CN102229279A - 特种版多层次高精度套雕制版实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光制辊制版雕刻的一种方法，特别涉及一种用于印刷制版，制辊中的同一图案的多次精确套雕实现。该方法首先通过在设备和版辊上分别设置特殊标记与检测装置，通过标记检测与智能比对，自动获得套雕空间偏差量，并联动相关设备运动控制系统，实现二者之间的高精度三维定位，使空间定位精度达到±1微米量级。其次通过理论分析建立版辊、设备、工序与环境的空间变化模型，并在版辊和设备、工艺各环节合理布设多组传感器进行检测，经过反复实验修正相关参数，在加工过程中应用相关参数进行加工工艺补偿修正。通过该方法，在几十小时甚至上百小时不同工艺环境变化条件下，可保证每次套雕处理空间重合精度都满足优于10微米的要求。
Description
技术领域
本发明属于激光制辊制版雕刻的一种方法，特别涉及一种用于印刷制版，制辊中的同一图案的多次精确套雕实现。
背景技术
高附加值的精细特种版辊如精细皮纹、精美壁纸、铝箔版辊等都需要经过高精度多层次激光套雕实现，多次激光套雕对设备、工艺及处理等环节要求都特别高，具体而言，在尺寸长达3000-5000毫米、直径范围达Φ100-Φ1000毫米的版辊上，经过多次挂胶、雕刻、冲洗处理，最后得到的雕刻图案空间重合精度优于10微米。
目前国际上只有德国能够实现高精度多层激光套雕，其具体实现方法未见报道。
发明内容
本发明的目的是：提供一种特种版多层次高精度套雕制版实现方法，解决印刷制版，制辊行业中多层次高精度套雕的难点，提高激光制版制辊的精度。
本发明首先通过在设备和版辊上分别设置特殊标记与检测装置，通过标记检测与智能比对，自动获得套雕空间偏差量，并联动相关设备运动控制系统，实现二者之间的高精度三维定位，使空间定位精度达到±1微米量级。其次通过理论分析建立版辊、设备、工序与环境的空间变化模型，并在版辊和设备、工艺各环节合理布设多组传感器进行检测，经过反复实验修正相关参数，在加工过程中应用相关参数进行加工工艺补偿修正。通过该方法，在几十小时甚至上百小时不同工艺环境变化条件下，可保证每次套雕处理空间重合精度都满足优于10微米的要求。
1)设置特殊标记设计
为实现大范围高精度快速标记定位，采用一维条码、二维条码、“田”字形、“十”字形等作为标记，并可在标记上增加设置易于精确识别定位的一个或多个特征点，进一步提高测量定位精度，通过智能图象传感器获取标记和特征点，自适应智能算法提取标记和特征点，并测量计算标记和特征点空间位置坐标，提供控制系统进行校正。
根据环境条件自适应调整特征阈值，并结合先验知识计算判别特征标记中心坐标，确定偏差量。进一步通过灰度变化计算深度值，就可以获得特殊标记的在辊版轴向的相 对精确坐标。
在确定特殊标记在辊版主轴上的周向相对坐标时，将图像传感器标记对准信息同主轴码盘信号计数信息融合分析，实现主轴周向空间特殊标记定位。
2)误环境影响误差建模与参数优化
激光加工头空间位置变化主要受温度、变形以及相应时延变化的影响，对于同一型号设备，其误差模型基本相同，通过大量实验数据综合分析，得到各模型参数。
忽略二次误差影响，可以得到基本模型结构：
Δx＝δx1 T1(t-τx1)+δx2 T2(t-τx2)+......+δxn Tn(t-τxn) (1)
Δy＝δy1 T1(t-τy1)+δy2 T2(t-τy2)+......+δyn Tn(t-τyn) (2)
其中，δx1，δx2，......，δxn为轴向影响系数；
δy1，δy2，......，δyn为周向影响系数；
T1，T2，......，Tn为温度变化量；
τx1，τx2，......，τxn为轴向延迟量；
τy1，τy2，......，τyn为周向延迟量。
3)在线加工环境监测节点的布设
不同型号设备敏感节点有所不同，这样要求通过实验舍弃不敏感的节点，简化布置安装和处理的工作。
实验表明：对于尺寸相对小的设备，由于敏感点少，其节点布设相对可减少。而对于大尺寸设备，其影响的节点多，相应其模型构建相对复杂，参数确定实验量大。
在线加工环境传感器的布置主要包括两大类，五个区域的布置。两大类传感器包括振动传感器、温度传感器。分别布置在以下五个区域。
a)X轴导轨沿线；
b)X轴滑块沿线；
c)Y轴运动方向；
d)辊版主轴头架区域；
e)辊版主轴尾架区域。
4)补偿控制实现
实际工作过程中，通过实时测量敏感节点数据，代入误差模型计算获得偏差修正量，采用电压频率控制方式调整XY轴运动控制输出，实现轴向和周向运动定位误差补偿控制。
附图说明
附图为本发明示意图。
附图1为本发明的特种版多层次高精度套雕制版实现方法示意图。
附图2为本发明的特种版多层次高精度套雕特殊标记示意图。
附图3为本发明的在线加工环境设备监测节点布设示意图。
附图4为本发明的补偿控制实现示意图。
具体实施方式
具体实施步骤如下说明：
1)辊版第一次装夹加工，根据要求测定出特殊标记的初次轴向和周向定位坐标。加工过程中，通过安装的传感器实时的测量第一次雕刻加工时的环境设备条件。
2)装卸二次加工时，再次通过特殊标记检测装置，检测出装夹后的特殊标记的轴向和周向定位坐标，这个测量坐标与首次测量的特殊标记坐标进行比较，计算相对偏差，用这个偏差值，确定二次加工时的激光加工头的轴向与周向的预置偏移量。
3)开始二次加工后，通过安装的传感器实时的测量雕刻加工时的环境设备条件，根据与初次的环境设备条件参数进行比较，通过误差影响模型，提前预测获得相关加工参数的修正量，在运动到相关关键点时，提前完成加工参数的修正和补偿，从而确保与首次雕刻的运动定位一致性优于0.01mm。满足套雕加工的要求。
4)后续层次的套雕加工，方法和步骤与第二次相同，重复步骤2)、3)，不赘述。
Claims (3)
1.一种用于印刷制版，制辊中的同一图案的多次精确套雕的实现方法。其特征是：首先通过在激光制版设备和版辊上分别设置特殊标记与检测装置，通过标记检测与智能比对，自动获得套雕空间偏差量，并联动相关设备运动控制系统，实现二者之间的高精度三维定位，使空间定位精度达到±1微米量级。其次通过理论分析建立版辊、设备、工序与环境的空间变化模型，并在版辊和设备、工艺各环节合理布设多组传感器进行检测，经过反复实验修正相关参数，在加工过程中应用相关参数进行加工工艺补偿修正。保证大型版辊最终多次综合套雕精度达到10微米级，满足高精细特种制版要求。
2.一种用于印刷制版，制辊中的同一图案的多次精确套雕的实现方法，其特征在于采用一种可进行图像智能识别的标记检测装置联合辊版主轴的旋转编码器，检测特殊设计附加在待加工图案上标记(可以是十字线，土字线、田字线、二维码等多种形式)的三维空间精确位置。图像智能检测精度不低于0.001mm，旋转编码器线数不低于5000线，综合定位精度不低于±0.001mm。
3.一种用于印刷制版，制辊中的同一图案的多次精确套雕的实现方法，其特征在于采用环境影响误差建模、在线加工环境感知、工艺参数补偿的方法，实现多次辊版装夹套雕精度优于0.01mm。
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