图文喷墨打印机卷纸张力控制设计探究

图文喷墨打印机卷纸张力控制设计探究

吴仁忠，陈妙丹，郭兆红，潘林杰

温州工正智能设备有限公司，浙江温州，325000

摘要：随着行业的发展，对图文喷墨打印机的打印质量提出了更加严格的要求，其中影响打印质量的因素包括卷纸张力。本文主要分析了图文喷墨打印机的卷纸张力控制设计，探究了系统张力结构。

关键词：图文喷墨打印机；卷纸张力；控制设计

图文喷墨打印机采取了喷墨方式，将墨滴滴在卷纸上，在卷纸分切的影响下，完成了工程图纸的打印工作。在图文喷墨打印机的运转过程中，倘若此时卷纸的惯性转矩不断扩大，那么便无法对供纸系统的惯性作用产生影响。在打印工作完成之后，卷纸便会存在惯性，为了避免出现这种情况，在打印过程中需要确保打印卷纸完成恒张力运动，有利于提高图文喷墨打印机的打印质量。

1系统张力结构

图文喷墨打印机的张力控制系统不仅包括微控制器，而且包括外围控制电路。首先，相关工作人员需要加强对卷纸张力范围值的重视，并且不断进行调整，在张力检测机构的作用下，对张力值进行偏差计算。在实际的计算过程中，相关工作人员可以使用模糊控制算法，不断调整偏差，加大对张力执行机构的控制力度。在图文喷墨打印机的运转过程中，图纸的半径是不断变化的，为了可以保障系统的稳定性，相关工作人员需要加强对卷纸张力和线速度的重视。倘若图文喷墨打印机可以保持正常的运行状态，那么需要重视卷纸张力的恒定，并且确保磁粉制动机可以在线性区域内工作。不仅如此，相关工作人员需要不断调整磁粉制动机的制动转矩。卷纸张力会直接影响打印质量，工作人员需要对卷纸张力进行动态检测。构建一个闭环系统，加大对系统的控制力度。

图文喷墨打印机的张力控制结构主要包括制动部分和牵引部分。制动部分的主要组成成分为磁粉制动机和交流伺服电机，牵引部分的组成结构主要包括直流步进电机。这两部分结构在卷纸的作用下可以形成一个整体。牵引电机可以充分发挥自身作用，将卷纸送入相应的打印区域。驱动电机的存在可以为系统的平稳运行提供充足保障。磁粉制动器的主要作用就是可以保持卷纸张力。

2张力系统的硬件实现

如今，图文喷墨打印机已经对卷纸张力提出了相应的控制要求，张力控制系统主要可以分为几个模块，分别为通信模块，控制模块，执行模块，检测模块和电源模块。微控制器和存储单元可以组成一个良好的控制模块，光电编码器和传感器可以形成一个检测模块，伺服电机和磁粉制动器可以成为执行模块。张力控制系统要想进行通信，那么相关工作人员可以采取串口通信的方式。在传送相关数据信息的过程中需要加强对卷纸长度信息的重视，在系统设计过程中，相关工作人员需要选择合适的通信方式。在动态检测卷制张力值的过程中，传感器需要充分发挥自身作用，实时跟踪位置信息，在完成位置检测工作之后，需要将相关数值传送到系统上，系统会自动完成偏差处理。当前市场上的张力传感器价格较高，缺乏性价比，而且设计电路更加复杂化，无法在最大程度上满足喷墨打印机张力控制系统的要求。在计算卷纸长度的过程中，相关工作人员需要使用光电编码器，并且在光电编码器的作用下上传数字信息。在完成计算工作之后，相关工作人员需要在串口的作用下将其信息进行反馈，才可以完成打印工作，此时系统会停止打印。

3张力系统的软件实现

在系统的运转过程中，相关工作人员需要将系统纳入初始化的范围之内，然后对各个部分的信息进行处理。系统初始化完成之后，此时系统状态机便会接收到许多打印信息，这些信息主要源于上位机，在串口的作用下传输而来。当打印信息出现之后，此时系统便会自动进行打印，倘若没有接收到相关打印信息，那么系统就会陷入循环，不断进行接收。在信息传输的过程中，相关工作人员需要加强对系统持续的重视，并且及时进行调整，为信息传输的正确性提供充足的保障。在实际的打印过程中，光栅传感器会不断地输送检测信号，才可以加大对张力执行机构的控制力度，不断维持系统张力。

倘若此时系统的张力值超出了既定的范围，那么此时相关工作人员需要在第一时间内完成偏差计算工作，不断进行调整，才可以让系统处于更加稳定的状态。FPGA在信号传送过程中需要完成计算处理工作，模糊PID算法可以对误差不断进行调整。为了可以在原来的基础上不断增强系统的抗干扰能力，在电路设计的过程中需要采取合适的方式，并且完成脉冲控制信号的传输工作，加大对电机的控制力度。

4仿真结果

相关工作人员需要充分了解系统的控制要求，并且在相应的编译环境下完成系统的程序设计工作。Modulesim属于第三方仿真软件，这类软件不仅可以进行编写，而且可以仿真。通过对接跃响应曲线的分析，可以充分了解到常规的PID会出现许多不稳定的波动情况，但是模糊PID此时便充分展现了自身优势，可以在短时间内恢复稳定状态。这类仿真方法更加简单，可以达到理想效果，可视化程度得到了有效提高，实用价值较高。这一系统在采集相关信息的过程中会发出相应的数字化张力信号，在模糊PID的作用下完成误差调整工作，可以为系统的正常运行提供充足的保障，有利于提高系统的控制精度，而且系统的结构设计比较简单，实用性较高。

结束语：图文喷墨打印机卷纸的张力控制系统不仅结构设计简单，成本较低，而且可以有效弥补原始电路设计方法存在的不足。在当前的图文喷墨打印机的生产过程中，系统得到了广泛应用，控制系统的自适应能力较强，得到了其他行业的青睐。

参考文献：

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