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1、光电传感器在印刷机上的应用光电传感器在印刷机上的应用TheapplicationofPhotoelectricsensoronPrintingmachinel引言在当今信息时代里,随着各种系统自动化程度和复杂性的增加,需要获取的信息量也越来越多.许多基础科学的研究在对象信息的获取方面存在着困难,这也是阻碍其发展的最大障碍.而一些新机理和高灵敏度检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破.可以说传感器早已渗透到各个领域之中,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器.做为印刷机制造领域要不断的开拓创新,就要把各种传感检测技术,控制技术,计算机技术应用到其中,使其自动化水平不断的提高.本文主要
2、是结合印刷过程深入阐述光电传感器的原理以及在104PLC&FAr一一西安理工大学印刷包装工程学院商允振ShangYunzhen摘要:光电传感器在提高印刷机自动化方面起着非常重要的作用.诸如输纸故障检测,纠偏装置,以及印品质量检测都是通过光电传感器来实现的.本文结合印刷过程全面系统的阐述了光电传感器的原理与应用,对于印刷技术和印刷设备的创新发展有着非常重要的意义.关键词:光电传感器印刷机Abstract:Photoelectricsensorhaveplayedanimportantpartinimprovingrobotizationofprintingmachine.Suchasin
3、spectingmalfunctionofpapertransferring,rectifyingcon.trolandinspectingqualityofpressworkarecarriedoutbyPhotoelectricsensor.Bycorn.biningtheprocessofprinting,ThestudywillwhollyfindouttheprincipleandapplicationofPhotoelectricsensorItwillhaveavitalsignificanceininnovatingofPrintingtechnol-ogyandPrintin
4、gequipmentKeywords:Photoelectricsensorprintingmachine中图分类号TP212文献标识码B文章编号16065123(2009)12一O1O403该领域内的应用,从而对全面系统的了解印刷机的设计具有重要的作用.2光电传感器的原理光电传感器是一种小型电子设备,它可以检测出其接收到的光强的变化.早期用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备,发射器带一个校准镜头,将光聚焦射向接收器,接收器通过电缆将这套装置接到一个真空管放大器上.在金属圆筒内有一个/J09白炽灯作为光源.这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形.发光二极管(LED)
5、是光电传感器的主要部件,它是一种半导体元件,与普通的二极管不同之处在于给其通入电流时,它会发光.LED是固态的,它能够延长传感器的寿命,而且使用LED的传感器能够被做的很小,抗震动抗;中击能力也很强.另外,LEDGE发射人眼看不到的红外光,也能发射可见的绿光,黄光,红光,蓝光,蓝绿光或白光.经过调制的LED传感器能够以非常快的速度开关,开关速度可达1KHz.将接收器的放大器调制到发射器的调制频率,那么它就只能对以此频率振动的光信号进行发大.它忽略了周围的光,只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应.调ILED改进了光电传感器的设计,增大了检测距离,扩大了光束角度.而且具有相当快的响应速度.光
6、电传感器由敏感元件,转换元件,基本转换电路三部分组成.它把光信号转换成为电信号,直接检测来自物体的辐射信息,也可以转换其它物理量成为光信号.其主要的原理是光电效应.当光照射到物质上的时候,物质上的电效应发生改变,这里的电效应包括电子发射,电导率和电位电流等.然后通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能,然后通过放大和去噪声处理,就得到了所需要的输出电信号.这里的输出电信号和原始的光信号接近线性的关系,如图1所示.磊射瘴芜孥逼略一光电器件一一ri一一一塑型孽被测量图l光电传感器原理3光电传感器的检测模式光电传感器的检测模式分为如下几类:对射式,反射板式,偏振反射板式,直反式,宽光束式,聚焦式
7、,定区域式和可调区域式.其中,直反式,宽光束式,聚焦式,定区域式和可调区域式有时又归类于”光电接近模式”(不要与电容式或电感式接近开关混淆).对于光纤传感器,如使用直反式光纤,则为接近式检测模式I.4光电传感器在印刷机上的应用4.1输纸装置上的应用印刷机纸张在输送的过程中,主要有双张,空张,纸歪斜,纸晚到,堵纸以及卷筒纸断纸等故障的发生.对于以上纸张输送故障都是利用光电传感器检测的,其检测的基本原理是利用纸张在输送过程中光线反射或透射过纸张的强弱或有无,引起光电池电量变化,据此变化,判断故障情况,采取相应的控制策略l.以双张检测为例,纸张在接受光线照射时,会有一部分光线透射过纸张.当入射光线强
8、度一定时,透射过纸张的光线的强度会由于纸张厚度的不同而发生变化.光电式双张检测器正是通过检测透射光强度的变化而判断纸张的厚度变化.如图2所示,在输纸板的上,下方分别装有光源5和光电元件3,光源5发出的光线透过纸张4照射在光电元件3上,传3产生微量的电信号,并输人到电子线路2当中.电路的输出端接有一电流继电器1.当信号减小到设定的临界值以下,便可判断产生了双张故障,进而控制后续部件的应对动作0.1继电器2一电子线路3一光电元件4一纸张5一光源图2双张检测原理卷筒纸光电断纸检测具有较高的检测灵敏度.光电检测头主要由发光头,接收头组成,纸带在发光头与接收头之间通过.如图3所示,当纸带正常运行时,检测
9、器可以检测到经纸带表面反射回来的光信号,此时光电二极管(接收头)无光照射或光照微弱,通过的光电流很小.当有断纸发生时,纸带表面无法反射回信号,光电管直接接受光照射,使光电流大大增加,根据此信号系统立即发生一系列的动作,即印刷装置离压,并快速停机以防止断纸缠绕在印刷滚筒表面.4.2印刷过程中的应用PLc&FA2009年12月Ll一发光头套管2一准直镜3一纸带4一聚光镜5一光电二极管图3光电检测头结构图在包装,印刷行业中,特别是自动化程度高的产品生产线上,大量纸张,塑料等可挠性带材在运行中可能受到不可控制力的作用,不能保持直线运行而使其幅宽中心线偏离基准中心线,发生跑偏故障.”跑偏”不仅影
10、响产品质量,还会增加能源和原材料的消耗,甚至使机组无法进行正常生产.因此在带材生产线中需要各种纠偏控制装置.纠偏装置的核心部分就是光电传感器,其纠偏过程是:光源发出的光线经过透镜1会聚为平行光束,投向透镜2,然后被会聚到光敏电阻上.在平行光束到达透镜2的途中,有部分光线受到被测带材的遮挡,使传到光敏电阻的光通量减少.在测量时,带材正常运动时带材边缘位于透镜中心连线上,即刚好挡住一半的光通量.当带材跑偏时,测量的光通量大于或小于一半的光通量.据此差值通过控制电路计算出纸张偏离透镜中心线的距离,即偏移量.然后通过纠偏机构(伺服电机驱动滚珠丝杆)进行纠偏,如图4所示光源透镜1透镜2光敏器件(光电二极
11、管)略图4纠偏装置原理图PLC&FA105一一14.3印刷品质量检测的应用在印品质量检测方面,印刷图象套准检测,墨量,叠印,实地密度,反差等都可采用光电传感器进行检测.就其中的密度测量为例,它是利用对380N720nm可见光范围内的光辐射具有足够灵敏度的光电传感元件(普遍采用光敏二极管)作辐射接受器.密度计自带的标准光源照射到检测对象上,印品上油墨对入射光选择吸收后,入射到光敏二极管上的光照度发生变化,光电效应产生的光电流强度也随之变动,光敏二极管将光信号转换为电信号输出到后续电路.由于密度计是测量入射光的选择吸收程度,因此,测量环境光源对密度检测有一定的影响.在测量时应严格控制环境光
12、照条件,将环境对测量的干扰降到最低.4.4印品在线检测上的应用CCD或CMOS图像传感器是现代扫描仪,数字相机以及印品在线检测设备中的核心器件.但严格说来,图像传感器应归为光电传感器.下面主要介绍线性CCD图像传感器的应用.印品在线检测系统是先利用高清晰度,高速摄像镜头拍摄标准图像,在此基础上设定标准,然后用CCD传感器拍摄印品图像,将采集的光量变化转换成电子信号.如果发现被检测图像与标准图像对比后差别超出允许范围,系统即判定印品不合格.线阵CCD图像传感器由光学系统将景物或图像聚集IJCCD光敏单元上,并由光敏单元将光强分布变成与之成正(上接第78页)量得到了很大保证,特别是对于新引进高真空
13、卷绕蒸镀设备,而熟练的操作员工人数有不太充足的公司,他们会得到更大的益处.作者简介106PLC&FA_一比的电荷分布,然后由脉;中电路按时序采样,使其变成串行的图像电信号,将图像信号接入图像显示器或记录器就可获得我们所需要的图像信息.图像的获取由滚筒的均匀转动和线阵CCD摄像机的自扫描配合完成,pCCD完成行扫描,滚筒完成帧扫描.CCD图像传感器将图像信号变成电平信号,这一信号经模数转换器量化和编码之后变为数字信号,输入到专门的计算机接口电路,再由接口电路按规定的要求将数字信号送人计算机内存.4.5光电传感器应用的注意事项光电传感器以光为媒介进行无接触检测,是一种敏感度非常高的元件.外
14、界的环境对其测量的结果有着非常大的影响.因此为了使光电传感器工作至最佳状态在使用与安装的过程当中应该非常重视.(1)要注意安装位置,使被检测物在测量范围内.(2)避免其它光线的影响,不要让光电开关受到发光元件以外的光线人射从而影响测量的准确性.(3)光电传感器表面受到灰尘,纸屑污染时会影响信号测量.印刷车间纸毛较多,应经常擦拭测头处,擦拭时可用清洗电器元件的非侵蚀性干洗剂.5结柬语总之,光电传感器在印刷机中起着十分重要的作用.系统检测信号并及时控制,使印刷机处于良好的运行;l犬态.可以说没有传感器,印刷机就翟光亚(1973一)男工学士技术支持工程师真空镀膜领域.参考文献iVitronicOpe
15、rationManua1.VisionsystemfortheinspectionofcapacitorfoilS.RevisionlStand06,072007不可能实现水,墨,印刷质量以及印刷故障等方面的自动控制与检测.作者简介商允振(1982一)男在读研究生,主要研究方向为印刷机械现代设计和系统仿真.参考文献1谭永明,易宏举,邓立虎.传感器在印刷机中的应用J.东莞理工学院学报,2004,11(4):l217.【21杨宝峰浅论光电式传感器J】.呼伦贝尔学院学报,2003,11(16):103105.3张国才.光电传感器的应用与发展趋势【J.科技信息,2008,(32):680681.41乔
16、勇惠.光电传感器原理及应用J】_可编程控制器与工厂自动化,2008,05:】03106.5张海燕.印刷机设计M.北京:印刷工业出版社,2006r6j6赵吉斌,李秀丽.印刷机上进行双张控制的方法J1_印刷杂志,2002,10:6366.7金载万.浅谈轮转印刷机断纸自动控制装置J.印刷杂志,2005,(227):61-62.8J蒋焕新,基于89C51单片机控制的包装机自动纠偏系统J1_包装工程,2004,25(5):38-39.9】谈新权,何永泰.CMOS图像传感器及其应用J1l激光与红外,2001,3l(2):7677.10J孙旭生,徐耀良,李渝曾,王大伟.基于CMOS图像传感器的高速印刷机数字图像监测系统.上海大学学报,2006,04.12f2):166169.【21BaslerVisionTechnologies.WWW.bas1erweb.cOnl/beitraege/newsell一77572.htmI31MULTIMET650CircuitDiagrams.AppliedMaterialsOperationManua1.04082007