1.一种胶印机墨路系统性能参数快速分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:以拍照、扫描或截图方式,获取墨路系统结构图像;
S2:图像预处理,获得墨辊布局二值图,具体为:
步骤201:将图像转换为灰度图像,手动提取出墨辊区域,即在图像上擦除非墨路部分、擦除图像上的脏点,只保留墨辊部分;图像的擦除可在常用的图像编辑软件中进行,也可编程实现鼠标选择图像区域,利用白色背景进行填充;
步骤202:对201提取的墨辊区域灰度图像进行灰度变换,调节灰度图像的亮度,增大反差,以使图像轮廓清晰;通过灰度变换改变图像直方图分布,使图像暗调和亮调部分集中到直方图的两端;
步骤203:对步骤202所得灰度图像进行形态学开运算,以改善图像上墨辊轮廓边缘的连接状况、修复图像边缘的微小断点,使边缘更加平滑;
步骤204:在步骤203的基础上,进行双边滤波;
步骤205:将步骤204所得图像进行二值化,对该二值图像进行形态学开运算,进一步改善墨路系统轮廓图像的细节,使得图像边缘连续、平滑;和原图比较,如有轮廓缺失,用黑色添补,如有多余色块,用白色擦除,以得到轮廓清晰的墨辊布局二值化图像;
S3:图像分析,获得墨路结构参数数据,具体为:
步骤301:对步骤二所得墨辊布局二值图像,利用霍夫变换算法检测图像中的圆形,调整算法中半径范围、边界阈值、敏感度的参数设置,找到所有圆形区域的圆心坐标、半径;
步骤302:以步骤301所得圆心和半径,在原图上叠印显示出检测得到的圆,检查是否有墨辊轮廓对应的圆未被检测出来,若有,返回步骤301,继续调整半径范围、边界阈值、敏感度的设置值,直至所有的墨辊轮廓圆都被检测出来,以这些轮廓圆的圆心和半径作为最终墨路系统中对应位置的墨辊的中心位置坐标、半径;轮廓圆的数量即是墨辊的数量;
步骤303:根据所得墨辊的中心位置坐标及其半径,自动寻找墨辊滚压点,得到墨辊滚压点位置坐标,寻找方法为记两墨辊的中心坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),半径分别为r1、r2,则两墨辊的中心距 判断中心距与半径和的关系,若ε1可取0.90~0.95,ε2可取1.05~1.15,则确定该两墨辊之间存在滚压点,滚压点坐标为(xp,yp),其中 在原图上叠印显
示滚压点,检查是否有遗漏或误判的滚压点,若有,重新设置ε1与ε2的数值,直至所有滚压点都被正确寻找到;对于墨斗辊与墨刀片的滚压点,其坐标是在图像上手动点选获得;
步骤304:在二值图像中标记出墨斗辊、传墨辊、匀墨辊、着墨辊、印版滚筒、橡皮滚筒、压印滚筒,从1开始,依次编号为墨斗辊编号1,传墨辊编号2,直到传墨辊编号N;其中N为墨辊数量,由步骤302中获得,依次标记;同时给每根墨辊标注转向;由于墨辊之间是相互纯滚动滚压,相互滚压的两个墨辊是反向的,依此原则标注墨辊转向;
步骤305:根据墨辊的中心位置坐标、半径、滚压点坐标,计算每根墨辊上滚压点的相位角角;记编号i的墨辊中心坐标为(xi,yi),半径为ri,与其余某墨辊有滚压点Pm,坐标为(xm,ym),以(xi,yi)为极坐标原点,以逆时针方向为极坐标极角正方向,则可计算得到滚压点Pm的极坐标为(rm,θm),并且:其中rm、θm分别为极径、极角;
c
据此,以(‑1)θm作为滚压点Pm在墨辊i上的相位角,其中c为墨辊i的转向值,逆时针记为0,顺时针为1;由此计算得到每根墨辊上的所有滚压点的相位角;
S4:根据墨路结构参数分析与计算,获得墨路稳态性能参数;
S5:根据获得的滚压关系矩阵,自动生成及构建模块化自动仿真系统,自动运行仿真得到墨量响应曲线、计算得到墨路动态参数;
S6:根据墨路系统结构参数、稳态性能参数、动态性能参数,生成分析报告。
2.根据权利要求1所述的一种胶印机墨路系统性能参数快速分析方法,其特征在于,所述S5具体为:步骤501:根据步骤305所得每根墨辊上的所有滚压点的相位角,获得任一墨辊i上按滚压点相位角从大到小排列的相位角序列{θp,θp‑1,…,θ1},及对应的滚压点编号序列其中p为墨辊i上滚压点的数量;考虑相位的周期性,将该相位角序列延拓增加一个元素为{θp,θp‑1,…,θ1,θp},延拓后对应的滚压点编号序列为这些序列表示出了每个滚压点的前一个滚压点编号;确定两个滚压点之间墨辊需滚压的距离,得到N个滚压距离序列;
步骤502:对于墨辊i,将该墨辊上的滚压点依次进行编号,从1到mi,mi为第i根墨辊上的所有滚压点数目;记M为总的滚压点数目,给每个滚压点编号,称为滚压点的总编号,从1到M;可将滚压点表示为 其中m为滚压点总编号,1≤m≤M,p是指该滚压点是墨辊i上的第p个滚压点,q是指该滚压点是墨辊j上的第q个滚压点,每个滚压点都是两根墨辊的交点,滚压点 既在墨辊i上又在墨辊j上,所有滚压点按所述方式表示;对滚压点 根据步骤501结果,确定其在第i个墨辊上的前一个滚压点 在第j个墨辊上的前一个滚压点 以及该两点分别到滚压点 的滚压距离(θp‑θp‑1)ri、(θq‑θq‑1)rj,由此构造 滚压关系向量{m,i,j,(θp‑θp‑1)ri,(θq‑θq‑1)rj},所有M个滚压点的滚压关系向量组成维数为M×5的滚压关系矩阵;
步骤503:建立滚压点墨层厚度转移模型,搭建通用的滚压点仿真模块;记滚压点滚压后的墨辊表面墨层厚度为δm(t),该滚压点在第i个墨辊上的前一个滚压点 在第j个墨辊上的前一个滚压点 滚压后的墨辊表面墨层厚度分别为根据滚压油墨平均分离原理,则滚压点墨层厚度转移模型为:
其中t为当前时刻, 表示时滞运算,根据步骤503可知时滞参数
v为墨辊表面线速度;
由于墨辊之间滚压近似为纯滚动,所以速度v即为印刷速度;为简化计算,令v的值为1,具体应用中根据实际印刷速度换算实际时间;简化后,Tm1=(θp‑θp‑1)ri、Tm2=(θq‑θq‑1)rj;
由此,根据该滚压点墨层厚度转移模型方程,搭建通用的滚压点仿真模块,模块输入变量为 min1,min2为输入端通道编号;在这两个输入通道中设置滞后时间作为模块参数,分别为Tm1、Tm2,模块的输出变量为δm(t),m为输出端编号;
步骤504:所述计算机调用墨路动态特性分析模块,根据502所得滚压关系矩阵,在matlab/simulink软件平台中,自动生成M个滚压点仿真模块,并根据滚压关系矩阵自动进行模块相互连接,设置各模块输入参数;对于滚压关系矩阵的第m行为{m,i,j,(θp‑θp‑1)ri,(θq‑θq‑1)rj},则将第i个模块的输出端、第j个模块的输出端分别连接至第m个模块的输入端第一通道和输入端第二通道,并设置第一通道和第二通道的滞后时间参数分别为(θp‑θp‑1)ri、(θq‑θq‑1)rj,整个仿真系统以墨斗辊与传墨辊的滚压点仿真模块中的第一个通道作为输入,并设置输入值为100;以压印滚筒与印张滚压点仿真模块的输出作为整个系统的第一个输出;同时,以压印滚筒与橡皮滚筒的滚压点记为Pz0、着墨辊与印版滚筒的滚压点沿印版滚筒旋转方向依次记为 对应的仿真模块的输出作为整个系统的其余的输出;连接及设置完成后,设置仿真时间并运行仿真,由此,在仿真系统的第一个输出上获得印张墨量响应曲线,该曲线表示了滚压到压印滚筒表面的纸张上的墨层厚度变化;
步骤505:对步骤504所得印张墨量响应曲线以时间间隔Δt进行采样,得到数值序列{i,y(i)},i=0,1,2…,L;Δt的选取应使得40≤L<50;设置稳态的判断依据为连续4~8个采样点的数值增量值小于采样点数值的1%,且获得的曲线在稳态阶段的采样点数为10~
15;若印张墨量响应曲线若未达到稳态,返回步骤504,重新设置稍长的仿真时间并运行仿真,直至曲线达到稳态;由此,根据达到稳态的印张墨量响应曲线确定墨路系统的动态特性*参数,即系统增益K、滞后时间常数τ、惯性时间常数T: τ=iΔt,T=
**
i Δt‑τ,
* * ** **
其中w取值范围4~6,i 是使得y(i)最接近ε*K的值,ε取2%~5%;i 是使得y(i )最接近63.2%*K的值;
步骤S506:计算着墨率;根据步骤504,得到滚压点Pz0,Pz1,Pz2,…, 的仿真模块输出的墨量响应曲线;采用S505方法,得到这些墨量响应曲线对应的系统增益,分别记为由此可得墨路系统的第i根着墨辊的着墨率