专利名称：滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于滚筒胶印机咬牙调校的咬牙接触状态检测仪。
背景技术：
咬牙是滚筒胶印机印刷过程中传递纸张的关键部件。咬牙由牙片和牙垫装配而成，其作用是在输纸过程中把静止在输纸板上的纸张叼起，交给压印滚筒上的咬纸牙，送入旋转着的印刷滚筒中进行压印。咬牙的正常工作与否是影响印刷质量和生产效率的重要因素，装配过程中对牙片和牙垫的调校至关重要，如果调校不当，会使胶印机在印刷过程中产生套印不准、重影、打皱、撕纸等故障。目前常用的咬牙调校方法为首先将咬牙装配完成，然后将一个长条形金属薄片插入牙片和牙垫间。用双手分别握住金属薄片两端并以相反方向转动金属薄片。如果感觉到两手所受阻力大小不一，即认为咬牙装配不好；而如果感觉到两手所受阻力大小相同，则认为咬牙装配良好。上述方法虽然可以在一定程度上对咬牙装配良好与否进行判断，但是该方法主要依靠装配人员的操作经验及主观感觉来判断，这样势必会出现误判的情况发生。另外操作员仅凭感觉，只能识别装配误差较大的咬牙。而如果咬牙装配误差比较小，已经超出装配人员感觉范围时，同样会出现误判情况的发生。对于装配良好的咬牙，其牙片和牙垫间各点接触压力是相同的；而装配不好的咬牙，其牙片和牙垫间各点接触压力则有很大差异。在咬牙装配过程中，如果能实时精确的反映出牙片和牙垫间各点压力分布情况，装配人员依据牙片和牙垫间压力分布情况来进行调校，将会使得咬牙装配过程大大简化，同时会使咬牙调校更加准确。
发明内容为了改善目前咬牙调校过程中复杂且误判率较高的检测方法，本实用新型利用面阵压力采集技术提供一种能够精确检测胶印机咬牙牙片与牙垫间压力分布的仪器。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪，由面压力采集模块和与面压力采集模块通信连接的上位机组成，其中，面压力采集模块由阵列式压力传感器、调理电路、多路信号选通模块、A/D转换模块、采集控制模块、串口通信模块和电源模块组成。所述阵列式压力传感器为薄片状面分布压力传感器，其输出接调理电路，调理电路将阵列式压力传感器的信号转换为电信号送到多路信号选通模块，多路信号选通模块在采集控制模块的控制下将输入的电信号送到A/D转换模块，A/D转换模块在采集控制模块的控制下将输入的电信号转换为数字信号并送到采集控制模块，采集控制模块将采集到的信号通过串口通信模块采用USB接口送到所述上位机，所述上位机中安装有压力分布显示图像软件。所述阵列式压力传感器由上下平行的两个薄板及其中间所夹的阵列分布的压敏元件组成，其中，下薄板为柔软的薄塑料银浆电路板，采用行列电极的结构形式；上薄板为绝缘的塑料板；压敏元件放置在所述行列电极上。所述压敏元件为片状的导电橡胶。所述阵列式压力传感器为4X 16阵列。所述采集控制模块为单片机STC89C52。所述电源模块，由计算机USB接口提供。所述压力分布显示图像软件采用如下方法制作将从所述A/D转换模块获得的数字值作为由黑色到白色中的一个灰度值，从而得到一个与阵列式压力传感器测量点对应的阵列式灰度点阵图。还可以，根据阵列式压力传感器检测的两个相邻的点的测量值，利用线性插值方法来获得一个虚拟的测量值，作为这两个点之间的一个虚拟点的压力值，从而增加灰度点阵图的点数。进而可以，建立一正交三坐标轴系，其坐标轴分别为x、y和ζ轴，χ 轴上的坐标表示阵列式压力传感器长度方向的测量点；y轴上的坐标表示阵列式压力传感器宽度方向的测量点，这样用χ轴和y轴表示阵列式压力传感器上的每一个测量点，然后将这些点所对应的灰度值作为ζ坐标的值，从而将压力分布情况以地形图的形式表现。所述压力分布显示图像软件也可以采用如下方法制作所述A/D转换模块采用8 位A/D转换器，该A/D转换器将测量点的压力大小转换为0-255之间的16进制整数，当数值为0-40时，对应压力图像由白色到浅蓝色均勻变化；当数值为51-80时，对应压力图像由浅蓝色到蓝色均勻变化；当数值为81-120时，对应压力图像由蓝色到墨绿色均勻变化；当数值为121-160时，对应压力图像由墨绿到绿色均勻变化；当数值为161-200时，对应压力图像由绿色到黄色均勻变化；当数值为200-255时对应压力图像由黄色到红色均勻变化， 从而得到形象的伪彩色图的压力分布显示图像。本装置的主要优点在于可以快速检测出咬牙牙片与牙垫间各点的接触压力，并可在上位机中通过伪彩色图和三维形貌图这种形象的显示方式将牙片与牙垫间压力分布情况进行显示，可以在滚筒胶印机安装过程中实时观测到牙片与牙垫各点的接触情况。所以，本系统可以依据检测结果对咬牙安装人员进行安装指导，提高咬牙转配状况判断的正确率，并简化咬牙的安装过程。

图1 为本实用新型滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪的一种实施例的结构图图2 为本实用新型滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪中一种传感器阵列平面图图3 为本实用新型滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪中一种调理电路电路图图4 为本实用新型滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪中一种多路信号选通模块电路原理图图5 为本实用新型滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪中一种A/D转换模块电路原理图图6 为本实用新型滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪中一种串口通信模块电路原理图具体实施方式
下面结合图1-6介绍本实用新型的实施例。本实施例包括硬件和软件两部分。硬件部分包括阵列式压力传感器、调理电路、多路信号选通模块、采集控制模块、A/D转换模块、串口通信模块和电源模块；软件部分包括上位机软件和采集控制软件。其中，阵列式压力传感器为4X16阵列，采集控制模块采用 STC89C52单片机，上位机采用计算机。阵列式压力传感器输出接调理电路，调理电路阵列式压力传感器的信号转换为电信号送到多路信号选通模块，多路信号选通模块在采集控制模块的控制下将输入的电信号送到A/D转换模块，A/D转换模块在采集控制模块的控制下将输入的电信号转换为数字信号并送到采集控制模块，采集控制模块将采集到的信号通过串口通信模块采用USB接口送到上位机。各部分连接方式如图1所示。阵列式传感器通过64针插针与调理电路输入端相连，调理电路、多路信号选通模块、采集控制模块、A/D转换模块、串口通信模块位于同一块电路板，串口通信模块输出端通过USB转串口线与计算机USB接口相连。将阵列传感器夹在滚筒胶印机的咬牙牙片和牙垫间，阵列传感器受到牙片和牙垫间压力的作用，各检测点压敏元件电阻值发生变化，通过调理电路将该阻值变化转化为电压信号；此时64个检测点均有与之对应的电压值，由单片机控制多路选通模块允许选定的1路电压信号通过，并传递给A/D转换模块，A/D转换完成后， 将所得结果保存在单片机内部存储器中；再由单片机控制多路选通模块允许第2路信号通过，并完成上述A/D转换及存储过程。依次类推，直至64路电压信号全部完成A/D转换和存储。当上位机软件向单片机发送传送命令后，单片机将前面所述其寄存器中所存储的结果通过计算机的USB 口传送给计算机。所述阵列式压力传感器由64个敏感元件和上下两块柔性PCB板组成，其中，下PCB 板按照图2所示通过腐蚀将引线和敏感元件电极加工在其上(图2中细线代表引线，圆圈代表放置敏感元件的电极)；上PCB板不做加工，仅作为覆盖层使用；敏感元件放置在两个 PCB板之间，对于下PCB板的敏感元件电极。所述压敏元件为导电橡胶，结构为圆片形。导电橡胶在受到压力时，其电阻值会发生变化，通过实验标定得到其电阻值与所受压力关系。所述调理电路，由压敏元件(可视作一个阻值可变的电阻)串联一个定值电阻后接到+5V直流电源两级(如图3所示)。由串联电阻分压可知，定值电阻两端电压可表征压敏元件电阻值，即压敏元件所受压力。所述多路信号选通模块，由单片机和两级选通模块构成。第一级选通模块由8个 8通道模拟开关⑶4051组成；第二级选通为1个⑶4051。第一级选通模块的8个⑶4051 的A管脚与单片机的Pl. 0管脚相连，B管脚与单片机的Pl. 1管脚相连，C管脚与单片机的 Pl. 2管脚相连，X管脚分别与第二级⑶4051的XO X7管脚相连；第二级的⑶4051的A、 B、C管脚分别于单片机Pl. 3、Pl. 4、Pl. 5管脚相连。其电路连接图如图4所示。所述A/D转换模块，由单片机和ADC0832芯片组成。其详细电路连接图如图5所示ADC0832的CS管脚与单片机P3. 2管脚相连，CHO管脚与第二级选通模块中⑶4051的 X管脚相连，CHl管脚悬空，GND管脚与+5V直流电源负极相连，DI和DO管脚同时与单片机 P3. 4管脚相连，CLK (时钟)管脚与单片机P3. 3管脚相连，VCC管脚与+5V直流电源正极相
5连。通过单片机的P3. 2、P3. 3和P3. 4管脚来控制ADC0832芯片进行信号的A/D转换。所述串口通信模块，由单片机、MAX232芯片组成。其详细电路连接图如图6所示 MAX232芯片的TlIN和RlOUT管脚分别与单片机的P3. 1和P3. 0管脚相连，VS+和VS-管脚分别通过一个电容与+5V直流电源的正极和负极相连，TlOUT和RlIN与串口头的T)(D和 RlOUT相连，然后通过USB通信电缆将串口头与计算机的USB接口相连，即可实现串口通信。所述电源模块，由计算机USB接口提供。所述采集控制软件，是为单片机编写的单片机内部控制程序，主要由多路信号选通控制程序、A/D转换控制程序、串口通信控制程序构成。采集控制软件的作用是对单片机工作状态及各管脚电平状态进行控制，从而实现单片机对上述多路信号选通模块、A/D转换模块和串口通信模块的控制。所述上位机软件，利用IabVIEW软件编写，主要功能包括控制单片机向计算机发送其内部存储器中存储的测量数据、将得到的测量数据重新排列为4X 16矩阵使其与阵列传感器各检测点相对应、将测量结果通过灰度点阵图\伪彩色图\三维形貌图的形式显示、 依据检测结果对咬牙安装调整进行指导、对检测结果及原始数据进行存储、输出及打印报表功能。其中的灰度点阵图的灰度层次，根据A/D转换模块的位数而定。本实施例中，A/D 转换模块采用ADC0832芯片，ADC0832芯片为8位A/D转换芯片地址，计算机通过串口得到的数据范围是0-255之间的16进制整数。将这256个数分别对应256个由黑色均勻变到白色的灰度，这样每个检测点得到的测量值就对应唯一的灰度值，将这些点对应的灰度值根据阵列式压力传感器上监测点的顺序排列即可对牙片和牙垫间压力分布进行显示。利用线性插值法还可以增加显示点数，本实施例中的阵列式压力传感点设置为64 个测量点，对应图像采集点为64个，如果利用相邻两个检测点的测量值通过线性插值方法来获得一个虚拟的测量值，则可以增加测量点数，从而提高测量的准确性。伪彩色图按如下方法制作当灰度值为0-40时，对应压力图像由白色到浅蓝色均勻变化；当灰度值为51-80时，对应压力图像由浅蓝色到蓝色均勻变化；当灰度值为81-120 时，对应压力图像由蓝色到墨绿色均勻变化；当灰度值为121-160时，对应压力图像由墨绿到绿色均勻变化；当灰度值为161-200时，对应压力图像由绿色到黄色均勻变化；当灰度值为200-255时对应压力图像由黄色到红色均勻变化。这样即可将灰度图像转化为更为形象的伪彩色图。所述地形图按如下方法制作首先利用线性插值法增加显示点数，然后建立以正交三坐标轴系，其坐标轴分别为x、y和ζ轴，用χ轴上的坐标表示阵列式压力传感器长度方向的测量点；用y轴上的坐标表示阵列式压力传感器宽度方向的测量点，这样有χ轴和y轴表示的阵列式压力传感器上的每一个测量点，然后将这些点所对应的灰度值作为ζ坐标的值，从而将压力分布情况以三维地形图的形式表现。
权利要求1.滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪，由面压力采集模块和与面压力采集模块通信连接的上位机组成，其特征在于所述面压力采集模块由阵列式压力传感器、调理电路、多路信号选通模块、A/D转换模块、采集控制模块、串口通信模块和电源模块组成；其中，阵列式压力传感器为薄片状面分布压力传感器，其输出接调理电路，调理电路将阵列式压力传感器的信号转换为电信号送到多路信号选通模块，多路信号选通模块在采集控制模块的控制下将输入的电信号送到A/D转换模块，A/D转换模块在采集控制模块的控制下将输入的电信号转换为数字信号并送到采集控制模块，采集控制模块将采集到的信号通过串口通信模块采用USB接口送到所述上位机，所述上位机为安装有压力分布显示图像软件的计算机。
2.如权利要求1所述的滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪，其特征在于所述阵列式压力传感器由上下平行的两个薄板及其中间所夹的阵列分布的压敏元件组成，其中，下薄板为柔软的薄塑料银浆电路板，采用行列电极的结构形式；上薄板为绝缘的塑料板；压敏元件放置在所述行列电极上。
3.如权利要求2所述的滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪，其特征在于所述压敏元件为片状的导电橡胶。
4.如权利要求1-3中任一项所述的滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪，其特征在于所述阵列式压力传感器为4X 16阵列。
5.如权利要求4所述的滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪，其特征在于所述采集控制模块为单片机STC89C52。
6.如权利要求4所述的滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪，其特征在于所述电源模块， 由计算机USB接口提供。
专利摘要滚筒胶印机咬牙调校状态检测仪涉及一种用于滚筒胶印机咬牙调校的咬牙接触状态检测仪。由片状的阵列式压力传感器采集滚筒胶印机咬牙牙片与牙垫间各点的接触压力，压力信息经调理电路、多路信号选通模块、A/D转换模块、采集控制模块、串口通信模块送到上位机。上位机通过压力分布显示图像将牙片与牙垫间压力分布情况进行显示，可以在滚筒胶印机安装过程中实时观测到牙片与牙垫各点的接触情况。所以，本系统可以依据检测结果对咬牙安装人员进行安装指导，提高咬牙转配状况判断的正确率，并简化咬牙的安装过程。
文档编号G01L5/00GK201950942SQ20102065016
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者何存富, 吴斌, 宋国荣, 杨发奎, 焦敬品, 王娜, 郑磊 申请人:北京工业大学