CN1046234C

CN1046234C - 用于监测胶印机的墨斗中供墨的设备和方法

Info

Publication number: CN1046234C
Application number: CN91104134A
Authority: CN
Inventors: 阿伦·F·巴尼
Original assignee: Baldwin Technology Corp
Current assignee: Baldwin Technology Corp
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2006-05-29
Also published as: DE69117585D1; US5103728A; EP0459755A1; JPH05177822A; DE69117585T2; EP0459755B1; JP2890148B2; CN1060433A

Abstract

一种用于监测胶印机的墨斗中供墨的设备和方法，所述设备包括：一个墨斗，一转换器，一个发射器，一个接收器，数据输入装置，存储装置，微处理装置，用以控制所述发射器和接收器，处理发射和反射信号的发生时间以决定所述墨斗中的墨位，并根据供墨周期持续时间数据和墨粘度特性数据以产生供墨周期控制信号；和一控制阀，由所述供墨周期控制信号触发，用以向所述墨斗供墨。

Description

用于监测胶印机的墨斗中供墨的设备和方法

本发明涉及一种控制胶印机墨斗中墨位的设备和方法。

在胶印机中，油墨用来将图像从印版上转印到压印橡皮辊上，然后再转印到纸上。墨斗即贮存器中的油墨加到与油墨直接接触的墨斗辊上。经过一系列传墨辊，墨斗中的油墨就传到印版上。印刷图像色度的一致性受到传墨辊上的墨膜厚度很大的影响。墨膜厚度是部份地受斗中的油墨表面的高度来控制的。因此，对于胶印机来说，为获得优质的印制产品，经常监测墨斗中的墨位并补充油墨是必要的。

已经有多种技术用来监测胶印机墨斗中的墨位了。其中有浮子(见美国专利3025798)，触觉即机械传感器(见美国专利3373052和3848529)，气动检测器，电容检测器(见美国专利4010683)以及超声检测器。业已证明，需直接与墨斗中的油墨接触的(浮子、触觉和气动检测器)这类技术是不可靠的。

在各种设备上已用电容和超声检测器来测量墨斗中的墨位。电容检测装置靠检测电容器的电容变化来测定墨位的变化。其中一个电极作为一个板，而金属墨斗作为第二个板来构成电容器，隔开两板的空气和油墨就作为电介质。

使用超声检测的装置是靠测量从传送器发射声能的脉冲串和接收到发射出去的声能的回波之间的时间来探测墨斗中墨位变化的。回波来自油墨表面的反射。典型的传送器有一个压电陶瓷件。它在发射时，将电能转成机械能，而在接收时，将机械能转换成电能。知道了在环境温度下的空气中的声速，就可以计算出传送器和油墨表面间的距离，从而也就检测出墨位高度的变化。当墨位落在所期望的高度即设定位置之下时，就产生一个电讯号使电操纵阀打开，油墨就从储存罐中流入墨斗。使用超声检测器测量墨位，当墨位升到设定高度时，产生一个电讯号使电操纵阀关闭，墨从贮存罐向墨斗的传送便中止。

用超声传送器来监测油墨供应是相当复杂的。一些因素，如油墨表面气泡、凹凸起伏(对高粘度，不易混合的油墨来说，这种扰动会维持很长一段时间)，墨斗中油墨机械混合器引起的大的扰动以及传送器与油墨之间的空气的运动均会引起从油墨面反射出的回波时断时续，或使读数有很大的变化，如果使用这种装置，测量中的这种不稳定性会大大增加控制电路和软件程序的复杂性。

本发明的目的是提供一种具有可靠而正确地监测和控制胶印机的墨斗中供墨的设备和方法。这种设备的优点之一是将控制阀的磨损减到最小，并降低制造成本。

根据本发明的一种用于监测胶印机的墨斗中供墨的设备，它包括：

一个墨斗；

一转换器，能接收一电信号并将电流信号转换成声波，以及能将声波转换成电信号；

一个发射器，用以将电信号传输到所述转换器以引起声波从所述墨斗中反射；和

一个接收器，用以接收来自所述墨斗通过所述转换器的反射信号；其特征在于它还包括：

数据输入装置，用以输入包括墨位和墨粘度特性的数据；

存储装置，用以存储所述数据；

微处理装置，具有存储的程序，用以控制所述电信号的所述发射器和接收器，处理所述发射和反射信号的发生时间以决定所述墨斗中的墨位，以及计算供墨周期的持续时间以向所墨斗供墨至所述预置墨位，并根据所述持续时间数据和所述墨粘度特性数据以产生供墨周期控制信号；和

一控制阀，由所述供墨周期控制信号触发，用以向所述墨斗供墨。

另外，根据本发明的一种监测胶印机的墨斗中供墨的方法，它包括向墨斗供应油墨的步骤；

其特征在于，该方法还包括以下的步骤；

输入包括预置墨位和墨粘度特性的数据；

将所述数据存储于一存储器中；

通过一具有存储程序的微处理器装置产生记录时间的电信号脉冲；

将所述电信号脉冲转换成声波；

从所述墨斗反射所述声波；

接收所述被反射的声波；

将所述反射声波转换成反射电信号；

根据所述存储程序处理数据，该数据包括所述时间记录脉冲和所述用以决定所述墨斗的墨位的反射电信号的发生时间，计算将墨位供墨至所述预定墨位所需的供墨周期的持续时间；根据所述持续时间数据和墨粘度特性产生一信号；和

根据所述产生的信号通过启动一个第二控制阀来调节所述墨斗中的墨位。

本发明的一个特点是提供一种监测和控制胶印机墨斗墨位的设备，该设备用超声传送器来测量油墨与传送器之间的距离。

当共振系统由传送器构成时，其电缆和超声传送器并不处于临界阻尼状态，过量发射脉冲串(即在传送器的驱动能源取消后出现的自振)使来自127毫米或更近距离内的回波变得模糊。一可调谐发射线路滤波器调节共振系统使过量声波发射脉冲串降至最小，而足以使从收发器到油墨面间小于127毫米的距离也能测量。

本发明的一个优点是控制系统的动态响应是与墨斗中油墨的粘度特性相配合的。这样就能提高墨位设定点控制的准确性。贮存控制软件回波时间数据处理考虑了墨斗需要建立新墨位的(与墨粘度有关)时间。新墨位是在供到传墨辊上而将油墨用尽后即在通过控制阀从贮存罐来的油墨用尽后建立的。这种数据处理还消除了由在传送器下方的油墨机械混合器的通道引起的显著的扰动的影响。墨位的长期状况是根据抽样检测一个周期内的墨位测量值的平均值来估算的。抽样方法中的时间直接与在校准期间内进入到控制器中的油墨粘度和贮存在校准数据存贮器的墨粘度有关。

本发明的另一个优点是控制软件用油墨面数据处理法监测油墨表面的变化。这种数据处理法适当考虑了由油墨表面上的气泡、凹凸不平引起的不稳定而修正回波时间数据处理。墨位的瞬时状况是在一个周期内，根据连续抽取出的差值的平均值计算法来监测的。综合长期墨位状况和瞬时墨位状况的计算结果来决定墨传送循环的最佳重复频率，以确立可接受的墨位控制的正确性，同时也延长控制阀的寿命。

虽然不超出本说明书新概念的精神和范围就可作出对本发明的各种变化和改(进)型，但本发明的其它目的、特点和优点是在下述的结合附图的最佳实施例中加以体现的。

图1是本发明的墨位控制系统的系统框图。

图2A是本发明的无发射线路滤波器的发射波和接收回波的示意图。

图2B是本发明的具有发射线路滤波器的发射波和接收回波的示意图。

图3A-3F是本发明的软件控制流程图。

在图1中，胶印机的墨斗储存器1F通过传墨辊IT的墨斗辊DR将油墨传送到印版(未示出)上，将图像转印到压印橡皮辊(未示出)上，位于由墨斗辊DR的旋转运动而产生的墨波IW上方的超声波传送器XD作为一个检测器，用来监测从传送器到位于墨波IW顶部的墨表面间的距离。

在微处理控制器CE中，脉冲发生器PG产生一个发射脉冲TP以键控超声收发器UX的发射器，同时开始用时钟脉冲发生器CK使定时寄存器TR产生时钟脉冲。从超声收发器UX发射出的电振荡由发射线路滤波器TF整形后加到超声传送器XD上。超声传送器XD将收到的信号转换成如声波发射波TW那样的可传送的能量脉冲串。当发射波TW碰到墨斗IF中的墨IK表面时，反射的回波RE对超声传送器XD冲击并转换成经发射线路滤波器TF整形的电振荡。超声收发器UX的接收器将反射的回波电振荡转换，以产生一个用来停止微处理控制器CE中定时寄存器TR的时钟脉冲的已探测到的回波脉冲DP。具有足够高振幅的发射能量脉冲串波可以产生出用接收器可探测到的多个再反射回波。所产生的不需要的被探测到的回脉冲用微处理控制器CE中的发射脉冲抑制器PM来消除。

在定时寄存器TR中，记录的数据包括从超声传送器XD到墨表面的测量距离，该距离能加以计算，是因为在环境温度下的空气中的声速和定时寄存器中的时钟脉冲CK的频率是已知的缘故。

在定时寄存器TR中记录的数据是用低通滤波器LF处理过的，以消除电本底噪声和超声传送器XD与墨表面间的空气运动产生的噪声所引起的高频变化。低通滤波后的数值输入控制器软件SW的墨表面数据处理器SA中，此处理器SA决定一般滤波后的数值与最新接受到的滤波后的数值间差值的绝对值，一个抽样计算出的平均值数据加到差值的绝对值中去以修整墨表面变化指数VI。平均值计算、低通滤波器以及墨表面数据处理流程图分别参看图3A,3B和3C。

图3D中示出的控制器软件SW中的回波时间数据处理器EA使用可记录的定时寄存器TR计数，计算未经调整的墨位长期平均值以及决定供墨循环时间。在平均值计算中，抽取的时间周期、抽取的次数是由校正的数据贮存器CF供给的墨响应数据IR来决定的。墨响应数据IR是根据墨斗IF中的油墨IK测定的，并且通过校准数据输入装置DE输入微处理控制器CE中的。针对墨表面的变化，新的未经调整的长期墨位是通过采用墨表面变化VI以变更用的平均值形成处理中的时间周期和抽取次数来改正的，从而产生一个经调整的长期墨位LL的新值。已调整的长期墨位LL数据加到控制器软件SW的比较器CP中。见图3E，如果已调整的长期墨位LL高于由校准数据贮存器CF提供的设定墨位SP，那显示的墨位应下降。通过给阀驱动器一个讯号就可打开控制阀CV，起动供墨循环。由印刷机操作者根据评价修整墨位的经验而确定一个合适的设定墨位SP，以获得可接受的墨层色度的一致性，并且通过校整数据输入装置DE使设定墨SP的数据输入微处理控制器CE中。

连续起动供墨循环，一直到重复测量墨位，应用回波时间数据处理器EA和墨表面数据处理器SA产生一个可调整的长期墨位LL为止。此墨位LL低于设定墨位SP和少量的、为稳定控制所需的滞后量的总和。

探测到离超声传送器XD的距离小于127毫米左右墨波IV表面处的反射回波RE的油墨控制系统的能力受到在发射开关脉冲TP触发后存在于超声传送器中的过量自振的持续时间的影响。图2a展示了这种现像，此传送器系统并不包括发射线路滤波器TF。在发射开关脉冲TP的持续时间内，超声传送器XD中就产生振荡。在发射开关脉冲撤销后，超声传送器元件继续振荡。由于能量以机械方式或电方式的消耗，振荡的振幅逐渐减小。对于一个包括一个传送器、电缆和驱动元件的典型的传送器系统来说，根据传送器的灵敏度不同，在400-800微秒内，这种振荡是可由超声传送器UX的接收器探测到。在图2a中示出的目标反射回波RE中含有过量发射脉冲串的反射成份，因而导致分不清探测到的回波脉冲DP是过量回波还是目标回波。

图2b示出传送器带有发射线路滤波器TF系统所产生的波形超声传送器XD过量自振持续时间由于使用滤波器而大大减少，从而可在超声收发器UX的接收器中区别出目标回波反身RE。探测到的回波脉冲DP由微处理控制系统CE中的发射脉抑制器PM消除，过量反射脉冲串的持续时间是由发射线路滤波器TF中足够大的电容来控制的，从而使传送器系统临界地衰减。

根据本发明的最佳实施例，用感应线圈将发射线路滤波器TF的电容调到超声传送器XD的固有共振频率的1/3，在超声收发器UX和超声传送器XD中获得足够的增量。在使用1/3的固有共振频率代替1/2或整个基本频率时，减少的增益会得到补偿。

超声传送器XD的型号可以是E-188/215型，是由Massa Products公司产的，其共振频率约215千赫。驱动元件可以是铁氧体磁芯可调谐的自动变换器，它具有约370微亨的电感以及匝数比大约是10∶1，是由ToKo AmericaInc有限公司生产的。发射线路滤波器TF的电容约13600微微法拉。当这些元件和连接电缆结合起来时，自动变换器将共振频率调成传送器系统固有频率的1/3即约71千赫。用示波器来监测共振包线讯号并调谐自动变换器，以得到能使反射回波RE信号最大包线的最小过量振荡。

超声收发器UX可以是National半导体有限公司生产的LM1812型微处理控制器CE可以是MoToRoLA INC有限公司生产的MC68HC11型，它包括一个模拟信息/数字信息转换器、高速定时器以及电的可擦和可编程的只读存储器。此存储器可由其它存储装置如可编程只读存储器和随机存取存储器交替地从外加以支援。控制器软件SW可存在于可编程只读存储器中，校准数据输入装置DE是一个标准的、电话型的带↓和#的10进制、键板和2进制、LED(大电子显示器)、数字显示器。

使用校准数据输入装置DE使校准数据输入到微处理控制器CE中，并且存储在作为校准数据存储器CF的电可擦和可编程只读存储器中。

图3A示出了按照本发明的计算平均值的流程图。数值X_s是按一定时间间隔T中周期地抽取出的数值。在每一个抽取样间隔中得到的数值X_s用于计算平均值X，该值是整个抽取样次数N范围内的平均值或算术平均值。在计算新平均值X’中，计算和存储器存储功能的实现都用近似法：

X' = X + \frac{(X_{s} - X)}{N}

当每一个新值X_s在抽取间隔T结束时获得时，该过程重复进行，当与所采用的标准计算平均值(所有值总量与这些值的个数相除)相比较时，如果涉及大量的抽取样值时，该技术的误差非常小，而形成平均值X和新值-X_s之间的差很小，该误差为：

在此，X_sic是用标准方法计算所得到的平均值。同样可以示出，周期抽取技术展示了一个对应相等量它等于以自然对数(Naperianbase e)计算的时间常数。一自然对数时间常数的计算是：时间常数=N^xT^x0.9

见图3B，在控制器软件SW中的低通滤波器LF用来消除由随机电噪声和超声传送器XD与墨面IW之间空气瞬时变化所引起的变化。抽取包括一表示探测到的回波脉冲DP的计算值的定时寄存器TR，并且使用一大约为0.5秒的时间常数来计算形成的平均值。

低通滤波器LF的输出加到控制器软件SW的墨面数据处理器SA上。图3C示出了墨面数据处理流程图。对于每一低通滤波器LF输出的新值，减去低通滤波器LF输出的最后的一值，该差的绝对值被除以此新值。使用该商数，形成的平均值用大约为10分的时间常数计算。该结果用来选择用于墨表面变化指数VI的从1-5的一个数码，在此，1代表非常光滑的表面，而5代表非常粗糙的表面。

校准数据输入装置DE用来使所期望的控制设定墨位SP和墨响应(与粘性有关)数据输入到微处理控制器CE中的控制器软件SW的校准数据存储CF部份中。控制设定墨位SP是维持从墨斗IF底部到墨表面IW的距离，它可在超声传送器XD之下直接测量。墨响应数据IR是从1到5的指示数码，1代表稀墨，而5代表非常稠的墨。

图3D示出的回波时间数据处理系统EA使用低通滤波器LF的输出作为Pt计算代表长期墨位LL的数据的平均值时的输入。回波时间数据处理器EA根据用于墨表面变率Ⅵ和墨响应数据IR的指数来调整算平均值用的时间常数。对于具有最平整表面的最稀墨，选择的时间常数范围为0.1分，而对于具有最粗糙表面的最粘墨为1.5分。靠调节抽样范围次数N和抽样时间周期T的值来改变用于计算平均值时的时间常数。

在微处理控制器CE中，其控制器软件SW的墨循环控制CC部分利用来自校准数据存储器CF中墨响应数据IR来选择控制阀CV循环时间，该循环时间是控制阀CV通电时间和断电时间的总和。对于稀墨(墨响应器指数=1)，循环时间的范围大约是0.5分，而对于最粘墨(墨响应器指数=5)为4.5分。当从储存罐中的墨供人控制阀CV时，该循环时间范围可选择使得墨斗IF中的墨IK寻找到一新的墨位。通电时的控制阀可使用供墨时间FT控制器来人工调节以使供墨特性与单个印刷机相配。

在微处理控制器CE中，其控制器软件SW的比较器CP部分用回波时间数据处理器EA测定长期墨位，以及用校准数据存储器CF测定控制设定墨位SP。见图3E，如果长期墨位LL落在理想的控制设定墨位SP之下时，则触发供给循环，用阀驱动器VD打开控制阀CV并允许来自存储罐的充墨如果长期墨位在想要的控制设定墨位SP和用于控制稳定性的少量滞留量总和之上时，中断供给循环。

尽管本发明已根据最佳实施例加以了说明，但是并不局限于此，因为还可以作出些变化和变更，而这些变化和变更均不超出本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims

1．一种用于监测胶印机的墨斗中供墨的设备，它包括：

一个墨斗；

一个接收器，用以接收来自所述墨斗通过所述转换器的反射信号；

其特征在于它还包括：

数据输入装置，用以输入包括墨位和墨粘度特性的数据；

存储装置，用以存储所述数据；

2．按照权利要求1的设备，其特征在于，还包括用于处理转换器与发射器和接收器间发射和反射的电信号的发射线路滤波器。

3．按照权利要求2的设备，其特征在于，该线路滤波器使信号噪音反射减少到足以检测到来自离转换器距离为127毫米之内的墨斗表面的反射波。

4．按照权利要求1的设备，其特征在于，所述微处理装置包括用于监测墨表面变化和产生所述变化数据的存储程序。

5．按照权利要求1的设备，其特征在于，所述微处理装置计算墨位变化的长期平均值。

6．按照权利要求1的设备，其特征在于，所述微处理装置包括一个低通滤波器。

7．按照权利要求6的设备，其特征在于，形成的平均值方式是对每次充墨间隔获取抽取值，并通过从最新的抽取值中减去已形成的旧平均值，其结果除以抽取次数N，并将该商加到形成的旧平均值中去，以更新所述平均值。

8．一种监测胶印机的墨斗中供墨的方法，它包括向墨斗供应油墨的步骤；

其特征在于，该方法还包括以下的步骤；

输入包括预置墨位和墨粘度特性的数据；

将所述数据存储于一存储器中；

将所述电信号脉冲转换成声波；

从所述墨斗反射所述声波；

接收所述被反射的声波；

将所述反射声波转换成反射电信号；

根据所述存储程序处理数据，该数据包括所述时间记录脉冲和所述用以决定所述墨斗的墨位的反射电信号的发生时间，计算将墨位供墨至所述预定墨位所需的供墨周期的持续时间；

根据所述持续时间数据和墨粘度特性产生一信号；和

9．按照权利要求8的方法，其特征在于，所述处理数据步骤包括调整墨表面变化的步骤。

10．按照权利要求8的方法，其特征在于，所说数据还包括墨位变化的长期平均值。

11．按照权利要求8的方法，其特征在于，还包括低通滤波的步骤。

12．按照权利要求8的方法，其特征在于，还包括通过对每次充墨间隔获得的抽取值以计算平均值，并通过从最新抽取值中减去已形成的旧平均值，其结果除以抽取次数N，并将该商加到形成的旧平均值内以更新所述平均值的步骤。