在日常生活中，各种形状(如圆形、椭圆形、方形等)的玻璃瓶，如玻璃酒瓶、化妆瓶、饮料瓶等被广泛应用。瓶身上的精美图文，既作为产品的标识，也带给了人们美的享受。玻璃瓶丝网印刷机，就是一种将各种精美图文印刷于玻璃瓶瓶身的机械。

1 机械结构概述

玻璃瓶丝网印刷机主要由入瓶输送带、理瓶机构、夹放瓶机构、印刷机构和出瓶输送带几部分组成，包含理瓶轴、横移轴、旋转轴、上下轴、刮板轴和丝网轴共6轴。机械外形如图1所示。

①-入瓶输送带 ②-理瓶机构

③-夹放瓶机构 ④-印刷机构

⑤-出瓶输送带

图1 玻璃瓶丝网印刷机外形结构

2 设备动作要求介绍

2.1设备工作过程

“入瓶输送带”将上游来的玻璃瓶送入“理瓶机构”。“理瓶机构”可根据玻璃瓶的形状和大小，更换相应的夹具。

“理瓶机构”用机器视觉对送来的玻璃瓶进行定位，保证“夹放瓶机构”夹取的瓶每次能在同一角度被送入“印刷机构”的旋转轴夹具。

“印刷机构”以旋转轴作为主轴带动玻璃瓶旋转，上下轴、刮板轴和丝网轴作为从轴与主轴保持凸轮关系，共同完成瓶身图文的印刷。

印刷完毕的玻璃瓶再由“夹放瓶机构”放入“出瓶输出带”，完成整个产品的加工。

2.2玻璃瓶外廓位置扫描

印刷圆瓶时，由于瓶径固定，只需旋转轴与丝网轴相对运动，刮板轴和上下轴保持不动即能完成印刷，相对容易。

印刷方瓶时，也只需根据方瓶的长、宽尺寸和要印刷的面数，就能确定旋转轴与上下轴、刮板轴和丝网轴所应有的运动关系。

而椭圆瓶形状较复杂，不易直接计算，所以首次印刷时，需对玻璃瓶的外廓进行位置扫描，再以这些测取的数据来构建印刷过程中所需的主从轴的电子凸轮关系。其过程如下：

扫描前，先拆掉丝网和刮板，在其相当的位置装上水平光电开关和垂直方向的距离传感器。光电开关产生的水平光束相当于丝网位置，在被物体阻隔时输出信号;距离传感器产生的垂直光束相当于刮板，其功能为在指定距离上(如图2中尺寸a所示)检测到有物体时输出信号。

当椭圆形玻璃瓶在旋转轴上安装好，未作旋转时(顺旋0度)，如图2所示，玻璃瓶位于A位置，距离传感器位于C位置。

图2 玻璃瓶顺旋0度的外廓位置扫描

扫描开始，上下轴首先带动玻璃瓶上移至水平光束感应(如图2中B位置)，此感应信号被控制器检测并作为上下轴位置的抓取信号;然后，刮板轴带动距离传感器右移至垂直光束在a距离上有物体感应(如图2中D位置)，此感应信号被控制器检测并作为刮板轴位置的抓取信号。

抓取到这些位置数据后，上下轴再带动玻璃瓶返回A位置，距离传感器也返回C位置。然后旋转轴将玻璃瓶顺旋10度后，再重复上述过程。

按此方法，每次将旋转轴玻璃瓶顺转10度，就扫描、抓取、存储一次上下轴和刮板轴的位置。再使用这些数据，就能建立旋转轴与上下轴、刮板轴的凸轮曲线。一般情况下，因为玻璃瓶的外形对称，所以只需扫描到90度就能建立主轴旋转360度的凸轮曲线。

3 系统配置

根据上述机械结构与动作要求，确定控制系统架构如图3。

图3 控制系统架构框图

根据系统架构需求，确定采用如下表1所示的产品型号及数量。该架构中，HMI与DVP10MC11T的通讯连线有2条。一条为RS485，一条为Ethernet，分别与DVP10MC11T的PLC模块和MC模块连接。

表1控制系统产品型号列表

名称