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摘要：随着我国现阶段科学技术水平的不断提升，我国的印刷机自动化水平也越来越高，越来越多的精密全自动印刷机被应用到实际的生产过程当中。但是，在精密印刷机使用过程中，由于其纠偏平台运动误差的存在，往往会给印刷机的正常使用以及印刷质量造成非常不良的影响。只有做好纠偏平台误差的分析以及标定研究工作，才能从根本上实现我国印刷水平的整体提升。基于此，本文以精密锡膏印刷机为主要研究对象，对纠偏平台的运动参数误差以及标定进行了相应的分析和探讨。
关键词：纠偏平台；误差分析；标定研究；精密锡膏印刷机
精密锡膏印刷机作为现阶段我国印刷行业较为常用的一种印刷设备，随着我国相关技术的不断成熟，其自动化水平也越来越高，但是就现阶段我国精密锡膏印刷机使用而言，依然存在着诸多问题，其中最为显著地就是印刷线路板（PCB）问题。导致PBC出现问题的因素有很多，其中非常重要的一个原因就是锡膏偏移[1]。一般来说，导致锡膏偏移的主要原因就是印刷机纠偏平台在运行过程中出现运动误差，因此，做好精密锡膏印刷机纠偏平台误差分析以及标定工作对于提高印刷质量有着非常深远的影响。
一、精密锡膏印刷机纠偏平台运动系统概述
对于现阶段我国印刷生产线上使用的精密锡膏印刷机而言，其主要是由视觉测量系统、纠偏平台系统、CCD相机以及表示点等组成。在实际的印刷机进行生产活动的过程中，纠偏平台以及平台纠偏算法作为较为关键的一个部位，在实现印刷机精密对准方面发挥着非常积极的意义。但是由于受诸多因素的影响，例如纠偏平台运动系统重复定位存在误差、机构制造以及装配误差等等，纠偏平台的对位精度往往会对印刷精度产生着非常大的影响。只有对纠偏平台误差源进行分析以及补偿，并以此基础推导出消除运动误差的标定算法，才能有效地保证印刷质量以及精度的整体提升。
对于精密锡音印刷机纠偏平台而言，其主要由伺服电机、联轴器器、精密研磨滚珠丝杠、直线滑轨、深沟球轴承、角接触球軸承、铰链连杆机构、高精度支撑滚轮等构成。其主要工作原理为：在纠偏平台动平台以均匀分布着4个滚轮为支撑，滚轮则是以定平台为支撑，以此来实现其在定平台上进行自由运动；纠偏平台运动中的电机轴主要分为X平台和Y平台，在实际的运行过程中，电机轴X可以实现平台左右移动，电机轴Y可以实现同向前后移动以及旋转运动。
二、纠偏平台误差源分析
在现阶段我国精密锡膏印刷机应用过程中，其纠偏平台出现的误差主要包括两种，一种为系统误差，一种为随机误差。系统误差主要指的就是由于系统相关构建出现问题造成的误差，例如滑块与滑轨误差、动平台XY轴垂直度误差等等；随机误差指的就是由于系统问题出现的误差，例如动平台定位误差。
正是由于纠偏平台诸多误差因素的存在，所以，在对误差进行分析以及测量的过程中，理论平台模型往往与实际的平台运动模式之间存在着较大的差距，因此，在实际的研究过程中，可以通过简化纠偏平台运动系统的方式，结合直角坐标系0-XY这种方式，就可以得到相应的误差源模型[2]。研究结果发现，纠偏平台存在的系统误差源要比随机误差源要多且影响更大，详见图1。因此，在实际的工作过程中，做好对于纠偏平台的运动学标定，对于消除系统误差有着非常积极的意义。
图1:纠偏平台误差模型
三、纠偏平台标定以及纠偏方法探究
1、纠偏平台标定
在对纠偏平台进行标定时，我国现阶段大多是以印刷机视觉测量系统中的像素视场范围以及电机运动范围为依据来进行标定操作。本次研究对于纠偏平台标定主要是由以下几个步骤组成：首先是对动平台标定板进行确定，一般来说，在对动平台标定板进行确定时，往往是根据印刷机动平台大小来对其进行制订。标定板一般是由标识远点组成，一般是以左下角的标识点作为第1个标识点，以右上角的标识点为最后一个标识点。
其次是X方向的平移标定，在对X方向进行平移标定时，应将动平台3个步进机各自回到基准为5mm处，调整量为±5mm，Y向基准位保持不动，将CCD相机运动至第1个标识点，电机轴X以0.2mm的步距由正向极限位运动至反向极限位，每一次步距停止后，视觉测量系统应对匹配的标识点坐标进行拍摄，并对标识点相应的位置姿态信息进行记录[3]。重复上述动作，待到最后一个标识点标定完成后，根据所记录的所有信息建立X电机轴输入量与动平台实际运动姿态对应关系，并制定相应的表格。
再次是对Y向轴的平移标定，其主要方式基本与X向轴平移标定相同。不同的是，电机X向保持基准位不动，Y1与Y2电机同时以步距0.2mm有正向极限位运动至反向极限位，做好整个过程中信息记录工作，并制定相应对应量表。
最后是角度标定，在进行角度标定时，应将动平台中3个步进电机各自回到基准为5mm，保持电机X向基准位不动，将CCD相机运动至第1个标识点，Y1与Y2电机同时以步距0.2mm异向运动，Y1由正向极限位运动至反向极限位，Y2由反向极限位运动之正向极限位，在这一过程中，视觉测量系统应做好相应的记录工作，并制定相应的对应表格。
2、标定的纠偏方法
在印刷机进行生产的过程中，一般都是通过视觉测量系统所拍摄到的信息与实际的PCB以及钢网表示坐标进行转化，并通过相应的计算来得出纠偏的平移量以及角度。现阶段常用的标定纠偏方法主要有以下几种。
第一种方法为动平台X向以及Y向平移纠偏方法。这种纠偏方法主要依据为：在进行平移标定时，对于电机的输入量以及动平台实际的运动姿态之间的映射关系进行了相应的标定，因此，可以通过两者之间的标定数值以及映射关系来对误差进行确定，进而计算并确定出出平移量在线性插值区内[4]，然后通过反差值的方法实现对于动平台X向以及Y向的平移纠偏。
第二种为动平台调整角度纠偏方法。这种方法是以Y1、Y2点处于基准位5mm处时的标定角度为0°，Y1电机从由正向极限位10mm运动至反向极限位0mm，与此同时，Y2电机有反相机限位0mm运动至正向极限位10mm，步距为0.2mm，每次移动都应对其与基准位形成的标定角度进行记录。对于角度纠偏，其采用的纠偏方法为是插值方法，其插值与平移纠偏方法基本相同。
综上，精密锡膏印刷机作为印刷生产线上关键设备之一，一旦其纠偏平台出现运动误差，将会对印刷的精度以及质量造成非常严重的影响。只有做好精密锡膏印刷机纠偏平台的误差分析以及标定工作，才能不断提高我国现阶段印刷产品的整体质量。本文通过对锡膏印刷机纠偏平台的运动结构以及误差源进行分析，并结合纠偏平台几何参数误差以及运动参数误差的测量结果，以此为基础制定出了有效的标定算法。研究结果表明，标定算法可以有效的消除纠偏平台误差，对于提高印刷机印刷精度产生着非常深远的影响。
参考文献：
[1]张帅朋. 全自动锡膏印刷机高精密视觉对位技术研究与应用[D].华中科技大学,2016.
[2]莫景会,张宪民,冼志军,梁经伦,邝泳聪.精密锡膏印刷机纠偏平台误差分析及标定研究[J].机械设计,2014,31(11):93-96.
[3]吴晖辉,张宪民.视觉全自动锡膏印刷机纠偏平台研究[J].机床与液压,2011,39(23):31-34.
[4]刘宏,邝泳聪,王文昌,梁经伦,张宪民.锡膏印刷机纠偏平台的运动学与误差分析[J].机械设计,2010,27(05):49-53.
论文作者:覃昌仁
论文发表刊物:《科技新时代》2018年5期
论文发表时间:2018/7/20
标签：误差论文; 平台论文; 印刷机论文; 精密论文; 锡膏论文; 电机论文; 过程中论文; 《科技新时代》2018年5期论文;