一种卫星式柔版印刷机中心压印辊筒印刷压力识别方法与流程

1.本发明属于载荷识别技术领域，涉及一种卫星式柔版印刷机中心压印辊筒印刷压力识别方法。


背景技术：

2.随着“节约资源和保护环境”基本国策的全面贯彻，绿色印刷成为行业发展主流。柔版印刷作为绿色印刷技术之一，得到大力发展。然而，其印版的柔软性使得印刷过程中印刷压力成为决定印刷质量的关键所在，印刷压力设置不当将造成印刷图案变形、模糊甚至导致色阶变化。印刷压力的检测与控制成为评价印刷性能一个关键指标。
3.在印刷过程中，柔性印版与中心压印辊筒形成印刷压力对，承印物在柔性印版和中心压印辊筒双面压力作用下，将柔性印版上的油墨印在承印物上。此过程中，柔性印版和中心压印辊筒均处于旋转状态，且印刷压力随承印物的变化而变化，无法直接测量柔性印版和中心压印辊筒之间的印刷压力。因此，如何测量或识别印刷压力成为提升柔性印刷质量的关键技术。
4.需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供了一种卫星式柔版印刷机中心压印辊筒印刷压力识别方法，精准识别印刷辊筒的印刷压力便于印刷工艺过程中印刷压力的适当设置，防止印刷压力过大导致印刷变形，或印刷压力不足导致印刷模糊等现象，保证卫星式柔板印刷机的印刷质量。
6.为实现上述目的本发明采用如下技术方案：
7.该卫星式柔版印刷机中心压印辊筒印刷压力识别方法，包括以下步骤：
8.s1：印版辊筒和中心压印辊筒的振动信号采集；
9.s2：振动信号数据模型构建；
10.s3：压印振动信号最大相关峭度卷积滤波预处理；
11.s4：印刷压力识别模型构建；
12.s5：识别卫星式柔版印刷机的印刷压力。
13.进一步地，上述步骤s1具体是：
14.采集印刷过程中印版辊筒和中心压印辊筒两端振动加速度响应数据和轴心轨迹。
15.进一步地，印版辊筒振动加速度响应数据是指每个测量轴端包含水平、垂直以及轴向三组测量数据；中心压印辊筒振动加速度响应数据是指每个测量轴端包含水平、垂直以及轴向三组测量数据；印版辊筒轴心轨迹是指至少包含辊筒两端和辊筒中间三处中的两组轴心轨迹数据；中心压印辊筒轴心轨迹是指至少包含辊筒两端和辊筒中间三处中的两组轴心轨迹数据。
16.进一步地，上述步骤s2具体是：
17.所述振动信号数据模型构建包括柔版印刷机压印系统的离散化建模和含噪声干扰的压印系统振动响应振动信号模型构建；
18.s201：柔版印刷机压印系统的离散化建模；在有限的时间内，离散微元的个数与脉冲宽度δt的乘积是一个定值，离散微元的个数通过脉冲宽度δt的大小来控制，离散形式可以表示为：
[0019][0020]
式中，r1…
n
是压印系统离散化结构振动响应；h1…
n
为压印系统离散化结构振动响应传递函数；f0…
n
‑1压印系统离散化结构驱动载荷；δt为脉冲宽度；
[0021]
s202:基于上述振动数据测量，构建数据结构，建立含噪声干扰的振动响应的数据模型，响应基础模型为：
[0022]
r
δ
＝r δ＝hf δ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0023]
式中：r
δ
为含噪声干扰的振动响应；r为不含噪声干扰的振动响应的数据模型；δ表示振动响应中的测量误差；h为压印系统特性矩阵；f为印刷压力。
[0024]
进一步地，上述步骤s3具体是：
[0025]
压印系统振动信号最大相关峭度卷积滤波预处理，滤波预处理计算公式如下：
[0026][0027]
式中：ck
m
(t)是峭度指；是滤波系数，t是振动信号的周期，y是信号分量；m是位移数。
[0028]
进一步地，上述步骤s4具体是：
[0029]
s401：针对噪声信号对识别载荷的影响，建立正则化印刷压力识别基本模型，基本模型课表示为：
[0030]
f
λ,δ
＝(h
t
h λi)
‑1h
t
r
δ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0031]
式中：f
λ,δ
为正则化识别的印刷压力；h
t
为压印系统特征矩阵的专职矩阵；λ为正则化参数；i为单位矩阵；r
δ
含噪声干扰的振动响应；
[0032]
s402：基于压印系统特征矩阵的tikhonov广义交叉验证准则函数定义，其计算公式为：
[0033][0034]
式中：v
g
(λ)为tikhonov广义交叉验证准则函数；tr(.)表示矩阵的积；
[0035]
s403：压印系统tikhonov广义交叉验证准则函数最优正则参数计算，可通过式(4)得到正则参数的计算公式：
[0036][0037]
式中：λ
*
为最优正则参数
[0038]
s404：tikhonov广义交叉正则化的解识别较小的载荷，对于冲击、脉冲载荷等较多零解的稀疏载荷识别能力较差；因此，在tikgonov广义交叉正则化基础上，采用范数逼近识别稀疏载荷，范数逼近实现零载荷的识别，tikhonov广义交叉正则化模型可改写作：
[0039][0040]
式中：为范数逼近tikhonov广义交叉正则化参数，λ2为范数正则参数；λ1为范数正则参数，为惩罚项，||f||1为惩罚项；
[0041]
s405：求解范数正则化问题参数设置，如式(6)所示的范数正则化形式，根据关于稀疏载荷的先验信息确定λ1和λ2，λ1可取λ1∈[0.001λ
m
，0.1λ
m
]，λ
m
＝||2h
t
r||∞；λ2∈[0.1λ
*
,λ
*
]。
[0042]
进一步地，上述步骤s5具体是：
[0043]
将范数正则化参数、tikhonov广义交叉正则化引入公式(4)可求得卫星式柔版印刷机印刷压力。
[0044]
本发明的有益效果：
[0045]
(1)本发明针对柔版印刷机压印系统的离散化建模，将振动响应与传递函数离散化，系统结构细化，全面表征印刷机压印系统的动态特性；
[0046]
(2)本发明建立含噪声干扰的振动响应的数据模型，将印版辊筒和压印辊筒的径向振动、轴向振动以及轴心振动轨迹等多元数据融合，形成了全面柔版印刷机压印系统振动数据结构；
[0047]
(3)本发明采用最大相关峭度卷积滤波预处理滤波，消除了振动信号采集过程机器运转的背景噪声，保留了系统运转各驱动载荷的振动响应，防止噪声信号对印刷压力识别结构的影响；
[0048]
(4)本发明针对正则化印刷压力识别基本模型，解决了逆向问题奇异值对识别结果的影响，将识别过程随机不适定问题转换为适定问题，避免识别错误；
[0049]
(5)本发明利用范数逼近实现了系数载荷的识别，范数逼近实现零载荷的识
别。
附图说明
[0050]
图1是本发明的流程框架图；
[0051]
图2是本发明的流程图；
[0052]
图3是本发明辊筒振动信号滤波流程图。
具体实施方式
[0053]
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0054]
结合附图对本发明进行详述，具体步骤如下：
[0055]
如图1和2所示，该印刷压力识别方法，包括印版辊筒和中心压印辊筒的振动信号采集、振动信号数据模型构建、最大相关峭度卷积滤波处理、印刷压力识别模型构建以及印刷压力计算五大部分。
[0056]
印版辊筒和中心压印辊筒的振动信号采集，对印刷压力驱动下印版辊筒和中心压印辊筒振动响应采集；振动信号数据模型构建，是对柔版印刷机压印系统结构的离散化建模，以及据此模型含噪声干扰的压印系统振动响应振动信号模型构建；最大相关峭度卷积滤波处理，是对振动信号中噪声信号和非印刷压力驱动的振动信号的滤波处理；印刷压力识别模型构建，是在正则化印刷压力识别基本模型基础之上，采用压印特征矩阵tikhonov广义交叉验证准则函数和范数逼近tikhonov广义交叉正则化参数，建立印刷压力识别理论模型；印刷压力计算，采用以上处理方法对实施印刷压力识别。
[0057]
其中，印版辊筒和中心压印辊筒的振动信号采集，实况测量包括至少三种印刷标准工况的测试据；印版辊筒振动加速响应测量包括印版辊筒和中心压印辊筒两端振动加速度响应数据；轴心轨迹的实验测量包括印版辊筒和中心压印辊筒两端轴心轨迹测量；印版辊筒振动加速度响应测量，每个测量轴端包含水平、垂直以及轴向3组测量数据；中心压印辊筒振动加速度响应测量，每个测量轴端包含水平、垂直以及轴向3组测量数据；印版辊筒轴心轨迹测量，至少包含辊筒两端和辊筒中间3处中的两组轴心轨迹数据；中心压印辊筒轴心轨迹测量，至少包含辊筒两端和辊筒中间3处中的两组轴心轨迹数据。
[0058]
如图3所示，柔板印刷压印系统振动信号的最大相关峭度卷积滤波处理，包括卷积计算初始化、振动信号卷积计算、相关峭度值计算、计算最优滤波器向量以及解卷积计算。
[0059]
其中，卷积计算初始化，设置滤波器长度为350；峭度值判断，阈值大小为3。
[0060]
本发明所提供的柔版印刷机压印辊筒印刷压力识别方法的具体实施情况：
[0061]
在柔版印刷机印刷过程中，印版辊筒和中心压印辊筒分别接触承印物的内外侧，并在印版辊筒——承印物——中心压印辊筒之间存在印刷压力。随着印刷量的增加，印刷压力会随着印刷量波动变化，印刷压力过大导致印刷变形，或印刷压力不足导致印刷模糊等现象。本发明所提柔版印刷机压印辊筒印刷压力识别方法，将实时检测印版辊筒和中心压印辊筒的轴端振动加速度和轴心轨迹，并对柔版印刷机压印系统离散化建模，将振动响
应与传递函数离散化，全面表征印刷机压印系统的动态特性；进一步，将印版辊筒和压印辊筒的径向振动、轴向振动以及轴心振动轨迹等多元数据融合，形成了全面柔版印刷机压印系统振动数据结构，并采用最大相关峭度卷积滤波预处理滤波，消除了振动信号采集过程机器运转的背景噪声，保留了系统运转各驱动载荷的振动响应，防止噪声信号对印刷压力识别结构的影响；同时，建立正则化印刷压力识别基本模型，解决了逆向问题奇异值对识别结果的影响，将识别过程随机不适定问题转换为适定问题，避免识别错误，并利用范数逼近实现了系数载荷的识别，范数逼近实现零载荷的识别；最终实现卫星式柔版印刷机中心压印辊筒印刷压力的精准识别。
[0062]
卫星式柔版印刷机压印辊筒印刷压力识别方法，主要通过以下步骤实现：
[0063]
步骤1、印刷过程中心压印辊筒、印版辊筒振动加速相应、轴心轨迹的测量。
[0064]
其中，印版辊筒振动加速响应测量包括印版辊筒和中心压印辊筒两端振动加速度响应数据；轴心轨迹的实验测量包括印版辊筒和中心压印辊筒两端轴心轨迹测量；印版辊筒振动加速度响应测量，每个测量轴端包含水平、垂直以及轴向3组测量数据；中心压印辊筒振动加速度响应测量，每个测量轴端包含水平、垂直以及轴向三组测量数据；印版辊筒轴心轨迹测量，至少包含辊筒两端和辊筒中间3处中的两组轴心轨迹数据；中心压印辊筒轴心轨迹测量，至少包含辊筒两端和辊筒中间3处中的两组轴心轨迹数据；
[0065]
步骤2、柔版印刷机压印系统的离散化建模，在有限的时间内，离散微元的个数与脉冲宽度δt的乘积是一个定值，离散微元的个数可以通过脉冲宽度δt的大小来控制，离散形式可以表示为：
[0066][0067]
式中，r1…
n
是压印系统离散化结构振动响应；h1…
n
为压印系统离散化结构振动响应传递函数；f0…
n
‑1压印系统离散化结构驱动载荷；δt为脉冲宽度。
[0068]
步骤3、基于上述振动数据测量，构建数据结构，建立含噪声干扰的振动响应的数据模型，响应基础模型为：
[0069]
r
δ
＝r δ＝hf δ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0070]
式中：r
δ
为含噪声干扰的振动响应；r为不含噪声干扰的振动响应的数据模型；δ表示振动响应中的测量误差；h为压印系统特性矩阵；f为印刷压力；
[0071]
步骤4、压印系统振动信号最大相关峭度卷积滤波预处理，滤波预处理计算公式如下：
[0072]
[0073]
式中：ck
m
(t)是峭度指；是滤波系数，t是振动信号的周期，y是信号分量；m是位移数；
[0074]
步骤5、针对噪声信号对识别载荷的影响，建立正则化印刷压力识别基本模型，基本模型课表示为：
[0075]
f
λ,δ
＝(h
t
h λi)
‑1h
t
r
δ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0076]
式中：f
λ,δ
为正则化识别的印刷压力；h
t
为压印系统特征矩阵的专职矩阵；λ为正则化参数；i为单位矩阵；r
δ
含噪声干扰的振动响应；
[0077]
步骤6、基于压印系统特征矩阵的tikhonov广义交叉验证准则函数定义，其计算公式为：
[0078][0079]
式中：v
g
(λ)为tikhonov广义交叉验证准则函数；tr(.)表示矩阵的积；
[0080]
步骤7、压印系统tikhonov广义交叉验证准则函数最优正则参数计算，可通过式(4)得到正则参数的计算公式：
[0081][0082]
式中：λ
*
为最优正则参数
[0083]
步骤8、tikhonov广义交叉正则化的解更倾向于识别较小的载荷，对于冲击、脉冲载荷等较多零解的稀疏载荷识别能力较差。因此，在tikgonov广义交叉正则化基础上，采用范数逼近识别稀疏载荷，范数逼近实现零载荷的识别，tikhonov广义交叉正则化模型可改写作：
[0084][0085]
式中：为范数逼近tikhonov广义交叉正则化参数，λ2为范数正则参数；λ1为范数正则参数，为惩罚项，||f||1为惩罚项；
[0086]
步骤9、求解范数正则化问题参数设置，如式(6)所示的范数正则化形式，根据关于稀疏载荷的先验信息确定λ1和λ2，λ1可取λ1∈[0.001λ
m
，0.1λ
m
]，λ
m
＝||2h
t
r||∞；λ2∈[0.1λ
*
,λ
*
]。
[0087]
步骤10、将范数正则化参数、tikhonov广义交叉正则化引入公式(4)可求得卫星式柔版印刷机印刷压力。
[0088]
通过步骤(1)至步骤(10)，即可获得本发明卫星式柔版印刷机压印辊筒印刷压力识别。若存在偏差，可通过改变步骤(4)滤波器长度修改滤波性能；调整范数逼近修改系数载荷的识别，；调整范数逼近修改零载荷的识别。同样，可利用识别参数与识别精度关系式步骤(2)至步骤(9)完成识别性能的调整。
[0089]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。