CN103587236A - 一种油墨高度检测方法及自动加墨控制装置 - Google Patents

一种油墨高度检测方法及自动加墨控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油墨高度检测方法及种自动加墨控制装置，所述方法包括信号采集反射的超声波信号；对信号进行处理除去扰动的干扰值，得到油墨高度的测量值。所述装置包括总控制器以及分别与总控制器连接的墨泵控制阀和油墨高度检测单元，所述总控制器包括微处理器、RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器，RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器分别与微处理器通信连接，油墨高度检测单元通过RS485接口与微处理器通信连接，加墨泵控制阀驱动模块通过多路数模转换器与微处理器通信连接。有益效果为：实现自动加墨操作，消除搅墨装置造成的干扰更精准地测量出油墨高度。

Description

一种油墨高度检测方法及自动加墨控制装置
技术领域
本发明涉及印刷机，尤其涉及一种油墨高度检测方法及自动加墨控制装置。
背景技术
用于大批量印刷的商用印刷机，由于油墨消耗大都设有用于存储油墨的储墨斗，当印刷机的墨槽内油墨下降到一定位置时，需要向储墨斗内添加油墨。目前一般的商用印刷机的加墨靠人工观察并通过人工来添加油墨，使墨辊下方的油墨槽内的油墨面保持在一定高度。而由于油墨在空气中容易干结，一次添加的太多会造成不必要的浪费，这就需要人工不时的观察各墨斗中的剩余墨量，及时添加，增加了工人的劳动强度。目前高端的商用印刷机一般采用气动的加墨泵来加墨，但加墨泵是人工控制的，仍需要人工观察墨槽内的油墨消耗来控制加墨泵的工作。
若要实现油墨自动添加，就必须解决油墨高度检测的问题，而油墨具有粘稠、不透明的特点，一般接触式传感器并不适用。
发明内容
本发明目的在于现有技术之不足，提供一种油墨高度检测方法及自动加墨控制装置，其具体技术方案如下：
所述印刷机中油墨高度检测方法，其特征在于包括：
  在印刷机的墨辊与墨刀相接触部位的上端设置的超声波传感器，并在所述超声波传感器的发射端设置一束波管，使所述传感器发射的超声波经束波管发出；
  按设定的采样频率n采集油墨面反射的超声波信号，得到若干油墨高度数据；
将印刷机中的搅墨装置的搅动周期t分为i个单位时间，形成对应的采样样本，并对每个采样样本内采集的油墨高度数据求和即为S(i)，再对各个采样样本的油墨高度数据之和S(i)求取平均值即为S0；
再将超过平均值S0设定范围外的S(i)除去，最后将剩余的数值求取平均值得到S 1 ，那么油墨高度的检测值即为h= S 1 *i/（t*n）。
所述的印刷机中油墨高度检测方法的进一步设计在于，所述设定的采样频率n为500-1500次/秒。
所述的印刷机中油墨高度检测方法的进一步设计在于，所述油墨高度数据平均值设定的范围为超过S0±19%的范围。
根据上述油墨高度检测方法提供一种自动加墨控制装置，包括加墨泵控制阀驱动模块、油墨高度检测单元以及总控制器，所述油墨高度检测单元、加墨泵控制阀驱动模块分别与总控制器通信连接，所述总控制器包括微处理器、RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器，所述RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器分别与微处理器通信连接，所述油墨高度检测单元通过RS485接口与微处理器通信连接，所述加墨泵控制阀驱动模块通过多路数模转换器与微处理器通信连接。
所述自动加墨控制装置的进一步设计在于，所述油墨高度检测单元包括超声波传感器以及束波管，所述超声波传感器设于印刷机的墨刀和墨辊的上方，所述束波管设于超声波传器的声波发射端。
所述自动加墨控制装置的进一步设计在于，所述束波管为圆形管或锥形管。
所述自动加墨控制装置的进一步设计在于，所述人机界面包括LCD显示屏，触摸屏以及键盘。
根据上述自动加墨控制装置提供一种油墨高度检测单元，所述油墨高度检测单元包括超声波传感器以及束波管，所述超声波传感器设于印刷机的墨刀和墨辊的上方，所述束波管设于超声波传器的声波发射端。
所述油墨高度检测单元的进一步设计在于，所述束波管为圆形管或锥形管。
本发明提供的油墨高度检测方法，采用非接触的超声波传感器，而超声波传感器的无约束传播是呈放射状的，随着传播距离的增加声斑直径加大，这样有可能声斑不全部落在油墨面上，而有一部分落在印刷设备上，造成非油墨面的反射声波，使所采集的高度数据中掺杂了非油墨面的反射数据，为此本发明采用了一个束波管，将该束波管连接在超声波传感器的声波发射端，使超声波无约束传播的距离减少一个束波管长度，声斑直径大大减少，使超声波声斑全部落在油墨面上，从而保证所采集的反射超声波全都来自油墨面的反射超声波。由于油墨面容易结膜，所以要采用搅墨装置，而搅墨装置搅动时会使油墨高度出现凸起，在此阶段无法得到准确的墨量高度，从而使所采集的造成高度数据失真。为此本发明采用去除均值范围外的高度数据，并以余下高度数据的均值作为检测值，使检测数据的保真度大大提高。
附图说明
图1为本发明提供的种自动加墨控制装置的模块示意图。
图2为所述油墨高度检测单元的模块示意图。
图3为所述总控制器的模块示意图。
图4为所述超声波传感器的结构示意图。
图5为所述超声波传感器、墨刀以及墨辊的位置关系示意图。
图6为油墨高度受搅墨装置影响下的高度变化示意图。
图7为常规超声波传感器的声斑示意图。
图8为现有印刷机的墨刀、墨辊位置分布示意图。
1-超声波传感器，2-束波管，3-墨辊，4-墨刀，5-油墨，6-声斑。
具体实施方式
本发明提供了一种油墨高度检测方法，该方法包括如下步骤：
1）在印刷机的墨辊3与墨刀4相接触部位的上端设置超声波传感器1，并在所述超声波传感器的发射端设置一束波管2，使传感器发射的超声波经束波管发出，参见图4。
2）按设定的采样频率n采集油墨面反射的超声波信号，得到若干油墨高度数据，采样频率n一般取500-1500次/秒，本实施例的采样频率选取1000次/秒，若采集1000个油墨面反射的超声波信号，得到对应的1000个油墨高度数据H(1)、H(2)、H(3)…H(n)。
3）考虑到实施例采用的搅墨装置的搅墨周期为6S，以一秒为一个单位时间，形成6组采样样本，并对每个采样样本内采集的油墨高度数据求和即为S(i)，再对各个采样样本的油墨高度数据之和S(i)求取平均值即为S0。
4）再将超过平均值S0设定范围外的S(i)除去，最后将剩余的数值求取平均值得到S 1 ，那么油墨高度的检测值即为：
h= S 1 *i/（t*n）
本实施例油墨高度数据平均值S0设定的范围为超过S0±19%的范围。
在上述方法中，本发明根据油墨具有粘稠、不透明的特点，采用非接触的超声波传感器作为传感元件，并同时考虑到超声波传感器传播特性对检测数据的影响完善本发明。超声波传感器在无约束条件下的传播是呈放射状的特性，随着传播距离的增加声斑直径加大，参见图7，例如距超声波声源100mm处的声斑的直径就达到40mm。现有大部分印刷机中的墨刀和墨辊间的间距很小，上端超声波发出的声波所形成的声斑大部分落在墨刀或者墨辊上，如图8，形成非油墨面的反射声波，并非所需采集的高度数据，使所采集的高度数据失真。为此本发明采用了一个束波管，将该束波管连接在超声波传感器的声波发射端，使超声波无约束传播的距离减少一个束波管长度，声斑直径大大减少，使超声波声斑全部落在油墨面上，从而保证所采集的反射超声波全都来自油墨面的反射超声波。
    在上述方法中，本发明还根据油墨波动造成所采集的油墨高度数据失真而进行的相关计算来求得接近检测高度的真值。由于油墨面容易结膜，所以现有的印刷机中都要采用搅墨装置不断的搅墨，而搅墨装置搅动时会使油墨高度出现凸起，在此阶段无法得到准确的墨量高度，从而使所采集的造成高度数据失真。为此本发明采用去除均值范围外的高度数据，并以余下高度数据的均值作为检测值，使检测数据的保真度大大提高。
结合上述方法，本发明还提供了一种自动加墨控制装置，下面结合附图1做进一步的说明。
本实施例提供的种自动加墨控制装置，包括加墨泵控制阀驱动模块、油墨高度检测单元以及总控制器。
油墨高度检测单元：用于实时检测油墨表面高度数据，并将采集得到数据进一步处理后输出总控制器。
加墨泵控制阀驱动模块：用于直接控制向储墨斗中倾注油墨。
总控制器：用于接收油墨高度检测单元的油墨高度数据，并判断根据预先设定值比较，判断是否需要加墨。若需要加墨则控制加墨泵控制阀驱动模块进行加墨操作；否则处于等待状态。
油墨高度检测单元、加墨泵控制阀驱动模块分别与总控制器通信连接。总控制器包括微处理器、RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器，如图3。RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器分别与微处理器通信连接。油墨高度检测单元通过RS485接口与微处理器通信连接。加墨泵控制阀驱动模块通过多路数模转换器与微处理器通信连接。
进一步的，油墨高度检测单元包括超声波传感器1、信号处理器以及束波管，如图2。超声波传感器设于印刷机的墨刀4和墨辊3的上方。信号处理器与超声波传感器通信连接。本实施例采用的信号处理器为带有模数转换器的处理器。为了减小传感器所发出超声波的声斑直径，采用一束波管2，该束波管2为圆形管或锥形管，将其设于超声波传感器的声波发射端，使得超声波传感器在距离油墨面100-200mm时，其对应形成的声斑的直在8mm左右可完全落在油墨面上。
本发明的油墨高度检测单元可以对对多台印刷机进行控制，所以油墨高度检测单元和墨泵控制阀可以有多个，分别与总控制器的对应输入端和输出通信连接，采集对应印刷机中的油墨高度信号通过总控制器及对应加墨泵控制阀驱动模块对油墨泵阀进行驱动控制，从而控制加墨动作。
为了对加墨泵的流量进行控制，采用气动比例阀，其驱动的控制阀驱动模块通过多路数模转换器与微处理器通信连接。气动比例阀采用模拟量0-10V控制，其中，气动比例阀开启的大小可由人机界面进行设置。
人机界面包括LCD显示屏，触摸屏以及键盘。同时，为了应对特殊情况，人机界面还针对每个墨组还配有模式选择开关与手动加墨按钮才开启加墨。模式选择开关可选择对应墨组的加墨方式，加墨方式分为：自动模式与手动模式。其中，自动模式：总控制器实时查询墨组的剩余墨量值并显示到LCD显示屏，当剩余墨量低于设定置的下限时，打开该墨组的比例阀控制加墨泵来加墨，直到墨量到达设置的上限值时停止。手动模式：控制器只查询墨组的剩余墨量并显示到LCD，不会判断当前剩余墨量是否需要加墨，需要人工按下手动加墨按钮才开启加墨，直到再次按下手动加墨按钮停止加墨。

Claims (9)

1.一种印刷机中油墨高度检测方法，其特征在于包括：
  在印刷机的墨辊与墨刀相接触部位的上端设置的超声波传感器，并在所述超声波传感器的发射端设置一束波管，使所述传感器发射的超声波经束波管发出；
  按设定的采样频率n采集油墨面反射的超声波信号，得到若干油墨高度数据；
将印刷机中的搅墨装置的搅动周期t分为i个单位时间，形成对应的采样样本，并对每个采样样本内采集的油墨高度数据求和即为S(i)，再对各个采样样本的油墨高度数据之和S(i)求取平均值即为S0；
再将超过平均值S0设定范围外的S(i)除去，最后将剩余的数值求取平均值得到S 1 ，那么油墨高度的检测值即为h= S 1 *i/（t*n）。
2.根据权利要求1所述的印刷机中油墨高度检测方法，其特征在于所述设定的采样频率n为500-1500次/秒。
3.根据权利要求1所述的印刷机中油墨高度检测方法，其特征在于所述油墨高度数据平均值设定的范围为超过S0±19%的范围。
4.一种自动加墨控制装置，其特征在于包括加墨泵控制阀驱动模块、油墨高度检测单元以及总控制器，所述油墨高度检测单元、加墨泵控制阀驱动模块分别与总控制器通信连接，所述总控制器包括微处理器、RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器，所述RS485接口、人机界面、自适应以太网输出模块以及多路数模转换器分别与微处理器通信连接，所述油墨高度检测单元通过RS485接口与微处理器通信连接，所述加墨泵控制阀驱动模块通过多路数模转换器与微处理器通信连接。
5.根据权利要求4所述的种自动加墨控制装置，其特征在于，所述油墨高度检测单元包括超声波传感器以及束波管，所述超声波传感器设于印刷机的墨刀和墨辊的上方，所述束波管设于超声波传器的声波发射端。
6.根据权利要求5所述的种自动加墨控制装置，其特征在于，所述束波管为圆形管或锥形管。
7.根据权利要求4所述的种自动加墨控制装置，其特征在于，所述人机界面包括LCD显示屏，触摸屏以及键盘。
8.一种自动加墨控制装置中的油墨高度检测单元，其特征在于，所述油墨高度检测单元包括超声波传感器以及束波管，所述超声波传感器设于印刷机的墨刀和墨辊的上方，所述束波管设于超声波传器的声波发射端。
9.根据权利要求8所述的一种自动加墨控制装置中的油墨高度检测单元，其特征在于，所述束波管为圆形管或锥形管。
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