CN101412313B

CN101412313B - 标记传感器和用于分析标记的方法

Info

Publication number: CN101412313B
Application number: CN2008101499469A
Authority: CN
Inventors: H·施纳贝尔; S·舒尔茨; U迪特梅尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2028-10-17
Also published as: US20090123206A1; ITMI20081825A1; CN101412313A; DE102007049679A1; DE102007049679B4; IT1391587B1

Abstract

本发明涉及一种标记传感器(120，220，400，500)，包括：检测单元，用于检测加工材料(101)上的标记和基于所检测的标记产生检测数据；至少一个电路输出端(222)，用于输出检测数据；分析单元，用于基于由检测单元产生的检测数据确定被检测标记的绝对的输出数据；接口(221)，用于输出所述绝对的输出数据。还涉及一种分析加工材料上的由检测单元检测的标记的方法，其中基于检测的标记由检测单元产生检测数据，并将检测数据输给至少一个电路输出端，将检测数据传输至标记传感器中的分析单元，在分析单元中基于由检测单元产生的检测数据确定被检测标记的绝对的输出数据，并将被检测标记的绝对的输出数据输给标记传感器的接口。

Description

标记传感器和用于分析标记的方法

技术领域

本发明涉及一种标记传感器和一种用于分析标记的方法。

尽管下面主要涉及印刷机及其传感器，但本发明并不局限于此，而是更确切地说涉及各种标记传感器和对例如切单的材料区段形式的或者物料带或材料带形式的加工材料进行加工的加工机器。本发明特别适用于加工机器的套准调节。本发明特别是可用于印刷机，例如报纸印刷机、零件印刷机、凹版印刷机、包装印刷机或证券印刷机，以及可用于加工机器，例如打包机、信封机或包装机。加工材料或者物料带可以由纸、织物、纸板、塑料、金属、橡胶、以薄片形式等构成。

背景技术

对于加工机器、特别是印刷机而言，材料沿着被驱动的轴和未被驱动的轴移动和被加工。为了使得前后相继的加工装置的加工步骤相互一致，进行所谓的套准调节。为此由传感器采样在材料上的标记、例如套准标记，其中由传感器所产生的检测数据通过电路输出端(多数情况下为24V)被传输给上级的系统(即控制装置)、自动化系统或驱动机构。例如，视传感器输出端的极性而定，套准标记的正边沿，即套准标记的起始部分，用电路输出端上的信号中的下降的或上升的边沿来表示。套准标记的负边沿，即套准标记的终止部分，用电路输出端上的相应的其它边沿来表示。

传感器与其连接的上级系统分析这些边沿，由此可以结合相关信息确定出传输速度、套准标记在材料上的宽度和位置。已知方案的缺点是，一方面必须进行附加的时滞补偿，因为传感器需要一定的处理时间，直至电路输出端上的信号相应于所检测的套准标记的状态。在上级的系统中额外地需要复杂的分析过程，以便从所提供的传感器数据中确定出套准标记的绝对的位置值。因为加工机器通常具有多个这种传感器，所以控制装置的计算容量必须足够大，以便能够提供必需的计算时间。

此外，还必须手动地在所谓的示教过程期间将有待检测的标记、例如套准标记输送给传感器，其中机器操作员将有待检测的标记，在进行测量时或者通过自己的传感器HMI通告给相应的传感器，这要求占用很长的时间且会导致出现废页。

此外，就通常的传感器而言，无法实现在生产过程中动态地改变这些传感器的配置，因为改变配置只有在示教速度较低时或者在生产变换时才可行。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种改进的标记传感器以及一种改进的用于分析标记的方法，其中将消除所述缺点。

本发明的传感器具有检测单元，用于检测加工材料上的、特别是物料带上的标记、特别是套准标记，和用于基于所检测的标记产生检测数据。所述传感器还具有至少一个用于输出检测数据的电路输出端、用于基于由检测单元所产生的检测数据来确定所检测的标记的绝对的输出数据的分析单元、以及优选串行的用于将输出数据输出至控制装置的接口。在此，本发明的传感器在逻辑上包括：检测单元，该检测单元特别地可以是光学传感器，例如彩色传感器或对比度传感器或者基于摄像头的传感器；以及分析单元，该分析单元从所检测数据中产生关于标记的绝对的输出数据、特别是标记相互间的间距和/或这些标记的尺寸。所产生的绝对的输出数据通过特别是串行的且优选具有实时能力的接口传输至上级的系统、特别是控制装置、自动化系统或驱动机构。此外检测数据还可通过电路输出端被输出。

采用本发明的方案，绝对的标记数据、特别是用于调节纵向套准的套准标记间距和/或用于调节侧向套准的套准标记宽度，已经在传感器内被高精度地确定，且接下来可以被直接输送给例如用于套准调节的控制装置。对有待检测的标记的分析直接在传感器系统中进行，这大大地减轻了上级的控制装置或上级的驱动机构的负荷。外部的时滞补偿可以省去。检测单元、即智能传感器，可以安装在印刷机器和加工机器、包装机和加工带的机器上。为此必须在加工材料上必需设有标记(例如套准标记、预印材料等)，这些标记被传感器识别出并能够被检测位置。基于由传感器测得的位置，可以使得一个或多个过程同步。例如，套准调节可以用于实现精确的印刷图像。同样设有的用于输出检测数据的电路输出端允许也在已有的系统中实施本发明的传感器。

有益的是，本发明的传感器通过配设有分析单元，能够实施用于纵向套准的多种带检测方法。就所谓的带/带方法而言，传感器检测多个标记间的相互间距，并输出该间距值。就所谓的带/滚筒方法而言，传感器检测一个或多个标记。这些数据可以在传感器中与所输入的发送器信号比较，比较结果可以通过接口被输出。同样，传感器可以将前述数据通过可选的电路输出端传输至驱动机构，该驱动机构利用该信号可以高度精确地求得轴的当前的位置实际值。就所谓的顶面/底面方法而言，通过传感器的耦联可以实现对套准标记的正面/背面比较。在这种情况下，传感器检测正面上的标记，并通过输出端(接口或电路输出端)将被识别出的标记的信号输出至材料带的背面上的传感器。该传感器于是可以计算正面和背面上规定的标记的间距，并通过接口发回。通过为传感器配设分析单元，传感器能够并行地实施所有的带检测方法或者在这些方法之间进行在线切换。

通过接口例如可以利用在报文数据段的始端的服务标识来传输以TCP或UDP为基础的基于服务的协议。同样可行的是，在一个报文内提供多个指令(例如对多个特性的初始化)或者提供报文支持的对大量数据(例如示波器数据)的传输。

接口有益地是以太网接口，通过该接口，传感器输出特别是用于进行侧向套准和纵向套准的绝对的输出数据。不言而喻，可以使用各种接口，特别是串行的接口。通过这种方式可以将本发明的传感器简单地接入到加工机器的总线系统中。通过以太网接口例如可以对传感器进行配置，由此传感器能够自动地(无需手动的示教过程)检测标记和回馈测量值。示教过程特别是可以动态地进行，其中传感器借助配置的数据自动地搜索标记流(这些标记通常具有不同的颜色)并计算出有待检测的标记所在的预期框范围。标记流的起始部分特别是可以用加工材料上的传感器能自动识别地配置的条形码来表示。替代地或附加地，可以通过接口向传感器输送必需的信息。此外还可以通过接口来请求诊断数据和/或示波器数据，和/或规定其精度。这些数据可以被提供给操作者，用于显示标记流和故障诊断或采取预防性措施(例如透镜污染、油墨浓度变小)。这可以实现操作者及时地干预并防止印刷过程或加工过程中断。

替代于或附加于以太网接口，传感器可以具有Profinet耦联、SERCOS Ⅲ耦联、以太网Powerlink耦联、EtherCat耦联、以太网/IP耦联、Modbus-IDA耦联、共享的RAM和/或DPRAM耦联。例如，SERCOSⅢ连接由于实时性可以导致对通信的进一步改善。

有益的是，标记传感器具有发送器输入端。该发送器输入端特别是可以用于将速度数据传输至传感器，传感器根据这些速度数据可以确定绝对的数据。不言而喻，这些速度数据同样可以通过接口来传输(例如对于SERCOS Ⅲ来说)。优选的是，发送器输入端与驱动系统、控制系统和/或自动化系统的发送器仿真输出端耦联。

有益的是，设有一个或多个特别是24V的电路输出端，所述电路输出端可以实现为单个输出端，即只输出一个规定的标记，或者实现为总输出端，即多个标记通过同一个电路输出端被输出，所述电路输出端由此特别是用于输出检测数据。

根据本发明的一种优选的设计，设有至少一个用于连接其它检测单元的输入端。这种检测单元特别地可以是现有技术的传感器，因为这些传感器没有自己的分析单元。通过这种方式提供了如下可能性：使得一个或多个检测单元与一个传感器的分析单元耦联，并因此用于多个检测单元的分析单元的计算性能可提供在多路复用操作中。也可以通过这种方式将已有的传感器，即纯粹的检测单元，与本发明的传感器一起使用在相应的加工机器中。

本发明的其它优点和改进可由说明书和附图得到。

不言而喻，在不偏离本发明的范围的情况下，前述的和随后还将说明的特征不仅可以以分别说明的组合来使用，而且可以以其它组合来使用或者单独使用。

附图说明

本发明借助一个实施例在附图中示意性地示出，下面对照附图对其予以详细说明。

图1为带有本发明的一种优选实施方式的标记传感器的印刷机的示意图；

图2示意性地示出本发明的标记传感器的一种优选的实施方式的数据输入和输出；和

图3示意性地示出一个控制装置与多个优选的标记传感器的连接。

附图标记列表

100 印刷机

101 物料带

113、114 印刷机构

113’、114’ 印刷滚筒

113”、114” 承压滚筒、压印滚筒

113”’、114”’ 驱动机构

120、220 套准标记传感器

221 以太网接口

222 电路输出端

223 发送器输入端

224 电路输入端

125、150 以太网接线

200 控制装置

300 控制装置

310、320 非周期性的通信信道

311、321 周期性的通信信道

400、500 标记传感器

具体实施方式

图1中示意性地示出一种印刷机的局部，且标有100。加工材料、例如纸，以物料带101的形式通过引入机构(喂料器)(未示出)被输送给机器。不言而喻，也可以加工单个的材料。纸接下来穿过多个印刷机构(其中只示出印刷机构113、114)，并被印刷，且通过引出机构(出料器)(未示出)被再次输出。引入机构、引出机构和印刷机构位置可定位地设置，特别是可校正滚筒或角度。

印刷机构113、114分别具有印刷滚筒113’、114’，承压滚筒113”、114”分别以大的压力与印刷滚筒113’、114’压合。印刷滚筒113’、114’可各自独立地驱动。配设的驱动机构113’”、114’”被示意性地示出。引入机构和引出机构也可各自分别通过驱动机构来驱动。各个机构的驱动机构通过数据接线150，其优选是以太网接线，与控制装置200连接。

在印刷机构113、114之间设有一种优选设计的标记传感器120，其被设置用于检测纸带上的标记。标记(套准标记)可以被在前印刷机构涂敷上，或者在加工之前就已经存在于纸带上。构造成套准标记传感器120的标记传感器利用其接口通过数据接线125同样与控制装置200连接。数据接线125是以太网接线。

优选设计的印刷标记传感器220的功能随后对照图2来说明。标记传感器220具有构造成以太网接口的用于数据的输出和接收的接口221。通过以太网接口221输出绝对的标记数据、特别是标记间距以及标记宽度。此外，以太网接口221提供了配置传感器220的可能性，由此传感器220能够自动地(无需手动的示教过程)检测套准标记和回馈测量值。另外，可以通过接口221请求诊断数据和示波器数据并规定其精度。同样可以在接口221上输出错误警报和/或统计数据。

传感器220还具有发送器输入端223，发送器输入端223适于与用于接收传输速度的输入电路连接。输入电路在此可以例如被设计用于接收TTL信号或SSI(同步串行接口)信号。替代地或附加地，发送器输入端能够将印刷图像上的标记框出，其方式为，通过发送器输入端建立标记与传感器实际值的绝对关系，并通过预先给定的角度范围来形成角度框，用于信号鉴别。此外，传感器220具有电路输出端222，电路输出端222可规定为单个输出端或总输出端。电路输出端在此有益地作为24V信号来提供。不言而喻，传输速度同样可以通过接口221传输至传感器220。另外，传感器220具有电路输入端224，该电路输入端224用于特别是从另一传感器的电路输出端接收电路数据。由此提供了实施所谓的顶面/底面-方法的前提条件，就这种方法而言，通过传感器的耦联对套准标记进行正面/反面比较。例如，传感器测得正面上的标记，并通过其电路输出端将识别出的标记的信号输出至在其电路输入端处的在材料带的背面上的传感器。该传感器于是可以计算在正面和背面上的规定的标记的间距，并通过接口将其发回。

传感器通过接口与上级的控制装置、上级的自动化系统或上级的驱动机构的通信可以通过多个信道来进行。优选为了通信分别设有用于非周期性的通信和周期性的通信的通信信道，也就是说，总共设有至少两个通信信道。

对传感器的配置通过非周期性的信道来进行，其中传感器起服务器的作用。通信期间传感器的应答只在传感器从上级的系统得到报文时才进行。所有的配置数据都将通过该信道来交换。传感器确认被接收的数据的有效性。非周期的信道优选通过TCP/IP来工作，其中进行通信建立并重新发送已丢失的报文。另外可以通过非周期的信道来规定或者要求示波器数据的精度，并询问诊断数据。

在周期性的通信期间，传感器起客户机的作用，一旦客户机已经检测到所有需要的标记并已计算出这些标记的间距，它就传输绝对的输出数据。周期性的信道优选通过UDP/IP来工作。控制装置检查所选择的UDP端口，并接收所发送的传感器数据。替代地，提出一种利用TCP/IP的周期性的通信，其中传感器同样具有客户机功能。周期性的通信(经由UDP/IP或TCP/IP)同样可以被提供以传感器的服务器功能，其中上级的系统、例如控制装置，在合适的时间点或周期性地(轮询地)询问在后得到的传感器数据。

图3中示意性地示出在使用多个本发明的标记传感器情况下加工机器的结构。就所示的优选的设计而言，标记传感器具有以太网接口，其中利用TCP/IP协议进行数据传输。

控制装置300与标记传感器400以及标记传感器500连接。接线是以太网接线，其中为了实现控制装置300与传感器400和500的通信，在以太网接线的范围内规定非周期性的信道310和320和周期性的信道311和321。如上所述，对于非周期性的通信信道310和320来说，适宜设置TCP/IP接线，其中在控制装置内部，为了与每个单个的传感器400、500通信，设有独立的TCP端口。传感器的TCP端口同样可以自由地预先给定或者固定调节。

同样如上所述，针对周期性的通信信道311和321规定UDP/IP接线，其中同样在控制装置侧为每个连接的传感器分别设有自身的UDP端口。就周期性的UDP通信而言，针对每个传感器最好也规定传感器侧的不同的端口。

不言而喻，所示附图中仅仅示出本发明的一个特别优选的实施方式。此外在不偏离本发明的范围的情况下还可考虑任何其它实施方式。

Claims

1.一种标记传感器(120，220，400，500)，包括：检测单元，其用于检测在加工材料上的标记和用于基于所检测的标记产生检测数据；至少一个电路输出端(222)，其用于输出所述检测数据，其特征在于分析单元和接口(221)，其中所述分析单元用于基于由所述检测单元产生的检测数据来确定被检测的标记的绝对的输出数据，所述接口(221)用于输出所述绝对的输出数据。

2.如权利要求1所述的标记传感器，其中所述接口是以太网接口(221)。

3.如权利要求1或2所述的标记传感器，其中设有用于接收数据的发送器输入端(223)。

4.如权利要求1所述的标记传感器，其中用于输出所述检测数据的至少一个电路输出端(222)被设置成单个输出端或者总输出端。

5.如权利要求1所述的标记传感器，其中设有至少一个用于接收电路数据的电路输入端(224)。

6.如权利要求5所述的标记传感器，其中通过所述至少一个电路输入端(224)可以确定其它绝对的输出数据。

7.如权利要求1所述的标记传感器，其中设有至少一个用于连接其它检测单元的输入端。

8.一种用于分析标记的方法，其中由检测单元检测加工材料上的标记，基于被检测的标记由所述检测单元产生检测数据，并可将这些检测数据输出给至少一个电路输出端(222)，将所述检测数据传输至标记传感器(120，220，400，500)中的分析单元，在所述分析单元中基于由所述检测单元产生的检测数据来确定被检测的标记的绝对的输出数据，并将被检测的标记的绝对的输出数据输出给所述标记传感器(120，220，400，500)的接口(221)。

9.如权利要求8所述的方法，其中在所述标记传感器(120，220，400，500)中实施至少一个带测量方法。

10.如权利要求8或9所述的方法，其中将至少两个标记传感器(120，220，400，500)耦联，其中所述至少两个标记传感器(120，220，400，500)之一的分析单元根据内部数据和耦联信息来确定绝对的输出数据。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述耦联信息通过电路输出端(222)和电路输入端(224)来实现。

12.如权利要求8所述的方法，其中通过所述接口(221)利用在报文数据段的始端的服务标识来传输以TCP和/或UDP为基础的基于服务的协议。

13.如权利要求8所述的方法，其中通过所述接口(221)来配置所述标记传感器(120，220，400，500)。

14.如权利要求13所述的方法，其中通过所述接口(221)利用TCP/IP协议和/或UDP/IP协议来配置所述标记传感器(120，220，400，500)。

15.如权利要求13或14中任一项所述的方法，其中所述标记传感器(120，220，400，500)在配置方面具有服务器功能或客户机功能。

16.如权利要求8所述的方法，其中所述标记传感器(120，220，400，500)在所述输出数据的周期性的数据传输方面具有服务器功能或客户机功能。

17.如权利要求8所述的方法，其中向所述标记传感器(120，220，400，500)的接口(221)输出诊断数据和/或示波器数据。

18.如权利要求8所述的方法，其中该方法用在印刷机中。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述印刷机是凹版印刷机或苯胺印刷机。

20.如权利要求18所述的方法，其中通过所述标记传感器(120，220，400，500)来调节纵向套准和/或侧向套准和/或切口套准。

21.如权利要求20所述的方法，其中通过至少两个检测单元来检测物料带(101)的顶面和底面。

22.一种加工机器(100)，具有根据权利要求1至7中任一项所述的标记传感器(120，220，400，500)。

23.如权利要求22所述的加工机器，其中该加工机器是印刷机。

24.如权利要求23所述的加工机器，其中所述印刷机是凹版印刷机或苯胺印刷机。