[摘 要]：隨著印報業的發展，印報機的自動化程度大大提高。印報機自動準系統的應用也越來越普遍。本文介紹基于色標點的印報機自動套準系統。詳細描述色標點套準的原理和系統的構成及特點。系統利用工業攝像機和色標傳感器獲取套準色標點的圖像，對圖像進行處理，計算出色標點的相對偏差。基于色標點的相對偏差，由控制器和PLC調節各個印刷軸的位置來實現套準。系統基于傳感器、數據傳輸、計算機控、圖像處理和軟件開發等技術，保證了套準系統的高精度和穩定性。 0 引言 在傳統的印報行業中，由于印報機的塔數少，各個印刷軸位置的套準是靠工人手動調節各個軸的兩個步進電機來完成，但這樣的調節速度慢、誤關節也很難調節。隨著印刷行業的發展，印報機的塔數迅速增加，有時可以達到4個塔同時工作，即12根軸需要同時調節，這樣各個軸的套準用傳統的手動調節是很難完成的。 本文提出了一套基于色標點的套準系統，能準確地采集套準色標點數據、科學的計算套準誤差、迅速響應調節，實現對輥軸在軸向和周向的誤差控制。 1 套準系統的工作原理 彩色報紙印刷多為四色套印，印刷過程中，首先將彩色原稿經分色處理成四單色底片，曬制成印版，最后把印版按照一定的次序裝在彩色印報機上，當報紙先后經過印版時，相應的單色圖像成為一幅完整的彩圖像。如果各個輥軸位置不準，就會影響層次與色彩的再現，圖像會比較模糊，從而降低圖像的分辨力，為了得到比較理想的彩色圖像，必要性須保證不同顏色的單色圖像準確的重合到一起。因此在印報過程中，糾正套色偏差是非常必要的。 將要印刷的幾個單色，分別制版成為一個光標點并雕刻在滾筒上，在印報時讓報紙依次通過各個滾筒印上不同的顏色的光標。 選定印報機某根軸為基準軸，在這根軸的印版邊緣上，印上兩個標點，在報紙走紙方向上相距4L在其它軸的印版邊緣上，印上一個色標點，不同色彩印版上的色標點的位置也是不同的，印刷順序相鄰的兩個印版上的色標點在報紙走動方向上相距一個固定距離。在印報機印完一張報紙的最后一個顏色后，在報紙的邊緣上（印版上色標的位置）會出現一系列，不同顏色的色標點，其相對位置如圖1。如果各個軸的位置準確的話，各色標點的相對位置也準確。以基準軸A，E色標點為基準，建立了一個坐標系，如果某個軸位置不準確，其對應色標點的位置就會偏離標準位置。利用照相裝置拍攝色標點的圖像，根據各個色標點位置的變化，即在x軸、y軸方向的偏差調節軸的位置。通過計算色標點之間的相對位置值就可以判定印報機某個塔的三個軸上的色標的相位偏移量（△X和△Y），即軸的相對偏移量。根據各個軸的相對偏移量，調節軸的在周向和軸向的位移來實現套準。利用工業照像機來拍攝色標點，將色標點圖像信息高速傳入控制器內，然后利用圖像識別和處理技術，計算出各個色標點的相對偏差，然后控制器基于這個偏差來驅動調節裝置，實現套準功能。 報紙最快的印刷速度達到45000張／小時，為了準確拍攝到高速運動的報紙上的色標點，在報紙的光標點的前方（如圖1）印上一個黑色長方形光標點，采用了一個色標傳感器裝置檢測黑色色標點來決定拍攝時機。色標傳感器和照相單元的位置，保證當紅外探測裝置檢測到黑色點信號時，觸發攝相機快門恰好能拍下全部色標點。色標傳感器探測到長方形光標點后，就向照相單元發出一個脈沖信號，觸發攝像相機快門，保證在同一位置能拍攝到全部的色標點。 拍攝完畢后，攝像機將當前的圖片信息通過IEl394通訊送入控制器，控制器對圖片信息進行處理，顯示，并得出偏差信號，計算機根據偏差向PLC發出信號，控制軸的移動實現套準。 2 套準系統的構成 該系統構成如圖2所示 2．1 色標掃描裝置 色標掃描裝置由光電傳感器和信號調節電路組成。當檢測到黑色圖標時，向照相機發出一個脈沖信號，觸發照相機拍照。色標掃描裝置采用反射性的光電傳感器，由光發二極管、光電晶體和光濾波器組成。其中發光二極管發出強光，光電晶體是一個光線具有敏感反應的光檢測元件，當受光線照射時為低阻抗，未受照射時為高阻抗。如圖3。 當光源在報紙的白色部分時，光檢測元件接收反射光呈現低阻抗，光電傳感器輸出高電平。當遇到報紙上的黑色的光標點時，光就被吸收，光檢測元件接收不到反射光呈現高電阻，光電開關輸出低電平。 2．2 攝像機單元 攝像機單元，由高速數字攝像機，專用LED光源組成。要求高速團數字攝像機的快門觸發速度要快，可通過觸發外部同步信號方式進行控制。分辨率在滿足圖像處理要求的情況下越低越好。高速數字攝像機采用德國BASLER公司的A600系列高速數字攝像機，內置圖像采集卡將圖片轉換為數字信息。專用光源采用LED光源。因為傳統的光源是閃動，閃光頻率為60Hz，在高速拍攝的時，會出現拍攝的畫面忽明忽暗。特殊光源還可避免攝取色標點圖像時受外界光源的干擾。 2．3 控制器 采用高性能的工控機（研華Pentium4處理器、512M內存），具有多個PCI接口和RS485接口，可根據需要插接I／O模板。控制器上需要擴展的板卡有：用于控制照相專用光源的電源和紅外探測器的供電的電源控制輸出卡（DO卡）、用于對攝像機的供電、控制和圖形的傳輸的火線接口卡、用于和控制步進電機的PLC進行通訊的RS485接口卡。其中火線接口卡和串口的數目等于控制塔樹的2倍。圖4描述了控制器的功能模塊構成。 2．4 調節裝置 采用了三菱公司PLC來調節軸的偏差，控制器輸出的偏差信號，用RS485通訊的模式傳給PLC系統。由PLC系統控制步進電機的轉動，實現軸的套準。 2．5 人機界面 采用高亮度17寸觸摸式平板顯示器。顯示器和控制器之間是標準VGA連接模式。任何設定工作都不需要在印報機上進行，在顯示界面上通過觸摸的方式就可以輕松完成。所有的套準監測也在該界面上完成。 3 系統的特點 該套準系統具有以下特點： ①自動實現印報機的輥軸在軸向和周向的自動套準，大大降低的工人的勞動強度。 ②套準速度快，響應迅速。系統滿足報紙最大行進速度為10m／s的要求。系統在啟動后，能在印刷1000張報紙以內，完成系統套準。 ③系統的實時性強，在印報過程中由于軸的震動和其他原因產生的誤差可以實現實時調節。 ④套準精度高，誤差小。系統套準的精確度可達到為0.15mm。（ISO國際標準）。 ⑤可擴展性強，性價比高。 4 結束語 隨著社會的發展，報紙的發行量大幅度增加，對報紙質量要求越來越嚴格，印報機的自動套準系統能否可靠運行至關重要。本文介紹的套準系統采用了傳感器技術、數據傳輸通訊技術、計算機控制技術、圖像識別處理技術等光機電一體化技術，保證了套準系統的精度和穩定性。