胶印设备智能化发展有空间

韩晓良

工信部曾以印刷设备数字化、智能化和自动化立项支持印刷设备产业的发展，并取得了积极的成果。数字化是指由模拟技术向数字技术的转变，是各行业普遍关注的话题；智能化是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、精密传感技术、智能控制技术汇集而成，并针对装备制造领域的广泛应用。自动化是指由提高工作效率解放操作者的技术措施，数字化、智能化、自动化这三者互相交叉、互相融合。

随着产品市场竞争的日趋激烈，产品智能化优势在实际操作和应用中得到了非常好的运用，其主要表现在：大大改善操作者作业环境，减轻了工作强度，使体力劳动向脑力劳动转变；提高了产品质量、作业质量和工作效率，人在其中的主导作用在弱化；一些危险场合得到重点防护，设备和人体安全得到保障；环保、节能措施得到实时监控，提高了机器的自动化程度及智能化水平；故障诊断实现了智能化，提高了设备的可靠性、稳定性，降低了维护成本。

胶印设备的智能创新

胶印设备的智能化创新涉及多个领域，国内企业应该加大智能创新的投资力度，从追随国外技术向自主创新技术冲击，在最短的时间内，在以下几方面取得成果，以推动胶印设备产业的发展。

1.胶印机工作性能的智能化

速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善胶印机动态、静态特性等有效措施，速度、精度和效率已大大提高。

近年来，单张纸多色印刷机开始应用以下新技术：一是输纸机脱离主机传动链，用单独的伺服电机传动跟踪主机，数字控制技术完全可以做到与主机同步，省掉了制造过程到用户机械联机的调试；二是印刷滚筒应用独立驱动技术，节约了大量的齿轮和传动轴，实现单机组装配和多色机同时装版，减少了辅助操作时间和制造成本。传纸滚筒仍然采用齿轮长距离传动，以保证传递纸的准确性；三是输纸台取消左右纸张定位部件——两个侧规矩，通过安装在输纸台两侧的光电感应装置对纸张位置进行监测，并将信息反馈到中央控制器，再传送给递纸滚筒控制牙排的伺服电机，完成牙排位置的侧向定位。操作人员不需做任何侧规调节，可有效减少25%的调机准备时间；四是实现水墨控制与主机运动分开，水墨平衡和水墨量可以单独调整；五是设置自动纸张预置，实现纸张厚度和纸张幅面的自动预先调整，利用CIP3/CIP4文件格式标准使印刷机的调整信息与制版信息共享。利用PDF格式标准实现向印后设备的传递，实现整个印刷过程的信息传递过程的自动化。

卷筒纸印刷机已经在全领域广泛应用独立驱动技术，像电子轴、电子凸轮、电子张力控制和电子套准等控制系统，实现设计模块化、组装机组化、联机用户化，大大缩短了设备的开发设计和制造周期，成为最先进的高端智能化设备。国内单张纸多色印刷机仅部分实现输纸机与主机传动分离、水墨与主运动分离。

2.增加联线智能化创新

单张纸多色胶印机的联线技术指在输纸、印刷、收纸的基础上，增加功能完成联机的其他操作。国外胶印机已经可以实现联机专色印刷、UV上光、烘干、检测、坏张印品分离、冷烫印技术和纸张自动翻转实现双面印刷等功能。为了争夺高效和低成本的卷筒纸印刷市场，在单张纸多色印刷机前端增加裁单张机的配置，可以进行卷筒纸的上纸方式，裁单张后联机印刷，从而降低纸张成本。国内设备在以上技术领域虽有所突破，但因价格等因素还没有推广开来。

采用高度集成化CPU，RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高独立驱动系统的集成度和软硬件运行速度，应用LED平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点。可实现超大尺寸显示。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。

硬件模块化易于实现独立驱动系统的集成化和标准化，根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的独立驱动系统，胶印设备应该广泛应用这些技术改造设备。

3.提高自动化智能水平

为减少印刷过程的辅助操作时间，提高胶印机自动化水平是用户的普遍要求。当前，已经采用的新技术有以下几种：自动换版、自动清洗、自动调版、自动套准、自动供墨、纸张预置、润滑油自动降温、自动定点润滑系统、出墨辊自动降温、CPC墨色遥控等。

由于胶印机设备质量和自动化水平的差异，以及大型印刷设备国产化仍存在较大困难，造成胶印机进口持续在高位运行。

4.数字化带动智能化创新

设置数字化接口，做到印前的制版信息能快速输入印刷机，省掉重复的调整时间，减小调整误差。当前，机器紧迫需要解决的功能有具备自动纸张智能调节功能，输纸机、收纸机、叼纸牙排、前侧挡规等的纸张预制、墨色还原自动调节功能等。

数字化一体方案已经将桌面系统、输出设备、CTP直接制版设备、墨色遥控等过程做到数据共享、集中控制，大大缩短了印刷周期，提高了印刷效率和质量。还实现了自动上版、自动洗橡皮布、印版对角调整等功能，还有企业开始装置纸张预置系统和数字化接口，开始应用CIP3、CIP4、JDF等数字一体化文件格式。

自海德堡公司1 9 9 5年推出D146-4和Speedmaster74DI在机制版数字印刷机以后，已有多家公司相继推出该种设备，并主要应用于快速印刷领域。D146-4型在机制版数字印刷机采用卫星式滚筒排列结构，用激光二极管在四色印版以准确的定位同时成像。印版成像后，自动清洗掉印版表面的硅屑。印刷时，利用无水胶印油墨即实现了亲墨、疏墨的分离。在机制版数字印刷机大大减少了由于更换印版所花费的辅助时间和由于更换印版所产生的套印误差，这种设备在快速印刷领域将发挥潜在的市场，国内企业应该适时进入该领域。endprint

5.网络化智能控制

目前，胶印设备的智能化控制方法大多以印刷过程控制为基础，以CIP3/CIP4为平台，采用在线色彩测量设备直接获得实际印刷印张的色彩控制参数，并按照所选定的印刷标准进行比对和评估，实时地自动调整印刷水墨平衡参数，以达到印刷质量最优化和印刷效能最大化。

海德堡、曼罗兰、高宝、小森等都已全面推出了胶印智能化控制系统，尽管形态各异，但核心与实现方式基本一致，主要由自动供墨导控装置、专用印刷控制条以及智能分析与质量评估软件三部分构成。其中，自动供墨导控装置包括墨斗定量供墨装置、扫描式密度测量仪或色度测量仪、测量定位器、供墨数据处理单元等。通过墨斗定量供墨装置能够保持油墨黏度的一致，减少油墨损耗；通过安装在印刷机控制台上的扫描式密度测量仪或色度测量仪，能够横向或纵向扫描印刷控制条，自动测量湿密度、干密度、色度或光谱，并将所采集数据处理后反馈给印刷机，再进行水墨调节与优化。智能分析与质量评估软件则能够根据所采集数据，分析产生问题的原因，评估印品质量，自动调整参数，保证良品率水平，同时，还能够自动建立产品色彩控制数据档案，动态比较相同产品、不同时段的色彩控制数据，以获得最佳数据，并生成各种质量评测报告和色彩控制分析报告。

在drupa 2012上展示的胶印智能化控制系统中，色彩实时控制技术的应用情况最好、应用价值最高、对印企提升竞争力最为关键。无论是德系的海德堡、曼罗兰、高宝，日系的小森、利优比，还是中国的上海电气，都是通过对印品色彩控制数据的精确采集、智能化色彩控制数据的优化处理以及墨控系统色彩控制数据的实时反馈，在高速印刷环境下保持印品的高优良品率和低成本的。

色彩控制数据的精确采集既能通过小至3mm×4mm的印刷控制条单元实现，也能够通过直接测量印刷图像实现，既可以采用密度控制方式，也可以采用色度或光谱匹配方式。其中对开幅面印张的测量时间仅为15秒左右，从而可使得在不增加印刷纸张幅面的基础上实现印刷色彩控制数据的采集成为生产常态。

智能化色彩控制数据的优化处理则通过软件来智能化地处理2万种重要颜色在胶印复制中的色彩数据及其控制参数，并依据国际标准的密度基准或色度基准，依次分析与优化灰平衡、TVI补偿、实地密度微调、色差等关键控制数据，以控制胶印机的水墨状态，并实时将这些色彩控制数据反馈至墨控系统，以保证水墨匹配，确保印刷质量和良好的可重复性。此外，这些数据还能够与印企的ERP系统、质量评估系统等无缝连接，实时生成反映质量状态的分析与评测报告，为质量与效率的共同提升提供数据支撑。

提高印刷质量的智能措施

提高印刷品质量的措施是一项综合工程，仅在设备本身的制造质量方面，就与国外企业有较大差距，国内企业应该加快对以下措施的智能创新：

1.故障自动监测和控制系统

设置光电控制系统，可以控制印刷过程纸张准确到位，防止双张、歪张、空张等问题的发生，进一步提高了印刷质量和效率。

采用触摸屏技术，设置人机对话界面，印版采用了定位安装方式，设置快速装版机构、自动调版装置和校版改变量以数字直接显示等措施，缩短了印版安装调整和故障诊断的辅助作业时间。

采用川流式输纸机和真空输纸台，位于前挡规处的光电检测装置使纸张的早到、晚到及歪斜均被识别出来，并执行错误纸张的锁定功能，不但提高了印刷速度，而且减少了故障发生的几率。

2.水墨控制、纸张运行和润滑的智能化

墨斗辊连续运转，对于墨量的变化能作出迅速反应，有利于墨色控制。墨路排布先进、合理，施墨均匀稳定，可以实现短墨路和加大墨量供墨性能。墨斗辊的出墨量大小通过电机遥控并数字显示，做到准确、可靠。

水斗辊采用单独电机驱动，其转速自动跟踪主机速度，可对水量的变化需求作出快速反应，过桥辊连接靠版水辊与靠版墨辊，气动控制的过桥辊离合，可实现水墨联合印刷或水墨脱开印刷及预湿润功能。配有湿润液的冷却装置、酒精配比恒定装置、温度调节装置及自动的湿润液循环装置，从而使印刷质量进一步提高。

带有吹风装置的导纸板，使纸张无划痕运行，气动控制取样接纸，收纸堆上方装有按区域控制的风扇，风扇转速可自动跟踪主机速度。

主机上设有定点、定量、定时自动集中润滑系统，不论润滑位置高低和距离远近，都能得到所需的润滑油。润滑的间隔时间可在0～60分钟这个范围选定。该系统还具有油路故障、油位过低等报警装置，大大增加了机械安全运行的可靠性。

3.自动检测装置

最后一个印刷单元上安装的摄像机，对印刷品进行视频检测，按质量标准，进行每一印张的质量监控，剔除有缺陷的印张，将其转到收纸装置的另一个纸台上，从而减少成品中的废品。色彩测量和控制可以扫描和测量位于印张边缘或印张中部的印刷控制条。印刷控制条不仅非常小，而且有多个组合灰平衡调整所需要的测量块，是目前单张纸多色印刷机中最佳的质量控制方法。

联机印张检测系统能在印刷机高速运行时，对印张页面进行扫描并与参考样张对比，将不合格的印张进行标识，在模切、烫金或折页时自动剔除，也可将其用于双面印刷机。高宝带密度测量和控制的联机监测系统，只需60张左右的印张即可将密度标准化。

4.温度和湿度控制系统

多功能温控系统通过测量主要墨辊的温度，维持和控制开机和停机时的最佳温度，以减少色彩调整，稳定印刷质量。墨辊温度控制和冷却系统使墨辊表面温度不变，减少印品墨色偏差，稳定印刷质量。冷却系统对墨斗辊和串墨辊采用水循环冷却，以控制墨辊的温度。

中央水冷装置和内部控制系统可控制室内温度，减少热量，提高印刷质量，同时降低气流速度，减少污染和噪声。

5.短墨路输墨系统

短墨路输墨系统采用网纹辊短墨路输墨装置，实现无墨键、无水印刷。高宝Genius52 UV是最早使用网纹辊短墨路输墨方式的胶印机，在drupa 2008展会上高宝又展示了3款无水胶印机，分别为单张纸多色印刷机利必达74 Gravuflow、74Karat DI以及卷筒纸印刷机Cortina。这种短墨路输墨技术在国内设备上尚未采用，在免化学冲洗CTP版材成功推出的当代，这项技术还有很大的发展余地。

6.电敏保护装置（ESPD）

电敏保护装置是一种智能化广泛用于设备安全的防护装置，就是我们经常用到的光电保护装置，即当光线被遮住后，机器或机构停止动作。光电保护装置可以单独设置，也可以设置光电保护装置组。例如：在单张纸印刷机的收纸部分，按一定的尺寸要求设置的光电保护装置，可以防止人体的进入产生的收纸链排对人的伤害；切纸机为了保证操作安全，应设置一组光电保护装置，在切纸机工作时，可以阻止手臂的进入从而避免伤害。

胶印设备的数字化创新使印刷信息、文件格式化和管理实现无缝传递；胶印设备的智能化创新将使设备的监测信息、检测信息、故障信息、驱动传动指令和实时监控替代人工的干预，“人格化”的机器设备将给胶印设备带入新的发展空间。endprint