一種油墨高度檢測方法及自動加墨控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油墨高度檢測方法及種自動加墨控制裝置，所述方法包括信號采集反射的超聲波信號；對信號進(jìn)行處理除去擾動的干擾值，得到油墨高度的測量值。所述裝置包括總控制器以及分別與總控制器連接的墨泵控制閥和油墨高度檢測單元，所述總控制器包括微處理器、RS485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，RS485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別與微處理器通信連接，油墨高度檢測單元通過RS485接口與微處理器通信連接，加墨泵控制閥驅(qū)動模塊通過多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器與微處理器通信連接。有益效果為：實現(xiàn)自動加墨操作，消除攪墨裝置造成的干擾更精準(zhǔn)地測量出油墨高度。
【專利說明】一種油墨高度檢測方法及自動加墨控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及印刷機(jī)，尤其涉及一種油墨高度檢測方法及自動加墨控制裝置。
【背景技術(shù)】[0002]用于大批量印刷的商用印刷機(jī)，由于油墨消耗大都設(shè)有用于存儲油墨的儲墨斗，當(dāng)印刷機(jī)的墨槽內(nèi)油墨下降到一定位置時，需要向儲墨斗內(nèi)添加油墨。目前一般的商用印刷機(jī)的加墨罪人工觀察并通過人工來添加油墨，使墨棍下方的油墨槽內(nèi)的油墨面保持在一定高度。而由于油墨在空氣中容易干結(jié)，一次添加的太多會造成不必要的浪費(fèi)，這就需要人工不時的觀察各墨斗中的剩余墨量，及時添加，增加了工人的勞動強(qiáng)度。目前高端的商用印刷機(jī)一般采用氣動的加墨泵來加墨，但加墨泵是人工控制的，仍需要人工觀察墨槽內(nèi)的油墨消耗來控制加墨泵的工作。
[0003]若要實現(xiàn)油墨自動添加，就必須解決油墨高度檢測的問題，而油墨具有粘稠、不透明的特點(diǎn)，一般接觸式傳感器并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種油墨高度檢測方法及自動加墨控制裝置，其具體技術(shù)方案如下:
所述印刷機(jī)中油墨高度檢測方法，其特征在于包括:
在印刷機(jī)的墨輥與墨刀相接觸部位的上端設(shè)置的超聲波傳感器，并在所述超聲波傳感器的發(fā)射端設(shè)置一束波管，使所述傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)束波管發(fā)出；
按設(shè)定的采樣頻率n采集油墨面反射的超聲波信號，得到若干油墨高度數(shù)據(jù)；
將印刷機(jī)中的攪墨裝置的攪動周期t分為i個單位時間，形成對應(yīng)的采樣樣本，并對每個采樣樣本內(nèi)采集的油墨高度數(shù)據(jù)求和即為S(i)，再對各個采樣樣本的油墨高度數(shù)據(jù)之和Sif)求取平均值即為Stl ；
再將超過平均值Stl設(shè)定范圍外的S(i)除去，最后將剩余的數(shù)值求取平均值得到&，那么油墨高度的檢測值即為h= ^i/ (t*n)。
[0005]所述的印刷機(jī)中油墨高度檢測方法的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述設(shè)定的采樣頻率n為500-1500 次 / 秒。
[0006]所述的印刷機(jī)中油墨高度檢測方法的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述油墨高度數(shù)據(jù)平均值設(shè)定的范圍為超過19%的范圍。
[0007]根據(jù)上述油墨高度檢測方法提供一種自動加墨控制裝置，包括加墨泵控制閥驅(qū)動模塊、油墨高度檢測單元以及總控制器，所述油墨高度檢測單元、加墨泵控制閥驅(qū)動模塊分別與總控制器通信連接，所述總控制器包括微處理器、RS485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述RS485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別與微處理器通信連接，所述油墨高度檢測單元通過RS485接口與微處理器通信連接，所述加墨泵控制閥驅(qū)動模塊通過多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器與微處理器通信連接。[0008]所述自動加墨控制裝置的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述油墨高度檢測單元包括超聲波傳感器以及束波管，所述超聲波傳感器設(shè)于印刷機(jī)的墨刀和墨輥的上方，所述束波管設(shè)于超聲波傳器的聲波發(fā)射端。
[0009]所述自動加墨控制裝置的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述束波管為圓形管或錐形管。
[0010]所述自動加墨控制裝置的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述人機(jī)界面包括LCD顯示屏，觸摸屏以及鍵盤。
[0011]根據(jù)上述自動加墨控制裝置提供一種油墨高度檢測單元，所述油墨高度檢測單元包括超聲波傳感器以及束波管，所述超聲波傳感器設(shè)于印刷機(jī)的墨刀和墨輥的上方，所述束波管設(shè)于超聲波傳器的聲波發(fā)射端。
[0012]所述油墨高度檢測單元的進(jìn)一步設(shè)計在于，所述束波管為圓形管或錐形管。
[0013]本發(fā)明提供的油墨高度檢測方法，采用非接觸的超聲波傳感器，而超聲波傳感器的無約束傳播是呈放射狀的，隨著傳播距離的增加聲斑直徑加大，這樣有可能聲斑不全部落在油墨面上，而有一部分落在印刷設(shè)備上，造成非油墨面的反射聲波，使所采集的高度數(shù)據(jù)中摻雜了非油墨面的反射數(shù)據(jù)，為此本發(fā)明采用了一個束波管，將該束波管連接在超聲波傳感器的聲波發(fā)射端，使超聲波無約束傳播的距離減少一個束波管長度，聲斑直徑大大減少，使超聲波聲斑全部落在油墨面上，從而保證所采集的反射超聲波全都來自油墨面的反射超聲波。由于油墨面容易結(jié)膜，所以要采用攪墨裝置，而攪墨裝置攪動時會使油墨高度出現(xiàn)凸起，在此階段無法得到準(zhǔn)確的墨量高度，從而使所采集的造成高度數(shù)據(jù)失真。為此本發(fā)明采用去除均值范圍外的高度數(shù)據(jù)，并以余下高度數(shù)據(jù)的均值作為檢測值，使檢測數(shù)據(jù)的保真度大大提聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明提供的種自動加墨控制裝置的模塊示意圖。
[0015]圖2為所述油墨高度檢測單元的模塊示意圖。
[0016]圖3為所述總控制器的模塊示意圖。
[0017]圖4為所述超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為所述超聲波傳感器、墨刀以及墨輥的位置關(guān)系示意圖。
[0019]圖6為油墨高度受攪墨裝置影響下的高度變化示意圖。
[0020]圖7為常規(guī)超聲波傳感器的聲斑示意圖。
[0021]圖8為現(xiàn)有印刷機(jī)的墨刀、墨輥位置分布示意圖。
[0022]1-超聲波傳感器，2-束波管，3-墨輥，4-墨刀，5-油墨，6-聲斑。
【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明提供了一種油墨高度檢測方法，該方法包括如下步驟:
I)在印刷機(jī)的墨輥3與墨刀4相接觸部位的上端設(shè)置超聲波傳感器1，并在所述超聲波傳感器的發(fā)射端設(shè)置一束波管2，使傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)束波管發(fā)出，參見圖4。
[0024]2)按設(shè)定的采樣頻率n采集油墨面反射的超聲波信號，得到若干油墨高度數(shù)據(jù)，采樣頻率n —般取500-1500次/秒，本實施例的采樣頻率選取1000次/秒，若采集1000個油墨面反射的超聲波信號，得到對應(yīng)的1000個油墨高度數(shù)據(jù)#(1)、H{2)、咖-Hifl)。[0025]3)考慮到實施例采用的攪墨裝置的攪墨周期為6S，以一秒為一個單位時間，形成6組采樣樣本，并對每個采樣樣本內(nèi)采集的油墨高度數(shù)據(jù)求和即為S(i),再對各個采樣樣本的油墨高度數(shù)據(jù)之和S(i)求取平均值即為
[0026]4)再將超過平均值Stl設(shè)定范圍外的Sij)除去，最后將剩余的數(shù)值求取平均值得到&，那么油墨高度的檢測值即為:
h= S1*i/ (t*n)
本實施例油墨高度數(shù)據(jù)平均值Stl設(shè)定的范圍為超過\±19%的范圍。
[0027]在上述方法中，本發(fā)明根據(jù)油墨具有粘稠、不透明的特點(diǎn)，采用非接觸的超聲波傳感器作為傳感元件，并同時考慮到超聲波傳感器傳播特性對檢測數(shù)據(jù)的影響完善本發(fā)明。超聲波傳感器在無約束條件下的傳播是呈放射狀的特性，隨著傳播距離的增加聲斑直徑加大，參見圖7，例如距超聲波聲源IOOmm處的聲斑的直徑就達(dá)到40mm。現(xiàn)有大部分印刷機(jī)中的墨刀和墨輥間的間距很小，上端超聲波發(fā)出的聲波所形成的聲斑大部分落在墨刀或者墨輥上，如圖8，形成非油墨面的反射聲波，并非所需采集的高度數(shù)據(jù)，使所采集的高度數(shù)據(jù)失真。為此本發(fā)明采用了一個束波管，將該束波管連接在超聲波傳感器的聲波發(fā)射端，使超聲波無約束傳播的距離減少一個束波管長度，聲斑直徑大大減少，使超聲波聲斑全部落在油墨面上,從而保證所采集的反射超聲波全都來自油墨面的反射超聲波。
[0028]在上述方法中，本發(fā)明還根據(jù)油墨波動造成所采集的油墨高度數(shù)據(jù)失真而進(jìn)行的相關(guān)計算來求得接近檢測高度的真值。由于油墨面容易結(jié)膜，所以現(xiàn)有的印刷機(jī)中都要采用攪墨裝置不斷的攪墨，而攪墨裝置攪動時會使油墨高度出現(xiàn)凸起，在此階段無法得到準(zhǔn)確的墨量高度，從而使所采集的造成高度數(shù)據(jù)失真。為此本發(fā)明采用去除均值范圍外的高度數(shù)據(jù)，并以余下高度數(shù)據(jù)的均值作為檢測值，使檢測數(shù)據(jù)的保真度大大提高。
[0029]結(jié)合上述方法，本發(fā)明還提供了一種自動加墨控制裝置，下面結(jié)合附圖1做進(jìn)一步的說明。
[0030]本實施例提供的種自動加墨控制裝置，包括加墨泵控制閥驅(qū)動模塊、油墨高度檢測單元以及總控制器。
[0031]油墨高度檢測單元:用于實時檢測油墨表面高度數(shù)據(jù)，并將采集得到數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理后輸出總控制器。
[0032]加墨泵控制閥驅(qū)動模塊:用于直接控制向儲墨斗中傾注油墨。
[0033]總控制器:用于接收油墨高度檢測單元的油墨高度數(shù)據(jù)，并判斷根據(jù)預(yù)先設(shè)定值比較，判斷是否需要加墨。若需要加墨則控制加墨泵控制閥驅(qū)動模塊進(jìn)行加墨操作；否則處于等待狀態(tài)。
[0034]油墨高度檢測單元、加墨泵控制閥驅(qū)動模塊分別與總控制器通信連接?？偪刂破靼ㄎ⑻幚砥鳌S485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，如圖3 JS485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別與微處理器通信連接。油墨高度檢測單元通過RS485接口與微處理器通信連接。加墨泵控制閥驅(qū)動模塊通過多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器與微處理器通信連接。
[0035]進(jìn)一步的，油墨高度檢測單元包括超聲波傳感器1、信號處理器以及束波管，如圖
2。超聲波傳感器設(shè)于印刷機(jī)的墨刀4和墨輥3的上方。信號處理器與超聲波傳感器通信連接。本實施例采用的信號處理器為帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理器。為了減小傳感器所發(fā)出超聲波的聲斑直徑，采用一束波管2，該束波管2為圓形管或錐形管，將其設(shè)于超聲波傳感器的聲波發(fā)射端，使得超聲波傳感器在距離油墨面100-200mm時,其對應(yīng)形成的聲斑的直在8mm左右可完全落在油墨面上。
[0036]本發(fā)明的油墨高度檢測單元可以對對多臺印刷機(jī)進(jìn)行控制，所以油墨高度檢測單元和墨泵控制閥可以有多個，分別與總控制器的對應(yīng)輸入端和輸出通信連接，采集對應(yīng)印刷機(jī)中的油墨高度信號通過總控制器及對應(yīng)加墨泵控制閥驅(qū)動模塊對油墨泵閥進(jìn)行驅(qū)動控制，從而控制加墨動作。
[0037]為了對加墨泵的流量進(jìn)行控制，采用氣動比例閥，其驅(qū)動的控制閥驅(qū)動模塊通過多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器與微處理器通信連接。氣動比例閥采用模擬量0-10V控制，其中，氣動比例閥開啟的大小可由人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置。
[0038]人機(jī)界面包括LCD顯示屏，觸摸屏以及鍵盤。同時，為了應(yīng)對特殊情況，人機(jī)界面還針對每個墨組還配有模式選擇開關(guān)與手動加墨按鈕才開啟加墨。模式選擇開關(guān)可選擇對應(yīng)墨組的加墨方式，加墨方式分為:自動模式與手動模式。其中，自動模式:總控制器實時查詢墨組的剩余墨量值并顯示到IXD顯示屏，當(dāng)剩余墨量低于設(shè)定置的下限時，打開該墨組的比例閥控制加墨泵來加墨，直到墨量到達(dá)設(shè)置的上限值時停止。手動模式:控制器只查詢墨組的剩余墨量并顯示到LCD，不會判斷當(dāng)前剩余墨量是否需要加墨，需要人工按下手動加墨按鈕才開啟加墨，直到再次按下手動加墨按鈕停止加墨。
【權(quán)利要求】
1.一種印刷機(jī)中油墨高度檢測方法，其特征在于包括: 在印刷機(jī)的墨輥與墨刀相接觸部位的上端設(shè)置的超聲波傳感器，并在所述超聲波傳感器的發(fā)射端設(shè)置一束波管，使所述傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)束波管發(fā)出； 按設(shè)定的采樣頻率n采集油墨面反射的超聲波信號，得到若干油墨高度數(shù)據(jù)； 將印刷機(jī)中的攪墨裝置的攪動周期t分為i個單位時間，形成對應(yīng)的采樣樣本，并對每個采樣樣本內(nèi)采集的油墨高度數(shù)據(jù)求和即為S(i)，再對各個采樣樣本的油墨高度數(shù)據(jù)之和Sif)求取平均值即為Stl ； 再將超過平均值Stl設(shè)定范圍外的S(i)除去，最后將剩余的數(shù)值求取平均值得到&，那么油墨高度的檢測值即為h= ^i/ (t*n)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷機(jī)中油墨高度檢測方法，其特征在于所述設(shè)定的采樣頻率n為500-1500次/秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷機(jī)中油墨高度檢測方法，其特征在于所述油墨高度數(shù)據(jù)平均值設(shè)定的范圍為超過\±19%的范圍。
4.一種自動加墨控制裝置，其特征在于包括加墨泵控制閥驅(qū)動模塊、油墨高度檢測單元以及總控制器，所述油墨高度檢測單元、加墨泵控制閥驅(qū)動模塊分別與總控制器通信連接，所述總控制器包括微處理器、RS485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述RS485接口、人機(jī)界面、自適應(yīng)以太網(wǎng)輸出模塊以及多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別與微處理器通信連接，所述油墨高度檢測單元通過RS485接口與微處理器通信連接，所述加墨泵控制閥驅(qū)動模塊通過多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器與微處理器通信連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的種自動加墨控制裝置，其特征在于，所述油墨高度檢測單元包括超聲波傳感器以及束波管，所述超聲波傳感器設(shè)于印刷機(jī)的墨刀和墨輥的上方，所述束波管設(shè)于超聲波傳器的聲波發(fā)射端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的種自動加墨控制裝置，其特征在于，所述束波管為圓形管或錐形管。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的種自動加墨控制裝置，其特征在于，所述人機(jī)界面包括LCD顯示屏，觸摸屏以及鍵盤。
8.一種自動加墨控制裝置中的油墨高度檢測單元，其特征在于，所述油墨高度檢測單元包括超聲波傳感器以及束波管，所述超聲波傳感器設(shè)于印刷機(jī)的墨刀和墨輥的上方，所述束波管設(shè)于超聲波傳器的聲波發(fā)射端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自動加墨控制裝置中的油墨高度檢測單元，其特征在于，所述束波管為圓形管或錐形管。
【文檔編號】G01F23/28GK103587236SQ201310561521
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】許群波, 徐大建 申請人:江蘇科思機(jī)電工程有限公司