新一代工業(yè)包裝的按需噴印系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要 按需噴印是當(dāng)前工業(yè)印刷行業(yè)新興的一種技術(shù)，正在逐步取代傳統(tǒng)的連續(xù)噴印技術(shù)。本文介紹按需噴印噴頭的特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前工業(yè)噴印系統(tǒng)基本需求，結(jié)合包裝行業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用，設(shè)計(jì)一種低成本的按需噴印系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。具體介紹了整個(gè)方案的設(shè)計(jì)思想以及軟硬件實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 工業(yè)噴印 XJ128 UPSD3254 時(shí)鐘芯片 USB

引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，標(biāo)識(shí)技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。食品、飲料、煙酒、藥品及化妝品等包裝印刷企業(yè)需要頻繁或高速地將數(shù)字、條形碼、圖案或文字噴印于外包裝紙箱或其他物品上。小型噴碼設(shè)備移動(dòng)性強(qiáng)，能安裝在流水線的不同位置上，噴印時(shí)不接觸物體，并且能根據(jù)用戶的要求編輯、設(shè)置改變噴印的內(nèi)容。這使得小型的噴碼設(shè)備得到越來越廣泛的應(yīng)用。

目前，非接觸式小型噴碼機(jī)分為兩種:連續(xù)噴墨和按需噴墨。連續(xù)噴墨技術(shù)噴印速度快，但噴印質(zhì)量低；按需噴墨技術(shù)能噴印質(zhì)量和分辨率高得多的畫面。英國(guó)XAAR公司生產(chǎn)的XJ128噴頭是一款典型的按需噴印噴頭，這種噴頭能以200 dpi的分辨率在諸如紙箱和管筒這類多孔滲透和非多孔滲透性底基上進(jìn)行印刷，并可以使用油基、溶劑和紫外線固化等印墨。使用這種噴頭，將能以更快的速度噴印高質(zhì)量的圖形和文本[1]?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)噴碼機(jī)市場(chǎng)上，自主生產(chǎn)的只有連續(xù)式噴碼機(jī)，而按需噴印的噴碼機(jī)均是國(guó)外品牌，價(jià)格昂貴。自主開發(fā)研制按需噴印噴碼機(jī)已成當(dāng)務(wù)之急。本文介紹按需噴印系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方案。

表1  噴印系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)格說明

表2  PC機(jī)與從機(jī)的功能描述

1  整體設(shè)計(jì)

工業(yè)包裝噴印系統(tǒng)基本的功能要求如表1所列。

根據(jù)上述需求，系統(tǒng)分為主機(jī)PC和從機(jī)兩部分。各部分的主要功能如表2所列。

由表2可知，采用一塊單片機(jī)作為從機(jī)的主控制芯片足以滿足上述要求，而且價(jià)格低廉，可降低系統(tǒng)硬件成本。需要進(jìn)行大量運(yùn)算的圖像編輯和點(diǎn)陣數(shù)據(jù)生成的運(yùn)算，放在功能強(qiáng)大的PC機(jī)上操作，這樣不僅能快速進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，降低從機(jī)的成本，而且便于軟件的維護(hù)和升級(jí)。采用USB接口，使從機(jī)和PC機(jī)能方便的進(jìn)行通信，可大幅度提高使用操作的便利性。

2  硬件設(shè)計(jì)

從機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1  噴碼系統(tǒng)從機(jī)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

采用UPSD3254單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制芯片，液晶顯示和鍵盤實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話的功能。EEPROM存儲(chǔ)噴印信息，時(shí)鐘芯片提供系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，包括年、月、日、時(shí)、分、秒，通過USB接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。檢測(cè)器和旋轉(zhuǎn)編碼器用于檢測(cè)生產(chǎn)線上物體到來和測(cè)量物體位移。

UPSD3254是ST公司一款8051核的8位單片機(jī)，其內(nèi)部帶有PSD模塊，外部有豐富的I/O資源，內(nèi)部帶有大容量的Flash和RAM，能滿足系統(tǒng)對(duì)硬件資源的要求。此外，該芯片中帶有PSD模塊，可擴(kuò)展輸出以及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，并且它自帶了USB1.1模塊，可大大簡(jiǎn)化硬件電路上的設(shè)計(jì)[2]，提高系統(tǒng)的可靠性，降低生產(chǎn)成本。LCD采用128