CN1060743C - 用于旋转压印机中对齐控制装置的光电检测器 - Google Patents

用于旋转压印机中对齐控制装置的光电检测器 Download PDF

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Abstract

光电检测器有一排判读装置，该判读装置安置在带子(10)的对面，与带子行进方向成横向排列。每个判读装置包含有一个或两个与独一判读光纤(40)相连接的照明光纤(30)，判读光纤将反射光传导到位于机器后面的一排光电二极管上。更具体说，判读光纤(40)的端部通过光学胶体与球形或半球形凸镜相连配。

Description

用于旋转压印机中对齐控制装置的光电检测器
本发明涉及一种用于旋转压印机中连串行进带子上多个连续压印对齐控制装置的光电检测器。
这样的装置能依据对齐的误差自动地校正带子和／或每个印色工位上印刷滚筒的位置，对齐误差是根据在一预定的区域中检测压印上的定位标记的相对位置来进行计算的。
一种控制装置是由其性能和制造成本之间的关系来评价的。这种装置是建立在两个光电检测器上的，每一个光电检测器都是由一排光电二极管形成。这样的装置在瑞士专利申请CH03318／91-5作过说明，其说明书中一部分被本说明书中引用。这两个互相平行的检测器相对于带子行进方向来说呈横向安置在定位标记通过的区域之上，例如边缘区域。这种装置的第一个优点是，它能在微小定位标记情况下工作，例如标记尺寸为1平方毫米，这是由于一排光电检测器由面积减小到0．7平方毫米的二十个光电二极管构成。
该装置的第二个优点是，即使在装置只包含二排光电二极管简单情况下，无论压印的标记是并排地压印，还是前后的印制，所述装置都能很好地工作。在第一种并排排列情况下，排行分成两个横向半行，第一排测量标记通过的位置以便确定横向误差，第二排测量标记通过的时间距离以便确定纵向误差。在第二种前后排列情况下，有一排测量一个标记通过的位置，然后重新开始，测量后续标记的位置以便确定横向误差，两排则测量标记正常情况下同时通过的时间距离，两排检测器之间的距离相当于两标记之间的纵向间隔。
尽管上述装置的运转是令人满意的，但是于此同时成排安置的光电二极管需要一种相近似的电子技术，这种技术应该使得整个判读头置于一固实而又密封的盒中，以便符合必须遵守的工业环境标准。这些盒子的体积也就比较大，因此当一组压印工位安排比较靠近时，或需要判读正反面时，则上述盒子就很难安置在工位上。
在美国专利文件US 5 215 011和瑞士专利文献CH 680 117中公开了一种对齐控制装置。在该装置中，每一个标记判读装置是由一对直径为0．2毫米的光纤束构成的：一个光纤束为照明光纤束，另一个光纤束为反射光接受光纤束，该接受的反射光传到位于机器后面的光电二极管。但是入射一束光纤或从一束光纤射出的光锥角度是60°，所以光点和判读区域就相当于一个直径为4毫米的圆圈。这对于标准标记来说，例如呈矩形1毫米×5毫米的标记，上述装置是足有余地能够处理，可是对于尺寸减小到1毫米×1毫米的小标记来说，该判读装置就不适合了。实际上，在这种情况下，最大的光强度估计减弱到原来的四分之一，若小标记颜色较淡，则光强减弱得更多。
本发明的目的是提供一种用于对齐控制装置上的光电检测器，该检测器有一排判读标记的装置，它们面对着带子，并于带子的行进方向成横向地安置。这种检测器首先要足够的小，以便能安装在机器中任何地方，同时要足够的精确，以便能可靠地定出只有毫米级小尺寸标记的位置。当然，这种检测器还应该足够强固，以例能经受得住热应力和机器的振动，并且，该检测器的制造应当方便，以便降低生产成本。
本发明的目的能够达到是由于，每个判读装置仅有一个判读光纤，该光纤通过具有光学质量的胶体与其专有的图像聚焦装置相连配，每条光纤将接受到的光线传导到其相应的，位于机器后面的光电二极管。
根据本发明第一个最佳实施例，每个图像聚焦装置为一球面凸镜，该凸镜固靠在相应室中的托座上，所述相应室是面对带子安置的机盒上一排室中的一个，该室的底部与相应的唯一光纤的端部对齐，而其位于球面凸镜和光纤之间的空间为一具有光学质量的胶体块所充满。
所谓光学持量胶体是指这种胶体一旦凝固后就变成透明的，在其整个胶体中具有完全均匀的折射率。这样，胶体块和球面凸镜就组成一个能极其精确地确定视场的刚性整体，上述胶体和凸镜均可从现行市场上获得。
如果说在光纤技术的领域中应用凸镜已是众所周知的事实，可是这种应用一般还只限于连接上，也就是说，限制在光通路的衔接上。另外，在这种衔接中，光纤的端部一般是通过弹性机构而压在球形凸镜上，这种机械式顶压几乎不能承受周围环境带来的应力，尤其是振动带来的应力。
因而，上述胶体块的折射率最好基本等于球形凸镜的折射率。这样，光线也就不会在球形凸镜和胶体块之间产生偏转，这就大大地简化了焦距的计算，以便能利用球形凸镜的整个前表面来最大限度传递反射光。
另一种方案是，位于球形凸镜和排室前防护玻璃之间的所述的空间也同样充满了具有光学质量的胶体块，只是球形凸镜的折射率在这种情况下大于胶体块的。尽管这种方案会稍微增加光通路计算的复杂程度，但这种实施方案很方便，尤其当应用一种呈液体状态的胶体时，该胶体有足够流动性通过毛细作用绕过球形凸镜而到达其前面的空间。
根据本发明的第二种实施例，每一个图像聚焦装置是一个基本上呈半球形的凸镜，所述凸镜成排地安装在或镶嵌在前玻璃的外表面上，该前玻璃封闭相应的一排室，而室则设在面对带子安置的机盒中间，相应的室充满了光学胶体块，室的底部与相应的唯一判读光纤的端部对齐。
球形或半球形凸镜与带子之间的距离，以及球形凸镜与其唯一判读光纤之间的距离应定得使判读区域是一个半径为0．8～1．5毫米的圆圈，这个判读区的清晰度在周边上逐渐变得模糊。室的内宽等于球形凸镜的直径，而当室组合在一起，用粘结法在机盒防护玻璃后形成一排时，则其外宽使得各判读区在一预定宽度上互相重迭。因此，即使一个标记从两个区中通过，它也能可靠地被检测到。
比较可取的是，只用一根或二根照明光纤与每个判读装置连接，而且最好照明光纤要安装在图像聚焦装置的附近。通过下述实施例和附图的介绍，本发明将得到进一步说明。
图1是本发明第一实施例分体部分透视图；图2是图1中所示第一实施例另一方案的剖视图；图3是本发明第二实施例的剖视图。
图1所示为一光电判读头1，该判读头安置在连串行进的带子10的对面，以便判读出带子上定位标记的位置，这些定位标记并排地或前后地由前几道印色工位依次压印在带子上的。
判读头1的构形为一矩形机盒20，其前面开有一窗口22，配有防护玻璃24。防护玻璃24后面安置了一横排判读标记装置，每个判读标记都有一对光纤，分别是照明上光纤30和判读光纤40，后者又称为接受光纤。机盒1的尺寸为，高3～5毫米，宽为20毫米或40毫米，宽0毫米是用在一排有16个判读装置时，40毫米则用在一排有32个判读装置时。
照明光纤30的光是由位于机器后部的光源入射进来，然后通过该光纤2由判读头1处照射出去，照射出光锥的角度为60°，以便形成一个直径为2至3毫米的光点32，这些上一排的照明光纤30所形成的光点互相交迭，实际上在带子上形成了一条横向光条。
从图1右边部分的纵向剖视图中可以看到本发明更具体的地方。判读光纤40的端部与室26底壁的中部对齐，该底壁为一朝向光纤40的圆锥形。每个室26在其上面和下面处都有一个凹壁，这些凹壁随形成一个精确定位托座45，用来支承球形凸镜44。该凸镜44由一胶体块48保持在其位置上，胶体块48充满了位于球形凸镜44和光纤40之间的整个室26的内空间。由图1可以清楚看出，这些室26是并排地连接在一起，形成一排刚固的光电判读组件，每个判读装置之间的间距都是极其精确一致的。
胶体块48具有光学质量，也就是说，一旦胶体硬化，它就变成绝对透明的，在其整个体积内具有均匀的，各向同性的折射率。这样的胶体可以从市场上获取。例如，瑞士阿巴铁克公司(La Société suisse Abatec)生产的，标号为1103、商品名为″Epotek″的胶体。胶体块48的第一个作用是将其自身粘贴在室26的后壁上，从而，一方面将球形凸镜44牢固地固定在其托座45中，另一方面将判读光纤40的端部固定在室26的底部，这就能按预定的位置要求极其精确地保持该光纤端部与球形凸镜44之间的距离。胶体块48的第二个作用是，与球形凸镜一起构成一个接受反射光的物件，反射光来自于具有精确预定尺寸的判读区42。
胶体块48的折射率最好要等于球形凸镜44的折射率，折射率值为1．5，这样，光线就不会在球／块界面产生偏转现象。判读光纤40与球形凸镜44的间距，以及判读头1与带子10的间距是依据球形凸镜44在其排列中横向间距来确定的，以便判读区域是由一横排直径为0．8毫米到1．5毫米的圆圈所组成，这些圆圈横向交迭的距离为e，e值在0．1到0．3毫米之间，此时出现误差最小。另外，上述距离的确定应能使判读区42的清晰度在其圆周上逐渐变得模糊，判读区的交迭区，其一半由一光纤判读，而另一半由另一邻近光纤判读。
为制备这种检测器，需要将光纤粘进一具有多孔的构件中，构件中孔之间有一正确的间距，然后，再在这构件上加第二构件，第二构件用来导装球形凸镜，最后通过第二构件中所设的导槽注入光学胶体，从而将所有的粘接在一起。
图2所示为另一种方案，在这个方案中整个室26都为胶体所充满，从而将球形凸镜44’埋在后胶体48与前胶体48’之间，后胶体48正如前述与室底部和判读光纤40接触，而前胶体48’则与防护玻璃24接触。在这种情况下，球形凸镜44’的折射率大于胶体块折射率，例如其值为1．8。这个方案比前述的在结构上更强固，因为防护玻璃也同样地与凸镜牢固地连接在一起。
这一方案实施起来较方便，当注入非常流动的胶体时，只要让胶体在毛细作用下漫过球形凸镜直至玻璃就行。
根据本发明的第二实施例，一排凸镜4b是安置在防护玻璃25的外表面上，凸镜为半圆形。所谓半圆形是指，凸镜上只有一个面是球面的一部分，而另一个面则是极平的平面。这些凸镜可以与玻璃一块铸出，或者由一块厚玻璃切割加工出来，或者更简单，将凸镜单独地粘贴在玻璃的外表面上。室27的长度也因之减小到一个间距值，该间距就是与底部接触的光纤40端部与凸镜46之间的距离，该室正如前述那样充填了定位胶体块49。
从上述说明中可以清楚看到，判读装置是由无源元件组成，即由通过胶体块与球形或半球形凸镜相连接的光纤组成，它们可以非常牢固地成排地安装在机盒20之中，而机盒也是很强固的，而且尺寸很小，也就是说它可以安装在旋转压印机中无论什么地方。
另外，多个室可以与机盒铸成一整体，这对于球形凸镜的托座来说特别有意义，因为能保证尺寸精度很高。尽管尺寸精度要保证，这种光电检测器在制造上也是容易的。
可以对本发明进行多项改进，但都不超出本发明的权利要求范围。

Claims (8)

1．一种用于旋转压印机中带子(10)对齐控制装置上的光电检测器，该检测器有一排标记判读装置，这判读装置安置在带子(10)的对面，与带子(10)的行进方向呈横向排列，其特征是，每个判读装置都有一个独一的判读光纤(40)，该判读光纤(40)通过具有光学质量的胶体(48)与其专有的图像聚焦装置(44)相连接，每条判读光纤将接受到的光线传导到位于机器后面的相应的光电二极管上。
2．根据权利要求1所述的光电检测器，其特征是每个图像聚焦装置是一个球形凸镜(44)，该球形凸镜(44)固靠在其相应室(26)中的托座(45)上，所述相应室(26)是面对带子(10)安置的机盒(20)中一排室中之一，室(26)的底部与相应的判读光纤(40)端部对齐，位于球形凸镜(44)和判读光纤(40)之间的室空间充满了具有光学质量的胶体块(48)。
3．根据权利要求2所述的光电检测器，其特征是胶体块(48)的折射率基本上等于球形凸镜(44)的折射率。
4．根据权利要求2所述的光电检测器，其特征是位于球形凸镜(44’)和排室前防护玻璃(24)之间的室(26)空间同样也充满了具有光学质量的胶体块(48’)，球形凸镜(44’)的折射率大于胶体块的折射率。
5．根据权利要求1所述的光电检测器，其特征是每个图像聚焦装置是一个基本呈半圆形的凸镜(46)，多个凸镜(46)组合成一排凸镜，该排凸镜安装在或连接在封闭相应排室的前玻璃的外表面上，所述排室则安置在两对带子(10)设置的机盒(20)中，相应室中充满了具有光学质量的胶体块(49)，相应室的底部与相应的独一判读光纤(40)的端部对齐。
6．根据权利要求1至5中之一所述的光电检测器，其特征是球形凸镜(44)或半球形凸镜(46)与带子之间的距离，以及球形凸镜(44)与其判读光纤(40)之间的距离是这样确定的，即应能使判读区(42)的清晰度在其周边上逐渐变得模糊。
7．根据权利要求6所述的光电检测器，其特征是室(26，27)的内宽等于球形凸镜(44)或半球形凸镜(46)的共同直径，室(26，27)一旦连接成一排后，其外宽应能使判读区(42)在一预定的宽度(e)上交迭。
8．根据权利要求1所述的光电检测器，其特征是只有一条或二条照明光纤(30)与每个判读装置连接，并安置在相应图像聚焦装置(44)附近。
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