CN107878019B - 不良页张传感器的温度补偿 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助计算机(15)在印刷机(1)中的承印材料输送期间检测至少一部分承印材料(9)的至少一个位置的设备，其中，所述设备具有光学传感器(5)，所述光学传感器(5)检测印刷机组件和所述承印材料(9)之间的间隔。本发明的特征在于，由所述光学传感器(5)检测的间隔借助于所述计算机(15)进行温度补偿。

Description

不良页张传感器的温度补偿
技术领域
本发明涉及一种用于借助计算机在印刷机中的承印材料输送期间检测承印材料至少一部分的至少一个位置的设备，其中，所述设备具有光学传感器，所述光学传感器检测印刷机组件和所述承印材料之间的间隔。
背景技术
用于检测承印材料至少一部分的至少一个位置的同类设备在数字印刷机(尤其是喷墨印刷机)中得以使用，以确保承印材料以距印刷头充分的安全间隔得以输送。喷墨印刷机的印刷头在受到承印材料的接触时是十分敏感的并且可能由于这种接触遭到损坏。因此，在喷墨印刷机中必须确保承印材料与喷墨印刷头保持一定的间隔。但是，因为承印材料和喷墨印刷头之间的间隔很小且为仅毫米的极小部分，因此用于检测承印材料位置的测量设备必须十分精准地作业。如果检测到错误的间隔，页张状承印材料实际离喷墨印刷头更近，则可能出现损坏。但是，如果检测到的间隔过小，承印材料实际上距印刷头还有充分的间隔，则这可能导致不必要地关断(Abschaltung)喷墨印刷机，这无法实现十分经济的运行。因此，用于检测承印材料位置的设备必须十分精准地作业并且也不能受到外部作用的影响。
目前采用光栅(Lichtschranken)作为用于监控喷墨印刷机中承印材料与印刷头之间的间隔的传感器，所述光栅监控平行于喷射滚筒的线并由此确认喷射滚筒上的页张何时过度远离喷射滚筒进而可能接触到印刷头。在该光栅中使用点状光源和点状接收器。这类监控承印材料和印刷头之间或承印材料和喷射滚筒之间的间隔的方法的问题在于：准确被测量的间隔与温度影响之间存在相关性。所谓的温度层(Temperaturschichtung)，即，涉及到承印材料、喷射滚筒、环境空气等的不同温度范围所导致光栅的光线被偏转。这种偏转随后导致所检测到的间隔偏大，这就导致结束印刷过程以及喷墨印刷机有限的可用性，因为出于安全考量必须抬高印刷头进而中断印刷过程。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提出一种用于在印刷机中的承印材料输送期间检测承印材料至少一部分的至少一个位置的设备，该设备即使在承印材料、喷射滚筒、环境空气、叼取器等的温度不同时也检测到承印材料至少一部分的位置并实现印刷机可靠的运行，而不会出现不必要的由于安全问题所导致的关断，另一方面也不会损坏印刷头。
根据本发明，该任务通过一种根据本发明的设备得以解决，本发明有利的设计方案由优选实施方式、附图和说明书得出。
根据本发明设置，由光学传感器检测的间隔借助于所述计算机进行温度补偿。这意味着，在检测承印材料和机器组件(譬如印刷头或喷射滚筒)之间的间隔时由温度所导致的偏差以计算方式进行温度补偿，从而使得温度影响在计算机中在很大程度上得以消除。为此，间隔测量值在用于控制印刷机的处理过程之前首先在计算机中进行温度补偿。计算机中的温度补偿考虑到温度导致的测量值偏差，其方式是，以模型的方式考虑到测量值偏差。该模型以软件形式储存在计算机中并依据测量值的确定的特定特征来识别到温度影响。通过这种方式，温度影响可被检测作为干扰参数，并且测量值和干扰参数被校正。由此确保了：将不受测量错误影响的、实际上正确的间隔用于控制所述印刷机。通过这种方式保障了印刷机更好的可用性并同时保护印刷头免受承印材料接触。所述校正在本发明中能够仅通过软件在所述计算机上进行，而呈光学传感器形式的硬件无需进行适配，此外可使用现有技术公开的光栅。
在本发明的第一设计方案中设置，所述光学传感器是具有多个CCD元件的CCD线阵传感器，并且所述设备具有光源，所述光源发出朝着所述光学传感器方向的光射束，其中，所述承印材料至少部分位于所述光源和所述光学传感器之间的光路中。在该情况下，在所述喷射滚筒的一侧上，CCD线阵传感器安装在所述印刷机中，而在相反侧上设有光源。所述CCD线阵传感器和所述光源一起构成光栅。在此，光射束无温度影响地平行于所述喷射滚筒走向且无偏转地直接在最短路径上投射在所述CCD传感器上。所述光射束这样地设置，使得它们具有距所述喷墨印刷头所需的安全间隔，或者采用部分遮蔽方式进行作业，在部分遮蔽的情况下，所述喷射滚筒普遍遮住已知数目的射束。这种已知的部分遮蔽在分析所述光栅时被相应地考虑到。一旦至少部分承印材料中断了光路，则可认为低于光射束和印刷头之间的最小间隔，因为至少一部分承印材料进入到危险区域中并且提升到离所述喷射滚筒过远。为防止损失，随后要么由计算机完全关断所述印刷机，要么通过特定机制提升所述印刷头，以避免与所述承印材料的接触。然而，由于喷射滚筒、承印材料和环境空气以及引导承印材料的叼取器之间不同温度的温度层，因此光射束可能会向上或向下偏转。向上偏转导致过晚识别到位于所述喷射滚筒上方的印刷头过小的间隔，由此导致可能出现损坏。光射束向下偏转导致错误地识别到承印材料进入到安全区中，尽管承印材料距印刷头仍具有充分的间隔。这两种错误通过计算机中的温度补偿得以校正并由此避免了印刷机控制的错误反应。
在本发明的另一设计方案中设置，在所述计算机中储存有所述光学传感器的强度图案
Figure GDA0002614817890000031
该强度图案不受外部温度影响地展示出测量。在该情况下，用于光学传感器的光源的CCD元件被无温度影响地读取。这意味着，承印材料、环境空气、叼取器和喷射滚筒具有相同的温度，并且光射束无偏转地到达所述CCD线阵传感器。在此产生的强度图案作为正确的测量被储存在所述计算机中。该强度图案用作运行中当由于温度层导致偏差出现时后续间隔测量的参照标准。由于温度层使得光射束向上或向下偏转，由此基于温度影响的原因出现了不同的强度图案。
根据本发明还设置，所述计算机将在温度影响下由所述光学传感器检测到的强度图案与无温度影响地储存的强度图案进行比较，并从这两个图案的偏差计算出温度影响并以计算方式(rechnerisch)进行补偿。通过比较所测得的强度图案和所储存的强度图案，所述计算机能够检测到温度偏差，因为根据温度偏差会出现不同的强度图案。由此，所述计算机能够基于强度信号计算出校正所需的温度信息并执行相应的补偿。该补偿可譬如基于同样储存在所述计算机中的表格进行，在所述表格中，相应于所检测到的温度信息对涉及到承印材料间隔的不同的正的或负的校正值进行考虑。这些校正值随后被加到所测得的间隔值上，从而在所述计算机中求取到实际的间隔值。
在本发明另一种改进方案中设置，在所述计算机中比较强度图案时，比较出所储存的强度图案的第一局部最大值与所测得的强度图案的第一局部最大值的高度差。在比较这些局部最大值之前，如有必要，在所述计算机中对强度曲线仍进行过滤或平整。这些第一局部最大值的差异在非干扰情况下明显为正值，但如果表面是冷的情况下则为负值。通过这种方式可识别到温度偏差，并且对信号进行相应地温度补偿。
在本发明另一种实施方式中设置，所述光源借助于透镜具有平行拓宽的照射。借助于所述透镜，从点状光源产生出平行射束，所述平行射束相应平行地投射到所述CCD线阵传感器上。通过这种方式，基于多个平行光射束，能够对喷射滚筒和印刷头之间的大区域进行监控关于由承印材料导致的间隔损害(Abstandsverletzung)。
在本发明一种替代性的实施方式中设置，所述光源是点状的。在该情况下，取消了平行拓宽的照射，在该情况下，所述CCD线阵传感器上也出现了特征性的强度走向。
此外以有利的方式设置，所述印刷机在测量进程的区域中的至少部分由调温装置进行调温。为了将测量值偏差保持得较小，因为由所述计算机所执行的温度补偿被限制成几摄氏度，因此可额外设置如下调温装置，该调温装置对印刷机或承印材料在测量进程的区域中的至少部分进行调温。通过对测量进程区域中的承印材料、喷射滚筒、叼取器或环境温度有针对性地调温，可使温度差异最小化，从而使得间隔测量时的测量值偏差显著降低。由此，从一开始就降低了测量值偏差，并且仅须在小范围内采用温度补偿。然而，设置相应的调温装置意味着巨大的结构费用增加，此外，调温装置始终需要能量的供给。
在本发明另一种改进方案中设置，如果所述光学传感器和所述承印材料之间的测得间隔超出预先给定的值，则所述计算机关断所述印刷机。通过关断所述印刷机防止了承印材料和印刷头的碰撞。但是，在此无须完全关断所述印刷机，只要关断印刷进程就足够，其方式是，譬如提升所述印刷头以及不印刷不具有必要安全间隔的承印材料。也就是说，关断所述印刷机在此应被理解为仅关断对所述承印材料的印刷进程。
在本发明另一种改进方案中设置，用于关断的阈值与温度相关。在该情况下，间隔测量温度不被补偿，而是基于通过强度测量所求取到的温度偏差将关断阈值减小或增大，这在最终效果方面却同样促成被补偿的间隔测量。由此，这种根据温度改变的关断阈值是一种用于校正所测得的间隔的替代方案。
在本发明另一种改进方案中设置，所述光源和所述接收器之间设有遮挡件(Blende)。通过采用所述遮挡件，可遮蔽陡峭的温度梯度的空间区域。由此减小温度偏差的影响。但是，所述遮挡件的位置与承印材料厚度相关进而必须根据承印材料厚度进行调整。这需要手动或自动地调整所述遮挡件。
此外以有利的方式设置，所述印刷机具有用于输送页张状承印材料的叼取器，并且设有至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器检测所述叼取器的温度并传递给所述计算机。通过一个或多个温度传感器对所述叼取器的温度进行检测，这还可被所述计算机用于：在所述计算机中检测到关断阈值与温度相关的变化。所述计算机随后可根据所检测到的叼取器温度相应地校正关断阈值。通过类似的方式也可检测到喷射滚筒或环境空气的温度。
附图说明
接下来依据多个附图进一步描述和阐释本发明。
附图示出：
图1：不良页张间隔测量的测量原理；
图2：CCD线阵上无温度影响的理想强度图案；
图3：CCD传感器上无温度影响的真实强度信号；
图4：温度层效果所导致的光射束偏转；
图5：由于叼取器温度增加所导致的光射束偏转；
图5a：由叼取器温度增加所影响的强度信号；和
图6：在陡峭的温度梯度范围内的遮挡件布置方案。
具体实施方式
图1示出了数字印刷机1中用于借助CCD线阵传感器6和发送器2检测间隔的原理性构造。为此，在图1中示例性地表示出测量对象7，该测量对象7即数字印刷机1中的页张9。出于安全原因，在数字印刷机1中，页张9与未示出的印刷头之间的间隔必须始终这样大：以使得印刷头不会被所述页张9接触和损坏。图1中的CCD线阵传感器6集成到接收器5中，该接收器5还具有测量开口8，光射束11从发送器2通过该测量开口8射到CCD线阵传感器6上。发送器2基本上由呈激光二极管4形式的光源以及由透镜3组成，所述透镜3使激光二极管4的光路拓宽进而产生平行的光射束，这些平行的光射束朝着接收器5的方向发送。如果测量对象7位于光路中，则CCD线阵传感器6上相应的CCD元件被遮蔽，由此可确定图1中所述测量对象7的宽度及其位置。该测量原理在所述数字印刷机1中被用于检测页张9和印刷头之间的间隔。
图2示出了图1中测量原理的应用。如图1所示，在左侧2布置有发出平行光射束11的发送器2，所述平行光射束11在所述数字印刷机1的相对侧上由CCD线阵传感器6检测。在此，所述光射束11平行于印刷进程期间输送所述承印材料9的喷射滚筒17射出。在此，所述喷射滚筒17从所述印刷机的驱动侧延伸至操作侧，因此同样适配地在所述印刷机的驱动侧或操作侧上布置所述发送器2和具有所述CCD线阵传感器6的接收器。所述CCD线阵传感器6还与计算机15连接，所述计算机15同时可以是所述数字印刷机1的控制计算机。通过这种方式，所述计算机15可分析由所述CCD线阵传感器6接收的光射束11。在图2中可看到，所述喷射滚筒17遮蔽了部分光射束11。这种遮蔽对于所述计算机15而言是已知的，由此，只有除了已知的部分遮蔽外还有其它光射束11被中断时，所述计算机15才会作出反应。之所以采用这种部分遮蔽，是因为已证实：发送器2和传感器6在中间区域中能够更可靠进行分析，因此通过这种部分遮蔽可避免了边缘区域。在图2中，在所述光电传感器6右边还表示出理想强度信号10。该理想强度信号不受温度作用影响并以理论的、无穷大的分辨率进行展示。
图3示出了实际强度信号。该实际强度信号也不受温度作用的影响，但是基于所述CCD线阵传感器6中数量有限的CCD元件的实际分辨率。在此，在X轴上标出各CCD元件的编号，而在Y轴上标出强度百分比值。在此，每个CCD元件测量介于0％至100％之间的强度，其中，页张棱边的位置表示为强度12.5％时平行于X轴的直线与强度曲线的交点。由此，棱边位置I大约位于CCD元件275处，所述计算机随后可由此计算出所述棱边的间隔和所述页张9的棱边位置。通过这种方式，所述计算机15获悉：页张9与印刷头或平行布置的喷射滚筒17之间的间隔是多大，并且是否存在因为可能低于最小间隔而导致的印刷头风险。
但是，在实践中，所述CCD线阵传感器6上的强度信号10的走向却受到测量进程期间温度层的强烈影响。图4中示出了这种温度层的作用。在此，所述印刷页张9的温度为TB＝25℃。所述喷射滚筒17的温度为TJ＝27℃，环境空气的温度TU也是27℃。通过不同的温度形成了温度层，并且最初平行的光射束11朝着光学上较浓密的介质偏转，即，朝着较冷的介质的方向偏转。因为在图4中所述页张比环境空气冷，因此所述光射束11朝着所述页张9的方向偏转，并且所述页张9的棱边被测量得过低。这意味着，尽管所述CCD线阵传感器6基于所述光射束11偏转的原因仍确定出可靠的间隔，然而所述页张9可能已经低于所需的安全间隔。
图5中可看到所述喷射滚筒17上的页张叼取器13，其中，所述页张叼取器13具有相对高的温度TG＝31℃。所述喷射滚筒17和环境空气还是分别具有相同的温度27℃。这导致所述喷射滚筒17上的叼取器13的位置由于温度较高的原因被测量得过高，并且所述计算机15由此错误地确定超出界限的情况，这导致不必要地关断印刷进程。图5中还可看到温度传感器14，所述温度传感器14检测所述叼取器13的温度TG。当然也可存在多个温度传感器14，由此可检测整个机器宽度上所有叼取器13的温度TG。此外，图5中还表示出调温装置16，由所述调温装置16可影响所述喷射滚筒17的温度。这类调温装置16既可加热也可降温，以改变所述喷射滚筒17的温度。通过这种方式，可以通过将所述喷射滚筒17譬如补偿至所述叼取器13的温度从而减弱温度效应。
图5a中可看到：温度影响如何以特征性和可重复性的方式改变所述CCD线阵传感器6上强度10的走向。图5a中的曲线展示出通过测得的冷表面所导致的偏转。因为这种影响是可重复的，所以可追踪曲线的特性值，通过这些特性值可预知温度并且能够借助于这些特性值得出所述页张9的实际棱边位置。为此，在所述计算机15中譬如比较出图3所示的储存在所述计算机15中的、未受影响的强度图案10的第一局部最大值与在温度影响下测得的强度图案10的第一局部最大值的高度差异。在必要情况下，需要在所述计算机15中进行曲线的过滤和平整。所述第一局部最大值之间的差异在无温度影响的情况下明显为正值，但当表面冷时却为负值。通过这种方式，所述计算机15可温度补偿所述信号，并且在一定的温度范围内，可不依赖于温度影响地测量和检测所述页张9的页张棱边。通过这种方式可避免不必要地关断所述数字印刷机1，并且提高所述机器的可用性。
在图6中，在所述接收器5前还布置有遮挡件12。该遮挡件12用于遮蔽陡峭的温度梯度的空间区域，使得这些温度梯度不投射至所述CCD线阵传感器6上，并且由此不分析被强烈偏转的光射束11。但是，所述遮挡件12必须根据所使用的页张9的承印材料厚度进行手动或自动调整。如果所述遮挡件12是自动可调整的，则所述计算机15根据所输入或所识别到的承印材料进行调整。
附图标记列表
1 数字印刷机
2 发送器
3 透镜
4 激光二极管
5 接收器
6 CCD线阵
7 测量对象
8 测量开口
9 页张
10 强度信号
11 光射束
12 遮挡件
13 叼取器
14 温度传感器
15 计算机
16 调温装置
17 喷射滚筒
I 棱边位置
TB 页张温度
TG 叼取器温度
TJ 喷射滚筒温度
TU 环境温度

Claims (10)

1.一种用于借助计算机(15)在印刷机(1)中的承印材料输送期间检测至少一部分承印材料(9)的至少一个位置的设备，其中，所述设备具有光学传感器，该光学传感器检测印刷机组件与承印材料(9)之间的间隔，
其特征在于，
由所述光学传感器检测到的间隔借助于所述计算机(15)进行温度补偿，
在所述计算机(15)中储存有所述光学传感器的强度图案(10)，该强度图案以不受外部温度影响的方式表示出测量，并且
所述计算机(15)将在温度影响情况下借助所述光学传感器检测到的强度图案与在没有温度影响情况下储存的强度图案(10)进行比较，并且从这两个图案之间的偏差计算出温度影响并且以计算的方式进行补偿。
2.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
所述光学传感器是具有多个CCD元件的CCD线阵传感器，并且
所述设备具有光源(2)，该光源发出朝着所述光学传感器方向的光射束，其中，至少部分承印材料(9)位于所述光源(2)与所述光学传感器之间的光路中。
3.根据权利要求1所述的设备，
其特征在于，
在所述计算机(15)中进行强度图案的比较时，比较出所储存的强度图案(10)的第一局部最大值与所测得的强度图案的第一局部最大值的高度差。
4.根据权利要求2所述的设备，
其特征在于，
所述光源(2)借助于透镜(3)具有平行拓宽的照射。
5.根据权利要求2所述的设备，
其特征在于，
所述光源(2)是点状。
6.根据权利要求1至5任一项所述的设备，
其特征在于，
所述印刷机(1)在测量进程的区域内的至少部分通过调温装置(16)调温。
7.根据权利要求1至5任一项所述的设备，
其特征在于，
如果所述光学传感器与所述承印材料(9)之间的所测得的间隔超出预先给定的值，则所述计算机(15)关断所述印刷机(1)。
8.根据权利要求7所述的设备，
其特征在于，
用于关断的阈值与温度相关。
9.根据权利要求2所述的设备，
其特征在于，
所述光源(2)与接收器(5)之间设有遮挡件(12)。
10.根据权利要求7所述的设备，
其特征在于，
所述印刷机(1)具有用于输送页张状承印材料(9)的叼取器(13)，并且
设有至少一个温度传感器(14)，该温度传感器检测所述叼取器(13)的温度并传递给所述计算机(15)。
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