CN102896892B - 卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置和方法，包括辅助辊（1）、设置在凹印机印品上待检测浅色色标标记（3）处的扫描头（9）、成像系统（7）和传输光纤束（8）；辅助辊（1）与凹印机的印刷版辊（2）直径相同，并同轴设置在印刷版辊（2）的一侧；辅助辊（1）上设置有与待检测浅色色标标记（3）的形状和尺寸一致的辅助深色色标标记（4）；传输光纤束（8）的入射端与光源相连，传输光纤束（8）的出射端设置有与浅色色标标记（3）的形状和尺寸一致的透光窗口；由于扫描头（9）接收到的是亮度加强后的浅色色标标记（3）反射光，满足了套准印刷时扫描头（9）要求，并具有技术方案简单，制作成本低，适用性强等特点。
Description
技术领域
本发明印刷领域多色凹印机技术，尤其是一种对卷筒式多色凹印机浅色色标标记进行检测的装置和检测方法。
背景技术
常规的卷筒式多色凹印机在印刷彩色印品时，由于检测头对需要检测的浅色标记检测灵敏度太低，导致对于水性光油、淡黄色、浅灰色等浅色色标标记的印品的跟踪和检测十分困难，而对于水性光油、UV光油等浅色色标标记的印品则出现无法跟踪的问题，严重影响了彩色印品的套准精度及质量，给承印包含浅色图案的多色印品带来极大困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有卷筒式多色凹印机难以检测和跟踪识别浅色色标标记的不足，提出一种成本低、方便实现的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置及检测方法，满足彩色印品的套准和印刷。
为解决上述技术问题，本发明的基本构思是：
一种卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，包括辅助辊、设置在凹印机印品上待检测浅色色标标记处的扫描头、成像系统和传输光纤束；所述的成像系统包括光电检测开关和通过光电检测开关控制开启和关闭的光源；其中辅助辊与凹印机的印刷版辊直径相同，并同轴设置在印刷版辊的一侧；辅助辊上设置有与待检测浅色色标标记的形状和尺寸一致的辅助深色色标标记；光电检测开关设置在辅助深色标记对应位置处，传输光纤束的入射端与光源相连，传输光纤束的出射端设置有与浅色色标标记的形状和尺寸一致的透光窗口，且满足条件：当光电检测开关检测到辅助深色色标标记信号时，透光窗口正好对准印品上的待检测浅色色标标记。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置中，光源为发光二极管。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置中，光电检测开关为反射式光电开关。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置中，辅助辊由金属、塑料或尼龙棒料制成，并通过连接套与印刷版辊同轴联接。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置中，光纤束为石英光纤或塑料光纤。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置中，光纤外径为10.8mm～19mm，芯数为24根～177根。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置中，发光二极管可通过的驱动电压调节实现输出亮度调节。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置中，驱动电压调节由串接在电源和二极管之间的可调电位器来实现。
一种卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测方法，包括以下步骤：
【1】开启凹印机，辅助辊随印刷版辊同步转动；
【2】光电检测开关接收辅助辊的反射光信号，并控制光源开启和关闭；
【3】当且仅当光电检测开关接收到辅助辊上的深色色标标记时控制光源开启，并将光源发出的光通过传输光纤的出射端窗口照射至浅色色标标记，其余时间光源关闭；
【4】扫描头识别亮度加强后的浅色色标标记反射光信号，进行套准和印刷。
上述卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测方法中，步骤【3】中光电检测开关在接收到辅助辊上深色色标标记的反射光信号时，输出低电平。
本发明具有的有益效果如下：
1、本发明通过在浅色印刷版辊上增加同步运转的辅助辊，辅助辊上设置深色标记，通过光电检测开关驱动光源，并经传输光纤束传输，增加了被检测浅色色标标记的亮度，满足了扫描头的识别。
2、本发明技术方案简单可靠，制作成本低，且不需要对凹印机的软件、电路和控制系统进行改进，方便实现，适用性强。
3、本发明的辅助辊与印版辊直径相同，并同轴连接，可确保二者运转的线速度完全一致，确保二支辊上同轴线上的图案同步运行；同时二支辊上的色标标记形状、大小相同，保证重叠后产生的图案和原图一致，将套准产生的误差减小到最小。
附图说明
图1现有技术中自动套准系统的结构框图；
图2为现有技术中自动套准系统工作原理和逻辑传输关系示意图；
图3为现有技术中扫描头光学结构和工作原理示意图；
图4为现有技术中扫描头扫描深色标记时套准系统的输出信号图；
图5为现有技术中扫描头扫描浅色色标记时套准系统的输出信号图；
图6为现有技术中扫描头扫描更浅色色标记时套准系统的输出信号图；
图7为本发明浅色色标标记跟踪检测装置组成示意图；
图8为本发明传输光纤的出射端透光窗口结构示意图；
图9为本发明辅助辊和印刷版辊固定安装方式示意图；
图10为本发明浅色色标标记跟踪检测装置工作原理示意图。
其中：1-辅助辊；2-印刷版辊；3-浅色色标标记；4-辅助深色色标标记；5-连接套；6-锁紧螺栓；7-成像系统；8-传输光纤束；9-扫描头。
具体实施方式
一、现有套准系统的工作原理及问题
图1和图2给出了多色凹印机通常配置的百事达（QuadTech）套准系统的结构组成和工作原理示意图。可知探测对象经过扫描头扫描处理后，分别传输到光电转换元件上，由光电转换元件将光信号转换为电信号，经过放大，整形后输送给计算机及分析处理单元。计算机在接收到探测到的信号后与内存中预置的探测对象识别标记的相关参数（如图形、尺寸、各种颜色的色标、识别标记间的距离等），信息进行分析、比较，运算处理，对伺服驱动控制单元输入数字控制信号。伺服驱动控制单元对接收到的数字信号进行译码，分析、判别、功率放大等处理后输出驱动控制信号驱动伺服交流电机带动印刷版辊作横向，纵向位移控制，从而达到多色印品套准要求。
通过键操作盘，进行套准模式设置，数据输入，参数修改，手动、自动套准等控制。从显示屏上直观观察各种波形的变化，方便对套准过程进行预判或获取最终结果。与伺服电机同轴联接的编码器检测印版版辊位移量并适时传输给计算机和伺服驱动控制单元，实现精确闭环控制。从套准系统的结构框图及逻辑传输框图和逻辑分析，可以看出套准系统能否跟踪识别浅色标记是确保卷筒式多色凹印机实现彩色印品印刷质量及套准精度的关键，而扫描头能否有效识别出浅色标记则是其核心所在。
扫描头的光学结构和工作原理如图3所示，自动套准系统配置的扫描头由探测光源，传输光缆、光栅、光学镜组件、光电接收转换器件和光电信号放大器组成。每个扫描头一般设置两个检测窗，可同时跟踪检测二个印刷色标标记，一个是基准色标标记（通常是第一色组印刷的深色色标标记），另一个是需要与基准色“套准”的色标标记。共用一个发光源。二路光学跟踪检测的电路结构及工作原理基本相同。探测光源由光纤传输经过光栅门、多组光学镜头分别聚焦后照射到探测对象（即印品识别色标）上通过探测对象反射，多组光学镜头收集，聚焦后分别传输到光电转换元件上，由光电接收转换元件将光信号转换为电信号，经过放大，整形后输送给计算机及分析处理单元。
通过套准系统配置的显示器或用通用示波器测量，所观察到扫描检测深色标记时，显示器上所显示的是有一定幅值及宽度且间隔相等的脉动信号，如图4所示。当扫描检测浅色标记时，显示器上所显示出的脉动信号衰减得非常微弱如图5所示，甚至当色标为更浅色时，信号则成为如图6所示的一条直线。
从表象分析看，造成扫描头跟踪扫描浅色标记衰减过大甚至无效的原因是由于被检测的浅色标记与白色的背景底色的对比度反差太弱，导致接收元件无法有效判别二者之间差异所致，如果将图5和图6的信号传输给计算机，计算机是无法进行分析处理的，最终导致套准控制系统工作失败。
由此可见，要使扫描头有效识别色标标记，就必须保证所要检测到的色标标记与背景色有足够的色差对比度，换言之，如果能够提高浅色色标标记与背景色的对比度，即加深浅色色标标记之颜色，则扫描头即可有效识别。然而印品的背景色和浅色及其色标标记是由客户根据自己印品图案确定的，印刷厂家无权更改，要解决只加深浅色色标标记这一问题，只能另辟路径。
再分析印刷版辊和印刷过程可知，浅色色标标记与浅色图案同刻在一支版辊上，浸泡在同一个墨槽中，印刷时，版辊作圆周旋转与印刷材料（纸、塑料、金属箔）接触，版辊上经过着墨的图案和色标标记就同时印刷（转移）到印刷材料上。因此要通过在版辊或油墨上作文章单独加深印版上浅色色标标记的颜色也是不可能的。
进一步分析印品的印刷过程得知，色标标记是在从印版辊上转移到印刷材料上才被扫描头检测的，也就是说扫描头检测的是印品上的色标标记而不是印版版辊上的色标标记，而色标标记是印在图案的一侧，与图案不发生重叠，如果我们能够找到一种方法，使其能够产生与浅色色标标记形状大小完全相同的颜色色标标记，并同步覆盖在每一个印品浅色色标标记上，不就达到了只加深浅色色标标记的颜色确保扫描头扫描检测，而又不改变与之相对应的浅色图文的颜色的要求了吗？
二、本发明的浅色色标标记跟踪检测装置及方法
依据上述分析及构思，发明人设计发明了一种卷筒式多色凹印浅色色标标记的跟踪检测装置和方法。本发明之创意在于先设计一个深色色标再运用光-电-光转换的原理，将该色标“转移”并镶嵌覆盖到印品的浅色色标标记上，使印品的浅色色标标记检测变为容易。
如图7所示，本发明的凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，包括安装在凹印机印品上待检测浅色色标标记3处的扫描头9、辅助辊1、成像系统7和传输光纤束8；辅助辊1的直径要与刻有浅色色标标记图案的印版辊2直径完全一致，并同轴连接，这样才能够确保二者运转的线速度完全一致，确保二支辊上同轴线上的图案同步运行，此外二支辊上的色标标记形状、尺寸大小相同，保证重叠后产生的图案和原图一致，将产生的误差减小到最小。
成像系统7包括光电检测开关和可通过光电检测开关控制开启和关闭的光源。光源通常选用发光二极管；光电检测开关选用反射式光电开关，如德国PEPPERL+FUCHS公司ML系列，德国SICK公司W9系列，法国Telemecanique公司Osiris系列的产品。光电检测开关设置在辅助深色色标标记4对应的位置处，传输光纤束8的入射端与光源相连，传输光纤束8的出射端设置有与浅色色标标记3的形状和尺寸一致的透光窗口。
透光窗口的结构如图8所示，图中斜线部分全部涂黑或用黑色材料盖住，中间窗口的形状、大小尺寸与浅色印版版辊上所雕刻的浅色色标标记3的形状、大小尺寸完全吻合。传输光纤束8的长度约500mm，可选用石英光纤或塑料光纤。光纤芯数范围在24芯～177芯、外径为10.8～19mm，如GYTN-24AIB型的多模光纤等。
图9为本发明辅助辊1和印刷版辊2固定安装示意图，辅助辊1由金属、塑料或尼龙棒料加工，表面光滑即可，并通过一只连接套5，实现辅助辊1和印刷版辊2的同轴联接，连接套5与辅助辊1和印刷版辊2之间均为间隙配合，位置固定后可通过锁紧螺栓6固定。在实际应用中，需要首先调整辅助辊1上深色色标位置，直到光电检测开关检测到辅助深色色标标记4信号时，传输光纤束8的透光窗口正好对准印品上的待检测浅色色标标记3，也就是成像端面成像正好与浅色色标重叠。
图10为浅色色标标记跟踪检测装置工作原理示意图，印刷版辊2运转时，与之相连接的辅助辊1同步运转，当光电检测开关发光部发射出的光束照射到辅助辊1圆周表面时，反射光较强的白色底色反射到光电检测开关上，将亮光信号转变为高电平信号，并通过偏置电路，使发光二极管熄灭（截止）。当光电传感器发光元件发出的光束照射到辅助辊1上的辅助深色色标标记4时，反射光弱，光电检测开关将暗光信号转变为低电平信号，并使发光二极管点亮（导通）。印刷版辊2每旋转一周，发光二极管熄灭、点亮一次便形成了连续的亮—灭—亮—灭交替变换的光脉冲信号，该信号的亮脉冲经光纤束传输照射在印品的浅色色标标记3上并与之重叠，形成白色（当纸张颜色和背景色为白色时）、红色（色发光二极管为红色时）交替出现的色标信号供扫描头9检测。由于扫描头9接收到的是亮度加强后的浅色色标标记3反射光，且可通过改变发光二极管的驱动电压实现发光二极管的亮度输出调节，从而满足扫描头9可识别的反射光亮度要求，完成套准印刷。
上述装置中的驱动电压调节可由串接在电源和二极管之间的可调电位器来实现，通过改变电位器电阻的大小，改变二极管的驱动电压，实现亮度调节，二极管通常选用红色，也可以根据发光强度的大小和扫描头内滤光镜的颜色来选取其他颜色的发光二极管。
Claims (9)
1.一种卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，包括辅助辊（1）、设置在凹印机印品上待检测浅色色标标记（3）处的扫描头（9）、成像系统（7）和传输光纤束（8）；所述的成像系统（7）包括光电检测开关和通过光电检测开关控制开启和关闭的光源；其特征在于：所述的辅助辊（1）与凹印机的印刷版辊（2）直径相同，并同轴设置在印刷版辊（2）的一侧；所述的辅助辊（1）上设置有与待检测浅色色标标记（3）的形状和尺寸一致的辅助深色色标标记（4）；所述光电检测开关设置在辅助深色色标标记（4）对应位置处，所述传输光纤束（8）的入射端与光源相连，传输光纤束（8）的出射端设置有与浅色色标标记（3）的形状和尺寸一致的透光窗口，且满足条件：当光电检测开关检测到辅助深色色标标记（4）信号时，透光窗口正好对准印品上的待检测浅色色标标记（3）；
跟踪检测步骤如下：
【1】开启凹印机，辅助辊（1）随印刷版辊（2）同步转动；
【2】光电检测开关接收辅助辊（1）的反射光信号，并控制光源开启和关闭；
【3】当且仅光电检测开关接收到辅助辊（1）上的辅助深色色标标记（4）时控制光源开启，并将光源发出的光通过传输光纤束（8）的出射端窗口照射至浅色色标标记（3），其余时间光源关闭；
【4】扫描头（9）识别亮度加强后的浅色色标标记（3）反射光信号，进行套准和印刷。
2.根据权利要求1所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：所述的光源为发光二极管。
3.根据权利要求1所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：所述的光电检测开关为反射式光电开关。
4.根据权利要求1所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：所述的辅助辊（1）由金属、塑料或尼龙棒料制成，并通过连接套与印刷版辊（2）同轴联接。
5.根据权利要求1所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：所述传输光纤束（8）为石英光纤束或塑料光纤束。
6.根据权利要求5所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：所述光纤为多模光纤，外径为10.8mm～19mm，芯数为24根～177根。
7.根据权利要求2所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：所述发光二极管可通过驱动电压调节实现输出亮度调节。
8.根据权利要求7所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：所述的驱动电压调节由串接在供电电源和发光二极管之间的可调电位器来实现。
9.根据权利要求1所述的卷筒式多色凹印机浅色色标标记的跟踪检测装置，其特征在于：步骤【3】中光电检测开关在接收到辅助深色色标标记（4）的反射光信号时，输出低电平。
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