的编码脉冲信号同时能触发可编程计数器开始计数；在检测状态时开中断，系统完成印刷机的测速工作后进入检测，由可编程计数器输入得到的偏差量进入运算程序关中断，运算结束后显示并输出纠偏指令，完成偏差量的修正。系统如此反复，完成对印刷机的动态检测和修正。

以上是以四色套印机中一路套色为例来说明本发明，其他各路套色的检测修正均相同，都是以本路色标和上一路色标进行比较，所不同的是各路色标的地址不同，系统通过读路号来确定当前的工作状态。并且本发明还可用于更多色的套印检测，只是扫描头和处理器的数量不同。

Claims (8)

1．一种彩色套印机自动套准装置的色标寻址方法，其采用有光电扫描头、光电编码器和计算机控制系统，其特征在于：在套印机上设有与版辊同步转动的光电编码器，在版辊每转动一周光电编码器能产生一零位脉冲信号，把此信号送入控制系统中用于确定印刷速度和版辊转动周期；在每两个零位脉冲信号之间，光电编码器还能连续产生固定的编码脉冲信号，使得每个编码脉冲信号在版辊上都对应有一固定位置，并将此信号送入控制系统做为周期内的计数信号；在控制系统接收到光电扫描头探测到色标所产生的色标脉冲信号时，所对应的编码脉冲信号就是该色标的地址值，从而完成色标寻址工作。

2．根据权利要求1所述的寻址方法，其特征在于：在色标地址值确定后，控制系统自动给各地址值设定有3-5个编码脉冲的控制范围，并能用这个范围始末的编码脉冲信号控制本路色标脉冲信号进入控制系统的通道。

3．根据权利要求2所述的寻址方法，其特征在于：控制系统对各路色标脉冲信号的初次确认方法为，在控制系统内设置有减法计数器对输入的每个色标脉冲信号按路号进行递减，减完后再进入的色标脉冲信号能使减法计数器产生一个脉冲信号给控制系统，用这一信号来确定本路色标的地址值。

4．按照权利要求2所述色标寻址方法实现彩色套印中色标偏差置的检测方法，采用有双探头结构的光电扫描头和可编程计数器，其特征在于：扫描头双探头的间距为相邻两色标的标准间距，在控制系统进入检测状态时，所述控制范围的起始编码脉冲信号在打开本路色标脉冲信号通道的同时，触发设在控制系统内的可编程计数器中的两路计数器开始计数；在扫描头的双探头将分别探测到的两个色标脉冲信号(A和B)送入控制系统后，能够分别关闭这两路计数器，这两路计数值的差即为套色偏差量，用其与印刷速度等参数运算处理后就可得到本路套色偏差的纠偏量；若将其中一个信号(A或B)先到达确定为正偏差，则在另一个信号(B或A)先到达时为负偏差。

5．根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述的可编程计数器的计数频率大于编码脉冲信号的频率。

6．实现权利要求2和4所述色标寻址方法和偏差检测方法的彩色套印机自动套准装置，除上述以外还采用有补偿电机，及由补偿电机带动的补偿辊，其特征在于：在套印机上装置有一台光电编码器能与版辊同步转动，其产生的零位脉冲信号和编码脉冲信号输出到控制箱内的控制系统，按套印机的套色路数除第一路外各路的印刷版辊后分别装置双探头光电扫描头，使之对准印刷材料上色标的位置，在扫描头的信号输出线路上设有信号处理电路，处理后的色标脉冲信号被分别输送至控制箱的控制系统；控制箱内有控制系统及与其连接的可编程计数器和各路色标当前地址及偏差量的显示面板，在控制系统内有色标寻址、检测和自控的程序系统，和印刷机各路路号、辊径等参数的输入设置，控制系统能根据检测结果运算处理后发出纠偏指令，使补偿电机带动补偿辊完成纠偏。

7．根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述的控制系统采用多台独立工作的CPU处理器，按扫描头数量对应连接、零位脉冲信号和编码脉冲信号被分别输送到各处理器上；在各扫描头与控制箱之间都设有中继箱，其内设有光源可通过光纤传光束为扫描头提供冷光源，信号处理电路也设在其中，其信号处理电路包括有放大、滤波、自动增益、脉冲整形和比较电路。

8．根据权利要求7所述的装置，其特征在于：在色标脉冲信号进入处理器的控制系统之前，需先经过一电子开关，用控制系统确定的控制范围的始末编码脉冲信号来控制该开关，以此来控制色标脉冲信号进入控制系统的通道。

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