CN110181951B - 一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统及其打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统及其打印方法，该打印系统设置于钢板预处理线的出口处，可与预处理输送线同步，无需为了打印系统而增设新的生产线，也无需倒运钢板。该打印系统中打印头的打印工作是根据两个端面检测器检测到的钢板信息进行控制启动，而打印头在打印过程中的运动速度是依据速度传感器检测钢板的运行速度，由控制器进行控制，实现打印头的跟踪打印，该打印系统可以实现对预处理后的钢板进行无缝连接的文字打印作业；所述打印方法采用上述的打印系统；该钢板预处理时的全面智能数码打印系统，具有结构简单、设计合理、使用方便等优点，无需钢板的中间倒运，在保证文字的精确打印基础上，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明公开涉及钢板打印的技术领域，尤其涉及一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统及其打印方法。
背景技术
在船舶制造过程中，均需要在预处理后的钢板上进行文字印刷。目前，钢板上的文字印刷主要通过机械手或人工喷涂完成，而无论是机械手印刷还是人工喷涂，在印刷和喷涂之前，都需要将预处理后的钢板从预处理钢板线上搬运下来，运输到印刷或喷涂区域，进行文字/图案的印刷和喷涂作业，导致作业量大，操作复杂等问题。此外，在使用机械手进行文字印刷时，由于需要进行大量的轨道设置，存在结构复杂，不易操作等问题；而人工喷涂又存在喷涂精度差、工作效率低等问题。
因此，如何研发一种新的文字打印系统以解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明公开提供了一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统及其打印方法，以至少解决现有进行预处理钢板的文字/图案打印和喷涂时，存在作业量大，工作效率低等问题。
本发明一方面提供了一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，该打印系统设置于钢板预处理线的出口处，与钢板预处理线相接，该打印系统包括：输送机1、龙门架2、悬架3、第一驱动装置4、打印装置5、倾斜角度检测器6、高度检测器7、板头检测器8、板尾检测器9以及控制器；
所述输送机1用于钢板的输送；
所述龙门架2固定跨设于所述输送机1的上方；
所述悬架3滑动设置于所述龙门架2的横梁上，且所述悬架3中的悬梁相对所述输送机1的长度方向平行设置；
所述第一驱动装置4安装于所述龙门架2上，且所述第一驱动装置4的动力输出端与所述悬架3驱动连接，在所述第一驱动装置4的驱动下，所述悬架3可沿着所述龙门架2的横梁进行滑动；
所述打印装置5包括：打印装置本体、第二驱动装置、打印头、伺服电机以及速度检测单元；
所述打印装置本体与所述悬架3中的悬梁滑动连接，且在所述打印装置本体上设置有纵向的导轨；
所述第二驱动装置安装于所述悬架3上，且所述第二驱动装置的动力输出端与所述打印装置本体驱动连接，在所述第二驱动装置的驱动下，所述打印装置本体可沿着所述悬架3中的悬梁进行滑动；
所述打印头滑动设置于所述打印装置本体的导轨上；
所述伺服电机与所述打印头驱动连接，在所述伺服电机的驱动下，所述打印头可沿着所述导轨相对所述打印装置本体进行上下移动；
所述速度检测单元位于所述打印装置本体上，用检测下方钢板的输送速度，且所述速度检测单元的输出端与所述打印头的输入端连接；
沿着所述钢板的输送方向，所述倾斜角度检测器6、高度检测器7以及板头检测器8均位于所述龙门架2的上游，且所述倾斜角度检测器6用于实时检测所述钢板相对于基准线的偏差角度，所述高度检测器7用于实时检测所述钢板的起伏量，所述板头检测器8用于检测钢板的位置；
沿着所述钢板的输送方向，所述板尾检测器9位于所述龙门架2的下游；
所述控制器的输入端分别与所述倾斜角度检测器6、高度检测器7、板头检测器8以及板尾检测器9的输出端连接，所述控制器的输出端分别与所述第一驱动装置4的控制端以及所述打印装置5中第二驱动装置的控制端、伺服电机的控制端和打印头的输入端连接。
优选，所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，还包括：板厚检测器11以及报警器；
所述板厚检测器11用于检测钢板厚度，且所述板厚检测器11的输出端与所述控制器的输入端连接；
所述报警器的控制端与所述控制器的输出端连接。
进一步优选，所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，还包括：钢板速度/长度检测器10；
所述钢板速度/长度检测器10的输出端与所述控制器的输入端连接。
进一步优选，所述倾斜角度检测器6由两个角度传感器61构成，且两个所述角度传感器61沿着所述输送机1的长度方向间隔设置。
进一步优选，所述高度检测器7由两个高度传感器71构成，且两个所述高度传感器71沿着所述输送机1的宽度方向间隔设置。
进一步优选，所述板头检测器8的个数为两个，分别沿着所述输送机1的长度方向间隔设置。
进一步优选，所述打印装置5还包括：内部温控单元以及清洗装置；
所述内部温控单元用于所述打印头的温度控制；
所述清洗装置用于所述打印头中印字头的清洗工作，且所述清洗装置的控制端与所述控制器的输出端连接。
进一步优选，所述输送机1为滚轮输送机。
进一步优选，所述第一驱动装置4和所述第二驱动装置均为线性电机。
本发明另一方面还提供了一种钢板预处理时的智能打印方法，所述方法适用于上述打印系统，该打印方法包括如下步骤：
检测钢板相对基准线的倾斜角度，控制器依据检测的倾斜角度信息，将输入的打印生产数据进行坐标系的适配调整，生成实际打印数据；
当钢板输送到预备区时，打印装置中的打印头移动到打印位置并下降到打印跟踪高度，等待打印，其中，所述打印跟踪高度根据实时检测的钢板起伏量进行随时调整；
当钢板输送到打印区时，启动打印装置按照控制器输入的实际打印数据进行打印作业，其中，打印过程中，实时检测钢板的输送速度，并依据检测到的钢板输送速度调整对应的打印速度；
印字完毕后上升打印头，打印装置退避到安全区域，自动清洗喷墨头，等待下次打印作业。
本发明提供的钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，该打印系统设置于钢板预处理线的出口处，可与预处理输送线同步，无需为了印字机而增设新的生产线，也无需倒运钢板。该打印系统中打印装置的打印工作是根据板头检测器检测到的钢板后，有控制器进行控制启动，而打印过程中，打印装置中打印头相对钢板的距离是根据高度检测器检测的钢板起伏量信息，由控制器控制调整，而打印速度也可以依据钢板的输送速度进行实时调整，实现打印头的跟踪打印，该打印系统可以实现对预处理后的钢板进行无缝连接的文字、图案以及数字的打印作业。此外，该打印系统中还设置有倾斜角度检测器用于检测钢板的倾斜角度，控制器根据该倾斜角度信息将打印的生产数据进行坐标系调整后，再发送到打印头中进行打印作业，以实现自动较板印字，提高印字的精准度。
本发明提供的钢板预处理时的全面智能数码打印系统，具有结构简单、设计合理、使用方便等优点，无需钢板的中间倒运，在保证文字的精确打印基础上，提高工作效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开实施例提供的一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统的结构示意图；
图2为本发明公开实施例提供的一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统的组成模块示意图；
图3为本发明公开实施例提供的一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统中打印头的往复运动轨迹示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
参见图1为一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，该打印系统设置于钢板预处理线的出口处，与钢板预处理线相接，参见图1、图2，该打印系统主要由输送机1、龙门架2、悬架3、第一驱动装置4、打印装置5、倾斜角度检测器6、高度检测器7、板头检测器8、板尾检测器9以及控制器构成，其中，输送机1用于钢板的输送，龙门架2固定跨设于输送机1的上方，悬架3滑动设置于龙门架2的横梁上，且悬架3中的悬梁相对输送机1的长度方向平行设置，第一驱动装置4安装于龙门架2上，且第一驱动装置4的动力输出端与悬架3驱动连接，在第一驱动装置4的驱动下，悬架3可沿着龙门架2的横梁进行滑动。
上述打印装置5主要由打印装置本体、第二驱动装置、打印头、伺服电机以及速度检测单元构成，打印装置本体与悬架3中的悬梁滑动连接，且在打印装置本体上设置有纵向的导轨，第二驱动装置安装于悬架3上，且第二驱动装置的动力输出端与打印装置本体驱动连接，在第二驱动装置的驱动下，打印装置本体可沿着悬架3中的悬梁进行滑动，打印头滑动设置于打印装置本体的导轨上，伺服电机与打印头驱动连接，在伺服电机的驱动下，打印头可沿着导轨相对打印装置本体进行上下移动，速度检测单元位于打印装置本体上，用检测下方钢板的输送速度，且速度检测单元的输出端与打印头的输入端连接，打印头根据输入的检测速度，相应调整打印速度。
上述倾斜角度检测器6、高度检测器7以及板头检测器8，沿着钢板的输送方向，均位于龙门架2的上游，且倾斜角度检测器6用于实时检测钢板相对于基准线的偏差角度，高度检测器7用于实时检测钢板的起伏量，板头检测器8用于检测钢板的位置，上述板尾检测器9，沿着所述钢板的输送方向，位于所述龙门架2的下游，控制器的输入端分别与倾斜角度检测器6、高度检测器7、板头检测器8以及板尾检测器9的输出端连接，控制器的输出端分别与第一驱动装置4的控制端以及打印装置5中第二驱动装置的控制端、伺服电机的控制端和打印头的输入端连接。
上述打印系统实际上主要由两部分构成，一部分为机械部分，另一部分为电气部分，通过电气与机械的结合，进而实现其智能化的目的。
上述实施方案提供的打印系统是设置在钢板预处理出口处，可与预处理输送线同步，对输送中的钢板进行高速度印字处理，无需为打印装置再增设新的生产线，也无需倒运钢板，其中，钢板上料后经过预热、抛丸、喷漆以及烘干后，进入上述打印系统中进行印字，待印字结束后进行钢板下料。上述打印系统的印字过程具体为：
1)将上位系统提供的DFX印字文件进行转换并按上料顺序传送到控制器中，依据倾斜角度检测器检测钢板相对基准线的偏差角度，即为该钢板的倾斜角度，控制器接收到该倾斜角度信息后，会将其接收到的打印生产数据进行坐标调整，完成打印生产数据的自动校正，以与钢板的倾斜角度值适配，保证打印字无偏斜；
2)待钢板输送到高度检测器处，表明钢板已进入打印预备区，打印装置进入等待打印状态，高度检测器进行钢板起伏量的实时检测，并将检测的起伏量信息发送到控制器中，控制器依据接收到的起伏量信息控制打印装置中伺服电机的运动，进而实现打印头打印跟踪高度的上下随动，其主要原因在于：钢板可能不是太平，有翘曲不可避免，所以要随时调整打印头高度；
3)当板头检测器检测到输送钢板时，表明钢板已经入打印区，此时板头检测器发送电信号给控制器，控制器控制打印装置按照打印生产数据进行打印作业，其中，打印装置中设置有速度检测单元，该速度检测单元可以检测钢板的实时输送速度，并根据该钢板的输送速度调整打印头的打印速度；
4)当板尾检测器检测到钢板时，表明打印完毕，板尾检测器发送电信号给控制器，控制器控制打印头上升，打印装置退避到安全区域，然后自动清洗喷墨头，等待下一次打印作业。
上述打印系统中的打印装置类似于针式打印机，其区别之处在于：针式打印机是步进的，而上述打印系统中的打印装置是连续行走，输入什么打印什么，所见即所得。
打印装置中打印头的往复运动轨迹如图3示，其中，S1：打印速度，横向印刷速度，S2：钢板输送速度，实验时设计的速度为100mm/s，S3：合成矢量速度
T1：准备时间，数据读入等，T2：调整时间，钢板位置确认，T3：横向加速时间，0—100m/min(程序速度)，T4：喷印时间，程序速度(恒速)，T5：减速时间，100m/min(程序速度)—0，T6：复位时间，移动至开始位置。
一个周期的时间为：∑T＝T1+T2+T3+T4+T5+T6；
钢板的移动距离：L1＝S2×∑T；
打印头的长度：L2＝L1；
实验中设定打印头的宽度为420mm(即要求的∑T≤4.2s)。
为了进一步提高上述实施方案中打印系统的安全性和智能化，作为技术方案的改进，在打印系统中还设置有板厚检测器11以及报警器，其中，板厚检测器11用于检测钢板厚度，且板厚检测器11的输出端与控制器的输入端连接，报警器的控制端与控制器的输出端连接；当厚度检测器检测的板厚与生计数据不符，就进行报警。
作为技术方案的进一步改进，在该打印系统中还设置有钢板速度/长度检测器10，该钢板速度/长度检测器10的输出端与控制器的输入端连接，当钢板速度/长度检测器检测到钢板的输送速度超过6m/min时，就发送电信号给控制器，控制器启动报警器进行报警。
参见图2，打印系统中倾斜角度检测器6设置有1套，对于输送机上的钢板进行自动校正，该倾斜角度检测器6由两个角度传感器61构成，且两个角度传感器61沿着输送机1的长度方向间隔设置，其具体的检测方法为：通过两个角度传感器61个检测出一个点，然后两点形成一条线，系统会自动计算该直线与基准线的偏差角度，该偏差角度即为钢板的倾斜角度。
参见图2，高度检测器7由两个高度传感器71构成，且两个高度传感器71沿着输送机1的宽度方向间隔设置，两个高度传感器71检测到钢板后，会移动到钢板边缘内侧10mm处，对钢板的起伏量进行实时检测。
试验中，板头检测器8的个数为2个，分别沿着输送机1的长度方向间隔设置，用于感知钢板的位置，其中，第一个板头检测器检测到钢板代表钢板运输到打印预备区，第二板头检测器检测到钢板代表钢板运输到打印区。
钢板运输速度的检测装置3套，进行钢板输送速度的检测，用于打印头的同步控制。
作为技术方案的改进，在打印装置中还设置有内部温控单元以及清洗装置，其中，内部温控单元用于打印头的温度控制，由空调机及封闭保温室组成，保持打印头及油墨的温度恒定，使印字更加稳定；清洗装置用于打印头中印字头的清洗工作，且清洗装置的控制端与控制器的输出端连接，每印刷一块板时，都会对打印头进行自动清洗，真空吸引式自动封闭清洗。
上述打印系统中输送机1可选用滚轮输送机，第一驱动装置4和第二驱动装置均选用线性电机。
上述打印系统具备手动模式和自动模式，两种工作模式。
其中，手动模式：各部位均能手动操作。
自动模式：有四种状态，1)原点复归：快速回归原点；2)自动运行：程控自动运行；3)空运行模式：X/Y轴程控运行；4)无印刷模式：执行实际印字除喷墨外的所有动作。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，所述打印系统设置于钢板预处理线的出口处，与钢板预处理线相接，其特征在于，所述打印系统包括：输送机(1)、龙门架(2)、悬架(3)、第一驱动装置(4)、打印装置(5)、倾斜角度检测器(6)、高度检测器(7)、板头检测器(8)、板尾检测器(9)以及控制器；
所述输送机(1)用于钢板的输送；
所述龙门架(2)固定跨设于所述输送机(1)的上方；
所述悬架(3)滑动设置于所述龙门架(2)的横梁上，且所述悬架(3)中的悬梁相对所述输送机(1)的长度方向平行设置；
所述第一驱动装置(4)安装于所述龙门架(2)上，且所述第一驱动装置(4)的动力输出端与所述悬架(3)驱动连接，在所述第一驱动装置(4)的驱动下，所述悬架(3)沿着所述龙门架(2)的横梁进行滑动；
所述打印装置(5)包括：打印装置本体、第二驱动装置、打印头、伺服电机以及速度检测单元；
所述打印装置本体与所述悬架(3)中的悬梁滑动连接，且在所述打印装置本体上设置有纵向的导轨；
所述第二驱动装置安装于所述悬架(3)上，且所述第二驱动装置的动力输出端与所述打印装置本体驱动连接，在所述第二驱动装置的驱动下，所述打印装置本体沿着所述悬架(3)中的悬梁进行滑动；
所述打印头滑动设置于所述打印装置本体的导轨上；
所述伺服电机与所述打印头驱动连接，在所述伺服电机的驱动下，所述打印头沿着所述导轨相对所述打印装置本体进行上下移动；
所述速度检测单元位于所述打印装置本体上，用检测下方钢板的输送速度，且所述速度检测单元的输出端与所述打印头的输入端连接；
沿着所述钢板的输送方向，所述倾斜角度检测器(6)、高度检测器(7)以及板头检测器(8)均位于所述龙门架(2)的上游，且所述倾斜角度检测器(6)用于实时检测所述钢板相对于基准线的偏差角度，所述高度检测器(7)用于实时检测所述钢板的起伏量，所述板头检测器(8)用于检测钢板的位置；
沿着所述钢板的输送方向，所述板尾检测器(9)位于所述龙门架(2)的下游；
所述控制器的输入端分别与所述倾斜角度检测器(6)、高度检测器(7)、板头检测器(8)以及板尾检测器(9)的输出端连接，所述控制器的输出端分别与所述第一驱动装置(4)的控制端以及所述打印装置(5)中第二驱动装置的控制端、伺服电机的控制端和打印头的输入端连接。
2.根据权利要求1所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，还包括：板厚检测器(11)以及报警器；
所述板厚检测器(11)用于检测钢板厚度，且所述板厚检测器(11)的输出端与所述控制器的输入端连接；
所述报警器的控制端与所述控制器的输出端连接。
3.根据权利要求2所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，还包括：钢板速度/长度检测器(10)；
所述钢板速度/长度检测器(10)的输出端与所述控制器的输入端连接。
4.根据权利要求1所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，所述倾斜角度检测器(6)由两个角度传感器(61)构成，且两个所述角度传感器(61)沿着所述输送机(1)的长度方向间隔设置。
5.根据权利要求1所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，所述高度检测器(7)由两个高度传感器(71)构成，且两个所述高度传感器(71)沿着所述输送机(1)的宽度方向间隔设置。
6.根据权利要求1所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，所述板头检测器(8)的个数为两个，分别沿着所述输送机(1)的长度方向间隔设置。
7.根据权利要求1所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，所述打印装置(5)还包括：内部温控单元以及清洗装置；
所述内部温控单元用于所述打印头的温度控制；
所述清洗装置用于所述打印头中印字头的清洗工作，且所述清洗装置的控制端与所述控制器的输出端连接。
8.根据权利要求1所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，所述输送机(1)为滚轮输送机。
9.根据权利要求1所述钢板预处理时的门架型智能多头打印系统，其特征在于，所述第一驱动装置(4)和所述第二驱动装置均为线性电机。
10.一种钢板预处理时的智能打印方法，所述智能打印方法适用于权利要求1～9任一所述打印系统，其特征在于，包括如下步骤：
1)检测钢板相对基准线的倾斜角度，控制器依据检测的倾斜角度信息，将输入的打印生产数据进行坐标系的适配调整，生成实际打印数据；
2)当钢板输送到预备区时，打印装置中的打印头移动到打印位置并下降到打印跟踪高度，等待打印，其中，所述打印跟踪高度根据实时检测的钢板起伏量进行随时调整；
3)当钢板输送到打印区时，启动打印装置按照控制器输入的实际打印数据进行打印作业，其中，打印过程中，实时检测钢板的输送速度，并依据检测到的钢板输送速度调整对应的打印速度；
4)印字完毕后上升打印头，打印装置退避到安全区域，自动清洗喷墨头，等待下次打印作业。
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