用于瓦楞纸箱印刷机械的网纹辊控制系统的制作方法

本发明涉及印刷机控制系统技术领域，具体为用于瓦楞纸箱印刷机械的网纹辊控制系统。

背景技术：

瓦楞纸箱水墨印刷机包括传输部分和印刷部分，传输部分用于将瓦楞纸传入或传出印刷机，印刷部分包括多个色组，每个色组均包括墨盒、网纹辊、印刷辊和压印辊，网纹辊上设有细微的凹槽，能够存储墨水，网纹辊通过刮刀或匀墨辊将墨盒中的墨水附着到凹槽中，随着转动，墨水又被附着到印刷辊的印刷胶版上，带印刷的瓦楞纸从印刷辊和压印辊之间穿过，在压印辊和印刷辊的压力作用下，印刷胶版上的胶水就会被印刷到瓦楞纸上，不同的色组用于印刷不同的颜色，进而实现彩色印刷。

由于墨水有快速风干的特性，在停止印刷时印刷辊处于停止状态。但网纹辊还必须运转，以保证网纹辊上的水墨处于不停更新的状态，这样网纹辊上的水墨才不至于因为凝固而堵塞网纹辊上的凹槽。在现有的印刷机的传动结构中，网纹辊的主动力来自于印刷辊，网纹辊通过齿轮与印刷辊相连接，并且网纹辊轴上还须增加一套单向离合器机构和独立驱动电机，以使得在印刷辊筒停止时独立的驱动电机可以让网纹辊单独运行。这样的机械结构较为复杂，安装加工较麻烦，设备需定期加油保养，且由于齿轮的传动特点，每个齿轮之间存在着不可避免的间隙，设备在运行一段时间后齿轮总会发生磨损。整个齿轮系统的间隙越来越大，设备在高速运行过程中总会产生各种各样的振动，间隙越大会直接造成整个系统的运行不稳定，并造成出产产品的质量不稳定。

技术实现要素：

本发明意在提供用于瓦楞纸箱印刷机械的网纹辊控制系统，能够简化印刷分布各个组件的传动结构，降低维护难度和维护成本。

为了解决上述技术问题，本专利提供如下技术方案：

用于瓦楞纸箱印刷机械的网纹辊控制系统，包括：

虚拟主轴模块，网纹辊和印刷辊均设有独立的电机，所述虚拟主轴模块用于产生一个虚拟主轴并控制虚拟主轴的转速，所述虚拟主轴用于同步控制印刷辊和网纹辊的电机；

匀墨设定模块，所述匀墨设定模块用于设定网纹辊的匀墨速度和匀墨状态；

速度控制模块，所述速度控制模块用于根据网纹辊的电机的当前速度、虚拟主轴的转速、匀墨速度以及匀墨状态输出对网纹辊的电机的速度调控量；

电流控制模块，所述电流控制模块用于根据速度调控量调控网纹辊的电机的电流大小。

本发明技术方案中，通过设置网纹辊与印刷辊分别使用各自独立的电机进行驱动控制，网纹辊与印刷辊之间无任何机械传动连接，相互之间运行无任何影响。网纹辊独立于印刷辊筒之后，网纹辊的电机以及印刷辊的电机均通过虚拟主轴进行同步的控制和操作，实现速度和相位的同步控制，同步精度可达到纳秒级。由于整个系统没有了齿轮传动，所有的运行数据都通过数字量进行传递和控制，因此不会因为设备使用时间的越来越久，而造成间隙加大等机械性的问题发生。使设备在使用多年后依然可以保持原出厂时的精度。进而减少设备后期维护的难度和成本。

进一步，所述速度控制模块包括速度检测模块、速度差值计算模块以及速度pid控制模块，所述速度检测模块用于检测网纹辊的电机的转动速度，所述速度差值计算模块用于根据虚拟主轴的转速、匀墨速度以及匀墨状态输出计算网纹辊的目标速度并计算网纹辊的电机的当前速度与目标速度的速度差值，所述速度pid控制模块用于根据网纹辊的电机的当前速度、目标速度以及速度差值生成电机速度调控量。通过速度pid闭环控制，对网纹辊的运行转速进行精准的调控，实现网纹辊与虚拟主轴的转速同步。

进一步，所述电机速度调控量为电机的目标电流值，所述电流控制模块包括电流采集模块、电流差值计算模块以及电流pid控制模块，所述电流采集模块用于采集网纹辊的电机的当前电流，所述电流差值计算模块用于根据网纹辊的电机的当前电流和目标电流值计算电流差值，所述电流pid控制模块用于根据网纹辊的电机的当前电流、目标电流值以及电流差值对电机的电流进行控制。转矩电流控制环为最内层的控制环，速度控制环输出扭矩控制然后转换为电流控制量，由pid电流控制闭环进行调控，实现速度控制。

进一步，所述匀墨状态包括印刷状态、保持状态以及停止状态，所述网纹辊处于印刷状态时，网纹辊同步跟随虚拟主轴转动，所述网纹辊处于保持状态时，网纹辊按照匀墨速度进行转动，所述网纹辊处于停止状态时，网纹辊停止转动。

当印刷停止后，网纹辊通过保持状态，保持一定的转速运行，避免其上粘附的墨水风干凝固。

进一步，还包括打滑检测模块，所述打滑检测模块包括网纹辊上设置的第一压力传感器以及印刷辊上设置的第二压力传感器，所述打滑检测模块还包括信号接收模块和信号分析模块，所述信号接收模块用于接收并记录第一压力传感器和第二压力传感器发送信号的时间和时长，所述信号分析模块用于根据第一压力传感器和第二压力传感器发送压力信号的时间计算两者时差并根据时差以及各自的信号时长来检测网纹辊和印刷辊之间是否发生相对滑动。

进一步，所述第一压力传感器在网纹辊上周向均匀分布，第二压力传感器在印刷辊上周向均匀分布。轴向均匀分布检测更加准确。

进一步，还包括刮刀磨损检测模块和警报模块，所述刮刀磨损检测模块包括设置在网纹辊上方的激光发射器和多个光照强度传感器，所述刮刀表面涂有多层荧光材料，每一层荧光材料在激光作用下荧光的颜色不同，每一个光照强度传感器的进光口均设有一个单色滤光片，单色滤光片的总的颜色数量均与荧光材料数量相同，所述刮刀磨损检测模块还包括磨损分析模块，所述磨损分析模块用于根据光照强度传感器接收到的各个颜色的反射光的光照强度，分析刮刀的磨损程度，并在检测到刮刀磨损超过预设值后控制警报模块进行警报提醒。

附图说明

图1为本发明用于瓦楞纸箱印刷机械的网纹辊控制系统实施例中的逻辑框图；

图2为本发明用于瓦楞纸箱印刷机械的网纹辊控制系统实施例中刮刀磨损检测模块的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

附图标记说明：网纹辊2、刮刀3、荧光材料4、激光发射器5、单色滤光片6、光照强度传感器7。

如图1所示，本实施例公开了一种用于瓦楞纸箱印刷机械的网纹辊控制系统包括虚拟主轴模块、匀墨设定模块、速度控制模块以及电流控制模块，网纹辊2和印刷辊均设有独立的电机。虚拟主轴模块用于产生一个虚拟主轴并控制虚拟主轴的转速和相位，虚拟主轴用于同步控制印刷辊和网纹辊2的电机；虚拟主轴实际并不连接任何电机，没有真实的执行机构，主要是通过虚拟主轴，将网纹辊2、印刷辊等作为其从轴，形成主从轴的关系，从轴能够按一定比例跟随主轴同步运动。

匀墨设定模块用于设定网纹辊2的匀墨速度和匀墨状态；匀墨状态包括印刷状态、保持状态以及停止状态，网纹辊2处于印刷状态时，网纹辊2同步跟随虚拟主轴转动，网纹辊2处于保持状态时，网纹辊2按照匀墨速度进行转动，网纹辊2处于停止状态时，网纹辊2停止转动。

速度控制模块采用pid算法对速度进行闭环控制，其用于根据网纹辊2的电机的当前速度、虚拟主轴的转速、匀墨速度以及匀墨状态输出对网纹辊2的电机的速度调控量；具体的，速度控制模块包括速度检测模块、速度差值计算模块以及速度pid控制模块，速度检测模块用于检测网纹辊2的电机的转动速度，速度差值计算模块用于根据虚拟主轴的转速、匀墨速度以及匀墨状态输出计算网纹辊2的目标速度并计算网纹辊2的电机的当前速度与目标速度的速度差值，速度pid控制模块用于根据网纹辊2的电机的当前速度、目标速度以及速度差值生成电机速度调控量。通过速度pid闭环控制，对网纹辊2的运行转速进行精准的调控，实现网纹辊2与虚拟主轴的转速同步。

电流控制模块用于根据速度调控量调控网纹辊2的电机的电流大小，电流控制模块也采用pid算法对电机电流进行控制，具体的，电机速度调控量为电机的目标电流值，电流控制模块包括电流采集模块、电流差值计算模块以及电流pid控制模块，电流采集模块用于采集网纹辊2的电机的当前电流，电流差值计算模块用于根据网纹辊2的电机的当前电流和目标电流值计算电流差值，电流pid控制模块用于根据网纹辊2的电机的当前电流、目标电流值以及电流差值对电机的电流进行控制。转矩电流控制环为最内层的控制环，速度控制环输出扭矩控制然后转换为电流控制量，由pid电流控制闭环进行调控，实现速度控制。

本实施例中，还包括打滑检测模块，打滑检测模块包括网纹辊2上设置的第一压力传感器以及印刷辊上设置的第二压力传感器，第一压力传感器在网纹辊2上周向均匀分布，第二压力传感器在印刷辊上周向均匀分布，打滑检测模块还包括信号接收模块和信号分析模块，信号接收模块用于接收并记录第一压力传感器和第二压力传感器发送信号的时间和时长，信号分析模块用于根据第一压力传感器和第二压力传感器发送压力信号的时间计算两者时差并根据时差以及各自的信号时长来检测网纹辊2和印刷辊之间是否发生相对滑动。第一压力传感器和第二压力传感器沿着轴向均匀分布可以使得检测更加准确，第一压力传感器和第二压力传感器采用fsr408压力传感器，其被设置成长条形状，贴附在网纹辊2和印刷辊两端的侧壁上。本实施例中两个相邻的第一压力传感器之间的距离为两个相邻的第二压力传感器之间距离的0.9倍，这里的距离指的是两个第一压力传感器之间或两个第二压力传感器之间沿着网纹辊2或印刷辊的弧面的长度，设置其为0.9倍，可以使得网纹辊2和印刷辊在相对转动过程中，第一压力传感器和第二压力传感器信号之间的时差发生规律性的改变，有利于使判断两者是否发生相对滑动的结果更加精准。还包括警报模块，警报模块用于在检测到网纹辊2和印刷辊发生相对转动后向管理人员发出警报提醒。

如图2所示，还包括刮刀3磨损检测模块，刮刀3磨损检测模块包括设置在网纹辊2上方的激光发射器5和多个光照强度传感器7，刮刀3表面涂有多层荧光材料4，每一层荧光材料4在激光作用下荧光的颜色不同，每一个光照强度传感器7的进光口均设有一个单色滤光片6，单色滤光片6的总的颜色数量均与荧光材料4数量相同，本实施例中，荧光材料4共有蓝、绿、红三种颜色，对应的材料分别为二苯乙烯型荧光剂、吡唑啉型荧光剂以及苯并氧氮型荧光剂，对应的单色滤光片6也有红、绿、蓝三种颜色，使得每个光照强度传感器7仅仅能够检测一种颜色的光照强度；刮刀3磨损检测模块还包括磨损分析模块，磨损分析模块用于根据光照强度传感器7接收到的各个颜色的反射光的光照强度，由于刮刀3表面的荧光材料4按层分布，例如从远离网纹辊2的一端到靠近网纹辊2的一端依次为红、蓝、绿色的荧光粉，如果刮刀3磨损，则相应的荧光粉也会被网纹辊2粘附上，此时通过激光进行激发作用，使得荧光粉荧光，磨损分析模块根据荧光的颜色即可得知刮刀3的磨损程度，并在检测到刮刀3磨损超过预设值后控制警报模块进行警报提醒，本实施例中，当检测到红色荧光时，警报模块发出警报提醒，促使管理人员更换刮刀3。

本实施例中，通过设置网纹辊2与印刷辊分别使用各自独立的电机进行驱动控制，当印刷停止后，网纹辊2通过保持状态，保持一定的转速运行，避免其上粘附的墨水风干凝固，网纹辊2与印刷辊之间无任何机械传动连接，相互之间运行无任何影响。网纹辊2独立于印刷辊筒之后，网纹辊2的电机以及印刷辊的电机均通过虚拟主轴进行同步的控制和操作，实现速度和相位的同步控制，同步精度可达到纳秒级。由于整个系统没有了齿轮传动，所有的运行数据都通过数字量进行传递和控制，因此不会因为设备使用时间的越来越久，而造成间隙加大等机械性的问题发生。使设备在使用多年后依然可以保持原出厂时的精度。进而减少设备后期维护的难度和成本。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。