《胶印过程的控制特性分析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《胶印过程的控制特性分析.pdf（3页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、收稿日期:20061115作者简介:管力明(1968-),男,回族,北京人,硕士,杭州电子科技大学副教授,硕士生导师,主要研究方向为智能仪器与印刷质量检测控制。胶印过程的控制特性分析管力明,林 剑(杭州电子科技大学,杭州310018)摘要:根据印刷自动化技术发展的要求,从控制理论的角度,就控制目标、调节对象以及控制响应等3个方面分析了胶印过程的控制特性,为进一步开展胶印过程控制技术研究奠定了基础。关键词:胶印过程;自动控制;控制特性中图分类号:TS827 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2007)03-0077-03A na lysis on the Con trol Cha r
2、acte ristics of Offse t P rin tingGUAN L i2m ing,L IN Jian(Hangzhou DianziUniversity,Hangzhou 310018,China)A bstract:The control characteristics of offsetprintingwere analyzed from the aspects of control objec2tive,controlled plant,and control response according to the requirements of the developmen
3、t of printing au2tomation.The purpose was to provide reference for offset printing control.Key w ords:offset printing process;automatic control;control characteristic 印刷过程的自动化问题,是当代印刷技术发展的重要趋势之一。今天,我们面临着从模拟技术、数字技术并存,向以数字技术、网 络技术和多媒体技术为主要手段的数字时代转变。印刷产业的技术基础发生了巨大的变化,这种变化带动了产业技术、产业形态、产业管理和盈利模式的改变,影响到印刷
4、媒体产业的各个领域。这对印刷行业提供了前所未有的发展机遇,同时也提出了挑战。与世界发达国家相比,我国印刷业的整体发展水平还很落后,无论从印刷技术和装备水平上,还是从企业的管理水平上,都仍有很大的差距。改革开放以来,我国印刷业虽然有明显的发展,但与世界先进水平相比仍存在较大差距。这些差距主要表现在:产品的稳定性、可靠性差;质量自动检测、自动控制技术方面基本空白。胶印是一种比较复杂的生产工艺过程,也是目前我国最典型、应用最广泛的一种印刷手段。在胶印过程中,油墨、润版液、印版、橡皮布和承印物等印刷材料的印刷适性以及印刷压力、水墨平衡等印刷工艺条件都会直接影响印刷过程和印刷效果。目前,在胶印生产中,主
5、要依靠一线操作人员的经验来确定具体的工艺参数和条件,并判定印品质量,主观因素占很大比例,因此对自动控制的需求就更加迫切。开展胶印过程自动控制研究,首先需要了解胶印过程的控制特性,然后根据其控制特性来寻求最佳的控制方法与控制技术。胶印过程控制的目的,首先在于要将印刷过程调整到最佳工作条件,从而获得最佳的印刷质量,与此同时,在批量印刷的过程中保持所有印件的品质与一致性。因此从实施控制技术角度而言,胶印过程控制系统的控制目标为印刷品的质量,控制调节的对象为过程变量参数等工作条件。本文就胶印过程控制系统的控制目标、调节对象以及控制响应等3个方面,分析其控制特性。1 胶印过程控制目标特性1.1 控制目标
6、评价标准的多样性印刷品作为一种视觉产品,对其质量优劣的评价,主要取决于人的视觉感应,从结果看,就会出现“实际的印刷品质量”和“感觉的印刷品质量”2种不同评价结果。从生产的角度看,与生产作业相关人员更关注的是“实际的印刷品质量”,而从商品的角度,用户或消费者则更关心“感觉的印刷品质量”。实际的印刷品质量就是通常所说的技术性质量指标,也就是建立在客观评价的质量指标。这些指标是可以通过仪器设备来进行检测,从理论上讲,是完全可以通过对印刷过程进行控制而达到预期目标的。目前在国内外印刷品质量检测与控制领域开展的主要研究工作,就是通过建立客观的印刷品质量指标体系,用定量数据来反映印刷品的各种质量特性,并以
7、测定印刷品的物理特性为中心,通过仪器或工具对印刷品做定量分析,结合复制质量标准作出客观评价,并将这种评价方法贯77管力明等 胶印过程的控制特性分析 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/穿在工艺设计和生产过程之中,对印刷质量加以随机自动控制1。比如在印前制作过程中的电子预打样,晒版过程中的版材测试检版装置,印刷过程中的给水、给墨遥控装置(如海德堡印刷机的装置等)。建立在客观评价基础上的印刷品质量检测控制,可以用定量数据来反映印刷品的各种质量特性,特别是工艺系列
8、化的随机控制更能稳定印刷质量,操作者的目的性明确,质量和责任分明,避免工序间因质量问题相互推诿的现象,有利于各种故障的分析和经验的总结促进质量管理的系列化,加快出版速度,降低成本。而感觉的印刷品质量,是指印刷品的评价者以复制品的原稿为基础,以印刷质量标准为依据,对照印样或印刷品,根据自己的学识、技术素养、审美观点和爱好等方面的心理印象做出评价的结果,也就是建立在主观评价基础上的印刷品质量。感觉的印刷品质量的评价结果因人而异,不大可能得出统一的结论。这是因为影响主观评价的基本因素很多,如因地点、周围环境的不同,特别是观察复制品(与原稿对比)的照明条件不同时所产生的视觉差异;因原稿种类不同给复制品
9、带来的差异,如彩色反转片(透射型)与复制品(反射型)在反差、色彩方面的差别;因画面亮度的绝对值和周围亮度的不同,对识别图像的能力会带来很大差别,与此同时周围的色彩、配色条件对评价结果的影响也很大2。此外,人对印刷品的感知,主要是通过印刷品辐射光对视网膜的刺激而引起的响应来实现的,是一种物理刺激作用于人眼的视觉特性,而人对外界物理刺激的响应往往具有非线性,而且不同人的反应特点通常也有很大的差异。因此,感觉的印刷品质量不能全面反映印刷品的质量特性,也没有客观的评价标准,但它却是印刷品质量好坏的最后仲裁者。由于印刷工业本身是属于复制加工性行业,其印刷质量的好坏,往往不是由印刷者来决定,而是由出版单位
10、或委印者凭主观感觉来决定。尽管印刷厂对印刷质量有其自己的评价内容和标准,但委印单位却不一定以印刷质量标准为依据。因此,在对印刷过程进行控制时,其目标值 印刷品质量的控制标准呈多样性。1.2 控制目标评价标准的模糊性评价印刷品质量大致有3种方法:主观评价法、客观评价法和综合评价法。主观评价法,是以原稿为基础对照样张来评价,由视觉和触觉判定油墨的黏度或色彩的准确度,尽管眼睛对颜色和密度的差别非常敏感,但是它不能客观、准确、定量地反映质量的情况。与此同时,由于评价人的知识、技能、经验、爱好及审美观点等的不同,很大程度上会产生评价偏差。而且即使是利用专门的仪器设备和工具对印刷品的质量进行检测的客观评价
11、,由于对印刷效果的评价指标参数也只是一个规定的范围,或者说对印刷质量的优等品、良好品等的定义是模糊的,对印刷质量的评断,在一定意义上讲,只能是模糊的评判。因此,在对印刷过程进行控制时,其目标值 印刷品质量的控制标准也存在着模糊性3。2 胶印过程控制调节对象特性2.1 调节对象的复杂性平版胶印印刷机运转中常见的印刷变量有:网点面积、印刷反差、网点形状、叠印率、墨层厚度、油墨色相、油墨温度、油墨乳化程度、油墨干燥速度、纸张厚度、纸张平滑度、纸张表面效率、纸张相对含水量、纸张表面强度、纸张pH值、水斗溶液pH值、橡皮布硬度、橡皮布厚度、环境温度、环境相对湿度、干燥装置温度、干燥装置停止时间、冷却辊温
12、度、印刷速度、底色去除、总叠印率、油墨总覆盖率、墨辊及水辊的硬度、包衬厚度、辊子间压力、卷筒纸张力、印版磨损等4。上列变量还不是印刷中可能产生的全部变量,但已经可以说明,在印刷机运转中存在着大量的变量。虽然在一般胶印生产中,并不需要也不可能对上述变量进行调整,胶印也还是一种比较复杂的印刷工艺,胶印过程控制系统属于复杂系统,由印前、印刷工艺、供液、供墨、印刷设备和印刷环境系统等子系统组成,每个子系统又由更低级的子系统构成,系统结构层次多,在子系统内,层次之间的联系可能是不确定的。2.2 调节对象的相关性胶印过程中的变量不是彼此无关的,而是相互有影响的。如润版液的供给量会影响到油墨的乳化程度及墨层
13、厚度等;温度影响传递中的墨层厚度、印版上的润版液量和油墨的黏性;墨层的厚度直接影响印张的光学密度和网点的变形,墨层的厚度又受到纸张表面性质和油墨特性的影响,而在胶印过程中,由于润版液不可避免地会从印版渗透到输墨装置中,从而改变了油墨的含水量和特性等等。因此,对胶印过程中某一变量的调整,可能会引起其它相关变量的变化。3 控制的响应特性3.1 控制响应的时滞性胶印是通过印刷机的传墨系统,将着墨印版上的图象转移到承印材料从而完成复制印刷过程的,墨量的调节是通过调节墨斗的墨键及墨斗辊的转角来控制油墨的供给量,然后通过墨辊进行匀墨,最终达到印版。一般而言,由墨斗下墨直至印版上墨过程,主要取决于油墨自身的
14、黏度、粘性、触变性、流动性、延展性、流平性,以及印刷机型、印刷速度、印刷压力等印刷条件。通常情况下,粘性和黏度合适时,油墨呈现出较好的传递性,墨量分配也较佳;粘性和黏度过大时,则传递性变坏,墨量分配也随之变差;粘性过大、墨丝过长时,则容易引起飞墨现象。目前的胶印机输墨装置通常分为长墨路和短墨路。评价输墨装置性能的关键是着墨系数、匀墨系数和打墨线数。着墨系数指所有着墨辊面积之和与印版面积之比,匀墨系数是指所有匀墨辊面积之和与印版面积之比。现有短墨路装置的墨辊比长墨路的墨辊直径大,它们的匀墨系数是相近的,输墨的距87包装工程 PACKAGI NG ENGI NEER I NGVol.28 No.3
15、 2007.03 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/离也是相近的。差别在打墨线数的不同。长墨路装置打墨线数大,匀墨效果相对好,但传墨效率相对低。短墨路装置传墨效率相对高,打墨线数相对小。相对于目前油墨颗粒细度的水平,短墨路的匀墨效果也是足够的。生产速度越高,要求传墨效率也越高。因此,胶印质量控制对于墨量的调节,是存在时间滞后效应的,滞后的程度主要由油墨的流平性、黏度、屈服值、拉丝性等流变性质,以及印刷机的匀墨装置结构决定。3.2 控制响应的非线性在胶印过程
16、中,同一种印刷质量问题可能是由不同的原因引起的。反之,同一种原因可以造成不同的质量问题。如润版液量太大,可以导致套印不准,可以产生浮脏,还可以造成掉毛、脱粉以及背面粘脏等质量问题;再如套印不准可能是拼版不准、晒版不准或拉版不当等印版原因,也可能是胶印机调整不当造成的,还可能是纸张含水量过大等印刷材料原因等等。因此胶印过程控制系统中,变量调节与目标响应之间不是线性的关系。4 结 语综上所述,胶印过程是一个复杂的复制过程,同时与一般的生产过程存在很大差异,对于印刷过程的控制问题而言,由于各种不确定因素的存在,建立精确的控制系统数学模型是很困难的,因此基于精确数学模型的经典控制方法和现代控制方法很难
17、取得理想的控制效果。与此同时,胶印过程还是一个多因素影响的动态过程,是典型的复杂动态系统,研究其控制问题必须综合考虑上述特点。经典控制理论以及现代控制理论所采用的各种控制系统分析综合方法都是在取得控制对象数学模型基础上进行的,在胶印过程控制领域显示出了严重的不适应性和局限性。专家控制、模糊控制以及神经网络控制等智能控制技术的发展,为胶印过程控制提供了新的有效途径和方法。参考文献:1 雨馨.影响印刷质量控制的因素J.今日印刷,2005,(7):27-29.2 张正修.印刷透印的检测与控制研究 J.包装工程,2006,27(3):65-66.3GUAN Li2ming,L I N Jian,CHE
18、N Guo2jin.Study for the Offset Print2ingQuality Control Expert System Based on Case Reasoning C /Proceedings of the 2006 IEEE/AS ME International Conference onAdvanced IntelligentMechatronics.Beijing:A I M,2006:272-275.4 刘世昌.印刷品质量质检测与控制M.北京:印刷工业出版社,2005.(上接第54页)分从注塑模脱模后一直处于完全冷却状态。非结晶瓶口多数采用加强瓶口设计(增加瓶
19、口壁厚),从而改善封口性能,避免压盖过程中瓶口变形。通常,灌装后瓶口椭圆度控制在0.2mm以内,螺纹外径收缩率低于0.6%。5)循环吹气技术。当采用热吹瓶模时,如何控制瓶子脱模后变形至关重要。吹瓶模开模前吹入空气并排空循环,对瓶身进行冷却并定形,从而控制脱模后的变形量。循环冷却空气的进气通过与初吹、二次吹相同的通道,但从拉胚杆头部小孔经拉胚杆内排气。循环吹气时间约为0.52s。因此,耐热瓶制瓶机的高压空气消耗量比普通瓶制瓶机高得多。8.3 容量波动双轴拉伸PET瓶具有一定的收缩率,最大收缩率约为2%左右,影响PET瓶容量的因素主要有以下几个方面。1)模具的影响:PET瓶的容量主要受模具尺寸、形
20、状影响。每一种瓶型模具尺寸通常是固定不变的。不同形状的瓶子设计其收缩率会有所不同。瓶身上加强筋越少、瓶厚度越薄则瓶的收缩率越大。2)环境因素的影响:环境温度和湿度对瓶的容量影响较大,环境温度越高、湿度越大则瓶的容量收缩越大。3)生产工艺的影响:形状复杂的瓶吹瓶时要求有较高的吹瓶压力,如吹瓶压力不足,则瓶成型不良,容量会偏小;如模具温度偏高也会造成容量偏小。4)瓶子的自然收缩:由于PET瓶会自然收缩,瓶模具尺寸在设计时会设计成可调的(加减垫片)。以1.5L PET瓶为例,刚生产的瓶平均容量为1508mL左右,室温下存放3天后,瓶容量会减少56mL;随着瓶存放时间延长瓶子容量还会缩小;这是无法控制的。所以,目前,越来越多的生产线采用连线吹瓶,即吹即灌,避免瓶子(容量与耐热性能)的衰减问题。5)灌装方式的影响:不同的灌装方式,对容量控制的影响有较大差别。定量灌装方式对容量影响最小,自重式灌装对容量影响最大,对1.5L PET瓶,最多可能差别2025mL。所以,要解决瓶子的容量问题,可适当调整模具(垫片),控制生产工艺,改善仓储条件,最主要还是应尽可能缩短瓶子的储存期。97管力明等 胶印过程的控制特性分析 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/