基于嵌入式系统的色标检测自动变增益技术.docx

基于嵌入式系统的色标检测自动变增益技术 0 印刷过程中色标检测误差 近年来，国内外打印市场发生了重大变化。由于全球化的生产竞争，打印用户逐渐转向出口和高端市场，以追求更高的利润，因此他们对打印设备提出了更高的要求。色度检验技术是机械设计检测系统的重要组成部分。随着机机制度的色度检测技术的开发和应用，色度标准检测技术的开发和应用在提高色度标准识别精度和机机设计自动化方面发挥着重要作用。 在电子轴印刷机检测套准系统中,现有的色标检测技术是通过电位器将基准电压设置好,此后基准电压将不变化.模拟色标传感器送来的色标信号,通过放大电路将其放大到基准电压附近.但是,印刷机的印刷过程中色标信号颜色有很多种,在同一个检测基准电压下,色标的检测信号变化很大,通过光电眼传感器产生的电平信号高低变化很大.如果电位器设置的基准电压过低,可能将干扰信号当成有用信号输出,这样色标检测信号的个数会比真正需要的信号个数多,造成真实有效的色标信号中充斥着大量的干扰信号,不但误差测量失真,从而无法保证印刷精度;如果电位器设置的基准电压过高,可能漏掉了有用信号的输出,这样色标检测信号的个数会比真正需要的信号个数少.现在国外和日本的同类产品中对于这种问题的处理还是采用操作人员根据信号自己去改变信号的放大增益,这种处理对操作人员的要求较高,需要操作人员能够准确的判定色标信号是否显示出来.要准确的检测出色标信号,色标检测自动改变增益技术成为印刷机自动套准系统中一个主要的环节和重要的技术.因此,本文提出一种色标检测自动变增益的系统.该系统能自动改变信号增益,准确检测色标,同时,大大地减少了误差和人为操作对准确度的影响.并通过高速通讯电路将检测到的色标传输到主机进行运算处理. 1 信号放大和处理电路 色标信号颜色有很多种,在同一个检测基准电压下,色标的检测信号变化也是很大,通过光电眼传感器产生的电平信号高低变化很大.如果能自动改变信号放大和处理,通过信号增益的动态改变结合嵌入式主板的控制,实现根据信号不同自动改变信号放大和处理电路,将信号的电平整理到同一基准电压附近,可以达到准确检测色标的目标.本技术是先通过放大电路模块中的ADG电路进行放大系数的确定,然后在放大系数调整好后,在嵌入式主板后加一个D/A转换模块,省去原有的电位器,其中,嵌入式主板中DSP完成了信号采样的功能,FPGA中D/A转换模块完成自动调整基准电压的功能.实现了基准电压随色标检测信号的变化而做出相应的调整,基准电压始终取色标检测信号峰值的2/3,这样就避免了现有的色标检测技术的遗漏或增加色标信号的现象.嵌入式主板采用高速嵌入式芯片DSP和大规模逻辑器件FPGA,同时通过高速通讯电路传输色组单元上光眼检测的色标个数,然后再通过信号增益的动态改变,将信号的电平整理到同一基准电压附近. 2 基于fpga的色标检测自动变增益系统的设计 本系统采用国际通用的印刷印品误差检测标记(马克线),检测印刷标记由于浸墨、烘干、料膜卷径的变化等因素所引起的料膜张力变化,从而导致印刷品的套色发生偏差.因为标准的印刷标记两两间隔20mm,所以当印品套色发生偏差时,印刷标记两两间隔必然大于或小于20mm,利用光电眼所测量到的实际印刷标记间隔信号,分机工作站处理该实际数据,获得实际印刷标记间隔距离,由各分机工作站本身处理,发出电机相位调整信号,控制各色位伺服电机运转,并通过现场总线上传主机监测.印刷机电子轴控制系统架构如图1所示. 嵌入式主板主要由2个FPGA和1个DSP组成.DSP实现与主机通讯(CAN总线)、与FPGA通讯(SPI总线)、印品误差PID调整计算等功能;FPGA实现与DSP通讯(SPI总线)、印品误差测量、信号增益自适应、干扰信号的滤波、分机面板显示、同步信号输出、印品误差调整(插入脉冲功能)、停机润版、预套准等功能. 基于电子轴印刷机的色标检测自动变增益系统主要由DSP采样模块、基准电压调整模块、测量和显示模块和放大电路模块组成,色标检测自动变增益系统结构框图见图2. 模拟色标传感器送出的色标信号,送到放大电路模块对原始色标信号进行放大,接着送给DSP采样模块,对色标信号进行采样.DSP采样到的色标信号通过SPI总线送到第一个FPGA中,这个FPGA中增加了一个D/A转换模块,作用是将采样到的信号取峰值的2/3处作为新的基准电压,实现了基准电压随采样信号峰值的变化而相应地调整.将新的基准电压送给放大电路模块,实现色标信号相应的放大.第二个FPGA的作用是实现色标信号的测量和显示. 系统上电后,D/A转换模块输出初始默认的基准电压值,比如是2.5V.整个系统自动变增益的过程是先通过放大电路模块中的ADG电路进行放大系数的确定,然后在放大系数调整好后,通过D/A转换模块来调整新的基准电压.ADG电路是由一个3～8译