基于JDF数字化流程的切纸机裁切软件的开发.doc

机械工程与自动化控制 2010中国印刷与包装学术会议会刊 294Mechanical Engineering & Automation Control Proceedings of CACPP 2010基于JDF数字化流程的切纸机裁切软件的开发任玲辉1,刘凯1,张海燕2, 侯和平2(1.西安理工大学机械与精密仪器学院,西安 710048;2.西安理工大学印刷与包装工程学院,西安 710048摘要JDF是一种基于XML的用于活件描述及交换的格式,本文通过对JDF文档的语法、数据结构的分析,解析出了版式信息。结合纸张裁切的工艺特点以及人工编排加工路径的经验,分析了不规则版面布局的特点,提出了一种新的裁切加工路径形成的复合算法,解决了不规则版面裁切路径的规划。开发了切纸机优化裁切软件,基于JDF数字化流程开发的切纸机裁切软件,可以从印前版式信息直接得到裁切信息,然后将生成的裁切程序传送到支持CIP4接口的切纸机上,减少了人工测量环节带来的误差,提高了裁切精度和效率。关键词 JDF;解析;数字印刷;XML中图分类号 TS73Cutting Software Development Based On JDF Digital WorkflowREN Linghui1, LIU Kai1, ZHANG Haiyan2, HOU Heping2(1. Faculty of Mechanical and Precision Instrument Engineering, Xian University of Technology, Xian 710048, China; 2.Faculty of Printing And Packaging Engineering, Xian University of Technology, Xian 710048, China Abstract JDF is the XML-based format for the job descripting and exchanging. Through the Parse of JDF documents grammar and data structure, we have got the information of layout. Combined with technical features of cutting papers and experiences of artificial processing paths, this article have to analyze the characteristics of irregular layout, then put out a new complex algorithm of cutting path and solve the planning of irregular layout cutting path. Development a optimization software of paper cutter. The cutting software based on JDF digital workflow, can obtain layout information directly from the prepress, and then transmitted generate cutting program to the cutter, which reduced the error caused by manual measurement and improved the cutting accuracy and efficiency. Key words JDF; Parse; Digital Printing; XML0 引言JDF标准的建立反映数字印前技术向印刷和印后加工深入发展的总体趋势,目的在于实现印前、印刷和印后加工三大主要工艺的集成,以及生产活动和经营管理活动的集成,有利于企业按标准化的程序组织生产。然而,首当其冲受JDF标准影响的可能还不是印刷企业,而是那些从事设备和系统研发的公司或部门1。JDF以通过定义关键印刷过程或工艺的方法规范生产行为并指导设备制造和系统软件开发规范生产行为并指导设备制造和系统软件开发。设备制造商希望自己生产的设备能与JDF工作流程兼容,要求集成到数字工作流程系统中,则必须按照JDF标准设计和制造设备。比如印刷设备要解析出印前生成JDF 中油墨预设数据,折手参数,裁切参数,装订方式,都要解析相应的JDF文档2。叶微微等人研究了JDF 数字化流程中油墨预置技术,属于JDF在印刷机的应用3,吴跃卿等人研究JDF工作传票分析及通讯接口开发4,高波等人研究了JDF在折页加工应用5,均未涉及到JDF在数字化裁切设备中的应用。本文通过对JDF文档的语法、数据结构的分析,解析出了版式信息。结合纸张裁切的工艺特点以及人工编排加工路径的经验,分析了不规则版面布局的特点,提出了一种新的裁切加工路径形成的复合算法,解决了不规则版面裁切路径的规划。1 JDF文档中参数的解析本文作者采用流模型对JDF文档解析,流模型每次可以迭代XML 文档中的一个节点,适合处理较万方数据中国印刷与包装研究 2010年11月(第2卷CHINA PRINTING AND PACKAGING STUDY V ol.02 2010.11 295 大的文档,所耗费的内存开销也很小。.NET 中使用了一个名为XmlReader 的抽象基类和三个继承于XmlReader 抽象基类、分别名为XmlNodeReader 、XmlTextReader 和XmlValidatingReader 的具体类来实现流模型。XmlReader 类提供了一种快速的、只向前的、只读的解析器来利用文档流。它包含了读XML 文档的方法和属性。该类中的Read(方法用来迭代XML 文档,即如果节点存在(不在文档的最后就返回True ,当达到文档末尾时,迭代就会终止。印刷JDF 文件包含内容较多(油墨预设数据,折手参数,裁切参数,装订方式等参数,而在实际应用时我们只需要一个或多个模块的参数,所以选择流模型处理文档更合适些5,6。JDF 版式解析过程中,首先查找包含版式尺寸的节点,当读到节点名为Surface 时,用MoveToNextAttribute(方法读取该节点的每一个属性,将属性值保存下来。然后以同样的方法查找包含版式尺寸的节点,读取每一个ContectObject 页面节点中的相关数据。由于在JDF 文件中,表示版式尺寸的每一个属性里包含若干参数,其中包含空格字符串,所以需要分割字符串。在本文中用到了String 类中提供的Split 方法来构造一个Tokenizer 类以进行字符串分割,参数的存储用到了Array(数组表对象。2 版式裁切的算法2.1 单一标签裁切算法要裁切的印张在印前已进行过拼版,为了使纸张得到最大的利用率,排版时在印张上排列尽可能多的单一标签,如图1是单一标签排版后的版式图。图1单一标签版式Fig.1 Single label layout在印前生成的JDF 文档中已经记录了的版面数据,包括印张和标签的参数,如ClipBox (X 1 Y 1 X 2 Y 2表示的是标签的左上角(X 1 Y 1和右下角坐标(X 2 Y 2。有了这些参数,通过提取参数找出裁切路径,本文选用冒泡排序法对每一个标签位置坐标分别按X 坐标和Y 坐标由大到小进行排序。以图1为例,描述单一标签算法如图2所示。图2 单一标签算法程序框图Fig.2 Single label algorithm Program diagram为了简化模型首先假设左上角为坐标原点,向下为Y 方向,向右为X 方向,切边为0 cm ,在实际生产中裁切顺序应该遵循由下向上,由右向左的顺序进行裁切。首先,给每个标签右下角坐标Y 值冒泡排序。由下到上即Y max,2(标签右下角Y 坐标最大值到Y min,2(标签右下角Y 坐标最小值裁切,由右向左即X max ,2(标签右下角X 坐标最大值到X min,2(标签右下角X 坐标最小值裁切。由图1可知最下一排有11个相等,用比较大小算法求出与Y max,2右下角Y 坐标相等标签,即可找出X 方向的第一条裁切线,然后找出Y max-1,2的标签即可找出X 方向的第二条裁切线,以此类推当到Y min,2时,即可找出X 方向的最后一条裁切线。此时,印张在切纸机的工作台上旋转90,在这里我们对首先对X 2冒泡排序,同理找出Y 方向的裁切线。单一裁切算法的设计流程图如图2所示。 2.2 复杂版面算法为了在印张上得到最大的利用率,往往会在一张版面上排多组标签,这就涉及到了排样问题,如图3是一个印刷排样实例。求解最优排样方案是一个NP-hard 问题,因此,对于大规模排样问题,在可接受的时间内快速找到次优解的算法引起了人们的关注.很多学者在这方面做了卓有成效的研究工作。万方数据机械工程与自动化控制 2010中国印刷与包装学术会议会刊 296 Mechanical Engineering & Automation Control Proceedings of CACPP 2010本文研究的算法是NP 问题的逆问题,作者把大小相同的标签组成标签块,然后再分块的思想。 为了满足一刀切原则,排样时尽量把相同的标签排在一块,如图3包含3个标签块。在JDF 版式文件中同一个标签块中的标签有相同的ord ,如图3标签块1的ord=0,标签块2的ord=1,标签块3的ord=2。那么我们可以根据ord 把印张分为若干个标签块,如图4把图3版式分为3个标签块。那么复杂裁切问题就简化为如何把这些标签块裁切出来。标签块裁切出来后,每个标签块的裁切就可以用单一标签裁切算法,调用单一算法子程序即可裁切。显然标签块1、2、3的大小、坐标很容易由小标签的坐标找出来,找出来的坐标存储为f n(x1,y1,x2,y2 ,其中(n=1,2,3.。标签块裁切时,首先找出X 方向贯穿线裁切,再找出Y 方向贯穿线裁切,重复以上步骤,直至找不出贯穿线为止,标签块裁切完毕,如图5是复杂版面的流程图。图3 复杂版式 图4 提取的标签块 Fig3 Complex layout Fig.4 Extraction of labelN图5 复杂版式裁切算法框图Fig.5 Complex layout cutting algorithm Program diagram 2.3 算法结果本文用C#语言编写了算法及软件界面,从图6和图7对比结果看本文与使用的是CIP3数据polar 成熟的商业软件结果是一致的。本文解析的是JDF 文档中的版式数据,在算法中采用划分标签块的方法简化不规则版式的问题,提高了算法的速度。图6 Polar 结果 Fig.6 Polar results图7 本文算法结果Fig.7 This topic results3 结论本文采用C#编程语言,借助.NET 框架解析出了JDF 文档中的版式信息,解析快速方便,为后续JDF 继续研究提供了一种可行的方法。本文开发的基于数字化优化裁切应用软件,实现了裁切数据的印前导入,且软件的可视化界面给工人提示裁切顺序,这提高了切纸机自动化及数字化程度。参考文献1 姚海根. JDF 对印后设备开发的影响J.印刷质量与标准化, 2007(2 : 16-19.2 王小燕. 基于JDF 的印后加工设备J. 今日印刷, 2005, (9: 55-56.3 叶微微, 张二虎. JDF 数字化流程中油墨预置技术的研究D. 西安理工大学,2008.万方数据中国印刷与包装研究 2010年11月(第2卷CHINA PRINTING AND PACKAGING STUDY V ol.02 2010.11 2974 吴跃卿, 王民, 郑军. 平版胶印JDF工作传票分析及通讯接口开发J. 包装工程,2007,28(4: 66-68.5 CIP4, JDF Specification Release 1.3CP/OL. www. CIP4.6 刘真,朱明. JDF和全数字化印刷J. 中国印刷与包装研究, 2009, 1(1: 47-50.主要作者任玲辉(1984年-,博士研究生;研究方向为现代印刷机械系统仿真和数字化印刷工作流程。E-mail: 刘凯(1957年-,教授,博士生导师;主要研究方向为机械传动,车辆工程。张海燕(1957年-,教授;主要研究方向为印刷机械理论与应用研究及系统的设计与仿真。(上接293页量及效率。最后,通过卧式自动平压平模切机间歇输纸机构实例验证了该软件平台的实用性和有效性。参考文献1 邹慧君,殷鸿梁. 间歇运动机构设计与应用创新M. 北京: 机械工业出版社, 2008: 102-117。2 张玉华,辛重镐. 设计平面凸轮轮廓的新方法J. 机械工程学报,2004,40(1:31-37.3 何晶昌, 石宏平, 陈世教. 平行分度凸轮轮廓曲线计算机辅助设计J. 机械制造与自动化, 2008, 37(4:40-41, 45.4 贺炜,徐锋,甄久军. 行分度凸轮传动装置参数化绘图系统的建立J. 机械设计与研究, 2007, 249-250.5 刘平, 沈永鹤. 平行分度凸轮机构的一种CAD 算法J. 机械设计, 2004,9.6 唐善华. 平行分度凸轮廓线交点的寻求及平滑过渡处理J. 机械设计, 2008, 25(9: 19-20.主要作者施向东(1963年-,副教授;主要研究方向为印刷及包装设备的机构创新设计。沈韶华(1970年-,副教授;主要研究方向为机械设计及运动仿真。E-mail: 万方数据 基于JDF数字化流程的切纸机裁切软件的开发作者:任玲辉, 刘凯, 张海燕, 侯和平, REN Linghui, LIU Kai, ZHANG Haiyan, HOU Heping作者单位:任玲辉,刘凯,REN Lin