一種基于CAN總線(xiàn)的印刷檢測方式的研究

在當今發(fā)達的社會(huì )中，墻紙已經(jīng)普遍成為美化環(huán)境的裝飾，而隨著(zhù)人們生活水平的提高，對墻紙的質(zhì)量和美觀(guān)程度的要求也越來(lái)越高。美觀(guān)程度越高，意味著(zhù)印刷的套印花色也會(huì )越來(lái)越多，這對墻紙印刷的誤差檢測水平和控制精度的要求也越來(lái)越高。

在多套色墻紙印刷的過(guò)程中，我們可以觀(guān)察到，如果套印關(guān)系比較密切的花色之間存在著(zhù)微小的誤差也容易被發(fā)現，而對于套印關(guān)系不是很密切的花色，即使是有誤差存在，也很難被觀(guān)察出來(lái)。但在一副圖案中并不是每一種花色都存在著(zhù)密切的套印關(guān)系，因此，我們可以在相對碼檢測的基礎上對其中套印關(guān)系比較密切的花色之間采用絕對碼檢測來(lái)減小誤差的累積，而在傳統的主從式誤差檢測方式中，只能設置為其中某一色作為主色，而其他花色都對其進(jìn)行跟蹤，因此必須解決套印關(guān)系比較密切單元之間的通信問(wèn)題。文中簡(jiǎn)要概述了誤差檢測的方式，論述了用自由碼檢測來(lái)提高印刷檢測精度原理和實(shí)現，設計了CAN總線(xiàn)通訊接口電路及分機板的地址設定，實(shí)現了根據套印關(guān)系，進(jìn)行色標自由跟蹤檢測的設定，來(lái)提高印刷精度的自由碼誤差跟蹤檢測。

1 壁紙印刷誤差檢測方式

1.1 傳統誤差檢測的方法

實(shí)際中常用的方法有兩種，一種是以第一色為基準，或者以色標中其中一色為基準;另一種是后一色標以前一個(gè)相鄰色為基準，一色跟著(zhù)一色進(jìn)行套色。第一種方法如圖1(a)所示，假設每個(gè)色標都以第一色(黑色)為基準，那么我們就要將各色的色標都與黑色進(jìn)行對比，檢測計算出間隔大小，這種方法叫做絕對碼檢測。第二種方法是將前一相鄰色標最為當前色標的基準進(jìn)行比較，對兩相鄰色標之間的光電編碼器脈沖個(gè)數計數，計算兩色標間隔大小，這種方法叫做相對碼檢測，如圖1(b)所示。

如果采用相對碼檢測時(shí)，對于第一色所印的色標，我們不需要進(jìn)行處理，只是對二色組以后的色標進(jìn)行檢測。如果在第一個(gè)套色單元發(fā)現兩色標間隔不是20.00 mm，調整二色組電機，那么就讓第二色色標去跟蹤第一色色標，使兩間距保持在20.00 mm。同理，第三色要跟隨第二色，以后色標都會(huì )慢慢跟隨前一色。缺點(diǎn)是這種方法會(huì )帶來(lái)誤差的慢慢積累，假如每套色兩個(gè)色標之間的誤差為+0.02 mm，那么到了第七色的時(shí)候，第七色與第一色的誤差大小就為+0.12 mm，這樣就會(huì )大于系統設計要求。如果最后進(jìn)行積累到誤差很大的情況下，那么印品就會(huì )出現嚴重的套色不準現象。

而絕對碼檢測時(shí)，我們仍不對第一色進(jìn)行處理，只是對第一套色以后的套色處理。如果第二套色檢測時(shí)，發(fā)現不是20.00 mm，那么就要對第二色進(jìn)行調整，即第二色要跟蹤第一色;而第三套色仍舊跟蹤第一色，第三套色的色標與第一套色的色標距離為40.00 mm，以此類(lèi)推，下面的各色色標始終跟蹤第一色的色標。這樣，以后的色標和第一色標不會(huì )出現誤差累積的現象。同時(shí)，如果其它色都已經(jīng)套準，而中間的兩個(gè)色標沒(méi)有套準，比如第三個(gè)色標和第五個(gè)色標，那么只需調整這兩個(gè)有誤差的套色控制單元即可，不用調節其他的控制單元。但是，采用絕對碼檢測的時(shí)候，絕對碼色標檢測間隔與相對碼相比來(lái)說(shuō)，間隔太長(cháng)，比如第六個(gè)色標相對第一個(gè)色標，在料膜上的間隔達到100 mm，這樣長(cháng)的間隔套色精度會(huì )受到各種因素的干擾而使控制變的更為復雜。因此，絕對碼檢測具有很多優(yōu)勢，但同樣有不足的地方。

1.2 自由碼檢測

基于上述采用相對碼檢測和絕對碼檢測各自的優(yōu)勢和存在的不足，這里我們提出了一種誤差檢測處理方法：自由碼檢測。即在檢測的時(shí)候我們可以根據需要，自由設定我們需要跟蹤的色標作為基準色標，然后對其中套印關(guān)系比較密切的印刷單元之間的誤差進(jìn)行檢測。比如第3、4、5、6色印刷單元之間的套印關(guān)系比較密切，而與其它色印刷單元之間的套印關(guān)系不是很緊密，則在第四、第五和第六套色誤差檢測的時(shí)候，可以對第三套色的色標進(jìn)行跟蹤，然后根據第三套色和第四套色，第三套色和第五套色，第三套色和第六套色之間的印刷誤差進(jìn)行調整。而其他沒(méi)有套印關(guān)系的花色，對前一色進(jìn)行跟蹤?，F假設有一種有套印關(guān)系的印刷產(chǎn)品如圖2所示。

假如第二套色與第一套色之間的距離，即色標2與色標1之間的距離為S1，則誤差△1為(S1-20.00)mm(誤差根據色標超前滯后有正負之分)。如果有誤差，則對第二印刷單元的伺服電機進(jìn)行調整，讓第二色色標去跟蹤第一色色標。

墻紙到達第三個(gè)印刷單元時(shí)，假如第三套色與第二套色之間的距離為S2，檢測到的誤差大小為△2，那么就應該把△2作為第三單元的誤差進(jìn)行處理，讓第三色印刷單元與第二色之間進(jìn)行套準。

而在進(jìn)行第四、第五和第六印刷單元色標檢測時(shí)，可設定為對第三色進(jìn)行跟蹤，這時(shí)要用光電眼檢測出色標4與色標3，色標5與色標4，色標6與色標5之間的距離S3、S4、S5，并把誤差△3=(S3-20.00)mm，△4=(S3+S4-40.00)mm，△5=(S3+S4+S5-60.00)mm作為第四、第五、第六套色的誤差值，并用套準單元對誤差值進(jìn)行PID運算并進(jìn)行控制，實(shí)現第四、第五、第六套色對第三套色的跟蹤。

2 自由碼誤差檢測的實(shí)現

由于墻紙每個(gè)印刷單元都帶有一個(gè)分機板，分機板主要由以一塊DSP(TMS320F2812)和一塊FPGA(EP1CT100C8)組成。上述算法可用圖3所示系統原理圖表示。

在進(jìn)行自由碼誤差檢測的時(shí)候，我們首先需要采集色標傳感器輸出的兩路色標信號，如圖4所示。當色標傳感器檢測到色標信號時(shí)，轉換輸出的色標電信號就會(huì )驅動(dòng)兩個(gè)發(fā)光二極管(LED)發(fā)光，然后再將數字色標信號傳給光電耦合器6N137進(jìn)行光電隔離，對輸入和輸出電信號進(jìn)行隔離，最終得到處理后的兩路脈沖信號MARK1和MARK2。

將檢測采集到的兩路脈沖信號MARK1、MARK2送入FPGA中進(jìn)行誤差的計算。FPGA對兩路信號進(jìn)行計算，再將測量出的誤差大小傳給DSP進(jìn)行處理。在自由碼跟蹤中，我們在對此單元的誤差進(jìn)行反饋時(shí)，也應該把此誤差傳給下一印刷單元，這里運用CAN總線(xiàn)通信實(shí)現任意兩個(gè)印刷單元之間的數據傳輸。

3 CAN總線(xiàn)通訊電路及分機板地址的設定

CAN(Control Area Network)總線(xiàn)技術(shù)屬于總線(xiàn)式串行通信網(wǎng)路，與傳統的壁紙印刷所用的RS485通信總線(xiàn)相比，CAN為多主工作方式工作，網(wǎng)絡(luò )上任意節點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息而不分主從，通信方式靈活。接口電路如圖5所示，采用的CAN總線(xiàn)收發(fā)器是PCA82C250T，它是協(xié)議控制器和物理傳輸線(xiàn)路之間的接口。此器件對總線(xiàn)提供差動(dòng)發(fā)送能力，對CAN控制器提供差動(dòng)接收能力。

每一塊分機板的地址靠撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設定，具體設置如圖6所示。

為了編寫(xiě)程序時(shí)的方便，統一將數據幀和遠程幀的ID號規定為11位，即使用標準幀格式。

1)主機向各印花單元發(fā)送的命令幀(包括自動(dòng)對花等鍵控命令信號)，各個(gè)分機板需用郵箱0來(lái)接收。并將其ID號設為000,0000,0000，即命令幀的優(yōu)先級最高。

2)各分機板和操作板用郵箱4來(lái)發(fā)送廣播參數，其發(fā)送的ID號根據各分機板和操作板的編號從0001H開(kāi)始，根據套色數的不同，所分配的ID號終值就不同。各個(gè)分機板和操作板需用郵箱1來(lái)接收其它分機板或操作板發(fā)送來(lái)的廣播參數，并將郵箱1的接收ID號設為從001,0000,0001開(kāi)始，接收屏蔽碼設為000,0000,1111。即11位ID號的最低4位是無(wú)關(guān)的。

3)各個(gè)分機板需要用郵箱3將自己的位置參數通過(guò)CAN總線(xiàn)傳給主機。表1舉例說(shuō)明各分機板及各郵箱ID號及接收屏蔽碼的設置，根據套色數的不同以此類(lèi)推。

4 結束語(yǔ)

本文提出了一種根據套印關(guān)系密切程度來(lái)進(jìn)行自由碼誤差檢測的方法，并結合CAN總線(xiàn)通訊設計了一種可實(shí)現的誤差檢測系統。自由碼檢測方式不僅利用到絕對碼的方法，使套印關(guān)系比較緊密的印刷單元不會(huì )出現誤差的累積，而且具有相對碼檢測簡(jiǎn)單實(shí)用容易實(shí)現的優(yōu)點(diǎn)，因此有助于實(shí)現對有套色關(guān)系的印刷產(chǎn)品印刷精度的提高。不足之處是當存在密切套色關(guān)系的印刷單元過(guò)多時(shí)，就會(huì )遇到像絕對碼檢測相同的問(wèn)題，后面的色標相比于基準色標間隔過(guò)大，受到的干擾更多，導致控制難度增大，印刷精度的提高受到限制。