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摘要：本课题研究的是光电对版自动控制系统，这个系统的设计是处理现有曲面印刷机尤其是高速曲面印刷机不能实现自动套色对版的问题,使曲面印刷机提高对版精度、印刷速度和质量，缩短对版时间，减少材料浪费，由此来提高生产效率。
光电对版自动控制系统由PC机、PLC控制器、三菱PLC系列定位模块、步进驱动器、步进电机、旋转光电编码器、CCD摄像机、版辊、大胶辊和斜齿轮等组成。在相应软件的支持下进行与标准模板比较分析、运算以及逻辑判断后，向PLC控制器发出偏差指令。由PLC控制器进行PID的控制计算，并且对执行机构-步进电机输出控制量，调整版辊相对位置，来实现动态自动对版。
关键词：曲面印刷机；PLC控制器；PID控制算法；步进电机；自动对版
The Design of Photoelectric Version’s Automatic Control System for Surface Printing Machine
Abstract:This paper set up an automatic control system of photoelectric overprint, which is designed to solve the problems that the existing surface printing can not achieve automatic colorprocessing and overprinting,especially in high-speed surface printing,and make the surface printing to improve overprinting accuracy, printing speed and quality, and reduce the overprinting time and the waste of materials, thereby improving production efficiency.
The automatic control system of photoelectric overprinting consists of a PC, PLC controller, Mitsubishi PLC series positioning modules, stepper drives, stepper motors, rotary optical encoders, CCD camera, Roller, a large rubber roller and helical gears and other components.Under the corresponding software supporting,it compara ,analysis operaty and logic judgment with standard templates,then sends the deviation commands to the PLC controller.For the dynamic automatic overprinting,the PLC controller carry out the PID control calculateing, and output control volume to the implementing agencies - Stepper motor to adjust the relative position of roller.
Key words:surface printing；PLC controller；PID controlalgorithm；stepper motor ；overprinting
目 录
摘要 I
Abstract II
目录 III
1 引言 1
1.1 曲面印刷机简介 1
1.2 曲面印刷机的技术特色 1
1.3 曲面印刷机的发展状况及未来的前景 1
1.3.1 发展状况 2
1.3.2 未来的市场 3
1.4 本课题的设计内容和意义 3
2 版辊的机械传动结构介绍 5
2.1 套准驱动装置 6
2.2 芯轴、内轴套与版辊轴 7
2.3 齿轮结构的介绍 8
3 对版控制系统各部件的原理介绍和选型计算 11
3.1 步进电动机和步进驱动器 11
3.1.1 步进电动机的原理和选择 11
3.1.2 驱动器的原理和选择 14
3.1.3 检验系统的参数选择并确定驱动器的细分数 16
3.2 定位控制模块 18
3.3 FX-2N系列PLC扩展单元 20
3.4 FX-2N串行通信扩展板 21
3.5 旋转光电编码器 22
3.6 CCD工业相机 23
4 电气控制系统线路图 24
4.1 PLC控制线路图 25
4.2 电控柜电器元件布置图 25
4.3 电器安装接线图 25
4.4 控制面板的设计 29
5 自动对版控制系统软件设计 31
5.1 编程软件和仿真软件 31
5.2 梯形图 32
5.3 指令表 40
6 总结 42
参考文献 43
致谢 45
附录A 46
附录B 60
1 引言
1.1 曲面印刷机简介
全自动曲面印刷机是一应用于食品、化妆品等灌装容器的外表彩色印刷的高效设施，用了凸版轮转胶印技术，是一种机电一体化的高新技术产品[1~2]。全自动曲面印刷机的研制，填充了国内曲面印刷机高速彩色印刷技术的空白，批量生产并且投入市场也取得了可观的经济效益和很好的社会反响。可自动对版的高速曲面印刷机这项专利技术，使得对版变得速度加快、精度高而且节能。随着印刷机械自动化和数字化印刷工作流程的不停更新、完善，印刷技术的变换层出不穷，印前创新技术、印刷创新技术以及印后创新技全部都得到了较快的发展[3]。
1.2 曲面印刷机的技术特色
版辊和墨辊箱成组地卫星式分布在大胶辊周围，完成图案的套印任务；采纳涡形凸轮间歇传动机构，驱使八工位料盘实现印品间歇移动以及印刷任务；应用偏心机构来实现大墨辊和版辊间以及版辊和大胶辊间的版压调整，使用气缸驱使间歇传动箱体，经过调节气路紧缩空气，操控大胶辊及印杯之间的接触印刷压力；由此来保障印刷图案的再现性及清晰度；主机是由一台电机来驱动的，采纳单一传动链，来完成各部位之间的同步运转；八工位料盘的右、上、左和下，各工位分别按照次序来实现上杯、前处理、印刷以及下杯工序；在涡形凸轮轴上安装光电编码器，用来完成各部位气动元件电磁阀的时序控制；使用版夹将PS感光树脂版安置到版辊上，可以调节安装的位置以及张力；采纳无杯不印快速控制技术，保证印刷过程中如果上杯失败时，油墨不会污染模头；使用CCD传感器来采集图像，分析色标位置的误差，用PLC控制两个步进电机分别来调节版辊圆周方向以及轴向回转，快速消除误差，实现自动对版。
1.3 曲面印刷机的发展状况及未来的前景
印刷机械制作行业的承当者为包装装潢、书刊出版、新闻出版、商业印刷以及办公印刷的工作，设施以平版印刷、凹版印刷、柔版印刷、凸版印刷、孔版印刷5大印刷形式以及特种印刷的印刷机为龙头、带动印前设施以及印后加工设施的共同发展[4]。
我国印刷机产业经历过09年的国际经济危机后，又以迅猛的速度飞快发展。过去的几十年以来，我国的印刷机市场主要是以单色机和双色机为主，很多印刷厂在起步时都购买了单、双色机，他们经过多年积攒已经有了一些本钱，刚好达到了置办国产四色机的实力[5]。我国目前的企业自主创新能力水平还比较低，并不能满足国内印刷设备的大量需求。因而专利任务作为自主翻新机制的重要方面应该引发企业注重，企业要从维护自主知识产权以及刺激科技人员创新精神角度，积极努力的营建企业内部敢于创新机制以及气氛,为我国的印刷机行业注入一股强而有力的力量[6]。
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