CN101216292A - 一种在线式全息模压膜的重复长度测量装置 - Google Patents

Abstract

一种在线式全息模压膜的重复长度测量装置，包括光电眼、安装座、编码器和计算及显示单元，光电眼通过安装座安装在模压机传动辊的上方；光电眼的光束与全息模压膜的相交点为光束的入射点，全息模压膜与传动辊的相交点为全息模压膜的导入点；计算及显示单元的一个信号输入端与光电眼的信号输出端连接，其另一个信号输入端与编码器的信号输出端连接；其特征在于：光电眼位于使其光束的入射点尽量接近于全息模压膜的导入点、又使其光束不与传动辊表面相交的位置，编码器同轴安装在传动辊上。因此，全息模压膜在入射点处发生的抖动小，最大可能地减小光电眼的检测误差，同时，避免了传动辊对入射光的强烈反射，大大提高了光电眼的检测精度。

Description

一种在线式全息模压膜的重复长度测量装置

技术领域

本发明涉及一种在线式全息模压膜的重复长度测量装置。

背景技术

目前，国内外的香烟、酒类、化妆品等产品的包装，大量使用全息膜复合材料或复合转移材料，这种包装材料不仅具有普通花色全息产品的装饰、点缀效果，而且含有用户的专用信息和防伪功能，因此，这种包装材料广泛用于中、高档名牌产品的包装。

上述全息膜复合材料或复合转移材料的生产过程如下：首先，将薄膜或具有涂布层的薄膜，通过模压设备进行模压处理，在薄膜上形成全息光纹信息层；然后，通过真空镀铝的方式，在全息光纹信息层上形成一层光亮的镜面铝层，以加强全息光纹的反射效果；随后，将全息膜通过复合或转移的方式与例如纸张等基材结合，从而制成带有全息图案的包装材料；最后，在带有全息图案的包装材料上印刷精美的图案和文字。

在上述全息膜在模压生产过程中，由于薄膜本身呈透明状，薄膜在模压后镀铝前形成全息模压膜，上述全息模压膜也呈透明状，全息模压膜上的有全息光纹的版面区域与无全息光纹版缝区域两者的差别很小，而全息光纹实际上是以光栅的方式体现，对于各个观察角度均有不同的呈现影像，人工手动测量时，由于测量者的身体状况、观察角度等因素都会影响到全息模压膜的重复长度测量结果，例如全息模压膜的等版幅测量结果，并且，人工手动测量需要采用离线测量，在取样时会因停机、再启动而造成大量废品。

通过常规方法采用光电眼对全息模压膜的版缝进行检测时，由于全息模压膜，版面内的光纹是一种光栅，会对投射的光在某一方向上进行反射，随着光纹的角度不同，反射的方向也会更改，因此，在全息模压膜版面内，会因光纹的角度不同而引起反射光强的变化，并且，全息模压膜上的有全息光纹的版面区域与无全息光纹版缝区域两者的差别很小，，造成光电眼输出大量的干扰信号，从而使光电眼无法对全息模压膜的重复长度进行有效的检测。

同时，采用光电眼检测时，为了避免因全息模压膜在检测点处发生抖动而产生检测误差，光电眼的入射点(即检测点)越接近传动辊，全息模压膜检测点的抖动越小，从入射点反射到光电眼的光线越稳定，因此，光电眼检测到的信号越精确；但是，当入射光线射在辊上时，由于全息模压膜呈透明状，所以，全息模压膜对入射光的反射相当微弱，而传动辊则会对入射光进行强烈的反射，传动辊的反射光线严重地影响到全息模压膜上版面区域与版缝区域反射光的微小变化，这样便影响到光电眼对检测信号的采集，从而产生检测误差。

目前，由于没有有效的全息模压膜重复长度的测量方法及其装置，现有模压设备仅关注于保证张力的稳定，在理想情况下可以得到版幅长度比较稳定的产品。然而，由于温度、拉伸及热缩形变、膜料厚度及伸缩率的变化，导致生产过程中版幅长度时刻发生变化，全息模压膜的版幅出现误差，一般达±0.5mm以上；由于误差的存在，给后续的印刷加工造成大量的损耗，以香烟包装的凹印印刷方式为例，4拼条盒的废品率为50％，15拼小盒的废品率为20％。

综上所述，由于全息模压膜检测点的抖动和传动辊对入射光的强烈反射两者存在矛盾，所以，采用光电眼对全息模压膜的版缝进行检测时，需要在上述矛盾中寻找到解决矛盾的最佳平衡点，即光电眼的安装位置，从而对全息模压膜的重复长度进行精确的测量，为生产高精度的等版幅全息膜材料奠定良好的基础。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在线式全息模压膜的重复长度测量装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种在线式全息模压膜的重复长度测量装置，包括光电眼、安装座、编码器和计算及显示单元，上述光电眼通过安装座安装在模压机传动辊的上方；上述光电眼的光束与全息模压膜的相交点为光束的入射点，上述全息模压膜与传动辊的相交点为全息模压膜的导入点；上述计算及显示单元的一个信号输入端与光电眼的信号输出端连接，其另一个信号输入端与编码器的信号输出端连接；其特征在于：上述光电眼位于使其光束的入射点尽量接近于全息模压膜的导入点、又使其光束不与传动辊表面相交的位置，上述编码器同轴安装在传动辊上。

所述光束的入射点与全息模压膜的导入点之间的距离最好小于100毫米。这样，光束的入射点便会尽量接近于全息模压膜的导入点。

所述安装座为一个可调整高度和角度的安装座，经过上述光束的入射点存在传动辊第一切线和传动辊第二切线，上述传动辊第一切线位于全息模压膜上；通过调整安装座的高度和角度，使安装座上光电眼的光束经过上述入射点后，位于传动辊第二切线上或位于传动辊第二切线与全息模压膜之间。

安装光电眼时，先将安装座及其上的光电眼最大限度地逼近传动辊，并使安装座上光电眼其光束的入射点尽量接近于全息模压膜的导入点，再将安装座固定；然后，通过调整安装座的高度和角度，使安装座上光电眼的光束经过上述入射点后，位于传动辊第二切线上或位于传动辊第二切线与全息模压膜之间，最后，根据全息模压膜版面内光纹的光栅特性，即对投射的光在某一方向上进行反射的特性，通过不断修整光电眼的位置和光电眼光束的入射方向，使光电眼接收到版面区域的反射值与版缝区域的反射值两者的差异达到最大，从而得到光电眼的最佳安装位置，这样便将全息模压膜检测点的抖动和传动辊对入射光的强烈反射两者对光电眼检测的影响同时降到最低，从而找到解决全息模压膜检测点的抖动和传动辊对入射光的强烈反射之间的矛盾的最佳平衡点，大大降低了光电眼的检测误差，使光电眼能够对全息模压膜的重复长度进行精确的测量，为生产高精度的等版幅全息膜材料奠定良好的基础。

设置好光电眼后，调整光电眼的设定值，即设定光电眼反射强度的阈值，使得版缝经过检测光点时，光电眼能精确地检测到版缝信息，并将该信息输送给计算及显示单元。

所述光电眼最好是小光束激光光电眼，小光束激光光电眼主要用于探测全息模压膜的版缝，其光束的宽度根据全息模压膜的版缝宽度而定，其光束的宽度最好小于全息模压膜的版缝宽度。

上述计算及显示单元可以由PLC或单片机构成，主要用于接收光电眼和编码器检测到的信号。上述光电眼将检测到的版缝信号输送给计算及显示单元，计算及显示单元根据两次版缝信号间收到编码器的脉冲信号，计算出实际版幅长度(即重复长度)，并将该计算值与预先设定的目标长度进行比较，从而得出版幅长度误差，并将版幅长度、版幅长度误差等计算结果以动态波形图的方式进行显示。

假设安装编码器的传动辊的周长为L，编码器每转产生的脉冲数为P，则编码器发出每个脉冲宽度所表示的材料长度为(L/P)，计算及显示单元根据光电眼产生信号间所接收的脉冲数M，计算得到版幅长(即重复长度)为(L/P)×M，并将该计算值与预先设定的目标长度进行比较，从而得出版幅长度误差，最后，将版幅长度、版幅长度误差等计算结果以动态波形图的方式进行显示。

作为本发明的进一步改进，所述计算及显示单元接收到编码器的两相相位相差90度的脉冲信号A、B后，根据两相脉冲信号A、B相差90度相位的特性，对两相相位相差90度的脉冲信号A、B进行正交逻辑运算处理。

假设安装编码器的传动辊的周长为L，编码器的脉冲分辨率为P，编码器输出两相相位相差90度的脉冲信号A、B，即编码器每转输出P个脉冲信号A、B，两相相位相差90度的脉冲信号A、B经过正交逻辑运算处理后，得到4倍频的脉冲信号，则经过正交逻辑运算后得到的每个脉冲所表示的材料长度为L/(4P)，计算及显示单元根据光电眼产生信号间所接收的脉冲数M，计算得到版幅长度为〔L/(4P)〕×M，并将该计算值与预先设定的目标长度进行比较，从而得出版幅长度误差，并将版幅长度、版幅长度误差等计算结果以动态波形图的方式进行显示。上述正交逻辑运算属于现有技术，在此不再详细描述。当脉冲信号A和脉冲信号B其中任一个信号发生变化时，经过正交逻辑运算后，计算及显示单元中计数器的值便加1。经过正交逻辑运算处理后，系统的测量精度提高了4倍。

所述计算及显示单元通过移动平均算法和上下限比较算法过滤掉不合理的测量值。上述移动平均算法和上下限比较算法均属于现有技术，在此不再详细描述。通过过滤处理后，将超出误差范围的信号过滤掉，即过滤掉不合理的信号，最大限度地降低干扰信号造成的影响。

本发明对照现有技术的有益效果是，由于全息模压膜在输送过程中会沿其导入点上下抖动，越接近于导入点处的全息模压膜其抖动越小，所以，光电眼其光束的入射点尽量接近于全息模压膜的导入点时，全息模压膜在入射点即检测点处发生的抖动越小，从而最大可能地减小光电眼的检测误差，但是，光束的入射点只能尽量接近于全息模压膜的导入点，而不能与全息模压膜的导入点重叠，因为入射点与导入点重叠时，光束正好与传动辊表面相交，而传动辊会对入射光产生强烈反射，传动辊的反射光线严重地影响到全息模压膜上版面区域与版缝区域反射光的微小变化，这样便影响到光电眼对检测信号的采集，从而产生检测更大的误差；由于光电眼的光束不与传动辊表面相交，所以，避免了传动辊对入射光的强烈反射，这样，当版面区域与版缝区域处于光点之下时，光电眼接收到版面区域的反射值与版缝区域的反射值两者的差异大，因而大大提高了光电眼的检测精度。这样便同时解决了全息模压膜检测点的抖动和传动辊对入射光的强烈反射两者的矛盾，大大降低了光电眼的检测误差，使光电眼能够对全息模压膜的重复长度进行精确的测量，为生产高精度的等版幅全息膜材料奠定良好的基础。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

图2是本发明优选实施例中正交逻辑运算的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本优选实施例中的在线式全息模压膜的重复长度测量装置，包括光电眼1、安装座2、编码器3和计算及显示单元4，光电眼1优选小光束激光光电眼，小光束激光光电眼的光束宽度小于全息模压膜的版缝宽度，上述光电眼1可以选用德国SICK(施克)公司生产的型号为SICK ST130-S29的光电眼；编码器3为一旋转编码器，上述编码器3可以选用日本内密控(NEMICON)旋转编码器，其型号为NOC-S5000-2MHC；计算及显示单元4可以由PLC或单片机构成；上述光电眼1通过一个可调整高度和角度的安装座2安装在模压机传动辊5的上方；上述光电眼1的光束与全息模压膜6的相交点为光束的入射点C，上述全息模压膜6与传动辊5的相交点为全息模压膜6的导入点D；上述光电眼1位于使其光束的入射点C尽量接近于全息模压膜6的导入点D、又使其光束不与传动辊5表面相交的位置；编码器3同轴安装在传动辊5上；计算及显示单元4的一个信号输入端与光电眼1的信号输出端连接，其另一个信号输入端与编码器3的信号输出端连接。

安装光电眼1时，先将安装座2及其上的光电眼1最大限度地逼近传动辊5，并使安装座2上光电眼1其光束的入射点C尽量接近于全息模压膜6的导入点D，再将安装座2固定；经过上述入射点C存在传动辊第一切线和传动辊第二切线10，上述传动辊第一切线位于全息模压膜6上；通过调整安装座2的高度和角度，使安装座2上光电眼1的光束经过上述入射点C后，位于传动辊第二切线10上，显然，通过调整安装座2的高度和角度，也可以使光电眼1的光束经过上述入射点C后，位于传动辊第二切线10与全息模压膜6之间，此时，光电眼1的位置如图1中虚线所示；设置好光电眼1后，调整光电眼1的设定值，即设定光电眼1反射强度的阈值，使得版缝经过检测光点时，光电眼1能精确地检测到版缝信息，并将该信息输送给计算及显示单元4。

上述计算及显示单元4的工作原理如下：

当计算及显示单元4接收到光电眼1检测到的版缝信号后，通过移动平均算法和上下限比较算法过滤掉不合理测量值；再对两次版缝信号间收到编码器3的脉冲信号A、B进行正交逻辑运算处理，计算出实际版幅长度(即重复长度)，并将该计算值与预先设定的目标长度进行比较，从而得出版幅长度误差，最后，将版幅长度、版幅长度误差等计算结果以动态波形图的方式进行显示。

假设安装编码器3的传动辊5的周长为L，编码器3的脉冲分辨率为P，编码器3输出两相相位相差90度的脉冲信号A、B，即编码器3每转输出P个脉冲信号A、B，两相相位相差90度的脉冲信号A、B经过正交逻辑运算处理后，得到4倍频的脉冲信号，则经过正交逻辑运算后得到的每个脉冲所表示的材料长度为L/(4P)，计算及显示单元4根据光电眼1产生信号间所接收的脉冲数M，计算得到版幅长度为〔L/(4P)〕×M，并将该计算值与预先设定的目标长度进行比较，从而得出版幅长度误差，最后，将版幅长度、版幅长度误差等计算结果以动态波形图的方式进行显示。

上述正交逻辑运算的原理如图2所示，当脉冲信号A和脉冲信号B其中任一个信号发生变化时，经过正交逻辑运算后，计算及显示单元4其计数器的值便加1。例如，开始时，脉冲信号A和脉冲信号B均为0，经过(1/4)脉冲信号周期后，脉冲信号A变为1，经过正交逻辑运算后，计算及显示单元4其计数器的值便加1，此时，计数器的当前值为1；经过(1/2)脉冲信号周期后，脉冲信号B变为1，经过正交逻辑运算后，计算及显示单元4其计数器的值便加1，此时计数器的当前值为2；依次类推，经过正交逻辑运算处理后，从而使系统的测量精度提高了4倍。

Claims (6)

1.一种在线式全息模压膜的重复长度测量装置，包括光电眼、安装座、编码器和计算及显示单元，上述光电眼通过安装座安装在模压机传动辊的上方；上述光电眼的光束与全息模压膜的相交点为光束的入射点，上述全息模压膜与传动辊的相交点为全息模压膜的导入点；上述计算及显示单元的一个信号输入端与光电眼的信号输出端连接，其另一个信号输入端与编码器的信号输出端连接；其特征在于：上述光电眼位于使其光束的入射点尽量接近于全息模压膜的导入点、又使其光束不与传动辊表面相交的位置，上述编码器同轴安装在传动辊上。

2.如权利要求1所述的在线式全息模压膜的重复长度测量装置，其特征在于：所述光束的入射点与全息模压膜的导入点之间的距离小于100毫米。

3.如权利要求2所述的在线式全息模压膜的重复长度测量装置，其特征在于：所述安装座为一个可调整高度和角度的安装座，经过上述光束的入射点存在传动辊第一切线和传动辊第二切线，上述传动辊第一切线位于全息模压膜上；通过调整安装座的高度和角度，使安装座上光电眼的光束经过上述入射点后，位于传动辊第二切线上或位于传动辊第二切线与全息模压膜之间。

4.如权利要求3所述的在线式全息模压膜的重复长度测量装置，其特征在于：所述光电眼为小光束激光光电眼。

5.如权利要求3所述的在线式全息模压膜的重复长度测量装置，其特征在于：所述计算及显示单元接收到编码器的两相相位相差90度的脉冲信号A、B后，根据两相脉冲信号A、B相差90度相位的特性，对两相相位相差90度的脉冲信号A、B进行正交逻辑运算处理。

6.如权利要求5所述的在线式全息模压膜的重复长度测量装置，其特征在于：所述计算及显示单元通过移动平均算法和上下限比较算法过滤掉不合理的测量值。

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