新一代工業包裝的按需噴印系統設計

摘要 按需噴印是當前工業印刷行業新興的一種技術，正在逐步取代傳統的連續噴印技術。本文介紹按需噴印噴頭的特點，根據當前工業噴印系統基本需求，結合包裝行業的生產應用，設計一種低成本的按需噴印系統的實現方案。具體介紹了整個方案的設計思想以及軟硬件實現。

關鍵詞 工業噴印 XJ128 UPSD3254 時鐘芯片 USB

引言

隨著社會的不斷發展，標識技術在各行各業得到了廣泛的應用。食品、飲料、煙酒、藥品及化妝品等包裝印刷企業需要頻繁或高速地將數字、條形碼、圖案或文字噴印于外包裝紙箱或其他物品上。小型噴碼設備移動性強，能安裝在流水線的不同位置上，噴印時不接觸物體，并且能根據用戶的要求編輯、設置改變噴印的內容。這使得小型的噴碼設備得到越來越廣泛的應用。

目前，非接觸式小型噴碼機分為兩種:連續噴墨和按需噴墨。連續噴墨技術噴印速度快，但噴印質量低；按需噴墨技術能噴印質量和分辨率高得多的畫面。英國XAAR公司生產的XJ128噴頭是一款典型的按需噴印噴頭，這種噴頭能以200 dpi的分辨率在諸如紙箱和管筒這類多孔滲透和非多孔滲透性底基上進行印刷，并可以使用油基、溶劑和紫外線固化等印墨。使用這種噴頭，將能以更快的速度噴印高質量的圖形和文本[1]。現在國內噴碼機市場上，自主生產的只有連續式噴碼機，而按需噴印的噴碼機均是國外品牌，價格昂貴。自主開發研制按需噴印噴碼機已成當務之急。本文介紹按需噴印系統的一種實現方案。

表1  噴印系統的技術規格說明

表2  PC機與從機的功能描述

1  整體設計

工業包裝噴印系統基本的功能要求如表1所列。

根據上述需求，系統分為主機PC和從機兩部分。各部分的主要功能如表2所列。

由表2可知，采用一塊單片機作為從機的主控制芯片足以滿足上述要求，而且價格低廉，可降低系統硬件成本。需要進行大量運算的圖像編輯和點陣數據生成的運算，放在功能強大的PC機上操作，這樣不僅能快速進行大量的數據處理，降低從機的成本，而且便于軟件的維護和升級。采用USB接口，使從機和PC機能方便的進行通信，可大幅度提高使用操作的便利性。

2  硬件設計

從機的硬件結構如圖1所示。

圖1  噴碼系統從機的系統硬件結構

采用UPSD3254單片機作為系統的主控制芯片，液晶顯示和鍵盤實現了人機對話的功能。EEPROM存儲噴印信息，時鐘芯片提供系統實時時鐘，包括年、月、日、時、分、秒，通過USB接口與PC機進行數據傳輸。檢測器和旋轉編碼器用于檢測生產線上物體到來和測量物體位移。

UPSD3254是ST公司一款8051核的8位單片機，其內部帶有PSD模塊，外部有豐富的I/O資源，內部帶有大容量的Flash和RAM，能滿足系統對硬件資源的要求。此外，該芯片中帶有PSD模塊，可擴展輸出以及實現簡單的邏輯運算，并且它自帶了USB1.1模塊，可大大簡化硬件電路上的設計[2]，提高系統的可靠性，降低生產成本。LCD采用128