Автоматизация и современные методы контроля технологических процессов

Автоматизация и современные  методы контроля технологических  процессов

Процессы, которыми управляют специальные  автоматические устройства, а не человек, называют автоматизированными. Автоматизация  технологических процессов - одно из основных направлений научно-технического прогресса. Цель автоматизации - в повышении  производительности и эффективности  труда, улучшении качества продукции. Автоматизация печатных процессов  на современных высокоскоростных офсетных машинах - задача первоочередной важности. Это объясняется тем, что объем  информации, необходимой для правильного  ведения процесса, возрастает, а  время на получение и осмысление печатником этой информации, на принятие решений и их выполнение сокращается. Существуют способы и устройства, позволяющие получать объективную  количественную информацию о происходящих в управляемых процессах изменениях. Такие устройства помогают печатнику  количественно оценить появившиеся  в печатном процессе отклонения и  правильно и своевременно их компенсировать.

Управление процессом  печатания на офсетной машине должно обеспечивать поддержание режима работы машины для получения нужного  количества оттисков требуемого качества с наименьшими затратами груда, времени и материалов. Эта задача может быть решена при использовании  самонастраивающейся системы с  автоматическим оптимизатором. Такая  система обладает способностью самостоятельно отыскивать в процессе печатания  оптимальный режим работы и так  изменять свои внутренние динамические свойства, чтобы при воздействии  различных факторов режим оставался  неизменным или близким к оптимальному. Составная часть самонастраивающейся системы - это датчики соответствующих технологических параметров и регуляторы, служащие для стабилизации подачи на форму краски и увлажняющего раствора путем автоматического управления красочным и увлажняющим аппаратами машины. При печатании офсетным способом с плоских форм наибольшее влияние на качество печатной продукции оказывают процессы регулирования подачи краски и увлажняющего раствора на печатную форму. Условия подачи краски и увлажняющего раствора на форму не только изменяются в процессе печатания, но различны даже в один и тот же момент времени для разных зон краско- и влагоподающих узлов. Поэтому настройка краско- и влагоподающих узлов печатных машин- один из наиболее ответственных моментов в подготовке машины к печатанию тиража. К тому же в большинстве офсетных печатных машин отсутствуют средства для объективной оценки настройки этих узлов. Как правило, такая оценка проводится печатником визуально (при контроле отпечатанных оттисков). Поэтому проблемы настройки, контроля и регулирования краско- и влагоподающих узлов офсетных печатных машин до настоящего времени решены не в полной мере несмотря на постоянно ведущиеся исследования в этой области. Система визуального контроля складывается из простых, но эффективных методов, в которых используются специальные контрольные шкалы, печатаемые на оттисках и дающие печатнику дополнительную и в какой-то мере объективную информацию об отдельных показателях качества печатной продукции.

Оптическая плотность  плашки, определяя один из важнейших  показателей качества оттиска, прямым образом зависящий от начальной  настройки печатного процесса и  условий его проведения, не дает сведений о других показателях оттиска, которые в значительной мере определяют его качество и, в свою очередь, также  зависят от условий настройки  печатной машины и проведения печатного  процесса. В целях совершенствования методов контроля печатного процесса у нас в стране и за рубежом разработаны шкалы для визуального контроля печатного процесса. Сопоставление шкал визуального контроля на тиражных и пробных оттисках дает возможность судить о соответствии условий печатания тиража и пробных оттисков. Сравнение шкал на оттисках во время печатания тиража позволяет оценивать идентичность оттисков и оперативно исправлять различные нарушения в печатном процессе по мере их возникновения. Отдельные поля шкал визуального контроля дают возможность произвести необходимые измерения на контрольных приборах. Для проверки готовности офсетных машин к печатанию ВНИИ полиграфии и ВНИИполиграфмаш разработали методику проверки офсетных машин по технологическим параметрам: растаскиванию краски, степени и направлению скольжения цилиндров машины один относительно другого, равномерности подачи краски, стабильности подачи краски для неизменяющихся режимов печатания, точности подачи листов, точности одной передачи листа, суммарной точности передачи листов. Проверочное печатание проводят со специальной тест-формы, включающей контрольные шкалы, по которым оценивают работу отдельных узлов машины. Оптическую плотность тест-элементов определяют денситометром отраженного света. Наличие скольжения определяют по кольцевым мирам (полям со штриховыми элементами в виде концентрических окружностей).

Если на мирах  при рассматривании в лупу видны  просветы между штриховыми элементами, то скольжение отсутствует. Если на кольцевых  мирах появляются темные сегменты, то скольжение есть. По этим мирам определяют и направление скольжения. Равномерность  наката краски определяют денситометрическим методом по сплошным полосам, расположенным  параллельно боковой кромке листа. Оптическую плотность определяют на семи равноудаленных участках по всей длине полосы, а также в тех  местах, где визуально наблюдается  неравномерность оптической плотности. Равномерность наката определяют разностью  между максимальным и минимальным  значениями оптических плотностей. Чем  ближе к нулю эта разница, тем  равномерней накат краски на форму. Точность подачи листов определяют по 50 отобранным подряд оттискам, отпечатанным на первой и последней секциях, путем  измерения расстояния между контрольными метками. Суммарную точность передачи определяют разностью между наибольшим и наименьшим расстояниями между  метками. Тест-форма включает также  шкалы для определения равномерности  подачи краски и увлажняющего раствора, степени контрастности изображения  и нониусные шкалы для определения  степени несовмещения красок. Степень  деформации растровых элементов  контролируют визуально по шкалам растаскивания. Шкала состоит из трех полей (1, 2, 3) с относительной площадью растровых  элементов 60, 53 и 45% соответственно. Поля размещены на общем фоне. Если второе поле не темнее, а третье светлее  фона, то качество оттисков считают  удовлетворительным. Если все поля темнее фона, то степень деформации растровых элементов (т. е. растаскивание) превышает 20%. Элементы контроля воспроизведения мелких растровых точек состоят из двух нолей - верхнего и нижнего. Растровые элементы нижнего поля несколько больше растровых элементов верхнего, поэтому нижнее поле на оттиске должно быть темнее верхнего. Если на оттиске воспроизведены оба поля, то качество оттиска удовлетворительное. Элементы контроля процесса печатания - это радиальные миры. Появление в центре миры темного круглого пятна свидетельствует о растискивании краски, вытянутого пятна-о скольжении и его направлении. Образование в центре миры пятна в виде цифры 8 говорит о значительном двоении изображения, расширение белого кружочка в центре миры свидетельствует о непропечатке изображения. Контроль толщины красочного слоя ведут по однокрасочным плашкам шкалы, визуально сравнивая их цвета с эталонными цветами или измеряя их оптические плотности на денситометре.

Оптическую зональную  плотность плашки пурпурной краски измеряют за зеленым светофильтром, голубой - за красным, желтой - за синим. Нормы оптических плотностей для триадных красок, соответствующих европейской триаде, приведены в инструкциях по процессам офсетной печати. На шкале есть поля, по которым контролируют переход краски на краску при наложении плашек. Цвет этих полей на шкале, печатаемой вместе с оттиском, должен соответствовать цвету эталонных образцов. Если при попарном наложении плашек триадных красок (П+Ж, П+Г, Г+Ж) получились соответственно красный, синий и зеленый цвета, соответствующие эталонным, то переход краски на краску считают удовлетворительным. Серое поле шкалы служит для контроля цветового баланса (равновесия) “по серому”. Явный цветной оттенок этого поля на оттиске свидетельствует о растискивании определенных красок или отклонении их толщины от нормы.

Элемент контроля перехода третьей краски - это поле, полученное наложением плашек трех цветных  красок. При нормальном переходе третьей  краски цвет тюля должен быть близким  к нейтрально-черному. Точность совмещения красок проверяют по приводочным крестам-меткам, расположенным на концах и в середине шкалы. Рассмотренная система визуального контроля печатной продукции регламентирована технологическими инструкциями . При тщательной настройке печатного оборудования и процесса печатания визуальный контроль достаточно эффективен. Однако следует учитывать, что в условиях работы на скоростных листовых и рулонных офсетных машинах печатник не всегда успевает правильно оценить обстановку с помощью шкал визуального контроля и принять необходимые меры для поддержания стабильности процесса. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется разработке аппаратурных средств настройки и контроля печатного процесса. Системы настройки красочных аппаратов. От качества настройки красочного аппарата зависит устойчивость его работы, стабильность получения оттисков с равномерным распределением краски по всей его площади. Механизация процесса настройки красочного аппарата предполагает оснащение органов местной регулировки подачи краски дистанционно управляемыми приводами. В таких системах каждый регулировочный винт, прижимающий нож к дукторному цилиндру в данной зоне либо дозирующий выход краски в плунжерном насосе, поворачивается или от общего привода через индивидуальные управляемые электромагнитные муфты, или от индивидуального привода. Управление осуществляется с центрального пульта, на котором расположены соответствующие командные переключатели для всех печатных секций. Механизация настройки красочного аппарата облегчает работу печатника, сокращает время настройки. Автоматизация процесса настройки позволяет регулировать машину на стадии ее подготовки к печатанию, проводить автоматическую поднастройку машины в процессе печатания, обеспечивает устойчивую работу красочного аппарата. Автоматическая система местной настройки красочного аппарата представляет собой многоканальную систему автоматического регулирования, причем число каналов в общем случае равно числу зон дозирования местной подачи краски. Оптические датчики просматривают контрольную полосу, отпечатанную на оттиске поперек бумажного полотна.

Сигнал, поступающий  с датчиков, сравнивается в схеме  сравнения с сигналом, заданным задатчиком программы настройки. При рассогласовании  сравниваемых сигналов в управляющем  устройстве усиливается разница  сигналов, и формируется сигнал управления, воздействующий на исполнительный механизм, который в соответствии со знаком сигнала рассогласования изменяет подачу краски в соответствующей  зоне до тех пор, пока рассогласование  не будет ликвидировано. Во ВНИИ полиграфии разработана многоканальная система  предварительной автоматической настройки  красочного аппарата, в которой контур обратной связи замкнут через  датчик толщины слоя краски в соответствующей  зоне дукторного цилиндра. Чтобы насыщенность цвета на оттисках в процессе печатания  не изменялась, необходимо, чтобы поступление  краски в красочный аппарат и  ее расход были сбалансированы. Поэтому  для определения расхода краски нужно знать площадь печатающих элементов в каждой зоне. Для измерения  относительных площадей печатающих элементов разработан специальный  прибор, что позволит программировать  настройку красочных аппаратов. Известны краскоподающие узлы с разрезным  красочным ножом. Нож, разрезанный  на зоны, позволяет независимо дозировать краску в каждой зоне и сравнительно просто программировать настройку. Системы контроля и регулирования  подачи краски в процессе печатания. Для получения объективной информации о ходе печатного процесса разрабатываются  устройства для контроля толщины  красочного слоя на валиках и цилиндрах  красочного аппарата, для измерения  оптической плотности оттисков. При  создании систем регулирования подачи краски эти устройства зачастую используют в качестве датчиков текущей информации о регулируемом параметре. Для измерения  толщины слоя краски используют косвенные  методы, основанные на связи различных  характеристик красочного слоя с  его толщиной. Наибольшее распространение  среди методов контроля толщины  красочного слоя в красочных аппаратах  получил фотоэлектрический метод, основанный на измерении интенсивности  светового потока, проходящего через  красочный слой, нанесенный на поверхность  прозрачного цилиндра. Приборы контроля толщины красочного слоя позволяют  печатнику получать оперативную  информацию об отклонениях в подаче краски при печатании и своевременно вносить коррективы в этот процесс. 
Приборы для измерения оптической плотности краски на оттисках - стационарные и переносные денситометры. Денситометром, работающим в отраженном свете, измеряют оптическую плотность слоя контролируемой краски, а следовательно, и ее количество, подаваемое на форму, так как оптическая плотность краски зависит от толщины красочного слоя (чем выше оптическая плотность, тем толще красочный слой). Если оптическая плотность, например, желтой краски (за синим светофильтром) увеличилась, то подачу краски нужно уменьшить. С понижением оптической плотности подачу краски увеличивают. Сущность контроля качества печати при помощи денситометров заключается в том, что показатели денситометрических измерений сравнивают с эталонными показателями. Во ВНИИ полиграфии создан прибор для контроля оптической плотности непосредственно на печатной машине.

Перспективным направлением в разработке приборов для контроля оптической плотности  является создание комплектов аппаратуры с несколькими оптическими датчиками, что позволяет контролировать не только оптическую плотность от оттиска  к оттиску, но и равномерность  распределения краски по ширине оттиска  в процессе печатания. Такие приборы  создают с целью их использования  в замкнутых системах регулирования  подачи краски в процессе печатания. В настоящее время ведутся  разработки по созданию систем автоматического  регулирования подачи краски на машинах  офсетной печати с многоканальными  оптическими датчиками. Сигналы  с датчиков вводятся в вычислительные устройства или ЭВМ, где определяется, на какие органы подачи краски необходимо воздействовать, чтобы оптические плотности  не отклонялись от заданных значений. Контроль и регулирование подачи увлажняющего раствора. Совершенствование  управления подачи увлажняющего раствора на офсетных печатных машинах сводится к разработке новых конструкций увлажняющих аппаратов и составов увлажняющих растворов, использованию более совершенных покрытий валиков и цилиндров, разработке устройств местной дозировки увлажняющего раствора. Построенные на этих принципах системы сводят к минимуму подачу увлажняющего раствора на печатную форму с учетом площади пробельных элементов в каждой регулировочной зоне. Однако достаточность увлажняющего раствора на печатной форме оценивается субъективно по оттискам. Объективную оценку позволяет сделать информация, полученная от приборов контроля толщины пленки увлажняющего раствора. На таких приборах толщину пленки определяют косвенным методом, по другим характеристикам пленки увлажняющего раствора, например, по проводимости, глянцу, коэффициенту поглощения инфракрасных излучений. Наиболее точные результаты дают приборы, измеряющие коэффициент поглощения инфракрасных излучений. В управлении подачи увлажняющего раствора на многосекционных рулонных офсетных машинах уже используются элементы автоматики, что свидетельствует о тенденции передачи отдельных функций регулирования технических параметров процесса печатания автоматическим системам.