智能矩阵码喷墨系统在粘箱机上的应用

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：鉴于上述问题，达成包装集团下属的“合肥丹盛包装有限公司”在普通瓦楞纸箱全自动粘箱机上加装矩阵码智能喷印系统，成功解决了矩阵码喷印质量差和效率低下等一系列问题。图7-4-1系统框架图2.各组成部分的工作原理本技术是在普通瓦楞纸箱全自动粘箱机上，加装一套矩阵码智能喷印系统。

近年来，“商品包装”上矩阵码的应用增长迅速，但应用于“运输包装”瓦楞纸箱的，在国内尚处于起步阶段。现市场已开发的瓦楞纸箱矩阵码喷印技术，均采取与主要生产线分离喷印的方法，即加装一台独立的分页机（纸箱分拣机），瓦楞纸箱的半成品在分页机上进行矩阵码喷印，再将喷印完矩阵码的瓦楞纸箱运输到粘箱机作业。

由于印刷模切机、分页机、喷印系统和粘箱机安装紧凑，各类设备所产生的电磁干扰、网络中断、机械振动等不利因素无法避免，检测系统如何有效区分矩阵码喷印瑕疵信号与其他干扰信号，产生不同的警报是现有技术的瓶颈。

瓦楞纸箱的表面构成是牛卡纸，纤维自身粗糙产生无法避免的表面色差、吸墨性能差异大、油墨附着及耐磨性能较难受控等技术难点，导致生产线矩阵码读取设备及软件识读困难，进而喷印效率低下。

鉴于上述问题，达成包装集团下属的“合肥丹盛包装有限公司”在普通瓦楞纸箱全自动粘箱机上加装矩阵码智能喷印系统，成功解决了矩阵码喷印质量差和效率低下等一系列问题。

1.矩阵码智能喷印系统

矩阵码智能喷印系统硬件部分由色标传感器（电眼）、编码器、主控制器、喷印头、电源控制器、墨路系统、紫外固化灯、照相检测器等组成，软件部分由码源系统、喷码控制系统、检码系统等构成（见图7-4-1），可实现瓦楞纸箱矩阵码的高效喷印，结构简单、故障率小、自动化程度高，防错功能稳定。

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图7-4-1　系统框架图

2.各组成部分的工作原理

本技术是在普通瓦楞纸箱全自动粘箱机上，加装一套矩阵码智能喷印系统（见图7-4-2）。

（1）硬件部分

①色标传感器：检测包装箱上的专用色标，控制矩阵码在包装箱上的位置。当有被检测物体接近传感器时，传感器就会给主控制器发出脉冲电信号，并通过主控制器控制喷印头的喷码时间，达到喷码位置准确的目的。

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图7-4-2　在全自动粘箱机上加装矩阵码智能喷印系统机构示意图

②编码器轮：编码器压轮与全自动粘箱机传送带紧密接触，利用压轮检测纸箱的传送速度，并将其转换为同步信号传送给主控制器，以控制喷码频率，保证矩阵码喷印与走纸机同步。

③主控制器：采用抗干扰信号较强的工业电脑，安装于全自动粘箱生产线操作侧，与硬件部分相连接进行数据通信。主控制器收集编码器和色标传感器的信息，驱动墨路系统和喷印头进行喷印。主控制器装有码源输入、防重码、码源关联、镜像选择、电压及色温等控制软件，以保证与网络的连接、喷码位置的准确，以及喷码浓度的可控。

④喷印头：作用是喷墨印刷，采用高精度高速压电式喷头，喷头的喷孔由两排组成，每排150个，共300个，两排喷孔成交叉状分布，打印分辨率最高600dpi×600dpi。

⑤电源控制器：是矩阵码智能喷印系统所有供电来源的总控制器，作用是给色标传感器、编码器、主控制器、墨路系统和喷头供电。电源控制箱要保证输入电压220V交流电，输出为30V直流电压，并保证在市政输电发生意外时提供8h稳定的供电。

⑥墨路系统：控制油墨供给量，并通过有效的过滤及挤墨装置，保证清洁、无气泡及稳定的油墨供给。

⑦紫外固化灯：主控制器对走纸平台上的纸箱矩阵码图案进行紫外线照射，使矩阵码图案亮度鲜明清晰，增强其耐磨性。并通过软件控制紫外固化灯的频闪时间、长度、照射位置与照射频率，确保矩阵码喷码墨水的固化效果。

⑧照相检测器：采用工业相机拍摄图片并通过以太网传输到检码系统，对出现的空码、糊码、错码、重码等任何喷码异常实施报警并停机。

（2）软件部分

①码源系统：申请码源、检查码源和传输码源。

②喷码控制：导入码源、关联码源和镜像选择。

③异常报警/停机：通过电子照相检码系统对异常情况实施报警并停机。

3.矩阵码喷印工作流程

矩阵码智能喷印系统工作流程见图7-4-3。

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图7-4-3　矩阵码智能喷印系统工作流程图

（1）矩阵码码源申请导入

在矩阵码生产前，登录矩阵码生成软件，按客户订单信息申请码源。通过防重码软件分别对码源文件名及文件的全部内容进行重码检测，剔除重码，当重码数大于5时，重新申请码源。检测后的矩阵码可通过U盘、光纤或局域网进行传输，导入喷码主机软件数据库。

（2）喷印系统操作

喷码前，调整紫外固化灯位置，保证固化灯边缘靠近纸箱并且固化灯光线完全照射在矩阵码上，固化灯与纸箱表面允许有5～10mm偏差。然后调整电子照相检测器位置，电子照相检测器安装于矩阵码喷头，可通过调节矩阵码喷头同步对照相检测器位置进行调节。

打开电源、喷头设备及电脑开关，检查编码器轮是否锁死，可以上下微动，避免皮带上下波动而轮子不能转动。然后取出喷头上防护罩，并取出专用清洁布放到喷头下方的接墨盘，再将阀门旋转到墨路方向开始挤墨，当喷头口出现墨滴时完成挤墨。导入码源并关联数据库，矩阵码图案呈红色表示关联成功。

（3）调整矩阵码清晰度及浓度

调整喷头底板与纸箱表面保持水平，间隙保持在1～2mm；标准温度40℃，标准电压186V，温度范围35～43℃，喷头电压140～200V（温度或电压越高喷码黑度越深）。待位置调整正确及喷码清洗完成方可进行生产。

（4）喷印异常处理

由于各种原因，生产进行过程中会产生喷印的异常，包括换单、断电、机械故障、软件故障、产品故障等，此时必须通过规范操作，查找最后一个矩阵码的喷印序号及所对应的距阵码编号，做出有效记录。当重新开机生产该订单时，将此喷印序号通过屏幕标识，输入主控制器，通过系统中的防重码设置软件，对矩阵码编号进行核对后方可生产。

4.在全自动粘箱机上加装矩阵码智能喷印系统创新点

（1）生产线合三为一：将现有分页机、矩阵码智能喷印系统、全自动粘箱机三道工序整合在一条全自动粘箱机流水线上（图7-4-2），减少了分页机投资成本及操作人员数量，节省了分页机和大量半成品的占地空间，消除了半成品混料风险，降低管理难度，同时也加快了生产周期及客户订单响应速度。

（2）印刷精度高：采用UV颜料型专用墨水，可在牛卡纸基材上实现规格为21×21的矩阵码清晰喷印和快速干燥，矩阵码打印精度为300×600dpi，印刷精度C级以上（见表7-4-1）。（D级精度及以上便可满足生产销售过程中的识读。本喷印系统打印精度有需要时可达到A级标准，由于瓦楞纸箱喷印基材限制，若是保证每一个矩阵码印刷精度都达到A级，必须加大喷印的分辨率，提高油墨耗量，增大生产成本，降低生产速度，实际使用意义不大）

表7-4-1　测试参数和分级值

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（3）印刷速度快：传统分页机上的矩阵码喷印速度，为每分钟喷印80个瓦楞纸箱，环境因素下稳定生产速度80m/min，而新研制的全自动粘箱机矩阵码喷印系统，喷印速度为每分钟喷印150个瓦楞纸箱，环境因素下稳定生产速度150m/min，合格率达到100%。

（4）节约成本：相比于传统的一次性热发泡喷头，可极大节省喷印成本，目前矩阵码成本整体可控制在0.007元/个，比原来降低近1/2 。

“在全自动粘箱机上加装矩阵码智能喷印系统”试用已有一年多，从试用情况来看，设备运行稳定可靠，整体的喷印效率提升了1.8倍，降低了1/2的成本，经济效益明显，完全可以推广到本行业所有的瓦楞纸箱全自动粘箱机上，这将会给瓦楞纸箱矩阵码喷印业带来一个更高效的时代。

智能矩阵码喷墨系统在粘箱机上的应用

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