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曲面印刷机光电自动套准系统关键技术研究

作　者: 于瑞湘
导　师: 马维金
学　校: 中北大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 曲面印刷机光电自动套准数学建模模糊PID控制器机器视觉
分类号: TS803.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

套准技术是衡量曲面印刷机质量的重要技术指标。国内曲面印刷机大都依靠进口，价格都比较昂贵。大部分企业仍然依靠工作人员肉眼观察及工作经验来满足套印精度。该方法费时费力，工作效率低，套印精度低，没有从根本上解决我国曲面印刷机自动套准的关键技术。而曲面印刷机自动套准技术的引入解决了这些问题，不仅使套准时间大大缩短，减少废品率，降低成本，而且在生产过程中也能做到动态误差检测和控制，极大地提高了印品质量，提升了印刷速度和生产效率。因此本文对曲面印刷机光电自动套准系统的关键技术进行研究有很重要的意义。从曲面印刷机结构出发，分析了可能导致套印误差的原因，对机械结构，传动机构、套准机构等方面做了具体分析。分析了套印系统的特点，建立了自动套准传动系统的数学模型。在数学模型的基础上，进行了控制策略的研究。介绍了经典控制理论中的PID控制器，结合现有的PID参数整定方法及套印系统自身的特点等选取了经验试凑法对PID进行参数整定。针对PID控制的不足之处又提出模糊PID的控制策略。借助MATLAB/Simulink仿真工具箱，分别运用两种控制策略对自动套准系统进行了仿真与研究，最后采用模糊PID控制方法对自动套准系统进行控制。为提高套印误差的检测速度与精度，运用机器视觉技术及软件HALCON完成了套印误差的检测与分析。检测过程速度快、准确性高、稳定性好，对提高曲面印刷机的套印精度有很重要的作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-19
  1.1 课题背景  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 课题研究的目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-17
    1.2.1 曲面印刷机  11-14
    1.2.2 色标种类  14
    1.2.3 印版套准检测技术  14-15
    1.2.4 套准线检测技术  15-17
  1.3 课题的主要内容  17-18
  1.4 本章小结  18-19
2 光电自动套准曲面印刷机结构及原理介绍  19-32
  2.1 曲面印刷机结构简介  19-20
  2.2 光电自动套准系统原理  20-24
    2.2.1 系统基本结构  20-21
    2.2.2 自动套准系统工作原理  21-24
  2.3 系统模型  24-31
    2.3.1 套印原理  24-25
    2.3.2 套印误差主要原因分析  25-27
    2.3.3 套印特点  27-30
    2.3.4 系统模型特点  30-31
  2.4 本章小结  31-32
3 曲面印刷机光电自动套准传动系统数学建模  32-44
  3.1 步进电机原理概述  32
  3.2 步进电机选型  32-35
  3.3 传动系统参数的选择及较验  35-38
  3.4 传动系统数学建模  38-42
  3.5 数学模型分析  42-43
  3.6 本章小结  43-44
4 自动套准系统控制器设计及仿真研究  44-63
  4.1 控制策略研究  44
  4.2 PID 控制器控制策略研究  44-50
    4.2.1 PID 控制器的参数整定  47-48
    4.2.2 PID 常用的参数整定方法  48
    4.2.3 PID 经验试凑法原理  48-49
    4.2.4 套准系统的 PID 参数整定  49-50
  4.3 模糊 PID 控制策略研究  50-54
    4.3.1 模糊 PID 控制器结构原理  50
    4.3.2 模糊 PID 参数自整定原则  50-51
    4.3.3 定义模糊集合及隶属度函数  51-52
    4.3.4 模糊控制规则表  52-54
  4.4 SIMULINK 建模及控制器仿真  54-62
    4.4.1 MATLAB/Simulink 仿真平台概述  54-55
    4.4.2 传统 PID 控制系统仿真分析  55-59
    4.4.3 模糊 PID 控制系统仿真分析  59-62
    4.4.4 仿真结果分析  62
  4.5 本章小结  62-63
5 基于机器视觉的套印误差检测分析  63-72
  5.1 机器视觉  63-64
  5.2 CCD 图像传感器  64-66
  5.3 软件检测过程  66-69
    5.3.1 HALCON 软件概述  66
    5.3.2 相机标定  66-67
    5.3.3 检测过程  67-69
  5.4 实验误差分析  69-70
  5.5 本章小结  70-72
6 结论与展望  72-74
  6.1 全文总结  72
  6.2 未来展望  72-74
参考文献  74-78
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  78-79
致谢  79-80

曲面印刷机光电自动套准系统关键技术研究

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