凹印机全自动电脑套色的控制原理与应用（上）

凹印机彩色自动套色装置的发展已有30多年历史，它的发展受印刷机械和电子技术的影响极大，尤其是近10年来，计算机技术、光纤传感及其他现代科学技术在凹印机上获得了广泛应用，使凹印机彩色控制技术的智能化自动控制更加完善，印刷速度和套准精度愈来愈高。目前，高速化、自动化、优质化已成为高档凹印设备的主要发展方向。许多新技术的采用，使高档凹印机越来越多的受到市场青睐。如：电子轴传动技术（无轴传动技术）、无套色补偿辊双电眼检测自动套印技术、250米/分高速运行状态下“零速”接纸技术等等。国内一些高档电脑套色凹印机已开始采用了这些新技术，能进行高速追踪、迅速修正、高精度印刷，印刷速度可达0-300m/min，纵向套准和横向套准精度均提高到±0.1mm，还具有印前自动对版功能。因此，大大提高了凹印机的劳动生产率，保证了印刷品质量，减少了原材料的浪费。 一、套色标志与套色误差的检测 众所周知，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，各印刷单元机械存在同步误差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，因而必须要不断地、准确地监视和采样，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色“跑版”。 人工监视套色偏差时，很难直接看清图案，而是在承印物的一侧印刷上各色的十字形套色标志（即色标），对它进行比较研究，就可分辨出套色误差。自动套色控制器也是根据这一原理设计的。它采用的色标是在每块印版上制作一短横直线，线宽0.8-1 mm，线长度为10mm。如图1所示，色标印刷在承印物上的排列方式通常有两种：一种是A型，它是将各色标在承印物前进方向上呈横向排列。如果各色标在承印物上，整齐的横向排列成一条直线，则不存在套色差，如果各色标不在同一直线上，相互间存在纵向间隔，则表明有套色误差存在；另一种是B型，它是在承印物的左侧空白区，与前进方向呈纵向排列。各色标中心间距严格规格定为20mm，如果没有套色误差，各色标均保持间距20mm不变，如果间距变为19.9mm或20.1mm，则套色误差为±0.1mm。光电眼和编码器就是用来监视和检测这些色标的。 二、自动电脑套色系统的构成及工作原理 目前，比较先进的自动套色系统均采用了计算机控制方式的自动套色装置，它的特点是能高速准确地进行采样和运算，版辊每转动一圈就及时修正一次，完全可适应套色偏差的快速变化。因而能确保高速、准确地套色，完全消除了套色偏差的积累。通常情况下，它主要由中央控制器、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。本文为了简明地叙述该系统的工作原理，现将电脑套色控制系统的示意图示于图2中。 1．光电眼和编码器 光电眼的作用是对承印物料上的色标进行监视和采样，它安装在第2色以后（含第2色）的各印刷单元的调节支座上。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，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，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。 一般器材供应商可提供的光电眼结构形式有两种：单光电眼和双光电眼。现将双光电眼的作用原理示于图3中。它是由一个光源、两个透镜、两个光电管所组成。因此，在反射面上聚集有两个焦点，两个光电管分别接收两个焦点的反射光。焦点的形状如图3中右半部所示，具有A型和B型两种不同的形状。 在这两个焦点面上各套色标志通过时，反射光的变化在光电管上表示出来。把这种变化转换成电流，就作为电流的变化送入到中央控制器，并称为脉冲，当两个脉冲在两个光电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。另外，把检测第1色的光电管脉冲作为基准，如果第二色的光电管脉冲比它先发生，规定为超前。反之，比它后发生的脉冲，则规定为滞后。 单光电眼的作用原理基本相同，它由一个光源、一个透镜和一个光电管组成。在反射面上只有一个焦点，当套色标志通过焦点面时，只能对一个色标进行采样，各色标间距及套色偏差量的大小和方向，则由计算机程序处理，并进行运算和判断。 2．中央控制器 中央控制器是自动电脑套色装置的中枢部分，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、光隔离板和专用电源等部件组成。在计算机主板上并设置了输入电路、运算电路、输出电路等。 输入电路又的作用是自动地将采样脉冲整形到统一规则的输入脉冲。因为套色标志的颜色各不相同。光电管产生的脉冲变化也就不同，脉冲的形状随之发生变化。如果第1色与第2色的脉冲形状不同，就很难对它们进行比较分析。 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，出同样产生一个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部分，它根据已设定的版辊周长，编码器发生的基准脉冲以及各版辊间的距离等数据与由输入电路送来的套色偏差数据，一起进行运算，得出正确的运算结果。此时，一方面将运算结果输出到显示屏进行指示；另一方面边存储此数值，边监视其与下圈偏差的变化，根据其变化率立刻运算出能适应准确套色的修正量，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。