用于印刷机的套印偏差测量的光电探测和信号处理方法
基于黑白条形码和现代光电检测技术的一种光电检测方法，用于测量高速运动状态下印刷机滚筒表面的位移偏差。一种高精度的非接触式光电检测系统的设计与实现。能够准确检测条形码，拥有高速的A / D混合信号处理系统，可以得到在高速测量状态下的印刷机系统的圆周每点的位置偏差，低的测量误差，其范围为10微米，在给定的实验结果表明：该系统具有稳定的工作状态，高的测量速率；系统能提供了一种新的监测技术来有效地与套印偏差处理。
关键词；信号处理；测量；计量学；条码编码；光电检测；套印偏差
一．引言
现代彩色印刷的方法是YMCMB4彩色打印：四种颜色的油墨按照优先顺序叠印在纸张的同一位置，合成后以一个完整的彩色图像显示出来。印刷机的角速度，气缸位置可以保持恒定，然而印刷滚筒本身的偏移等原因会带来位移偏差（或链路速度偏差）影响气缸表面打印处理。此外，各种颜色的印刷过程是相对独立的，所以彩色印刷可能引起图像不一致和重叠，并且严重影响到一是彩色答应的质量，这种误差通常叫做套印偏差[1-3]。重大的国际印刷设备制造商正在尽全力解决这种重叠误差，他们的目标是减少偏差，使其能在在-10mu;m〜 10微米的范围内进行控制。在高速运动状态下，测量印刷机滚筒表面位移偏差的精确度是关键技术的重要前提来实现目标。
目前，十字线标签规则是最常见来测量印刷机滚筒表面位移偏差的检测方法，尽管该方法从标记的偏差来看是很容易理解，但也有一些缺陷：如低精度，有限的测量点等，所以这种方法无法实现对沿气缸周边逐点位移偏差的精确测量。
对于套印偏差的测量系统，该系统是基于黑白条形码的编码和光电混合信号处理技术并首先在本文中提出的。该系统能准确地测量滚筒表面上的每个点的位移偏差，具有快速，非接触，高精度测量，并可以适用于各种高精度气缸印刷机。
二．设计和系统的实现
黑白条的编码系统代码是直接应用在高精密印刷机气缸上，测量沿着圆筒圆周运动的每个点的运动。光电读出系统发送激光测试信号到汽缸，并接收从汽缸反射的信号。作为结果的已调制黑白条形码，反射的信号是一系列的光脉冲，其中包含有关条形码的位置的信息。个人计算机（PC）通过高速数据采集卡和A / D转换器的信号模块记录脉冲，用过滤后几个周期的平均噪声值作为计算标准信号的脉冲频率，然后控制标准定信号发生器产生标准定信号。接收到的测量脉冲信号通过与标准恒定信号输出系统结合成为在同一时间的相位比较器模块，PC产生相位偏差信号。分析信号相位偏差后，然后PC计算相位误差和汽缸的线路速度变化。
三、光电读出系统
- 条码编码设计
1）一个正常的黑白条形码包括12个白色像素单元和12个黑象素单元的连续打印，最小像素单元是10.6mu;m。 24个像素单位的总长度254mu;m构成一个完整的信号周期（360度），因此，每个像素单元代表了每相15度。如果白色条码在激光照射的入射条件下，反射指示灯变为高电平信号。相反，在同等条件下黑色条形码几乎没有反射光的输出光电转换信号是低电平信号。旋转圆筒转弯的每一个点的运动，将以一系列的电信号呈现，该信号可以被显示并且更容易进行计算。
校准标记区域的设计：在定量相位误差的计算中，一个被称为校准标记区域的特殊标签区域的设计。相比普通的代码，校准标记区域已输入了指定量的相位偏差，由其实现变差量来改变前面两个条形码像素单元的数量和返回的时间。校准标记区域中的一部分黑白条码，其目的是影响这两个像素单位，因此测量信号在这个区域是在加入定量的相位偏差30度。从得到30°配额相位偏差与已知偏差值相比较得到的结果可被视为测量的标准值。将滚筒表面上每个点的偏差，用于比较与已知的偏差，从而完成测量，这将成为很容易计算出定量的实用化阶段。
2）检查标签区域的设计：设计思想：在测试码的基础上，根据原设计的条形码，选择一个短的部分作为测试区域条形码的一个定量的相位偏差，进行和编码类似的校准标签区域设计。然而，人工阶段检测条码的偏差不涉及定量相位差的计算，但作为已知的理论值，在与试验的位移偏差进行比较面积，计算系统的测量精度时，为其提供了评估系统质量的证据。
条形码是由富士胶片株式会社委托设计的（东京）。
B.光电信号转换
系统中的光电信号处理方法根据激光、黑白条形码和光学用于实时测量印刷机滚筒上各点的偏差位移的接收器设计的。
黑白条码附加在气缸表面。通过调整位置和角度激光，以及在黑白条上的正常发射率代码，保证了入射点是最小的。印刷滚筒旋转有恒定角速度，反射光强度的变化取决于条形码上点颜色的类型，和被光电转换输出电压的变化元件转换为电压的变化，最后形成相应的调理电路脉冲信号。当在气缸表面上的偏差有位移时，收到的信号将改变脉冲的相。气缸表面的位移偏差气可在实时测量信号检测，最后的位移偏差通过相位差检测。
四.相位差检测系统
- 标准恒信号的产生
标准的常量系统主要有三个部分，包括高速采样，模数转换，计算机可编程标准脉冲信号发生器。这个光电式实时测量信号转换模块采样，实现高速采样模数转换。计算机消除来自数字信号的噪音得到稳定和恒定的信号频率通过平均数字信号不包含气缸瞬时相位偏差。在同一时间，计算机命令可编程标准恒脉冲信号发生器产生相应的信号频率，同时检测和调整频率同时。
这个信号，平均一组长时间的原始测量信号被认为是标准的参考信号，用来与原始测量信号相比较计算气缸瞬时位移偏差表面。在现实中，气缸通过比较相对位移偏差是调整印刷工作状态，保证颜色一致性的方法。
B.相位比较器和信号处理方法
相位比较器模块主要用来比较实时用零误差标准恒信号和测量信号，对于相比较的结果单片机将做一个模数转换，并存储的结果，然后将数据发送到计算机进行进一步的计算。
上面的标准参考信号是由一些由系统模块的变化产生的四个相位差为90度的信号。为了便于讨论，四信号被定义为正弦信号（标准常数信号），反正弦信号（罪信号的自逆180个相位），余弦信号（相比于信号的相位超前90），反余弦信号（自逆180相位信号）。此外，测量信号为X信号，其逆信号为反X信号。X信号控制的电流源充电电容器，而正弦信号控制电容放电，充放电结果取决于X信号和正弦信号之间的相位偏差，相位偏差时间域被变换到电压，测量变得更加方便和精确。这不是将正弦信号与X信号直接对比，而是将得到相位比较，但会对反余弦信号和反X信号产生一些变化，相位测量的相对误差信号未被改变，相位误差仍相对应实际位移偏差。这种变化是为了确保电容的积分结果，因为单片机只能对正电压进行采样，故这种变化积极的。
当反X信号是高电平时被用来控制放电开关，而余弦信号是低电平时控制电容充电组件，电容放电是高优先级的，这意味着电容放电时，充电是无效的。单片机响应的是反余弦信号的上升沿和中断执行，并在电容充电周期完成的时候，将相位误差转换成电容充电电压。单片机开始进行采样，并对积分结果进行编码，然后存储在内存中，最后一个数据发送完形成一个圆后计算机再作进一步的计算。
五．测量精度
A.分析测量的精度
上面的积分电路将脉冲宽度转换为电压变化，而系统采用16位低功耗MSP430F161单片机是要实现数据采集。单片机主要是执行中断触发的采样，编码和存储采样的数据，定期向电脑发送采样数据等等.MSP430F1611单片机具有12位高速A/D转换器，参考电压为2.5V时，0 ~ 2.5V输出电压对应于-127mu;m 到127mu;m的测量相位误差信号周期。12位模数转换器传输0 ~ 2.5V的模拟输出电压数字值，然后采样和量化，此时1bit的数字值对应电压：
2.5V/4096=0.61mV
1bit的数字值对应的相位测量信号处理系统的精度（理论解析）：
254mu;m / 4096 asymp; 0.062mu;m
以上计算结果表明，微小位移偏差被转换成电压后更容易测量，整个测量过程变得容易多了。由一个不实际的困难高信噪比的电子测量系统获得的一个0.61mv信号电平，从而使信号转换处理系统达到精度0.062mu;m。
B.准确度测试结果
印刷滚筒的实际位移偏差表面是很难准确预测的，因此我们设计了一系列的专用测试系统来测试系统精度。测试印刷滚筒直径175mm，和线性速度的平均值为10米/秒，所有条件满足实际工作条件。
根据上面的设计，我们已经制作了三用于测试印刷机系统的测试条形码集。实验结果显示在表1。理论上三组试验试验区的位移偏差条形码为10.6mu;m，21.2mu;m，31.8mu;m。随机序列连续检测50次。在试验区，试验结果的平均位移偏差12.5mu;m，19.1mu;m，32.9mu;m，测量误差为1.9mu;m，2.1mu;m和1.1mu;m。结果表明，与3mu;m的范围内误差比较测量0.062um以前的理论分辨率，它似乎存在一个缺口。我们认为这个错误来自于制造业条码模板精度。即使如此，误差都远小于印刷产业中10mu;m误差范围。
- 结论
高精度光电探测系统基于黑白条形码和光电检测技术的基础，解决了测量高速运动状态下印刷机滚筒表面位移偏差的难题。这是一个有效解决套印偏差重要的先决条件。这个实验论文证实了该系统具有良好的优势，如高敏感，稳定的工作条件和高测量速度。系统稳定可靠，可以得到气缸表面位移偏差信息，该系统提供了一种新的有效的监测方法来解决套印误差。信号理论分辨率处理系统达到0.062mu;m的精度，实际测量整个检测系统的精度在3mu;m，远超过印刷业的公认误差范围10mu;m。
基于LabVIEW的大口径流量计检定系统
摘要：为了保证热检测时的准确性和安全性，必须在使用前校准热流量计。为了减少校准系统中的不确定度，论文介绍了一种基于组合的质量方法和主计方法大型流量计检定系统的建立。同时，系统仿真、监控功能数据处理将通过基于NI公司的LabVIEW虚拟仪器。这种方法可以避免大的误差对使用质量法或主计法分别进行。它有助于提高自动化程度、减少
在测量过程中结果的不确定性。
关键词：质量法；主计法；不确定度；流量计的标定；LabVIEW
二.热量表检定法
热量表是一种热吸收或释放的热流量回路的智能仪表，它主要由一个流量传感器一对合作的温度传感器和积算仪组成。
流量传感器给出了换热回路的热载体流体的流动信号，信号可能是质量或功能体积，也可流量功能的质量和体积。合作温度传感器测试的是入口和出口温度在同一时间的热载体流体。积算仪接收流量传感器和温度传感器的信号进行计算，积累，储存，显示热值。
流量计工作原理：设置对环管进、出口温度传感器。另外，将流量传感器放在入口管或出口管中的供热管网上，流量传感器输出的流量信号和温度传感器给出的温度信号，两者都由积算仪，通过累积收集。释放的热量等于从入口到出口的载液量值。
原理图如图1所示
图1.流量计工作原理
校验装置通过一系列的实验，检查流量仪表工作能力、安全能力和持续能力确保仪表工作合理。
根据测量要求，三部分在模式上应单独进行评价，这意味着校准装置应包含热水流量标准装置、温度传感器标准设备和积算仪标准装置。因为温度标准采用热铂电阻校准装置，在热仪表或流量的积分校正装置的原则上是相同的，没有新的技术因素，流量计检定装置的人经常使用的主要手段是热水流量标准装置，即热水表通用校准装置。
一般情况下，液体流量的标准装置有三种形式：称重仪表，容量测量装置及主仪表；相对质量法标准装置，又可分为容积法标准装置及主计法标准装置。根据各种流量标准装置，流量校准通常有三种方法是质量法，体积法和主计法。
- 基于LabVIEW的测试系统
虚拟仪器，在各个领域组合的计算机与传统仪器的工具中有最辉煌的前景的工具。虚拟仪器技术核心是软件：软件是仪器。LabVIEW是一种基于数据流模式的可视化编程语言（VPL），旨在促进数据采集、分析、显示和控制方面的发展应用。LabVIEW程序称为虚拟仪器。每一个虚拟仪器包含三个主要部分：前面板（如何用户交互的虚拟仪器）；框图；代码控制程序。
在论文中，硬件测试系统主要包含PXI数据采集卡和NI控制卡，一些传感器和转让部分。同时利用LabVIEW软件实现编程，流体试验和控制。
图3.测试系统流程图
有三个校准部件：流量测试，一对合作伙伴温度传感器的标定和校准的总数。
因为这两个部分后来在许多地方被介绍过论文主要介绍第一部分。前面板图4：
图4.校准系统前面板
当程序运行时，初始值和终端流量，温度，质量，流量值被记录到表，根据程序，重复试验至少三次，平均值流量计和总仪表将自动计算，然后与校准仪进行比较，并给出试验
误差结果是否在合理的误差范围内。
图5.校准系统的黑色面板
除此之外，测试程序包含显示状态每个阀门，并可以校准几个流量计不同的流量，除了保存，打印，存储和退出功能。如下：
图6.校准系统的基本功能
该程序提供了友好的编程和运行良好稳定的界面。它可以很容易地被工人使用即使他不知道程序本身的细节。
-
结论
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[150800]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
课题毕业论文、文献综述、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
