印包行业知识及其工艺算法介绍（十）——色标追踪算法

常见工艺算法——色标追踪类

色标追踪是印刷包装非常常见的工艺，只要是有印刷图案的，都需要用到这种工艺。

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一、中断定长、脉冲禁止

中断定长和脉冲禁止的原理差不多，都适用于断续运动中，就是收到色标触发信号后，中断执行一段固定长度或者直接将指令禁止掉，比较简单。
虽然色标信号使用中断处理，但不同速度下停止的位置还是不一样的，所以在色标触发之前，需要切换到固定的速度下运行。
处理办法是，先找到基准色标位置，然后叠加一个切长的位置即为下一个色标进入的理论位置，那么，提前切长的2%的距离切换为低速，等待色标进入。
类似的处理还有色标屏蔽窗口的计算。
使用EtherCAT的探针功能以后，可以在动态运行过程中抓出色标对应的位置，并且可以转换成用户单位，同时支持旋转模式和线性模式，可以很方便地计算出偏差，并进行绝对定位，为这种跟标方式提供了更加高效和高精的方式。

关键词：断续运行，不受印刷质量影响，效率有限，不平滑

二、偏差补偿：齿轮/凸轮关系

在连续运行的设备中，我们需要不停机完成跟标功能，保证设备的运行效率，这就只能采取补偿的方式进行跟标了。
采用补偿方式跟标需要完成以下一些步骤：
1、建立采样轴和补偿轴的关系。齿轮/凸轮。采样轴一般使用旋转模式，以负载转动一个周期为模值。一般采用角度单位。这样，每个周期下，不论色标信号在何时进入，采样轴上都有唯一的一个绝对的位置与之对应。
2、确定色标基准位置并转化为用户单位。需要注意探针值的溢出问题。寻标/运行触发的第一个色标信号。
3、在基准位置的前后确定一个区间，作为色标窗口。窗口以外的色标信号全部屏蔽掉。

4、色标窗口内，取与基准位置偏差最小的信号作为最优解。
5、将这个最小偏差作为色标偏差。
6、根据采样轴和补偿轴的凸轮/齿轮关系，计算出补偿轴的补偿值。
7、给补偿值加入补偿系数、及其他一些补偿量，叠加至补偿轴。

探针数据（编码器单位）到用户单位的转化关系如下：

程序样例:

主从轴位置转化：
在实际应用当中，采样轴和补偿轴往往不是一个轴，他们之间还存在齿轮/凸轮关系。采样轴得到的偏差，就需要转化为补偿轴对应的偏差，进行补偿。这就需要用到主从轴之间的位置转化了。
齿轮关系是简单的一维比例关系，很好转化。

凸轮关系是五次多项式，每个主轴位置，也有唯一对应的从轴位置，CoDeSys中也提供主轴到从轴位置转化的指令。但由于五次曲线可能存在的非单调性，同一个从轴位置，可能对应多个主轴位置的解。这就需要了解凸轮曲线关系，分段去求解。SM3_Math库中的SM3_CalculatRoot提供五次多项式的求解功能。在实际应用中，一般我们使用二分法或牛顿迭代法求取最优解(详见54页)。
针对凸轮关系的几个轴的偏差转换，我们还要善于利于虚轴串联或并联来等效处理，有时候会更方便地解决问题。
相位偏移：
凸轮应用当中，除了周期关系，还有相位关系也非常重要。为了调整切点与色标点的相对位置，我们经常需要对轴与轴之间的相位关系进行偏移。
齿轮/凸轮应用当中，除了周期关系，还有相位关系也非常重要。为了调整切点与色标点的相对位置，我们经常需要对轴与轴之间的相位关系进行偏移。

扩展思考：
在我们理解了各种轴之间的齿轮、凸轮关系以后，那么我们可以求得任意轴的偏差，并经过正确的转换，补偿到任意轴上去。那么一组凸轮关系的轴，补偿到主轴和补偿到从轴，会有什么区别？

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