ААС
К сожалению, научные фантасты всегда обходили стороной такую интереснейшую область техники, как полиграфия. (Кажется, вообще в художественной литературе труд печатников описывался только в связи с похождениями революционеров-подпольщиков).Если бы кто-нибудь решил в 50-х годах написать о будущем полиграфистов, главной фантастической деталью были бы печатные машины, которые, наподобие тех умных автомобилей, сами выполняют приводку и держат водо-красочный баланс. Но сегодня об этом можно писать разве что в технических журналах, да и то не в разделе новинок техники, а в статьях по обмену опытом эксплуатации.
Системы такого типа появились на рынке в начале 80-х. Мы уже привыкли к тому, что все новинки, связанные с прикладными применениями кибернетики, приходят из Японии. Так произошло и с этими машинами – первой внедрила системы с обратной связью в увлажняющем аппарате японская корпорация Ryobi. Принцип управления толщиной водной пленки на форме получил название ААС – Automatic Aqua Control. Дальше в этой статье мы будем использовать это сокращенное название.
Как это работает
На рис.1 показано устройство датчика, измеряющего толщину водной пленки. На самом деле он измеряет не саму толщину пленки, а яркость луча, отраженного от поверхности формы. Чем больше на форме воды, тем сильнее отблеск.
Внутри датчика находятся излучатель и фотоприемник, расположенные так, что луч, отраженный от поверхности формы, попадает на фотоприемник. Датчик закреплен на штанге рядом с формным цилиндром.
Обязательный этап подготовки системы к работе - выбор контрольного участка, то есть того пробельного элемента на форме, влажность которого будет измеряться и поддерживаться на заданном уровне. По координате вдоль образующей формного цилиндра этот участок задается простым перемещением датчика на штанге. Положение контрольного участка по координате вдоль окружности цилиндра задается несколько сложнее. При вращении цилиндра под датчиком проходят различные участки формы -плашки, растровые элементы, пробелы. Соответственно меняется уровень отраженного сигнала (Рис. 2, в). Характер сигнала может зависеть от скорости вращения. Поэтому измерение должно производиться на каждом обороте кратковременно, когда под датчиком находится пробельный элемент и сигнал достаточно стабилен.
Печатная машина имеет в своем составе оптоэлектронный щелевой датчик положения - связанный с одним из валов диск с равномерно расположенными на нем радиальными прорезями, который просвечивается фотоэлементом. При вращении цилиндров фотоэлемент генерирует последовательность импульсов, которая подсчитывается в блоке управления. По количеству импульсов, поступивших после начала цикла, блок управления “знает”, в каком положении находится в данный момент машина (Рис. 2, а)
Для указания контрольного участка следует установить формный цилиндр в такое положение, когда нужный пробельный элемент находится под датчиком, и нажать специальную кнопку. При этом запоминается положение машины (номер соответствующего импульса от датчика положения), и в дальнейшем при вращении цилиндров в этом положении будет формироваться стробирующий импульс, включающий измерение сигнала датчика ААС.
Далее сигнал от датчика преобразуется в цифровую форму. После этого он, во-первых, может быть просто отображен на индикаторе. Точная информация о степени влажности формы очень полезна в процессе печати. Однако при наличии в машине соответствующего исполнительного механизма можно построить и полностью замкнутую систему автоматического управления. Увлажняющий аппарат непрерывного действия представляет собой как раз такой исполнительный механизм. Как известно, дукторный валик такого аппарата вращается от собственного привода, и дозирование количества увлажнения производится за счет изменения скорости его вращения (изменением напряжения на двигателе привода). Поэтому несложно реализовать систему, автоматически поддерживающую заданную толщину водной пленки на форме (рис. 3)
Для печатника порядок действий при использовании ААС таков. Сначала нужно выбрать на каждой форме такой пробельный участок, который имел бы достаточную площадь (примерно 1 х 1 см) и обязательно располагался в поле бумажного листа. (Если такого участка нет - например, все поле печати занимают растровые элементы, - использование ААС невозможно.) Затем следует установить датчик точно над этим элементом формы и нажать кнопку запоминания позиции. После этого можно начать печать, и, когда установится стабильный баланс “краска-вода”, включить автоматику. Существующий на этот момент уровень сигнала с датчика будет запомнен как эталонный, и дальше система будет поддерживать толщину водной пленки на этом уровне, изменяя скорость вращения дукторного валика увлажняющего аппарата. В автоматическом режиме имеется возможность напрямую изменить с пульта эталонное значение; например, можно сначала при прогоне макулатуры снизить подачу воды настолько, чтобы началось тенение, а потом прибавить ее всего на 10-20%, что позволит стабильно работать на предельно возможном минимуме смачивания формы.
Опыт и особенности эксплуатации
На рис. 4 показано типичное изменение смачивания формы в процессе печати при ручном и автоматическом управлении.
Кривая A-F показывает характерный пример изменения увлажнения в начале тиража при традиционном ручном управлении с визуальным контролем по оттиску. Печатник контролирует качество оттисков и судит о том, нужно ли прибавить или уменьшить подачу воды, по появлению брака: если начинается тенение или “затягивает” растровые элементы, он прибавляет воду, а если на кромках печатных элементов появляются затеки воды, он уменьшает скорость дукторного валика увлажнения. В первый момент форма, как правило, несколько переувлажнена. В начале печати (на участке A-B) этот избыток достаточно быстро уходит, иногда настолько быстро, что начинается тенение (отрезок B-C). Заметив тенение, печатник спешит его убрать, увеличивая подачу увлажнения, а иногда еще и поливая увлажняющие валики вручную. После этого смачивание формы резко увеличивается, тенение исчезает (отрезок C-D). Точно угадать, насколько нужно увеличить скорость дуктора, очень сложно, и весьма вероятно, что через какое-то время на форме создастся избыток увлажнения. Но печатник заметит это только тогда, когда на оттиске снова появятся явные затеки воды (D-E). После этого печатник немного уменьшит подачу воды, и тираж будет продолжать печататься нормально – до тех пор, пока снова увлажнение не выйдет за допустимые границы (F).
На практике при ручном управлении могут встретиться и любые другие, порой весьма затейливые изменения водо-красочного баланса. Однако общей чертой является “блуждание” уровня увлажнения между верхней и нижней границами с периодическим выходом за допуск.
Сопутствующие трудности общеизвестны.Во-первых, в тираже присутствуют бракованные листы; если печатник опытный, он может заметить уменьшение или увеличение увлажнения по едва заметным признакам, и эти листы вполне сойдут за нормальную продукцию. Но, тем не менее, тираж получается неоднородным.
Во-вторых, увеличение смачивания приводит к небольшому снижению оптической плотности краски, а у печатника при этом естественная реакция - увеличить подачу краски. Если затем из-за большей подачи краски начнется тенение, он, скорее всего, увеличит подачу воды. В результате печать зачастую ведется при так называемом “завышенном балансе”, когда подается много краски и много воды. Это чревато перетискиванием, медленным закреплением краски, эмульгированием.
Причина этих трудностей в том, что печатник может контролировать только один конечный результат - оттиск, причем отклонения становятся заметны с некоторой задержкой. А управлять ему приходится двумя параметрами - подачей краски и воды.
Более того, один из двух процессов - управления водой и управления краской - можно поручить машине. На рис. 4 зеленой линией показана динамика процесса печати при включенной системе ААС. В первый момент на форму также подается увеличенное количество воды, чтобы избежать тенения на первых листах. Поскольку интенсивность предварительного смачивания программируется, нетрудно обеспечить лишь небольшое превышение по сравнению со стационарным режимом. Поэтому выход на режим происходит быстрее (G-H), а на оттисках это практически незаметно. Далее включается система обратной связи, которая реагирует на малейшие отклонения толщины водной пленки и возвращает ее к номинальному значению (H-I). Таким образом:
-
при ручном управлении человек является элементом петли обратной связи, причем он способен реагировать только на большие отклонения - появление брака в тираже (тенение или затеки воды);
-
при автоматическом управлении датчик фиксирует гораздо меньшие отклонения смачивания, что позволяет во время всего тиража держать постоянную (причем минимальную) толщину водной пленки.
Поскольку ААС включается автоматически при каждом пуске, печатник после предварительной настройки может вообще не уделять внимания увлажнению и сосредоточиться на слежении за приводками, марашками и общим красочным оттенком.
На ручнике
Автоматика – конечно, хорошо, но всегда найдутся такие ситуации, когда ручное управление – надежнее. Ведь офсетная печать – это такое богатство возможностей, которое до сих пор и не снится разработчикам всяких цифровых копиров и принтеров. Возьмем, к примеру, лакирование. Любая печатная машина позволяет лакировать продукцию, причем многими способами – водно-дисперсионным, масляным лаком, а при наличии УФ сушки – и УФ лаком. Можно лакировать как сплошным слоем, так и выборочно (через форму). Однако для работы системы ААС режим лакирования масляным лаком через форму представляет большую сложность. Дело в том, что отражение луча датчика от слоя прозрачного лака больше, чем от слоя увлажнения. Предположим, что система ААС при выборочном лакировании настроена, как обычно, и включена. Пока на пробельном элементе под датчиком присутствует только увлажнение, ААС будет работать правильно. Но стоит начаться легкому тенению (например, в зоне измерения появится легкая вуаль лака), как датчик “увидит” увеличение сигнала и система постарается скомпенсировать отклонение, уменьшив подачу воды. Но это приведет к еще большему тенению, форму закатает лаком, а ААС полностью прекратит подачу воды. То есть в этом случае получим вместо отрицательной обратной связи положительную. Поэтому при печати масляным лаком автоматику включать не следует, а управлять увлажнением вручную.
С другой стороны, тот факт, что датчик может видеть и измерять толщину слоя на форме не только для увлажнения, но и для лака, открывает новые интересные возможности. Известно, например, как трудно удержать требуемую толщину лакового слоя на оттиске при сплошном лакировании: визуально ее оценить практически невозможно, и редкий денситометр способен это сделать. Остается работать буквально наощупь, по липкости оттисков, – или использовать датчик ААС. Для сплошного лакирования нужно установить чистую (пустую) форму, заложить лак в красочный аппарат, “нацелить” датчик ААС на любой участок формы и включить режим измерения. Дальше в процессе печати остается только регулировать подачу лака так, чтобы показания датчика были постоянными.
Наверняка найдется еще много других интересных “недокументированных” применений этой системы. Главное – правильно понимать принцип ее действия.
Чудес не бывает
“Машина сама будет держать плотность краски”
Системы, выполняющие автоматическую регулировку не только увлажнения, но и краски, с замером плотности в разных точках листа “на лету”, тоже существуют; но это уже совсем другая история.
“Увлажнение контролируется по всему полю”
“Это не для нас”
Измеритель водной пленки - своими руками
Уже сейчас можно в общих чертах наметить постановку задачи. Для создания измерителя нужно решить две технических проблемы: построить собственно датчик, реагирующий на количество отраженного от формы света, и разработать электронный измерительный блок, выполняющий считывание сигнала датчика синхронно с вращением цилиндра. Дальнейшая обработка сигнала при нынешнем обилии специализированных микросхем является тривиальной задачей, но при создании датчика нужно найти ответы на несколько интересных вопросов. Например, определить оптимальный диапазон излучения, оптимальный угол наклона луча, параметры модуляции (очевидно, что для подавления помех от внешних источников света нужно модулировать излучение и применять синхронное детектирование).
Источник www.marsel.ru›articles/aac.html
