Адаптивне управління інфрачервоною іррадіацією в конвеєрних технологічних процесах

Abstract

Роботу присвячено розробці інформаційно-керуючої системи для автоматизації зонального інфрачервоного нагріву в поліграфічному виробництві. Досліджено проблему браку у вигляді «сирого шару» чорнил на лініях TICABPrint TPS (на базі друкуючих головок HP FI-1000) та обґрунтовано вимоги до предиктивного цифрового керування обладнанням. Запропоновано систему позонного дискретного управління на базі одноплатного комп'ютера Raspberry Pi 5 під управлінням ОС Linux. Розроблено алгоритми попіксельного аналізу макетів у колірному просторі CMYK, що дозволяють розділити площу друку на 14 незалежних зон та сформувати для них карту дискретних станів. Реалізовано метод синхронізації, де тригером старту є переривання від ToF-датчика під час фіксації краю заготовки. Просторовій трекінг матеріалу та видача команд виконуються через лічильник квадратурних сигналів інкрементального енкодера (фази А і Б). Керування реалізовано через шину GPIO напругою 3.3V (логічна «1») або 0V (логічний «0» для вимкнення ламп на білих полях). Для моніторингу створено веб-інтерфейс оператора на базі TCP/HTTP-сервера (порт :5000). Впровадження системи ліквідує брак та знижує енергоспоживання лінії.

The thesis is dedicated to the development of an information and control system designed to automate zonal infrared heating processes in industrial printing production. The study addresses product defects like "wet ink layer" on conveyor lines of TICABPrint TPS complexes (based on HP FI-1000 printheads) and justifies the requirements for predictive digital control of execution hardware. The thesis implements an information system for zone-by-zone discrete control using a Raspberry Pi 5 single-board computer running Linux OS. Algorithms have been developed for predictive pixel-by-pixel analysis of digital layouts within the CMYK color space. This software enables spatial discretization of images into 14 independent technological zones and generates a map of discrete states for each zone in advance. A synchronization method has been implemented where the physical trigger for starting the countdown is an interrupt from the ToF sensor when the edge of the blank passes. Precise spatial tracking of the material and command delivery are executed via a common counter of quadrature signals from an incremental encoder (phases A and B). Control is implemented through the GPIO bus by applying a voltage of 3.3V (logical "1") or 0V (logical "0" to disable the lamps on the layout's white fields). For system monitoring, a web interface was developed utilizing a TCP/HTTP server operating on network port :5000. The system completely eliminates defects and significantly reduces energy consumption.