印刷,关乎色彩,品质来自于精准的控制,以及稳定可靠的系统运行。对于印刷工业,贝加莱一直与产业里最为卓越的创新企业合作,将自动化技术与行业工艺、生产需求紧密结合来实现机器控制、数字化能力的提升。

图1-贝加莱印刷行业业务覆盖各种机型
贝加莱的业务从卷筒纸印刷领域包括凹版、柔版(机组式柔版及卫星式柔版)、胶印(单张与轮转/间歇式轮转标签印刷)、商业轮转、塔式轮转、印后(胶装联动线/骑马订书线)、以及针对彩盒后道模切烫金、软包装后道分切、制袋,贝加莱的印刷几乎涵盖印刷机器印前到后道包装的全所有领域。
集成套色技术
在传统机械长轴凹版印刷转向电子轴的时候,都需要集成第三方专用套色技术,之所以如此在于传统意义的PLC无法设计“套色控制”这种非常复杂的多变量系统耦合与解耦算法,并且这样的系统通常价格昂贵,早在2003年贝加莱即开始与国内标杆性的机器制造商共同开发这一全新的技术实现方法。开创性的在控制器上集成套色算法,这基于贝加莱控制系统的算法设计与高性能,将套色与传动控制集成于同一控制器,这使得整体成本得到大幅下降。

图2-电子轴传动凹版印刷系统
套色系统之所以复杂在于卷筒纸印刷过程中,不同材料其张力不同,在速度、加速度不同情况下,经过压印力、烘干等会造成纸张的变形,而这个变形对于每个色组又是变化的,另外,由于纸张是连续的,会产生相互的干扰,调整任何一色都需要考虑对其它单元的影响,这使得印刷套色成为了一个非常复杂的问题,贝加莱通过对整个过程的物理对象建模,并与合作伙伴进行大量的测试验证,能够形成稳定的套色工艺算法,确保在变化的材料、速度、加速度、温度等变化情况下的自适应能力。

图3-印刷套色的原理

图4-集成套色的凹版印刷控制
通过10余年的合作,不仅在集成套色,双方同时也不断技术加深研发力度,在工艺记忆功能—它可以为重复印刷降低开机浪费,以及包括机器人换版、远程诊断与维护等诸多功能。从最初的220m/min到今天,已经达到了550m/min的印刷速度,效率及品质大幅提升。
为印刷而设计的软硬件系统
在印刷控制方面,不仅包含套色算法,在针对多种张力控制模式、色标检测方面,贝加莱都有非常成熟的硬件与软件模块来支撑行业应用的快速开发。

图5-更多印刷控制功能设计
张力控制
对于卷筒纸印刷类印刷,首要是在于张力控制,贝加莱提供的张力控制算法可以针对各种场景下的张力控制。无论采用开环、摆辊、张力传感器的单区、多区耦合解耦控制,均可以响应。在加速或减速区域里,同样可以确保稳定的收放卷张力控制。

图6-张力控制
图6为贝加莱的张力控制模块的配置界面,用户可以根据自身的应用场景设置模式、参数。
色标检测
在出现偏差后,色标检测的精度和响应速度是印刷品质控制的关键一环,对于贝加莱的控制系统,其可以实现高速的色标信号捕捉,并与伺服轴的电机编码器高速计算偏差,针对不同的印刷场景。包括了不同的连接方式。可以采用数字量、模拟量、光纤传感器多种方式,可以支持的印刷速度高达1200m/min。

图7色标检测模块
图7为色标传感器检测结构,可以处理高达600m/min的色标信号本地处理。
集成套色控制
在偏差出现后,如何调整相位以获得对偏差的调整,是由套色算法决定的,贝加莱的集成套色是区别于传统的专用套色系统。它的集成意味着色标检测、套色算法、传动集成于一体,实现整体的集成控制。它利用了贝加莱PLC本身具有强的算法设计与处理能力,因此,可以将传统需要专用套色的任务由PLC来进行执行,并通过实时以太网POWERLINK与传动系统进行耦合,以获得高速的响应能力。

图8-套色控制能够确保
图8显示了在加速段,套色系统也可以实现精准的套色控制,达到高印刷品质。
mapp的软件封装
同样,这些色标处理(也可以基于视觉方式来进行检测)、卷取张力控制、套色均被封装为可复用的mapp模块。机器开发者可以配置这些mapp模块,以实现专业的印刷机控制系统开发。

图9-mapp的印刷机系统软件开发
图9就是一个将喷墨的套色、卷取、轴控配置的机器。当然,除了针对工艺控制外,mapp还有众多的模块赋予机器数字化能力,比如mappOEE用于计算整机的OEE、mappRecipe用于快速可视化方式拖拽构建配方管理、mappEnergy用于能源统计、mappAudit用于审计追踪(食品与制药工业的印刷包装)、mappTweet用于提供数据的邮件或短信发送,例如报警、事件。
数字印刷-面向大规模定制化生产
大规模定制是智能制造所追求的,在印刷产业,贝加莱在数字印刷领域一直处于前沿领域,早在2010年左右,贝加莱已经开始与全球领先的数字印刷领域领导企业开展了合作,这包括了HP Indigo系列,以及HP的T系列卷筒纸印刷(如图10所示)。借助于贝加莱在印刷领域的张力控制技术、直接驱动技术,将传统印刷的高速性能与喷墨技术的个性化能力完美融合,形成了真正的“大规模定制”生产。

图10-HP T系列卷筒纸数字化印刷技术
另一个卓越的个性化生产代表是来自于贝加莱在啤酒饮料灌装领域的卓越伙伴Krones,它在其贴标单元采用了全新的喷墨打印技术,与原有的贴标技术技术结合,使得标签可以被个性化打印,而又能高速贴标到各种瓶上,这是典型的跨界融合,贝加莱为其提供了高精度定位与极速控制技术,确保贴标的精度,机器的稳定控制,如图11所示机器。

图11-贴标与喷墨技术带来个性化的生产能力

图12-捷拉斯的标签与数字印刷结合
Gallus是标签印刷领域的领导者,在传统上就与贝加莱有久远的合作,在其新的DCS 340上,开创性的将标签印刷与数字印刷技术融合,能够实现联线的标签个性化生产能力。
这些创新的设计使得“大规模定制”得以实现,既借鉴了传统卷筒纸印刷的高速能力,又结合了喷墨技术的个性化能力,两者结合,真正实现人们理想中的“批次为1”生产。
烫金温度控制智能算法
在大量的印刷包装过程中,烫金也是一个难题,加热块与被烫金对象间经由蜂窝板,这个传导过程由于烫金板形变,导致烫金板与对象间空隙并不是均匀,影响热传导过程稳定性,现实条件约束,被控对象无法直接测温,在另一个维度,加热区相互有温度干扰,这带来了温度的不均匀,也会影响不同尺寸规格下的烫金效果,第三个需要被考虑的维度在于机器速度不同,散热因素影响,在多个因素的综合影响下,烫金需要一个更为智能的算法来平衡这些相互之间的干扰,稳定输出工艺。

图13-烫金智能算法
贝加莱通过基于物理模型的自适应温控方案,对加热板的热量经蜂窝板向烫金块的传递过程进行热传导建模,并在模型中考虑所有干扰传热的主要因素,如烫金速度、环境温度、烫金块大小、是否吹风等。因此,基于此模型可以计算出烫金块的准确温度,从而为温度控制提供反馈值。之后,控制策略中,在基于物理模型的温度反馈控制基础上, 融合前馈控制以补偿干扰引起的温度波动,最后具有自适应能力的温度控制。贝加莱不断耕耘本土印刷机械领域的控制应用,为用户提供更高品质、更小批次的灵活生产能力。
2025-11-28
2025-11-28
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10月31日,以 “解锁・下一步” 为主题的2025红帽论坛暨媒体沟通会在北京JW万豪酒店盛大召开。红帽通过核心主旨演讲、重磅新品发布、权威报告解读及高层对话,全方位展现了其以开源技术破解行业痛点、引领企业数字化转型的实力与愿景,为 AI 时代的企业创新注入强劲动力。
作者:何发
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