Реферат Понятие и сущность информационно-измерительных систем
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание
| ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................. | 2 |
1. Информационно-измерительные системы.............................................. | 3 |
1.1. Общие сведения о ИИС.................................................................. | 3 |
1.2. Назначение и виды ИИС................................................................ | 8 |
1.3. Осебенности метрологического обеспечения ИИС....................... | 10 |
| 2. Информационно-измерительные системы в полиграфии...................... | 11 |
| 2.1. Общие сведения.............................................................................. | 11 |
| 2.2. Конструкция цифровой печатной машины E-Print 1000............. | 13 |
| 2.3. Технологический процесс реализуемый в печатной машине Е-Print 1000........................................................................................ | 17 |
| 2.4. Контролирующие и измерительные приборы в схеме автомацизации печатной машины Е- Print 1000......................... | 19 |
| 3. Разработка принципиальной электрической схемы.............................. | 23 |
| Заключение.................................................................................................. | 26 |
| Список литературы..................................................................................... | 27 |
Введение
Основная тенденция развития измерений в автоматизированном производстве – это переход к машинному контролю по адаптивным моделям, к применению более сложных управляющих и информационно-измерительных систем (ИИС).
В связи с этим резко возрастает значение метрологических характеристик измерительных каналов, учитывающих метрологические характеристики не только всех включенных в измерительный канал блоков, но и временные влияния каналов друг на друга.
В полиграфии информационно-измерительной системой чаще всего являетются цифровые машины. Справедливости ради следует сказать, что если главным критерием цифровой машины считать способность печатать тираж непосредственно с компьютера без промежуточных формных процессов с производительностью и качеством, сравнимым с традиционной полиграфией, то к классу цифровых можно отнести много моделей оборудования. Созданием подобных устройств, занимаются фирмы Adast, Agfa, Barco, Canon, Heidelberg, IBM, KBA, Oce, Nipson, Scitex, Screen, Indigo, Ricoh, T/R Systems, Xeikon и Xerox. Их машины различаются принципами действия, производительностью, качеством продукции и другими техническими характеристиками. В этой статье мы рассмотрим лишь три марки цифровых машин, наиболее известных российским полиграфистам, имеющих реальные установки в нашей стране, Indigo E-Print 1000+, Xeikon DCP, Heidelberg QM46-4 DI.
1. Информационно-измерительные системы
1.1. Общие сведения о ИИС
Измерительные информационные технологии являются разновидностью информационных технологий и выделяются из этого обширного множества тем, что носят очевидный познавательный характер и реализуют специфические процедуры, присущие только им:
− получение исходной измерительной информации в результате взаимодействия первичных измерительных преобразователей (сенсоров) с объектом измерений;
− преобразование измерительной информации с заданной и гарантированной точностью;
− сопоставление сигналов измерительной информации с размерами общепринятых единиц измерения, оценка и представление характеристик остаточной неопределенности значений измеряемых величин.
Современные измерительные информационные технологии приобретают дополнительные свойства благодаря использованию аппаратных и программных средств искусственного интеллекта. Одной из важнейших задач развития измерительных информационных технологий является расширение номенклатуры измеряемых величин, обеспечение измерений в условиях воздействия “жестких” внешних факторов (высокая температура, большое давление, ионизирующее излучение и т.д.).
Решение подобных задач связано с усложнением структуры используемых средств измерений (СИ); созданием комплексов взаимосвязанных СИ и технических средств, необходимых для их функционирования. Современные объекты исследования характеризуются большим количеством параметров, изменяющихся подчас с большой скоростью.
Иногда, чтобы получить информацию о параметрах объекта, необходимо проводить комплексные измерения, а значение измеряемой величины получать расчетным путем на основе известных функциональных зависимостей между ней и величинами, подвергаемыми измерениям.
Указанные задачи успешно решаются с помощью информационных измерительных систем (ИИС), получивших широкое распространение. В настоящее время нет общепринятого однозначного определения, что такое ИИС. Среди существующих подходов к рассмотрению понятия ИИС следует выделить два основных.
Сущность одного подхода отражена в рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 “ГСИ. Метрология. Основные термины и определения”, в которой ИИС рассматривается как разновидность измерительной системы (ИС). В пункте 6.14 РМГ 29-99 приведено следующее определение:
Измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.
Сущность второго подхода отражена в определениях, приведенных в рекомендации МИ 2438-97 “ГСИ. Системы измерительные. Метрологическое обеспечение. Основные положения”.
Измерительная система – совокупность определенным образом соединенных между собой средств измерений и других технических устройств (компонентов измерительной системы), образующих измерительные каналы, реализующая процесс измерений и обеспечивающая автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений (выражаемых с помощью чисел или соответствующих им кодов) изменяющихся во времени и распределенных в пространстве физических величин, характеризующих определенные свойства (состояние ) объекта измерений.
Возможность развития, наращивания ИИС в процессе эксплуатации или возможность изменения ее состава (структуры) в зависимости от целей эксперимента, по существу затрудняет или исключает регламентацию требований к таким ИИС в отличие от обычных СИ, являющихся “завершенными” изделиями на момент выпуска их заводом-изготовителем.
Название “информационная” указывает:
− на конечный продукт, получаемый при помощи ИИС. Конечным продуктом является именно информация – экспериментальная количественная информация о состоянии материальных объектов и о процессах, протекающих в них, будь то сырье, готовые промышленные изделия, природные процессы или живые организмы;
− на принадлежность ИИС к более широкой области – информационной технике. Эта более широкая область имеет и другие составные части. Среди них вычислительная техника, техника связи и хранения информации, которые могут по отношению к ИИС являться потребителем информации, а могут и входить в состав ИИС. ИИС связывает мир физический с миром цифр и других знаков, из которых строятся математические формулы, различные сообщения и программы для ЭВМ.
Основной процесс эмпирического познания – измерение, при помощи которого получается первичная количественная информация. Поэтому к понятию “информационная” добавляется уточняющее “измерительная”. Одним из условий рассмотрения СИ как системы является необходимость и целесообразность изменений его структуры. Изменения могутn осуществляться как от применения к применению (многофункциональная система), так и в процессе применения (управляемая или адаптивная системы).
Упрощенная структура ИИС, предложенная профессором В.А. Грановским, приведена на рис. 1.
I – Измерительная подсистема, II – Классификационная подсистема,
III – Управляющая подсистема, IV – Исполнительная подсистема,
ПИП – первичный измерительный преобразователь
Рис.1 Упрощенная структура ИИС и АСУ ТП
Развитие ИИС целесообразно рассматривать в двух аспектах: структурном и функциональном. Первый отражает интегрирование различных подсистем, широкое использование средств вычислительной техники, что приводит к возникновению систем с гибкой структурой. Второй аспект характеризует резкое возрастание числа функций, выполняемых системой. При этом центр тяжести переносится с измерительных функций на другие информационные функции, связанные с использованием результатов измерений. Таким образом, в ИИС измерение во все большей степени становится неразрывно связанным с другими функциями (логической обработки, анализа результатов измерений и др.) и его выделение не всегда возможно.
Учитывая приведенные выше особенности ИИС можно дать два следующих определения ИС и ИИС в широком смысле.
Измерительная система – система средств измерений и вспомогательных технических средств, представляющая собой средство измерений.
Измерительная информационная система – информационная система, вспомогательных технических средств, в которой измерительная информация преобразуется в другие виды информации.
Наиболее крупной структурной единицей ИИС, для которой могут нормироваться метрологические характеристики (МХ), является измерительный канал (ИК). Он представляет собой последовательное соединение СИ, образующих ИИС (некоторые из этих СИ сами могут быть многоканальными, в этом случае следует говорить о последовательном соединении ИК указанных СИ).
Такое соединение СИ, предусмотренное алгоритмом функционирования, позволяет выполнять законченную функцию от восприятия измеряемой величины до индикации или регистрации результата измерений включительно, или преобразование его в сигнал, удобный для дальнейшегот использования вне ИИС, для ввода в цифровое или аналоговое вычислительное устройство, входящее в состав ИИС, для совместного преобразования с другими величинами, для воздействия на исполнительные механизмы. Типовая структура ИК включает в себя первичный измерительный преобразователь, линии связи, промежуточный измерительный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, процессор, цифроаналоговый преобразователь.
Различают простые ИК, реализующие процедуру измерения какой-либо величины, и сложные ИК, реализующие процедуры измерения нескольких величин и получение искомой величины расчетным путем на основе известных функциональных зависимостей между измеренными и рассчитываемой величинами. Начальная часть сложных ИК разделяется на несколько простых ИК, например, приизмерениях мощности в электрических сетях начальная часть ИК состоит из простых каналов измерений электрического напряжения и тока. Учитывая многоканальность ИИС, использование одних и тех же устройств в составе различных ИК, последние можно выделить зачастую только функционально и их конфигурация реализуется программным путем. Протяженность ИК может составлять от нескольких метров до нескольких сотен километров. Число ИК – до нескольких тысяч. Информация от первичных преобразователей передается обычно при помощи электрических сигналов (реже - пневматических) – ток, напряжение, частота следования импульсов. В некоторых областях измерений современные первичные измерительные преобразователи имеют цифровой код. При большой протяженности ИК используются радиосигналы.
Часть ИИС после линий связи, соединяющих ее с первичными преобразователями, обычно называют измерительно-вычислительным комплексом (ИВК). Значительная часть современных ИВК строится на базе контроллеров, как правило, модульного исполнения, включающих в себя аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, процессор, модули дискретной (бинарной) информации (входные и выходные), вспомогательные устройства. Состав, конфигурация, программное обеспечение ИВК конкретизируются с учетом специфики объекта.
Особенности ИИС делают особенно актуальной для них проблему расчета МХ ИИС по МХ образующих их компонентов. Метод расчета МХ ИК ИИС существенно зависит от того, относятся ли образующие его СИ к линейным устройствам. Методы расчета нелинейных систем зависят от вида нелинейности, возможности расчленения СИ на линейную инерционную и нелинейную безынерционную часть и от других обстоятельств и отличаются большим разнообразием.
1.2. Назначение и виды ИИС
Основными признаками ИИС являются: область применения; способ комплектования; структура, виды входных сигналов; виды измерений; режим работы, функциональные свойства компонентов.
По области применения ИИС делят на группы:
− для научных исследований;
− для испытаний и контроля сложных изделий;
− для управления технологическими процессами.
По способу комплектования:
− агрегатированные;
− неагрегатированные, состоящие из компонентов, специально разработанных для конкретных систем.
Агрегатированные ИИС, как правило, включают универсальное ядро - ИВК, на основе которого, используя датчики различных физических величин можно строить ИИС различного назначения.
По структурным признакам:
− системы параллельно-последовательной структуры. Основным признаком такой структуры служит наличие ИК циклически коммутируемого с множеством датчиков;
− системы параллельной структуры, включающие множество одновременно работающих каналов, выходные системы которых преобразуются функциональным единым преобразователем и обрабатываются в одном вычислительном устройстве.
Сигналы на входе ИИС могут быть непрерывными или дискретными, детерминированными или случайными.
В зависимости от соотношения между скоростью изменения входных сигналов и инерционными свойствами системы различают два основных режима работы ИИС: статический и динамический. В динамическом режиме инерционные свойства системы оказывают влияние на результат измерения.
Измерительный компонент ИИС – средство измерений: измерительный прибор, измерительный преобразователь, мера, измерительный коммутатор.
Измерительные компоненты по характеру функциональных преобразований подразделяются на аналого-цифровые и цифроаналоговые.
Аналоговые измерительные компоненты могут быть линейными и нелинейными, аналого-цифровые по своей природе являются нелинейными устройствами.
Связующий компонент ИИС – техническое устройство либо часть окружающей среды, предназначенные или используемые для передачи с минимально возможными искажениями сигналов, несущих информацию об измеряемой величине, от одного компонента ИИС к другому.
Вычислительный компонент ИИС – цифровое вычислительное устройство (или его часть) совместно с программным обеспечением, выполняющее функцию обработки (вычисления) результатов наблюдений для получения расчетным путем результатов измерений, выражаемых числом или соответствующим кодом.
Вычислительные компоненты подразделяются на:
• аналогово-вычислительные – аналоговые устройства, выходной сигнал которых является функцией двух или более сигналов;
• цифровые вычислительные – устройства, выходной цифровой сигнал которых является функцией двух или более сигналов.
Информационный компонент ИИС – техническое средство, предназначенное для получения информации, хранения, преобразования и передачи информации.
С точки зрения информационной теории измерительных устройств процесс измерения, выполняемый любым измерительным устройством (включая необходимые действия человека-оператора), состоит из ряда последовательных преобразований информации об измеряемой величине, проводимых до тех пор, пока она не будет представлена в том виде, ради получения которого и выполняется данное измерение. СИ рассматривается как канал приема (получения) и передачи информации (измерительной). Таким образом, СИ и измерительный компонент ИИС являются разновидностью информационного компонента.
1.3. Особенности метрологического обеспечения ИИС
Любая самая совершенная и интеллектуальная ИИС должна быть метрологически корректной и удовлетворять требованиям системы обеспечения единства измерений в соответствии с государственными законодательными актами и международными нормативными документами ISO, OIML и др. Выделение ИИС в отдельную специфическую разновидность СИ обусловлено рядом их особенностей, порождающих специфику их МО.
Актуальными вопросами теоретической поддержки решения проблем МО ИИС являются: регламентация МХ ИК, экспериментальное определение и контроль МХ, прогнозирование и определение характеристик неопределенности измерений в соответствии с Руководством по выражению неопределенности измерений∗, оценка характеристик точности программ обработки данных.
Развитие измерительной техники, в частности ИИС, используемых в составе АСУ ТП, усложнение измерительных задач и условий эксплуатации СИ, выдвигает новые требования к описанию свойств СИ, прежде всего, предназначенных для системного применения. Приборы, рассчитанные на применение в качестве самостоятельных СИ, для которых назначение класса точности однозначно определяло комплекс нормированных МХ (НМХ), практически непригодны при синтезе ИК ИИС. Комплекс НМХ должен выбираться так, чтобы по некоторой совокупности СИ, средств вычислительной техники и других устройств, образующих ИК, можно было определить МХ всего ИК. Интеллектуализация СИ и ИИС, т.е. включение в их состав микропроцессоров и ЭВМ с целью автоматизации обработки данных, выполнения обработки в режиме on-line, управления процедурой измерений, приводит к растущему значению метрологического аспекта создания и использования алгоритмов и программ обработки данных. Поскольку ИИС предназначены для решения тех или иных задач классифицирования, постольку возникает проблема распространения на конкретные области и на классифицирование в целом основных понятий и методов метрологии.
2.
Информационно-измерительные системы в полиграфии
2.1.
Общие сведения
В полиграфии ИИС представляют собой цифровые печатные машины. Цифровая печать позволяет с максимальной оперативностью и скоростью выполнения заказов воплощать в жизнь любые идеи и проекты в области маркетинговой и деловой полиграфии. Максимальный формат печати с цифрового оборудования - A3+. Цветное копирование с помощью метода цифровой печати идеально подходит для небольших тиражей цветной полиграфической продукции и обладает следующими преимуществами:
Очень высокая оперативность: полноцветные копии, буклеты и брошюры, этикетки и наклейки, плакаты и бланки, а также прочую полиграфическую продукцию можно изготовить прямо в присутствии заказчика. Печать выполняется в максимально сжатый срок (от 1 часа), поэтому очень подходит при случае срочных заказов.
Позволяет получить высокое качество: при небольших тиражах (до 300 копий с одного оригинала) цифровая печать является наиболее рентабельной. При этом обеспечивается качество, сравнимое с офсетной печатью. Цифровая печать — лучшее решение для срочного изготовления цветных иллюстрированных журналов и каталогов. Перед тем, как печатать заказ, заказчик может увидеть будущую продукцию, результат, распечатав пробный вариант, чего нельзя сделать при офсетном методе печати, так как нужна допечатная подготовка, которая занимает много времени и требует немалых материальных затрат. Также цифровая печать предоставляет возможность персонифицировать данные и вводить нумерацию. При офсетном методе печати это невозможно.
Цифровая печать позволяет напечатать столько продукции, сколько вам необходимо. Гораздо разумнее допечатать точное количество необходимых экземпляров, ежели напечатать лишнее. При повторном тираже в макет в любой момент можно внести небольшие правки, которые иногда бывают очень важны. Например, изменить даты, контактные телефоны или другую информацию. В странах, где бизнес полиграфия развита не первый год, печать по требованию является одной из важнейших областей применения цифровой печати.
Цифровые печатные машины делятся на две группы:
1) машины, которые предусматривают запись печатных форм непосредственно на своем формном цилиндре, а печать осуществляется традиционным способом. Технология таких машин называется «Computer–to–Press». Такие печатные машины соединяют в себе рекордер для лазерной записи формы и собственно печатную машину;
2) машины, реализующие прямую цифровая печать, т. е. каждый оттиск изображения получается непосредственно из цифрового массива и из технологического цикла выпадает процесс подготовки и изготовления вещественной печатной формы. В этих машинах перед получением каждого оттиска изображение записывается на специальном носителе. Технология таких цифровых печатных машин называется «Computer–to–Print».
Электрофотография – это совокупность технологических методов и средств получения изображения на специальных формных материалах, которые изменяют свои электрические параметры в соответствии с количеством световой энергии, попавшей на их поверхности. Другими словами, способ получения электрофотографий основан на способности некоторых фотополупроводников в темноте воспринимать и удерживать заряд, а при воздействии света увеличивать электропроводность и разряжаться. Такое явление называется электрофотопроводимостью.
На основе электрофотопроводимости возможно получение скрытого электростатического изображения на электрофотографических материалах. Они состоят из металлической, как правило, алюминиевой подложки, на рабочей поверхности которой нанесен тонкий слой фотополупроводникового материала. В качестве фотополупроводниковых материалов в электрофотографии используются чистый селен (Se), селен с добавками (As2Se3, CdSe), сернокислый кадмий (CdS), окись цинка (ZnO), аморфный кремний (α-Si) и многослойные органические фотополупроводники OPC (Organik Photo Conduktor).
2.2.
Конструкция цифровой печатной машины
E
-
1000
Цифровая печатная машина обеспечивает следующие параметры печати:
– максимальное разрешение 800 dpi;
– скорость цветной печати формата А4 – 2000 отпечатков в час, чёрно-белой — 8000 отпечатков час;
– максимальный запечатываемый размер листа — 320 × 464 мм.
В качестве основных используются четыре краски CMYK. Для расширения гаммы воспроизводимых цветов в конструкции предусмотрена возможность подключения двух резервуаров для красок дополнительных цветов.
Машина имеет следующие режимы работы:
1) обычный режим печати;
2) режим печати изображений с высокой разрешающей способностью для печати качественных изображений;
3) режим работы с внешней станцией, имеющей дополнительную память и накопитель Exabyte на магнитной ленте и предназначенной для подготовки заданий, которые в последствии обрабатываются на печатной машине E-Print 1000, что позволяет экономить время и ресурсы цифровой печатной машины;
4) режим поддержки стандарта Adobe PostScript Level II;
5) режим работы печатной машины E-Print 1000 в вычислительной сети Ethernet, содержащей рабочие станции Macintosh или другие подобные станции и RIP-процессоры;
6) режим электронной сортировки страниц по заданному алгоритму при печати на максимальной скорости;
Цифровая офсетная печатная машина состоит из консоли оперативного управления, блока памяти и управления технологическим циклом. Она содержит формный проявочный офсетный и печатный цилиндры, устройство самонаклада, скоротрон, лазерную записывающую головку, лоток улавливатель, реверсные и отжимной ролики, лампу стирания электрического заряда, станцию очистки, сепаратор, станцию подачи тонера, дуплексный и приемный лотки.
Консоль оперативного управления предназначена для управления оператором работой машины E-Print 1000. Она состоит из монитора, клавиатуры и мыши.
Блок памяти и управления технологическим циклом состоит из компьютера и платы памяти. Он предназначен для загрузки и хранения подготовленных данных о печатаемом изображении. После нажатия кнопки «Печать» происходит передача информации об изображении на лазерную записывающую головку. Блок управляет и синхронизирует работу всех узлов цифровой печатной машины E-Print 1000.
Скоротрон предназначен для зарядки электрофотографического слоя до потенциала зарядки за счет использования коронного разряда. Скоротрон (рис. 1) состоит из коронирующей проволоки 1 с приводом ее протяжки (на рис. не показан), экрана 2, который заземлен либо непосредственно, либо через переходной резистор.
1 – коронирующий электрод; 2 – экран; 3 – электрофотослой; 4 – управляющая сетка; 5 – источники питания.
Рис. 1 ― Схема скоротрона
Для увеличения быстродействия зарядки применяются скоротроны с двумя коронирующими проволоками, помещенными в общий экран. Между коронирующим электродом 1 и заряжаемым электрофотослоем 3 находится управляющая сетка 4, на которую подается управляющий сигнал определенной величины и полярности. Это дает возможность осуществлять зарядку электрофотослоя до заданной контролируемой величины, предотвращая пробои электрофотослоя и повышая срок его службы.
Скоротрон имеет следующие конструктивные размеры:
– расстояние между коронирующей проволокой и сеткой — 6–12 мм;
– расстояние между сеткой и ЭФС — 4–10 мм;
– между коронирующей проволокой и экраном — 8–15 мм;
– диаметр коронирующих проволок и толщина сетчатых элементов — 0,025–0,08 мм.
1 - полупроводниковый лазер (работает в инфракрасной области спектра), 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, - элементы оптической системы, 4 - многоканальный акустооптический модулятор, 9 – дефлектор, 11 – электрофотослой, 12 - формный барабан.
Рис. 2 ― Схема лазерной записывающей головки
Лазерная записывающая головка (рис. 2) предназначена для записи скрытого электростатического изображения на заряженном электрофотографическом слое формного барабана.
Она состоит из полупроводникового лазера 1, работающего в инфракрасной области спектра, луч которого, проходя через элементы 2 и 3 оптической системы, превращается в полоски из нескольких параллельных лучей, которые при вращении дефлектора, выполненного в виде многогранной призмы 9, одновременно записывают скрытое электростатическое изображение на электрофотослой 11 формного барабана 12. Разрешение, с которым лазерная головка записывает растровое изображение на ЭФС, зависит от скорости вращения дефлектора и частоты лазерных импульсов, а также угловой скорости барабана и составляет 800 dpi. Управляя включением многоканального акустооптического модулятора 4, можно руководить записью скрытого точечно-растрового изображения вдоль всей образующей цилиндра 12. Таким образом, принимая данные из видеопамяти, лазерные лучи сканируют поверхность ЭФС по определенному алгоритму. В результате этого на электрофотослое формируется изображение в одном цвете.
Формный цилиндр содержит электрофоточувствительный материал, закрепленный на токопроводящей поверхности формного цилиндра, а также электрометрический датчик, установленный над электрофотографическим слоем. Формный цилиндр служит для последовательного воспроизведения электростатических растрированных цветоделенных изображений.
Проявочный цилиндр состоит из самого цилиндра и блока инжекторов, предназначенного для впрыскивания тонера заданного цвета в зазор между формным и проявочным цилиндрами. Сам проявочный цилиндр вращается в том же направлении, что и формный, но с несколько большей скоростью, что позволяет собрать и удалить излишки тонера, не закрепившегося на электрофотослое формного цилиндра.
Офсетный цилиндр содержит поверхностное резиновое покрытие, которое служит средой промежуточного переноса. Офсетный цилиндр снабжен устройством нагрева и датчиком контроля температуры этого покрытия. Формный цилиндр вступает в контакт с резиновым полотном и оставляет на нем тонер, из которого за счет нагрева испаряются остатки масла.
Печатный цилиндр с помощью клапанов захватывает листы, подаваемые из входного лотка, и удерживает их на своей рабочей поверхности, обеспечивая требуемое усилие прижима запечатываемой бумаги и офсетного цилиндра. Для этой цели печатный цилиндр снабжен устройством регулировки усилия прижима, что обеспечивает качественный и полный перенос разогретого тонера да бумагу. После нанесения на лист всех четырех цветов бумага направляется в выходной или дуплексный лоток, с которого снова захватывается клапанами печатного цилиндра для печати на ее обратной стороне.
Лоток улавливателя тонера предназначен для раздельного сбора тонеров каждого цвета с проявочного барабана. Он состоит из семи отсеков с установленными в них ракельными ножами, оснащенными приводами их включения. Каждый отсек предназначен для сбора тонера своего цвета, два для дополнительных цветов и седьмой отсек для всех остатков тонера. Лоток работает следующим образом. При впрыскивании через инжекторы тонера в рабочий зазор между формным и проявочным цилиндрами срабатывает соответствующий двигатель отсека, который прижимает ракельный нож к поверхности проявочного барабана и снимает излишки тонера с его поверхности. После завершения технологического этапа проявления одного цвета начинает работать другой отсек с другим ракельным ножом и процесс повторяется для каждого цвета. Исключением является седьмой отсек, ракельный нож которого постоянно обрабатывает проявочный цилиндр независимо от цвета используемого тонера и удаляет его остатки. Собранные таким образом остатки тонера из соответствующих отсеков лотка самотеком стекают в соответствующую емкость для их повторного использования. Тонер из седьмого отсека стекает в сепаратор.
Реверсивные ролики представляют собой приводные поролоновые валики, предназначенные для удаления избыточного тонера с печатных элементов и масла с пробельных элементов.
Отжимной ролик – это резиновый ролик, который прижимает (уплотняет) тонер на печатных элементах формного барабана.
Лампа стирания электрического заряда разряжает и нейтрализует электрофотослой от электрического заряда и тем самым подготавливает изображение к первому переносу на офсетный цилиндр.
2.3.
Технологический процесс реализуемый в печатной машине
E
-
1000
Основные технологические операции процесса, реализуемого в печатной машине E-Print 1000, состоят из следующих этапов:
1) Формирование скрытого электростатического изображения на электрофотослое.
Зависит от свойств электрофотографического материала и технической характеристики лазерной записывающей головки.
2) Нанесение тонера.
Проявление скрытого изображения и его визуализация, осуществляется по схеме обратимого проявления, физическая сущность и особенности которого подробно описаны в этой главе. Однако следует отметить, что технологические особенности этого процесса как и качество печати во многом определяются свойствами используемого тонера.
Специально разработанный жидкий тонер, применяемый в цифровой печатной машине E-Print 1000, состоит из масла, исполняющего роль диэлектрического носителя, красящих пигментов, имеющих мелкодисперсную структуру и своеобразную игольчатую форму «морского ежа» с относительно большой площадью наружной поверхности. Введение в этот тонер специальных добавок с поляризованными молекулами и воздействие на него электрического тока позволяет зарядить пигментные частицы отрицательным зарядом. Этому способствует большая площадь внешней поверхности, так как именно она является носителем отрицательного заряда.
Большое значение имеют размер и форма красящих пигментных частиц. Маленький размер этих частиц позволяет обеспечивать высокое разрешение и дает возможность получать изображения как при офсетном способе печати. Форма частиц наподобие «морского ежа» с большой площадью наружной поверхности позволяет не только нести на этой поверхности отрицательно заряженные частицы, но и образовывать при сжатии прочные эластичные пленки, что также улучшает качество печати. Оттиски, полученные таким тонером, допускают все отделочные операции, используемые в традиционной офсетной печати. Концентрация пигментных частиц жидкого тонера мала, она определяется оптимальной оптической плотностью оттиска и для используемого в машине E-Print 1000 тонера составляет приблизительно 17%. Взвешенное и равномерное распределение частиц тонера достигается за счет его постоянного перемешивания.
3) Перенос тонера.
Осуществляется посредством промежуточного элемента – офсетного цилиндра, оснащенного специальным резиновым (декельным) полотном. Этот этап включает в себя два переноса.
Первый состоит не только из самого переноса, но и подготовительных этапов: снятия остатков масла с пробельных элементов, уплотнение и удаления излишков тонера с печатных элементов. Уплотнение слоя тонера на печатных элементах до необходимого значения придает ему требуемую прочность, позволяющую не нарушать сплошность красящего слоя печатных элементов при первом переносе на декельное полотно офсетного цилиндра.
При втором переносе краски с декельного полотна на запечатываемый бумажный лист достигается ее стопроцентный перенос за счет особенных свойств краски, описанных выше, и нагрева декельного полотна до температуры 130ºС, что также не требует специального этапа сушки или закрепления его на поверхности бумаги. Достоинством такого переноса является то, что растровые точки имеют четкие края и не растекаются, так как попадают на бумагу не в жидком, а в расплавленном состоянии. Это обеспечивает высокое качество печати и требуемое разрешение.
4) Этап очистки.
Подготовка электрофотографического слоя формного цилиндра после переноса с его поверхности проявленного изображения на офсетный цилиндр. Он необходим, так как на рабочей поверхности формного цилиндра могут остаться как отдельные частицы тонера, так и остаточные заряды. Этот этап в печатной машине E-Print 1000 разделен во времени и выполняется в следующей последовательности.
Сначала печатные элементы, сформированные тонером в результате проявления на печатном цилиндре непосредственно перед их переносом на офсетный цилиндр, подвергаются зарядовой нейтрализации и только потом переносятся. Это позволяет с минимальными потерями (искажениями) осуществить перенос и тем самым облегчает сам этап очистки, сведя его к механическому удалению незначительных остатков тонера с электрографического слоя печатного цилиндра.
2.4.
Контролирующие и измерительные приборы в схеме автоматизации печатной машины
e
-
1000
Процесс печати в машине E-Print 1000 полностью автоматизирован. Вручную производятся лишь укладка стопы бумаги на стапельный стол самонаклада и извлечение отпечатанной продукции с приемного стола выходного лотка.
Автоматизация любого технологического процесса невозможна без применения всевозможных датчиков, первичных преобразователей, микроконтроллеров, регуляторов.
Расположение датчиков в печатной машине приведено на технологической схеме, представленной на рис. 1
Все датчики, применяемые в печатной машине Indigo E-Print 1000, можно разделить на следующие большие группы:
1) датчики, контролирующие правильность установки съемных узлов машины;
2) датчики, контролирующие параметры технологического процесса ElectroInk;
3) датчики бумагопроводящей системы, определяющие необходимость вмешательства оператора для выполнения ручных операций;
4) датчики, отвечающие за безопасность обслуживающего персонала.
Датчики первой группы представляют собой контактные концевые выключатели, замыкающие цепь при правильной установке съемных либо подвижных узлов машины. Это датчики, осуществляющие контроль:
- установки инжекторов;
- установки проявочного валика;
- установки станции очистки;
- установки ракельных ножей станции проявочного цилиндра;
- установки реверсивного валика;
- установки дуплексного лотка;
- установки баллона с краской.
Ко второй группе датчиков относятся:
- Датчики температуры, контролирующие температуру необходимых элементов машины. Эти датчики устанавливаются на цилиндр с декельным полотном для контроля температуры его поверхности, в красочный аппарат для контроля температуры краски и на другие элементы машины. Применяемые в машине Indigo температурные датчики строятся по принципу мостовой электрической схемы с включенным в одно плечо моста терморезистором (резистор у которого сопротивление меняется с изменением температуры).
- Датчик пишущей головки, установленный в пишущей головке для контроля наличия и интенсивности лазерного луча. По лини падения лазерного луча под определённым углом установлено полупрозрачное зеркало, которое часть потока лазерного излучения направляет на фоторезистор. Фоторезистор преобразует световой поток в электрический сигнал, по наличию и уровню которого можно судить о работе лазерной головки.
- Электрометр, установленный на формном цилиндре, контролирует заряд поверхности фотополупроводникового слоя.
- Датчик готовности к работе лампы стирания электрического заряда (РТЕ).
- Датчик плотности краски. Построен по принципу оптопары: светодиод испускает световое излучение через поток краски, а фотодиод принимает остаточное световое излучение. По количеству световой энергии поглощенной краской можно судить о её плотности.
- Датчики уровня краски — поплавки с герконами, срабатывающими при достижении краской минимального и максимального уровней в емкости для приготовления краски.
Датчики бумагопроводящей системы контролируют
- крайние верхнее и нижнее положения стапельного стола самонаклада;
- высоту стопы бумаги на стапельном столе и выводном лодке;
- подачу в машину сдвоенных листов;
и сигнализируют о
- неправильной подаче листа в печатную машину;
- заполнении выходного лотка;
- неправильном выводе листа с самонаклада;
- окончании бумаги на стапельном столе.
Все перечисленные датчики этой группы, кроме датчика двойного листа, представляют собой контактные конечные выключатели. Датчик двойного листа построен по принципу оптопары: светодиод испускает световое излучение через проходящую бумагу, а фотодиод принимает остаточное световое излучение. По количеству световой энергии поглощенной бумагой можно судить о подаче двойного листа.
Датчики, отвечающие за безопасность обслуживающего персонала, контролируют закрытие дверей, наличие защитных кожухов и таким образом обеспечивают защиту персонала от контакта с горячими, токоведущими и подвижными частями машины. При открытии двери либо защитного кожуха блокируется работа машины. Датчики этой группы представляют собой конечные выключатели. При закрытии двери, механическая часть датчика прижимается дверью и тем самым замыкает цепь.
Кодировщик — устройство, которое синхронизирует все технологические операции машины. Кодировщик представляет собой оптико-механический преобразователь угловых перемещений, отслеживающий текущее положение цилиндров печатной машины.
Рис. 1. Технологическая схема печатной машины Indigo E-Print 1000
1 – датчик блокировки дверей;
2 – датчик температуры;
3 – датчик пишущей головки;
4 – датчик, контролирующий установку инжекторов;
5 – датчик, контролирующий установку проявочного валика;
6 – электрометр;
7 – датчик, контролирующий установку станции очистки;
8 – датчик уровня на столе самонаклада;
9 – датчик контроля верхнего предела стола самонаклада;
10 – датчик установки 7 ракельного ножа;
11 – датчик установки лампы стирания электрического заряда;
12 – датчик установки реверсивного валика;
13 – датчик установки ракельных ножей 6-ти красок;
14 – датчик установки дуплексного лотка;
15 – датчик переполнения выводного лотка;
16 – датчик нарушения подачи листа;
17 – датчик нижнего предела подъёма стола самонаклада;
18 – датчик нарушения подачи листа;
19 – датчик установки баллона с краской;
20 – датчик, контролирующий плотность тонера;
21 – датчик уровня тонера;
22 – датчик – «лоток самонаклада пуст;
23 – датчик контроля плотности бумаги.
3. Разработка принципиальной электрической схемы
Краска, как электролит, обладает удельным сопротивлением, что позволяет сделать кондуктометрический преобразователь в виде двух погружных электродов. Для этого можно использовать две прямоугольные пластинки из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 10x50 мм и сложить их (фольгой внутрь) через промежуточные изолирующие втулки на расстоянии 3-5 мм. Припаяв к электродам изолированные проводники, получим простейший “датчик уровня”. Минимальное сопротивление датчика будет, когда он полностью заполнится и составит порядка 100 кОм. В баке датчик надо располагать перпендикулярно зеркалу вблизи дна, если требуется сигнал о том, что бак пуст или команда на включение насоса, и, соответственно вблизи верхнего допустимого уровня, для сигнализации или команды на отключение насоса. Два подобных датчика с соответствующей логикой в принципе могут обеспечить полную автоматизацию.
Подобный же датчик, можно использовать также размещая на полу квартиры для отключения воды при аварии в Вашей квартире. Правда, в этом случае потребуются еще и электромагнитные клапаны, но их можно “добыт” ь из старых “стиралок”. Этот же датчик может включить и тревожную сирену – Alarm, которая поднимет на ноги всех соседей, если Вас заливают сверху! Чем не “Интеллектуальный дом”?
Однако, сам по себе датчик ничего не сделает. Сигнал с него еще надо получить и отработать.
Как это делается, посмотрим на модели в программе Electronics Workbench.
Схемная модель показана на рис. 1.
Устройство представляет собой пороговый элемент на составном транзисторе (VT1, VT2) по схеме Дарлингтона, смонтированный на стандартной печатной плате А401, имеющей контактные площадки 1…8.
“Датчик уровня” – Sensor – здесь представлен в виде переменного резистора R8, включенного к выводам 2 и 3. Сопротивление датчика регулируется управляющей клавишей [A].
При уменьшении сопротивления датчика ниже порогового транзисторы открываются, и загорается светоизлучающий диод VD1. Резистор R2 и конденсатор С1 служат для снижения вероятности ложного срабатывания устройства. Переменный резистор R1 является подстроечным. В модели его величина регулируется клавишей [B], а в процессе эксплуатации он может быть определен по величине и заменен постоянным.
Питание устройства осуществляется от источника постоянного напряжения 6,0…15,0 В. (Эти величины должны быть согласованы с параметрами светоизлучающего диода.) В модели использована батарея Е1 на 12 В.
Для наблюдения работы устройства в режиме сигнализатора включаем моделирование, затем переводим выключатель питания [Space] в нижнее положение и, последовательно нажимая клавишу [S], уменьшаем сопротивление датчика (как бы заливаем его). В некотором положении [S] стрелки на светоизлучающем диоде зачернятся. Дополнительно можно параллельно поднимать чувствительность, нажимая клавиши Shift+[R]. Обратные процедуры приведут к погасанию индикатора.
Устройство может быть снабжено исполнительными органами.
В модели это реле (Rele) и двигатель (М). Использовано электромагнитное реле из библиотеки программы. Диод VD2 служит для защиты транзисторов и от повторных срабатываний реле, а резистор R9 для подбора совместного режима работы усилителя и реле. В реальном устройстве потребуется подобрать соответствующее по чувствительности реле с необходимой коммутирующей мощностью. Двигатель М в модели использован для демонстрации ее работоспособности: при срабатывании датчика перекидной контакт реле подключает двигатель кисточнику Е2 и он начинает “работать” . Вольтметр V играет роль тахометра (RPM– RevolutionPerMinute – обороты в минуту). Условно 1 вольту соответствует 1 оборот в минуту вала (моделирование двигателя было описано ранее).
Общий перечень элементов, использованных в конкретном устройстве, приведен в Таблице 1.
Таблица 1
| Позиция | Номинал | Количество |
| R1 | 220 кОм | 1 |
| R2, R5, R6 | 10 кОм | 3 |
| R7 | 1.2 кОм | 1 |
| C1 | 47 мкФ/16...50 В | 1 |
| VT1, VT2 | BC547 | 2 |
| VD1 | LED 5 mm | 1 |
| VD2 | 1N4001 | 1 |
Заключение
В настоящее время растет использование информационно-измерительных систем в полиграфии. ИИС применяются с целью ускорения времени техноологического процесса, улучшения качества готовой продукции, уменьшение стоимости оттиска, возможность печатать малотиражную продукцию, что приводит к увеличению числа заказов. Однако ИИС требуют профессионального обслуживания в процессе работы и в случае неисправности.
Список использованной литературы
1. «Информационно – измерительные системы», Р. Н. Парахуда, Б.Я. Литвинов.
2. http://www.hgs.ru/pubs/481.html
3. «Оборудование для обработки изорбразительной информации», С. А. Барташевич, И. И. Колонтай.
4. Киппхан, Г. Энциклопедия по печатным средствам информа-ции. Технологии и способы производства / Г. Киппхан; пер. с нем. - М.: Мир книги, 2003. - 1280 с.
5. http://www.masterkit.ru/info/magshow.php?num=132
