浅谈光电技术在印刷包装中的应用

       随着光学、电子技术等一系列新技术的引入，包装印刷技术设备日趋先进。光电技术在现代印刷包装技术中占有很重要的地位，包括实现自动控制的包装机、电子制版分色等。为探讨光电技术在印刷包装领域中的应用，本文将讨论包装控制过程中的光电检测技术和印刷制版的激光技术。

    一、包装过程的光电检测技术

    光电检测主要是用光电传感器进行测量。光电传感器的工作原理是：光源产生光通量，光通量的参数（如辐射能流的横截面积、光谱成份及发光强度等）受被测对象控制，然后由光电器件接收再转变成电参数的变化进行测量。在不同的工作环境中可以采用不同的光源，如白炽灯、激光、发光二极管等。有时被控对象本身即为信号源，如包装袋上的马克线。

    由于一般情况下直接检测的信号较为微弱，也缺乏稳定性，故常在控制电路中加上放大整形电路，从而提高系统的实际操作能力。测量机构有指示仪表、报警器、数字显示器及产品分选装置等，由它们显示产品相关测量值或对产品自动分类。通常为实现自动调节生产过程使被控量维持不变或按某些规律变化（如实现包装袋分切的位置自动调整）需在电路中加上反馈电路。

    光电检测系统具有结构简单，检测距离长、精度高、反应速度快、使用寿命长等优点。在模式识别中有其独到的优势。它可以实现无接触检测，没有力和力矩作用于被测物，即使被测物有较大的冲击作用，对检测仪表亦无损害。同样，对一些包装制作工艺要求较高的产品，如食品、药品计数时可利用其非接触这一特点进行测量。光电检测电路由电子元件或集成电路组成，成本低，灵敏度高，可实现快速测量，指示值的客观性等，易于自动化。随着计算机技术和机械工业的发展，可实现光一机一电的结合，运算处理数据、校验、逻辑判断、储存等，从而实现包装过程的精度可调和同步供送。

    为说明问题，现举一个包装自动控制过程位置检测定位的例子：

    由于包装作业过程中，卷筒半径不断减小，包装纸所受张力变化，送纸辊与包装纸之间的摩擦系数受环境温湿度的影响而波动，加上商标印刷误差以及送纸、纵封、切断等的差异，使得刀辊的实际切线偏离规定部位。尽管每次误差很小，但由于机器高速运转长时间积累，而必导致切线严重偏离，降低包装质量，甚至造成废品。为此有必要在系统中加设自动的光电定位检测控制设备。

    光电检测定位系统用光电跟踪检测包装纸上的定位色标，通过比较送纸速度与横封切断速度的误差，输出相应的控制信号，推动执行机构自动定位或进行误差补偿。为检测可靠，要求定位色标与包装纸的底色有明显差别，反差越大检测越灵敏。色标要求颜色鲜明，印刷油墨要均匀，要占有一定的面积，一般色标呈矩形，长宽要有合适的比例。根据包装材料的不同，光电检测分为透射式和反射式两种。透射式用于透明材料的检测，包装材料在发射头和反射头之间通过，用这种方式即使包装材料在给进过程中有些跳动，也不会影响检测灵敏度，且不易受环境灯光的干扰。反射式其发射头和反射头在同一方向，要求会聚光束在包装材料或反射板上形成焦点，所以不允许包装材料在通过检测部位时有较大的跳动。按不同的包装形式和包装要求，有不同的光电检测定位装置用在给料、制袋、封切的包装机中。

    二、印刷制版中的激光技术

    激光是一门新兴学科和高新技术，自20世纪60年代初诞生以来就受到世界各国的重视并迅速发展。使得激光的应用范围不断扩大，与之相应的许多领域发生了深刻的变化。全世界印刷工业和其它工业一样也积极采用这项新技术。激光在电子制版分色、激光照排、全息印刷技术等中均有应用，而且大大优化了印刷系统。限于篇幅，本文只讨论激光在制版中的应用。

    印版是印刷过程中不可缺少的部分，它是把油墨转移到承印物上的媒介，印版的好坏直接关系到印品的质量，印刷工业中一直都在努力改进制版工艺，以期能最快最好地制出印版，同时减轻劳动强度和降低制版成本。前期对凹印、凸印和胶印印版的制作主要靠手工、机械、化学腐蚀、电能照相技术等，但这些方法存在缺乏操作稳定性、制版时间长等缺陷，自激光诞生后这些问题就迎刃而解了，利用激光的高强度、高相干性、单色性可以迅速可靠地制作出印版。

    激光雕刻印版即把聚焦的激光束射向印版，把印版的指定范围熔化，然后去除不需要的部分，制出凸、凹的图像，图像的形状、大小、尺寸等可由电子调制来控制。一般说来，当激光的功率密度达到10-lOw/cm时制版材料（包括陶瓷）都要熔化或者气化，而中等强度的激光束经透镜聚焦后，在焦点处得到的功率密度值远远大于上述数值，故激光比较适合雕刻印版。激光因其有单色性、高能、相干性好等特点，在雕刻制版方面表现出很强的优越性，尤其是现代的紫激光技术的发展和应用，使得印版的制作更趋完善。激光具有高强度，不仅对非金属材料（如成像胶片、感光树脂版和塑料版材等）熔化蚀刻，而且也能将金属材料（镍、铅、钢、铬等版材）熔化。甚至能蚀刻耐火度很高的陶瓷辊，与其它方法相比，其蚀刻范围要广泛得多。激光制版速度快、质量好。一般刻一个对开的时间为3min左右，若采用波长更短的紫激光技术，时间会更短一些，而且可以提高解像力，确保网点质量。因激光相干性好、能量集中，所以其雕刻效率高，总耗能少。激光制版并非十全十美，其中存在的问题在于激光直接雕刻金属的效果不佳。因激光蚀刻的着墨孔不光洁、有毛刺，同时金属表面对激光的反射作用大，只有使用大功率激光器才能雕刻。一般解决这个问题的办法是在金属滚筒外面套上树脂或塑料套筒，激光不直接在金属版上雕刻。

    现代制版工业中的激光技术主要表现在CTP技术和紫激光技术上。

    三、结语

    光电检测技术和激光技术都可以归结为光电技术范畴。现代新技术、新设备的出现和发展不再是单一学科的发展，而是多种学科相互渗透、相辅相成的结果。印刷包装中采用光电技术是基于光学、电子技术、原子物理学、量子力学等学科，在信息、控制和系统的理论基础上发展而形成的综合技术，而且它们的发展也一定会给印刷包装工业带来良好的经济效益和社会效益。

信息来源：中国自动化网