单光电眼及其应用的制作方法

本发明属于印刷领域，涉及一种单光电眼及其应用，尤其是在色标检测预套印色辊运行补偿方法上的应用。

背景技术：

目前在彩色印刷技术中，是按一定的颜色顺序进行印刷，由于承印基材通过很多根色辊，各个色辊等印刷单元也不可能完全同步化，基材受到张力影响会产生拉伸或变形、基材的位置也可能产生偏移。为了提高彩色印刷产品的质量，需要及时调整色辊的位置，现有技术中采用的双光电眼检测色标的距离差，双光电眼的检测方式不够灵活，仅能检测两个固定色标是否符合实际距离差，无法适用于具有其他距离的两个色标的位置，故适用范围较窄，而且，不方便检测和计算各个色标的实际偏移距离，在数据采集和处理上仍存在一些不足。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种检测信号抗干扰无损失、能实现色辊自动化高精度补偿、可检测各种颜色甚至上光油、金、银等很浅的色标、误差测量重复精度高达±0.0002mm的可适用于任意间距的两个光标的检测的单光电眼。

本发明是通过如下技术方案实现的：

单光电眼，用于进行印刷套色的颜色套准，所述单光电眼上包含传感器、rgb三原色检测器和数据处理器。数据处理器让单光电眼采集到的模拟信号直接转化成数字信号然后再传输给后续大的处理器，作为优选，所述数据处理器为集成单片机。所述单光电眼与印刷机控制器相连。

本发明还提供了一种印刷装置，包含控制器、依次排列的若干个安装在安装架上的色辊和色辊驱动器，所述各色辊上均设有色标和编码器，所述编码器随色辊同步转动，并在色辊旋转一个周期内输出若干个脉冲给控制器作为定位基准信号；除第一个色辊外，其余色辊的安装架上均设有位置固定的如上所述的单光电眼，所述单光电眼用于检测在色辊运行过程中、各个色辊印刷在承印物上的色标的实际位置信息，并将该信息处理后以电脉冲信号的形式传送给控制器，同时也将单光电眼扫过各个色标的时间以及承印物的传输速率传送给控制器。

本发明还提供了基于上述印刷装置的色标检测预套印色辊运行补偿方法，其在同一个坐标系中对各个色标进行显示和套色处理，能够准确计算出色辊的补偿距离，并实时反馈给色辊进时自动调整位置，提高了印刷机械的印刷精度和印刷速度，包含如下步骤：

步骤(1)、选择第一个色辊作为基准色辊，所述编码器随色辊同步转动，并在色辊旋转一个周期内输出若干个脉冲给控制器作为定位基准信号；利用单光电眼检测在色辊运行过程中、各个色辊印刷在承印物上的色标的实际位置信息和扫过各个色标的时间间隔以及承印物的传输速率，并将该信息处理后以电脉冲信号的形式传送给控制器；

步骤(2)、基于定位基准信号，控制器在同一个坐标系中绘制出对应各色标的实际位置信息的电脉冲信号的原始波形，并在显示屏上显示原始波形；

其中，坐标系的横坐标表示色标距离、纵坐标表示光强，各色标在原始波形上采用与色标相同颜色的线条绘制；

采用与色标颜色相同的色框在原始波形上进行套色截取，色框内截取的波形在纵坐标上满足预设的数值范围，根据原始波形计量出相邻两个色框或者其余色标的色框与代表第一个色辊的色框的距离差，两个色标分别记为色标a和色标b，并将该两个色框的距离差与两个色标的标准距离进行比对，标准距离为两个色框在理论上的理想距离，计算得出两个色标的距离差，即为相应的色辊的径向补偿距离，然后将该补偿距离进行编码处理后，控制器发出控制信号给相应的色辊的驱动器；驱动器在控制信号的控制下，驱动相应的色辊作与补偿距离对应的正转或反转运动实现径向上的补偿。

作为优选，所述步骤(2)中，具体地，原始波形上需要检测的两个色标的色框在横坐标上的位置分别记为a_色标距离和b_色标距离，与需要调整的色标对应的色辊周长记为c_色辊周长、色辊的经向上的补偿距离的计算公式为：经向补偿距离＝c_色辊周长×(b_色标距离-a_色标距离)/1024-标准距离，其中，各编码器在色辊旋转一个周期内输出1024个脉冲。

作为优选，所述控制器根据接收到的单光电眼扫过各个色标的时间间隔和承印物的传输速率即得出色标被扫描到的宽度，将两个需要检测的色标分别记为色标a和色标b，扫过色标a的宽度距离记为a，扫过色标b的宽度距离记为b，然后进行宽度对比：

当扫过色标a的宽度距离a＝色标b的宽度距离b时，即宽度一致时，则说明这两个色标横向上没有偏差，不用补偿；

当扫过色标a的距离a≠色标b的距离b时，即宽度不一致时，证明两个色标之间在横向位置存在偏差，故对于这种情况，还需要计算出横向补偿距离△d对横向进行补偿，横向补偿的意思即为将色标b能调整到与色标a在同一横向位置上，即使得单光电眼扫过去会使得a＝b，具体地：

根据公式tanθ＝△l/△d，其中△l＝b-a，θ为已知的色标上的夹角，故能计算出横向补偿值△d，即可通过调整色辊的左右位置来进行横向补偿。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果：

1.本发明的单光电眼，将数据处理器直接设置在本体上，数据处理器让单光电眼采集到的模拟信号直接转化成数字信号然后再传输给后续大的处理器，实现了就地采集、就地数据化的目的，由此达到了通过高速通信传输、抗干扰、没有损失的优点，使得需要调整的数值更准确，印刷质量得以提高；另外，通过添加rgb三原色检测器，不但可同时检测出色标的颜色，还可检测上光油、金、银等很浅的色标，实用性很强，免去了以往需要人为再确认的过程。单光电眼在套色校准中应用时，相较双光电眼检测，具有使用更加灵活的特点，能够比对多个色标的偏移距离，套色偏差更小，数据采集和处理的方式更加灵活。

2.本发明中可采用单片机作为控制器进行数据的接收、处理和发出控制指令，通过单光电眼检测各种色标的实际位置的信息，而色标的实际位置信息体现了相应色辊的实际信息，同时在显示屏上将原始波形中直观地表达出来。所有原始波形绘制于同一个坐标中，套色截取过程可采用人工方式或计算机自动处理方式，通过比对相邻色标的实际距离差和标准距离、或者其它色辊的色标与第一色辊的色标的实际距离差和标准距离，能够快速而实时地计算出色标的偏移量，进而计算出相应的色辊的径向补偿距离，驱动器驱动色辊正转或反转对应的补偿距离，将色辊调整到正确的位置上，提高了印刷机械的印刷精度和印刷速度。

3.该单光电眼基于新的检测方法，可以适用于检测任意间距的两个光标的距离，适用范围大大扩大，并且能得出精确的需要补偿的径向补偿和横向补偿数值，然后将信号传输给控制器，可实现色辊自动精确补偿，误差测量重复精度高达±0.0002mm。由此可见，本发明的单光电眼和基于此的检测方法实用性极强，值得推广。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明两个需要测量的色标在横向不存在偏差时的色标位置示意图；

图2为图1情况下的光强、色标距离曲线图；

图3为本发明两个需要测量的色标在横向上存在径偏差时的色标位置示意图；

图4为图3情况下的光强、色标距离曲线图。

具体实施方式

单光电眼，用于进行印刷套色的颜色套准，其特征在于，所述单光电眼上包含传感器、rgb三原色检测器和数据处理器。数据处理器让单光电眼采集到的模拟信号直接转化成数字信号然后再传输给后续大的处理器，所述数据处理器为集成单片机。所述单光电眼与印刷机控制器相连。

一种印刷装置，包含控制器、依次排列的若干个安装在安装架上的色辊和色辊驱动器，其特征在于，所述各色辊上均设有色标和编码器，所述编码器随色辊同步转动；除第一个色辊外，其余色辊的安装架上均设有位置固定的如权利要求1所述的单光电眼。

基于上述的印刷装置的色标检测预套印色辊运行补偿方法，包含如下步骤：

步骤(1)、选择第一个色辊作为基准色辊，所述编码器随色辊同步转动，并在色辊旋转一个周期内输出若干个脉冲给控制器作为定位基准信号；利用单光电眼检测在色辊运行过程中、各个色辊印刷在承印物上的色标的实际位置信息和扫过各个色标的时间间隔以及承印物的传输速率，并将该信息处理后以电脉冲信号的形式传送给控制器；

步骤(2)、基于定位基准信号，控制器在同一个坐标系中绘制出对应各色标的实际位置信息的电脉冲信号的原始波形，并在显示屏上显示原始波形；

其中，坐标系的横坐标表示色标距离、纵坐标表示光强，各色标在原始波形上采用与色标相同颜色的线条绘制；

采用与色标颜色相同的色框在原始波形上进行套色截取，色框内截取的波形在纵坐标上满足预设的数值范围，根据原始波形计量出相邻两个色框或者其余色标的色框与代表第一个色辊的色框的距离差，两个色标分别记为色标a和色标b，并将该两个色框的距离差与两个色标的标准距离进行比对，标准距离为两个色框在理论上的理想距离，计算得出两个色标的距离差，即为相应的色辊的径向补偿距离，然后将该补偿距离进行编码处理后，控制器发出控制信号给相应的色辊的驱动器；驱动器在控制信号的控制下，驱动相应的色辊作与补偿距离对应的正转或反转运动实现径向上的补偿。

所述步骤(2)中，具体地，原始波形上需要检测的两个色标的色框在横坐标上的位置分别记为a_色标距离和b_色标距离，与需要调整的色标对应的色辊周长记为c_色辊周长、色辊的经向上的补偿距离的计算公式为：经向补偿距离＝c_色辊周长×(b_色标距离-a_色标距离)/1024-标准距离，其中，各编码器在色辊旋转一个周期内输出1024个脉冲。

其中，b_色标距离-a_色标距离为原始波形图上a色标和b色标的距离差，c_色辊周长×(b_色标距离-a_色标距离)/1024计算得出的即为两个色标的实际距离差。

若将其它色辊的色标距离与第一个色辊的色标距离相比对，选b色标为例，上面的补偿公式同样适用，标准距离选取b色标与第一色辊的色标的理论上的理想距离。

所述控制器根据接收到的单光电眼扫过各个色标的时间间隔和承印物的传输速率即得出色标被扫描到的宽度，将两个需要检测的色标分别记为色标a和色标b，扫过色标a的宽度距离记为a，扫过色标b的宽度距离记为b，然后进行宽度对比：

当扫过色标a的宽度距离a＝色标b的宽度距离b时，即宽度一致时，则说明这两个色标横向上没有偏差，不用补偿，如图1和图2所示，只需要根据实际情况补偿径向上的偏差值；

当扫过色标a的距离a≠色标b的距离b时，即宽度不一致时，证明两个色标之间在横向位置存在偏差，故对于这种情况，如图3和图4所示，不但需要根据实际情况补偿径向上的偏差值，还需要计算出横向补偿距离△d对横向进行补偿，横向补偿的意思即为将色标b能调整到与色标a在同一横向位置上，即使得单光电眼扫过去会使得a＝b，具体地：

根据公式tanθ＝△l/△d，其中△l＝b-a，θ为已知的色标上的夹角，故能计算出横向补偿值△d，即可通过调整色辊的左右位置来进行横向补偿。

本发明的基于单光电眼色标检测的预套印色辊运行补偿方法用于彩色印刷机械中时，能够通过单光电眼检测各种色标的实际位置的信息，并在显示屏上将原始波形中直观地表达出各色标的位置信息，通过比对相邻色标的实际距离差和标准距离，能够快速计算出色标的偏移量，进而计算出相应的色辊的补偿距离，计算方法直观、便于理解。如检测到相邻的两个色标的实际距离差为19mm或20.5mm，而标准距离为20mm时，则需要进行色辊的补偿距离计算并进行及时的位置调整，由前述可知，单光电眼在套色校准中应用时，相较双光电眼检测，具有使用更加灵活的特点，能够比对多个色标的偏移距离，套色偏差更小，数据采集和处理的方式更加灵活。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果：

1.本发明的单光电眼，将数据处理器直接设置在本体上，实现了就地采集、就地数据化的目的，由此达到了通过高速通信传输、抗干扰、没有损失的优点，使得需要调整的数值更准确，印刷质量得以提高；另外，通过添加rgb三原色检测器，不但可同时检测出色标的颜色，还可检测上光油、金、银等很浅的色标，实用性很强，免去了以往需要人为再确认的过程。单光电眼在套色校准中应用时，相较双光电眼检测，具有使用更加灵活的特点，能够比对多个色标的偏移距离，套色偏差更小，数据采集和处理的方式更加灵活。

2.本发明中可采用单片机作为控制器进行数据的接收、处理和发出控制指令，通过单光电眼检测各种色标的实际位置的信息，而色标的实际位置信息体现了相应色辊的实际信息，同时在显示屏上将原始波形中直观地表达出来。所有原始波形绘制于同一个坐标中，套色截取过程可采用人工方式或计算机自动处理方式，通过比对相邻色标的实际距离差和标准距离、或者其它色辊的色标与第一色辊的色标的实际距离差和标准距离，能够快速而实时地计算出色标的偏移量，进而计算出相应的色辊的径向补偿距离，驱动器驱动色辊正转或反转对应的补偿距离，将色辊调整到正确的位置上，提高了印刷机械的印刷精度和印刷速度。

3.该单光电眼基于新的检测方法，可以适用于检测任意间距的两个光标的距离，适用范围大大扩大，并且能得出精确的需要补偿的径向补偿和横向补偿数值，然后将信号传输给控制器，可实现色辊自动精确补偿，误差重复测量精度高达±0.0002mm。由此可见，本发明的单光电眼和基于此的检测方法实用性极强，值得推广。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。