在线检测技术和张力控制及其在印刷检测系统中的应用

【一】、在线检测技术

在印后的薄膜类产品检测上也有应用，可检测薄膜类产品刀丝、黑线、膜破损、剥离缺陷等。视觉品检机在线检测设备的分类、组成及应用印刷品质量在线检测设备基本分为两大类：卷筒纸在线检测设备和单张纸在线检测设备。

1卷筒纸在线检测设备其工作位置在凹印机、胶印机、覆膜机、剥离机等设备的有一道印刷工序属于加装在原有印刷设备上的组件。工作原理是通过在线检测技术进行检测，通过和样张对比发现不合格产品并提示操作人员。

设备由检测组件、人机界面操作台、机柜、警报功能模块等组成。检测组件用于拍摄生产过程中的产品并和合格品样张进行比对；人机界面操作台可以设定检测类型、检测标准、观察缺陷种类；机柜用于放置装有图像采集卡、图像处理卡的电脑设备；警报功能模块用于区分正废品可进行声光警报提示、标记或记录出现不合格品的位置。

由于卷筒纸印刷设备的特性，使其无法进行废品在线剔除功能，只能通过复卷机等设备将废品从中取出。因安装空间位置有限，所以检测的功能较简单，其作用主要为当大批的废品集中出现在印刷品某一位置时，提示操作员检查印刷机是否在某道工序的生产中出现问题并排除故障。

2单张纸在线检测设备其工作位置在模切机模切工序此时的印刷品为的一种检测设备。主要用应用于烟包、药包、化妆品包装、酒类包装的单张纸检测。现有单张纸检测设备高速度可达到300M/min。工作原理是通过在线检测技术进行检测，通过和样张对比发现不合格印刷品并将不合格印刷品自动从合格品中分离。

设备由给纸单元、检测单元、剔除单元、收集单元、人机界面操作台、机柜组成。

给纸单元现阶段主流的给纸形式为输送带下摩擦送纸方式，通过调节给纸刀和输送带的间隙，可实现将成垛放置在一起的印刷品一张张地分开，通过输送带传递到检测单元的功能，其传递靠上下输送带的摩擦传动完成。

检测单元由矫正模块和检测模块组成，前段为矫正模块，利用矫正模块上安装的侧规装置，可将从给纸单元输送过来的印刷品进行矫正，因印刷品歪斜产生的系统误报现象；后段为检测模块，在线检测系统的拍摄组件安装在印刷品表面的上方，可完成一般质量检测、烫金、凹凸、镭射、信息码等工艺的检测。

印刷品的输送依靠负压吸风皮带结构完成，了设备对检测的干扰。检测单元印刷品的输送速度高于给纸单元，使每张印刷品有间隔，检测的稳定性。

剔除单元由通道、废品通道、自动分选机构和计数装置组成。经检测系统检测出的印刷品，会根据操作人员对印刷品的设定由自动分选机构将合格的印刷品导人通道，不合格的印刷品导人废品通道。每个通道后端安装有计数装置，用于统计正废品数量。剔除单元印刷品的输送速度等于检测单元，使每张印剔除的准确性、稳定性。

收集单元由收集通道和废品收集通道组成。收集单元印刷品的输送速度明显低于剔除单元，可是印刷品在收集单元以鱼鳞的形式输送，便于收集。根据不同产品，如烟包类产品，可配堆垛装置。将合格的烟包产品按设定的数量堆成一垛，便于后期码放。

人机界面操作台用于设定检测类型、检测标准、观察缺陷种类。

机柜用于放置装有图像采集卡、图像处理卡的电脑设备；整机的电气元件、负压吸风设备。

【二】、张力控制及其在印刷检测系统中的应用

随着机器视觉技术的发展，和印刷品自动检测设备的不断完善，印刷品品检机对印刷检测系统中的张力控制也提出了高的要求，印刷检测系统中一个比较完善的张力控制系统，可以降低图像处理技术的要求，能够好地实现整个检测系统。

目前许多企业和机构对与印刷相关的张力控制有相关的研究，其中利用变频器滑差方式实现对纸页张力的控制，主要是利用变频器的特性来运动过程中的恒张力控制；利用浮动辊方式进行张力控制也是当前比较常用的控制方式，通过将运动控制中浮动辊的位置转化为电位信号，并反馈给控制系统，由控制系统根据设定的张力大小以及获得的浮动辊位置进行张力控制；基于PLC和现场总线的方式进行张力控制也已经有产品应用，这种控制方式能够满足远程控制的要求，能够实现对多台控制器同时控制及设备监控；采用普通直流电机作为执行机构，在保持线速度和其它参数不变的情况下，通过调节发电机的励磁电流来达到张力控制的目的；以电流变流体阻尼器作为张力控制的执行元件，以计算机控制的电压源作为控制电路来控制阻尼器的制动力矩，达到控制张力的控制方式也是比较常用的；目前应用广泛的是利用伺服系统进行张力控制，通过对伺服系统的参数进行设置，可以实现系统的无轴运动，通过设定凸轮比，实现不同轴之间的跟随特性，减少了传统共轴驱动的机械磨损，而且利用伺服系统可以实现运动过程中的定位。本课题就是在此技术上利用无轴特性，电子凸轮和电子齿轮的方式，应用开放式软PLC系统，通过变频器控制普通直流电机的形式实现印刷品检测过称程中的张力控制。

从控制方式来看，早期的张力控制系统受设备和技术水平的限制，大多数采用模拟量的方式，其控制主要以电流电势复合张力调节系统和大力矩张力调节系统为主。前一种方法要求电动机磁通的弱磁倍数与卷径变化倍数相等，当卷径变化倍数大时，要求电动机的弱磁倍数也要相应的变大。当前卷绕系统生产都采用大卷加工的方式，卷径变化倍数的增加往往都在10倍左右，很难选到与弱磁倍数相应的直流电动机，所以电流电势复合张力调节系统不能适应系统的控制要求；后一种方法控制系统加复杂，调试和维护比较困难，系统环节多，误差比较大，根本不能满足生产的要求。

近几年来，随着各类卷绕张力控制系统技术智能化、自动化的迅猛发展，很多企业都将MCU(微控制器)、PLC和工业PC等的控制器引入张力控制系统中来，出现大量的数字式控制系统。大部分卷绕张力控制系统都己实现了微型计算机控制，而在国内某些低成本的卷绕张力控制系统中数字化的程度还较低，大多数张力控制系统都采用张力环和速度环的双闭环控制结构。在控制算法方面，PID控制、自适应控制、优控制、模糊控制、鲁棒控制、神经网络控制等控制技术和控制手段的广泛应用，使得张力控制系统朝着高控制精度方向发展。张力控制广泛应用于各类卷绕系统中，随着技术的发展，人们生活水平的不断提高以及新型的包装材料的出现等，都对标签检测控制系统提出了高的要求。

国内对标签检测控制系统的张力控制研究也越来越多，设计出了多种多样的张力控制器，但性能与的同类产品相差甚远，控制精度不是很高，功能不是很丰富。比如的标签、包装印刷质量离线检测系统，虽然在标签检测方面有所突破，与同类产品相比还是存在许多差距，在标签的检测误检、漏检方面还有待提高。

整体来说，目前印刷品市场发展，需要快的处理速度，优的处理算法，简洁的系统控制，稳定的系统特性。这就为对不干胶标签检测提出新的要求，在低成本的情况下不仅要检测质量，还要检测速度。