CN108621546A - 一种覆膜机的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种覆膜机的智能控制系统，包括：图像采集器、中央控制器、电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机；所述的图像采集器用于采集覆膜样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将覆膜样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成覆膜机执行策略，并利用该覆膜机执行策略控制电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行，所述的电加热器设置于覆膜机加热辊内，用于为加热辊提供热能，所述的胶辊压力调节器设置于胶辊上，用于调节薄膜与待覆膜印品之间的压力，所述胶辊驱动机的动力输出端与胶辊连接，用于驱动胶辊转动，所述的覆膜机执行策略包括加热温度、胶辊压力、胶辊转速的参数设定。利用本发明的上述系统能够实现覆膜机工作参数的精准调试，提高了覆膜的质量。

Description

一种覆膜机的智能控制系统

技术领域

本发明涉及覆膜机技术领域，具体涉及一种覆膜机的智能控制系统。

背景技术

覆膜机是一种表面加工工艺方法，在待覆膜材料表面覆上一层起到美观和保护作用的塑料薄膜。覆膜机的应用领域较广泛，可以作为印刷领域的印后处理技术，也可以作为工业生产玻璃、板材、木材等材料的保护膜覆膜设备，覆膜工艺的不断提高也能适应更多的材料和型材，使其应用范围不断扩大。

目前按基本需求而言，覆膜工艺可以分为即涂型和预涂型。即涂覆膜就是先在塑料薄膜上涂布好粘合剂，经过同步的加热装置将塑料薄膜和待覆膜材料粘合在一起。预涂覆膜是将粘合剂预先涂在塑料薄膜上，经烘干收卷，而在使用时将该预涂覆膜贴附在覆膜设备上进行加热，从而完成覆膜过程。预涂覆膜工艺因覆膜设备不需要现场涂覆粘合剂，从而大大简化了覆膜工艺，操作方便，生产灵活性大，同时无溶剂气味和环境污染，改善了劳动环境的条件，最关键的是预涂覆膜可以有效避免气泡、脱层等覆膜故障的发生，具有广泛的应用前景和使用价值。

覆膜是一项综合性的工艺，它涉及很多因素，如塑料薄膜、粘合剂、溶剂、印刷品表面墨层状况、覆膜设备的机械控制以及环境影响。产品覆膜的过程与这些因素都有密不可分的联系，而任何一项影响因素如果都凭人眼和经验去检测，不仅会拖延生产的进度，还会影响产品的质量并提高废品率，另外，有些问题不能实时发现并得到解决，会影响后续工艺的进度。采用智能设备检测可以及时解决检测问题，并及时反馈到问题显示装置，使得处理系统可以在最有效的时间内处理这些可控因素。传统的覆膜设备很多是需要人工经验来操作，对待覆膜材料特性的了解程度和对覆膜设备的熟悉程度是完成一件合格品不可或缺的因素。

印刷品的覆膜作为印刷领域的印后处理技术，也处于技术不断提高的阶段，印刷品质量和要求的逐渐提升必然要求其覆膜设备的进步。印刷品影响覆膜工艺的主要因素是墨层状况，主要指纸张的性质、油墨性能、墨层厚度、图文面积以及印刷图文部分的密度，这些因素对覆膜质量的影响，主要体现在印刷品与薄膜的粘合强度上。上述因素具体包括以下分析内容：

1、墨层厚度：当印刷品表面的墨层较厚且图文面积大时，会导致纸张呈现多空隙的表面特性，封闭了许多纸张纤维的毛细孔，阻碍了粘合剂的渗透和扩散，使得印刷品与塑料薄膜很难粘合，容易出现脱层、气泡等故障；

2、油墨冲淡剂：油墨冲淡剂中有明显的粉质颗粒，与连接料结合不紧，添加了油墨冲淡剂的印刷品表面会附有一层颗粒，对粘合有阻碍作用；

3、燥油：在印刷油墨中添加燥油可以加快印迹干燥，但如果燥油的加放量增大，容易使墨层表面结成油亮光滑的低界面层，覆膜粘合剂则难以润湿和渗透，影响覆膜的牢固度；

4、喷粉：在一般的胶印工艺中会采用喷粉工艺来避免印刷品被蹭脏，喷粉在油墨层面形成一层细小颗粒，在实际覆膜时粘合剂不是每处都与墨层粘合，而是与这些粉质相粘合，形成假粘现象，导致粘合不牢固，影响覆膜质量。

考虑到上述诸多因素的影响，在实际生产中，需要经过设备的反复调试，把每一项参数调整至合适的值，才能进行批量生产。这种调试方式一方面是凭借工人的经验，而人为操作必然带来一定的误差，另一方面，调试过程中需要投入一定量的原材料，而这些原材料最终都将成为废品，造成资源的浪费，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有的覆膜工艺中因上述因素导致覆膜操作难于控制，覆膜质量较低的技术问题，提供一种覆膜机的智能控制系统，利用本发明的系统能够实现覆膜机工作参数的精准调试，提高了覆膜的质量。

为实现上述目的，本发明提供的一种覆膜机的智能控制系统，包括：图像采集器、中央控制器、电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机；所述的图像采集器用于采集覆膜样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将覆膜样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成覆膜机执行策略，并利用该覆膜机执行策略控制电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行，所述的电加热器设置于覆膜机加热辊内，用于为加热辊提供热能，所述的胶辊压力调节器设置于胶辊上，用于调节薄膜与待覆膜印品之间的压力，所述胶辊驱动机的动力输出端与胶辊连接，用于驱动胶辊转动，所述的覆膜机执行策略包括加热温度、胶辊压力、胶辊转速的参数设定。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器包括信号处理模块、特征提取模块、策略生成模块、知识库和设备驱动模块；所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供特征提取模块识别的图像数据，所述的特征提取模块用于在图像数据中识别出覆膜样品的特征数据，并将获得的特征数据发送至策略生成模块，所述的特征数据包括样品薄膜厚度、样品粘合剂性状和样品墨层性状，所述的策略生成模块将特征数据与知识库中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的覆膜机执行策略，所述的知识库用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列包括由薄膜厚度、粘合剂性状和墨层性状组成的特征组合及其对应的覆膜机执行策略，所述的设备驱动模块的信号输入端与策略生成模块的信号输出端连接，该设备驱动模块受覆膜机执行策略控制，以驱动电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的信号处理模块包括：A/D转换器、信号放大器和滤波器，用于将图像采集器输出的信号依次进行模数转换、放大和滤波处理。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像采集器还用于采集已覆膜印品的图像；所述的中央控制器还包括参数调试模块，所述的参数调试模块内设置有参数调试模型，该参数调试模型接收信号处理模块输出的样品图像数据和已覆膜印品图像数据，并通过模型运算获得用于调节覆膜机执行策略中加热温度、胶辊压力、胶辊转速参数的调节值。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器还包括时钟模块，所述的时钟模块受策略生成模块控制，使其按照设定的时间激发图像采集器执行已覆膜印品的图像采集操作。

本发明的一种覆膜机的智能控制系统优点在于：

本发明的系统通过采集覆膜样品的图像数据，并经过特征提取及分析，以特征数据进一步反演获得样品所需的覆膜工艺参数，继而获得覆膜机的执行策略，利用该执行策略能够在自动控制覆膜机运行的前提下，制备出与样品无差异的覆膜印品，减少了因人工调控所带来的误差，提高了工作效率，降低了运行成本；另外，相比于现有技术需要考虑诸多的影响因素，本发明仅需考虑覆膜机的加热温度、胶辊压力和胶辊转速三个因素，从而大大地降低了覆膜过程中设备调试的难度，使制备获得的覆膜印品易于控制。

附图说明

图1为现有的覆膜机内部结构示意图；

图2为本发明提供的一种覆膜机的智能控制系统结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的中央控制器结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的信号处理模块结构示意图；

图5为利用本发明的系统执行覆膜机控制操作的流程图。

附图标记

1、印刷品 2、进纸辊 3、加热辊

4、预涂膜 5、导膜辊 6、复压辊

7、断纸辊 8、收料板

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种覆膜机的智能控制系统进行详细说明。

如图1、2所示，本发明提供的一种覆膜机的智能控制系统，包括：图像采集器、中央控制器、电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机；所述的图像采集器用于采集覆膜样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将覆膜样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成覆膜机执行策略，并利用该覆膜机执行策略控制电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行，所述的电加热器设置于覆膜机加热辊内，具体设置在图1所示的加热辊3内部，用于为加热辊提供热能，所述的胶辊压力调节器设置于胶辊上，用于调节薄膜与待覆膜印品之间的压力，所述胶辊驱动机的动力输出端与胶辊连接，用于驱动胶辊转动，所述的覆膜机执行策略包括加热温度、胶辊压力、胶辊转速的参数设定。

如图1所示，印刷品1需要经过进纸辊2后，与预涂膜4和导膜辊5配合导出的薄膜在加热辊3处贴合在一起，并经过加热后依次经复压辊6、断纸辊7输出，最终将裁切的已覆膜印品收入至收料板9上。基于上述结构的覆膜机，所述的胶辊压力调节器具体设置于加热辊3和复压辊6上，所述的胶辊驱动机分布于预涂膜4、加热辊3和复压辊6各处。

众所周知，覆膜是一项综合性的技术，它涉及许多因素，如塑料薄膜、粘合剂、溶剂、印刷品表面墨层状况、机械控制以及环境条件等。要获得高质量的覆膜产品，就必须在工艺过程中控制上述因素的变化，并协调好它们之间的关系。

本发明的系统通过对已有的覆膜样品进行图像采集，并提取出固有的特征数据，以此为依据进一步反演具体的覆膜工艺，仅需获得达到样品要求的覆膜制品对应的加热温度、胶辊压力和胶辊转速参数，相比于现有技术需要考虑诸多的影响因素，利用本发明的系统实施覆膜机的控制，其考虑的因素相对较少，从而使制备获得的覆膜印品易于控制。

如图2所示，本实施例中的中央控制器可包括：信号处理模块、特征提取模块、策略生成模块、知识库和设备驱动模块；所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供特征提取模块识别的图像数据，所述的特征提取模块用于在图像数据中识别出覆膜样品的特征数据，并将获得的特征数据发送至策略生成模块，所述的特征数据包括样品薄膜厚度、样品粘合剂性状和样品墨层性状，所述的策略生成模块将特征数据与知识库中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的覆膜机执行策略，所述的知识库用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列包括由薄膜厚度、粘合剂性状和墨层性状组成的特征组合及其对应的覆膜机执行策略，所述的设备驱动模块的信号输入端与策略生成模块的信号输出端连接，该设备驱动模块受覆膜机执行策略控制，以驱动电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行。

针对不同样品的各种固有属性(包括薄膜厚度、粘合剂性状和墨层性状)，需要对应地调整热压温度、辊间压力和胶辊的转速。具体而言，热压温度根据印刷品墨层厚度、纸质好坏情况来调整，温度过高会超过薄膜承受范围，薄膜受高热而变形，会使产品曲卷、起泡、皱褶等，而且橡胶辊表面易烫损变形；相反，温度过低，覆膜不牢，易脱层。一般铜版纸的热压温度较低，胶版纸、白板纸及墨层厚的印刷品的热压温度偏高。辊间压力应视不同纸质及纸张厚度正确调整，压力过大，纸面稍有不平整或薄膜张力不完全一致时，会产生压皱或条纹的现象；压力长期过大，会导致橡胶辊变形，辊的轴承也会因受力过大而磨损。压力过高或不均匀，则会造成覆膜不牢、脱层现象。对于机速的控制，机速越快，热压时间也就越短，因此温度可调高些，压力可加大些，粘合剂的粘度应大些；反之亦然。机速过快或过慢都会影响覆膜质量。

为了实现上述热压温度、辊间压力和胶辊转速的调节功能，本发明在知识库中针对不同的样品预先设定对应的特征组合序列，所述的特征组合序列体现了样品固有特征与制备工艺参数之间的映射关系，该序列是通过大量的日常调试数据以机器学习的方式获取的，经过反复的实验分析记录，得出符合产品要求的各项因素的匹配数值，生成用于控制覆膜机运作的执行策略。

如图3所示，本发明系统中的图像采集器可采用CCD摄像头对图像进行采集。CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点；另外，本发明通过运用CCD摄像头实现图像采集，能够获得分辨率较高的清晰图像，为中央控制器后续的数据分析提供保障。

随着覆膜机工作时长的增加，使得覆膜机内部各部件出现磨损、松动及老化现象，进而导致覆膜机控制的准确度逐渐下降。例如，各胶辊因长期摩擦导致其被磨损，从而降低了薄膜与印品之间的接触压力；电加热器的老化会降低加热温度；胶辊驱动机的长期运转同样会降低其转速。如果始终采用固定不变的运行模式以控制各胶辊及加热装置的运行，必然会降低本系统的控制效果，进而导致制备获得的成品质量越来越差，远低于样品标准，甚至出现大量残次品。

为此，如图3所示，本实施例中的图像采集器还用于采集已覆膜印品的图像；所述的中央控制器还可包括参数调试模块，所述的参数调试模块内设置有参数调试模型，该参数调试模型接收信号处理模块输出的样品图像数据和已覆膜印品图像数据，并通过模型运算获得用于调节覆膜机执行策略中加热温度、胶辊压力、胶辊转速参数的调节值。使得当前执行的策略能够始终符合样品的制备要求，从而提高了系统的智能控制功能及系统运行的稳定性、安全性。

如图3所示，所述的中央控制器还包括时钟模块，所述的时钟模块受策略生成模块控制，使其按照设定的时间激发图像采集器执行已覆膜印品的图像采集操作，以便实时监控成品的质量，并及时根据图像数据进行参数的调整，提高覆膜制备工艺的稳定性。

另外，如图4所示，所述的信号处理模块可通过设置的A/D转换器，将其接收的模拟信号转换为供特征提取模块识别的数字信号；同时，为了降低信号的噪声干扰，提高信号的探测精度，所述的信号处理模块还可包括信号放大器和滤波器，用于将图像采集器输出的信号进行放大和滤波处理。

参照图5所示，利用本发明的系统实现覆膜机自动控制作业的具体流程包括以下内容：

首先，调试覆膜工艺中的各影响因素，记录每次调整后的数值，如表一所示：

调整因素	1次	2次	3次	N次
					温度	T1	T2	T3	Tn
转速	S1	S2	S3	Sn
					压力	P1	P2	P3	Pn

表一调整因素记录参照表

每次调整后的各个参数会产生不同质量的产品，即覆膜产品薄膜的厚度D、粘合剂的性状N和印刷品表面墨层的性状M的数值均会存在差异，记录下每次参数调整后覆膜产品的相关参数。

然后，将每次调整参数后制备的覆膜印品均与覆膜样品作比较，记录对比的数值，如果对比结果差异较大，则不断的进行参数调整直至覆膜印品与覆膜样品的性状基本一致。此时，有可能会出现不同的调整参数得出的覆膜产品性状一样的情况，这是由于一种覆膜产品受多种因素影响，相互之间的变化和适量匹配可以得到相同或不同的结果。

选取与覆膜样品相匹配的覆膜印品，将同一种覆膜结果所对应的不同影响因素组合，以及该结果的性状存储并记录于知识库内，获得特征组合序列。例如，取样得到D_1/N_1/M₁的样品，根据存储数据库里的记录，覆膜设备在工作时需要达到的加热温度为T₁，胶辊的转速为S₁,覆膜时的压力为P₁，如表二所示：

调整因素	1次	2次	3次	N次
					温度	T1	T2	T3	Tn
转速	S1	S2	S3	Sn
					压力	P1	P2	P3	Pn
薄膜厚度	D1	D2	D3	Dn
					粘合剂性状	N1	N2	N3	Nn
墨层性状	M1	M2	M3	Mn

表二参数组的匹配状态示意

之后，将准备制成的某一覆膜样品通过CCD摄像头进行图像采集，通过特征提取模块识别出覆膜样品的特征数据，并将获得的特征数据发送至策略生成模块，所述的策略生成模块将特征数据与知识库中已存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的覆膜机执行策略，利用该执行策略控制覆膜机中电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行。

另外，还可将已覆膜印品与样品重新做比较，找出其中的偏差，并进一步将偏差值ΔT、ΔS、ΔP反馈到参数调试模块，通过模型运算生成调试值，对覆膜设备的机械参数进行调整，此时覆膜产品会出现新的对比参数，系统会继续进行对比，再次总结出另一个偏差值ΔT、ΔS、ΔP，并继续通过运算生成供机械参数调整的调试值；经过不断的检测和调整，使制备的印品始终符合样品的标准。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种覆膜机的智能控制系统，其特征在于，包括：图像采集器、中央控制器、电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机；所述的图像采集器用于采集覆膜样品的图像，并发送至中央控制器，所述的中央控制器将覆膜样品的图像进行特征提取，通过对特征数据进行分析后生成覆膜机执行策略，并利用该覆膜机执行策略控制电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行，所述的电加热器设置于覆膜机加热辊内，用于为加热辊提供热能，所述的胶辊压力调节器设置于胶辊上，用于调节薄膜与待覆膜印品之间的压力，所述胶辊驱动机的动力输出端与胶辊连接，用于驱动胶辊转动，所述的覆膜机执行策略包括加热温度、胶辊压力、胶辊转速的参数设定。

2.根据权利要求1所述的覆膜机的智能控制系统，其特征在于，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。

3.根据权利要求1所述的覆膜机的智能控制系统，其特征在于，所述的中央控制器包括信号处理模块、特征提取模块、策略生成模块、知识库和设备驱动模块；所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供特征提取模块识别的图像数据，所述的特征提取模块用于在图像数据中识别出覆膜样品的特征数据，并将获得的特征数据发送至策略生成模块，所述的特征数据包括样品薄膜厚度、样品粘合剂性状和样品墨层性状，所述的策略生成模块将特征数据与知识库中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的覆膜机执行策略，所述的知识库用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列包括由薄膜厚度、粘合剂性状和墨层性状组成的特征组合及其对应的覆膜机执行策略，所述的设备驱动模块的信号输入端与策略生成模块的信号输出端连接，该设备驱动模块受覆膜机执行策略控制，以驱动电加热器、胶辊压力调节器和胶辊驱动机的运行。

4.根据权利要求3所述的覆膜机的智能控制系统，其特征在于，所述的信号处理模块包括：A/D转换器、信号放大器和滤波器，用于将图像采集器输出的信号依次进行模数转换、放大和滤波处理。

5.根据权利要求3所述的覆膜机的智能控制系统，其特征在于，所述的图像采集器还用于采集已覆膜印品的图像；所述的中央控制器还包括参数调试模块，所述的参数调试模块内设置有参数调试模型，该参数调试模型接收信号处理模块输出的样品图像数据和已覆膜印品图像数据，并通过模型运算获得用于调节覆膜机执行策略中加热温度、胶辊压力、胶辊转速参数的调节值。

6.根据权利要求5所述的印刷机工作区域空气质量智能监控系统，其特征在于，所述的中央控制器还包括时钟模块，所述的时钟模块受策略生成模块控制，使其按照设定的时间激发图像采集器执行已覆膜印品的图像采集操作。