凹印机双电眼检测、快速套印技术的控制及应用

　　一、双电眼检测的工作原理和优特点

　　凹印机在印刷彩色图像时，是将彩色图像分成若干单色图像，并按一定的颜色顺序分别制版。在印刷过程中，再将各单色图像重叠，组合成精美的彩色图像。例如，首先印刷第一种颜色，通过干燥箱使之充分干燥，然后再印刷第二种颜色。这样，由于物料通过很多根导辊和干燥箱，承印材料会引起伸长或收缩；另外，由于各印刷单元不可能完全同步以及各版辊间张力变化等等因素都会使承印物料产生微妙的变化。假如这些变化是一定的话，那么就不会发生套色偏差问题。但是，由于上述各种各样的变化因素，使套色偏差不可避免。这种套色偏差在性质上是连续变化的，且偏差量也不一定，因此必须要不断地、准确地监视和采样，并及时加以修正，才能较好地保证高档次彩印产品质量的稳定性，彩印图案才不会产生套印“跑版”。

　　那么，我们如何能准确而及时的监视和采集到印刷过程中的套色偏差呢？方法是在承印物的左侧空白区，印刷上各色的套色标志（即色标）：线宽为0.8-1mm，线长为10mm的短横直线，与承印物料前进方向呈纵向排列。各色标中心间距严格规格定为20mm。如果没有套色偏差，各色标均保持间距20mm不变；如果间距变为19.5mm或20.5mm，则套色偏差为±0.5mm。双光电眼和编码器就是用来监视和检测这些色标的。它被安装在第2色以后（含第2色）的各印刷单元的调节支座上，垂直对准承印物料的色标，并调节好电眼与承印物的焦距。在承印物的后面还设置有一块反光板（约离承印物1mm处）。

　　现将双光电眼的作用原理示于图1中。它是由一个光源、两个透镜、两个光电二极管所组成。因此，在反射面上聚集有两个焦点，两个焦点中心距正好为20mm。在这两个焦点面上各套色标志通过时，两个光电二极管分别接收两个焦点的反射光，反射光的变化由双电眼记录下来，并转换成相应的电流。随后这种电流的变化被送入到中央控制器，并称为脉冲。如果，两个脉冲在双电眼中的两个光电二极管同时发生时套色偏差为零。在时间上不管哪一方先发生均作为套色偏差而存在。这个时间愈短，套色偏差量就越小。

　　
　　编码器则具有把承印物上的色标与图案或其它污迹相区别的作用，它与版辊一起同步旋转，为计算机提供定位基准。计算机程序根据采样信号和基准信号进行处理获得色标搜索区。各色的搜索区间的大小还能自动调整。只有在搜索区间内，双光电眼产生的套色标志脉冲才能顺利地送入中央控制器，而非搜索区间内的图案或污迹产生的脉冲就会被拒绝往下传送。因此，双光电眼与编码器配合使用就能准确地筛选出套色标志脉冲，并及时输送到中央控制器。

　　采用双电眼进行检测，提高了整机检测与调整的速度。因为双电眼和编码器的配合使用可直接准确捕捉套色偏差的大小和方向，减少了计算机运算处理负荷，大大缩短了机器的自动套准时间，使控制过程更加稳定和可靠。

　　二、 全自动电脑套印技术的构成及作用

　　全自动电脑套印技术在通常情况下，主要由中央控制器、双光电眼、日本编码器、数据高速采集卡、纠偏装置及显示器等六大部分构成。*其中硬件部分有台湾工控机及板卡，模拟量双电眼，日本编码器和松下套色电机等等。数据高速采集卡及软件部分为本公司最新开发。软件以winNT为平台开发设计。该项技术具有集成度高、性能稳定、响应速度快、颜色识别范围广，版误差低速修正好后升速不需要再修正等特点。采用双电眼进行检测，提高了整机检测与调整的速度。因为双电眼和编码器的配合使用可直接准确捕捉套色偏差的大小和方向，减少了计算机运算处理负荷，大大缩短了机器的自动套准时间，使控制过程更加稳定和可靠。它具有全汉字化操作界面，全方位人机对话及各种提示指引功能，确保了高精度控制。本系统具有纵向、横向套色双重功能（客户可自行选择）。另外还增加了印前自动对版功能，无需人工进行对版调节，显著地减少了原材料浪费。套色组合最大16色，套准精度0.1mm，套色速度0-300m/min。*

　　中央控制器是全自动电脑套印技术的中枢部分，起着大脑的作用。它根据采样送入的脉冲信号加以分析判断套色偏差有无，偏差量的大小及方向，为使套色偏差保持在零的位置上，准确、及时地进行控制。它由计算机主机、I/O端口、光隔离板、数据高速采集卡和专用接口板等部件组成。在计算机主板上并设置了输入电路、运算电路、输出电路等。

　　输入电路的作用是自动地将采集到的脉冲整形为统一规则的输入脉冲，目的是便于对它们进行有效地比较分析。然后，被整形的脉冲，如果相对于主脉冲延迟了时间（T）才发生，这时主电路就产生一个T宽度的矩形脉冲，并把它做为延迟套色偏差信号送入运算电路，反之，如果该脉冲相对于主脉冲超前（T1）发生，同样产生一个T1宽度的矩形脉冲作为超前套色偏差信号送入运算电路。

　　运算电路采用了先进的微处理器，是中央控制器的心脏，它根据凹印机已设定的各种数据，编码器发生的基准脉冲以及由输入电路送来的套色偏差数据等，实时进行运算，得出正确的运算结果。此时，一方面将运算结果输出到显示器进行指示；另一方面又边存储此数值，边监视其与下圈偏差的变化，得出变化率曲线，算出准确套色的修正量。用这个修正量由输出电路来指示纠偏装置进行偏差修正工作。

　　三、套准纠偏装置的类型与选择

　　套准纠偏装置是对套色偏差进行修正的执行机构。目前，中、高档凹印机采用的套准纠偏装置通常分为两类：一类是通过调整补偿辊位置，来增加或缩短料带长度而实现套准的；另一类则是由电机通过行星齿轮差动方式驱动，直接带动印刷版筒，调整印刷版筒的相位来实现套准的。

　　前一类套准纠偏装置主要由套色电机、套色补偿辊和一对滚珠丝杆等组成。当输出电路送来套色偏差修正指令时，启动套色电机正转或反转，通过减速齿轮控制两根左、右垂直安装的滚珠丝杆作同步同向旋转，带动套色补偿辊垂直上升或下降。调整版辊间料带的长度，使套色偏差趋近于零。套色电机只是在有指令信号来到时才动作，指令一旦消失就立即停止转动，因而它能把输出电路送来的偏差修正指令准确地传达给套色补偿辊。

　　后一类套准纠偏装置主要由步进电机和行星齿轮机构等组成。当输出电路送进来套色偏差修正指令时，启动步进电机正转或反转，通过行星齿轮差动方式驱动，直接带动印刷版筒，调整印刷版筒的相位，使套色偏差趋近于零。

　　这两类套准纠偏装置都能较好地完成套色偏差修正工作。因为上述的运算和修正工作是在印刷版筒辊每圈每圈运转同时进行的，既便偏差的变化速度十分迅速，也能保证修正工作顺利地完成，完全消除了套色偏差的积累，使电脑套色控制具有很高的套准精度，套色控制过程也非常稳定和可靠。

　　值得指出的是后一类套准纠偏装置由于省略了套色补偿辊结构，减少了设备的机械构件，不仅使设备结构显得更加紧凑，设备的占地尺寸减少，而且料带长度也得以大幅减少，穿料时间随之缩短。因此，套准时间要短得多，响应速度也要快得多。目前，采用了无轴传动技术的现代高档凹印机基本上都改进成后一类套准纠偏装置。

　　四、 结束语

　　总之，先进的全自动电脑套印技术的成功应用，造就了凹印设备优异的性能和卓越的品质。专家们预计：面对我国广阔的市场前景，她必定能产生巨大的经济效益和社会效益。