基于SPSS软件的高速高精度多点连续赋码系统研究与应用分析

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　　摘  要： 实现凹印设备大幅面多拼版高速高精度多点二维码连线赋码，并对设备进行调整。通过凹印机与赋码系统集成并进行试机实验，对试机样张上的二维码进行统计，并将统计后的数据在SPSS软件中进行频率与单因素分析。 影响赋码偏差的主要影响因素为印刷速度，可通过调节赋码喷头横向位置或调节印刷速度来降低赋码时的横（纵）向偏差;凹印连线赋码设备使赋码点位由12点增至18点，位置偏差有效控制在±0.4 mm范围内;赋码速度提升至约16000大张/小时，有效提高了烟标生产效率。 统计分析软件的分析结果表明，烟标多拼版高速高精度多点凹印连线赋码设备具备良好的生产效果，同时为不具备或只能进行拼版数少且质量不稳定的烟标连线赋码生产提供参考。
　　关键词： 连线赋码;凹印机;二维码;高速;高精度
　　中图分类号： TS 805    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.02.011
　　【Abstract】： To realize the high-speed and high-precision multi-point two-dimensional code connection of large-format multi-plate printing of gravure printing equipment and adjust the equipment. The gravitation machine was integrated with the code-coding system and tested. The two-dimensional code on the test sample was counted， and the statistical data was analyzed in the SPSS software for frequency and single factor analysis. The main influencing factor affecting the code deviation is the printing speed. The horizontal （vertical） deviation of the code can be reduced by adjusting the lateral position of the coded head or adjusting the printing speed; the gravure line assignment device makes the code point From 12 o'clock to 18 o'clock， the position deviation is effectively controlled within ±0.4 mm; the coded speed is increased to about 16，000 large sheets per hour， which effectively improves the production efficiency of the cigarette label. The analysis results of the statistical analysis software show that the high-speed and high-precision multi-point gravure line assignment equipment of the cigarette label has good production effect， and at the same time， it has no or only the number of imprinting and unstable quality. Line assignment production provides a reference.
　　【Key words】： Connection code; Gravure printing machine; Two-dimensional code; Cigarette label; High precision
　　0  引言
　　二维码[1]是利用在平面的二维方向上按一定规律分布的黑白相间的几何图形来记录数据、信息的条码，也被称为“二维条码”[2]。目前，随着移动互联网技术的发展和智能手机的普及[3]，以及二维码技术的广泛应用，其中最主要的就是二维码追溯体系[4]的构建。“一品一码”[5]每一最小包装单位的二维码都是不同的，这样可以很好地实现产品的管理和真伪的验证，这一举措在烟草产品上得到了充分应用，如鉴别产品真伪，保护自己权益[6]。因此烟包的赋码需求将在今后呈现快速增长的态势[8]。
　　在烟标生产过程中，多通过增加拼版数量来提高版面利用率，但由于设备限制仅能进行拼版数量较少的印刷与赋码。现有赋码采用离线赋码进行，且赋码点位最多为12个赋码点位，耗时较长。虽然连线赋码技术已出现，但由于技术、设备及工艺限制等因素的影响，很少有印刷企业对连线赋码技术进行应用与研发。因此，对凹印高速高精度多点连续赋码進行研究有较大意义。
　　1  影响因素分析
　　1.1  赋码因素分析
　　卷烟烟标应用的二维码为可变二维码[9]，可变二维码的应用推广是烟标“一品一码”的基础，根据赋码方式可分为离线赋码[10]和连线赋码[11]，这两种赋码工艺都可以进行烟标“一品一码”的生产。 　　连线赋码时，供料方式为卷筒纸供料，由于印刷与赋码连线进行，所以赋码时速度需与印刷速度同步，同时按印刷版面尺寸调节赋码位置，当第一次赋码完成后，即可持续进行赋码操作。根据对连线赋码过程分析，可能导致凹印连线赋码质量与效率降低的因素分为印刷速度因素，凹印连线赋码设备因素。
　　1.2  设备因素分析
　　为满足生产需求云南九九彩印有限公司以BOBST 820H型凹印机为基础，将张力控制系统、编码器、定位系统、气路、赋码控制系统、喷码系统[12]安装在第八色组顶部，进行了连线赋码改造。设备改造时，通过支撑架将定位系统、喷码系统、赋码控制系统等与凹印机进行支撑固定，固定导轨装有可横向移动的固定杆，固定杆装有编码器、光标赋码定位器、用于控制喷头自动升降功能的气路以及喷码系统;喷头后侧设有UV光固化装置;二维码连线检测设备安装于赋码部分一侧，如图1所示。其中改造后设备运行过程中存在的因素可能对赋码造成一定影响，如设备衔接不稳定或赋码偏差与糊码等。
　　2  赋码质量影响因素SPSS实证分析
　　2.1  调查统计
　　通过对该厂凹印连线赋码产品进行采样时，得凹印连线赋码试机时生产速度以100 m/min为间隔，将100 m/min～160 m/min分为七个实验组。综合目标产品生产要求，当160 m/min时赋码质量可以满足生产要求，但印刷效果未能满足生产要求;当   130 m/min时赋码质量与印刷效果皆满足生产要求。二维码检测指标引用Q/YNZY.J04.111-2018标准，其中小盒烟标赋码规范为：宽8±0.4 mm，高8±    0.4 mm，允许偏差为±0.5 mm，且被检二维码应符合唯一性原则。所以为确保凹印连线赋码质量稳定，对凹印连线赋码设备运行结果进行收集并采样，共采集35大张共630个二维码样品，并采用SPSS数据统计软件进行数据分析，通过图表将分析结果进行表达。
　　2.2  SPSS数据统计与分析
　　2.2.1  不确定因素情况下SPSS分析
　　通过SPSS软件将影响二维码赋码质量的因素作为变量进行分析，由于影响因素较多，需进行初步分析。结合各因素和生产规范得出，在允差范围内的二维码为合格品，不对烟标生产造成影响。在进行凹印连线赋码时，按照赋码规范：宽8±0.4 mm，高8±0.4 mm，允差范围±0.5 mm进行赋码，并对采样样本35印刷大张共630个赋码点位逐点进行检测，数据如表1所示。（注：表中首行表示检测次数，表内为每大张内合格二维码数量。）
　　通过Excel软件对实验数据进行整理，然后打开SPSS软件并导入数据进行数据分析。导入数据时需根据分析需要改变文件类型，数据导入后生成对应输出文档，此时在窗口出现一串代码，如下图2所示。将参检的二维码检测结果导入SPSS软件后，进行数据分析，频率分析结果如图3～图9所示。其中V1～V7对应100 m/min～160 m/min的速度。
　　由上图2-图8可得出，通过SPSS软件数据分析可以得出所選的630个有效样本中，每组各二维码偏差出现的频次变化，其中在允差范围内的样本数量占各自样本组87.8%～92.2%，出现频率较多的偏差为0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm，数量和约占各自样本组总数的70%～76.6%;最小偏差为0.1 mm，出现频率百分比分别为5.6%、13.3%、4.4%、10%、4.4%、0%、1.1%;最大偏差为0.7 mm，出现频率百分比分别为1.1%、2.2%、4.4%。将实验结果进行绘图分析，如图10-11所示。
　　由图9得，各实验组赋码合格数量均在79以上，合格数量先上升，后随着印刷速度的提升逐步降低。其中在120 m/min与130 m/min时达到最高合格数量83;在100 m/min与160 m/min时达到最低值79。对已合格二维码进行±0.3 mm范围内更小偏差统计，如图10所示。
　　由图10得，七组实验组赋码质量均可达到生产要求，其中以110 m/min时±0.3 mm范围内二维码数量最高，随着印刷速度提高，±0.3 mm范围内二维码数量逐渐降低，其中在130 m/min时数量达到第二峰值，随后±0.3 mm范围内二维码数量再次降低。通过数据分析可知，改造后的凹印连线赋码设备可以进行连线赋码，但赋码合格率暂未达到正式生产要求，需对7.8%～12.2%的偏差不合格率的产生原因进行分析，以便通过调整设备或原辅料来提高赋码合格率。
　　2.2.2  逐级排除因素情况下的SPSS分析
　　由于生产需要在进行凹印连线赋码时，需保持高速高精度多点连续赋码，以确保生产效率和质量。在对试机过程中采样的630个样张进行分析得出，设备安装位置可以实现二维码赋码且赋码质量已初步达到要求，但仍存在7.8%～12.2%的偏差不合格率，基于此需对其进行分析。
　　2.2.2.1  凹印连线赋码设备因素
　　对改造后凹印连线赋码设备进行检查得，赋码设备安装稳定性良好，赋码时赋码及支撑部分牢固无松动。对偏差大于0.5 mm的样张分析得出，其偏差多为横向偏差。由于赋码部分在导轨上横向排布，横向排布和移动可以满足烟标排版要求从而进行生产，若赋码喷头对应位置偏移就会导致赋码时出现横向偏差。出现横向偏差时可通过调节赋码部分在导轨上的位置，减小或避免赋码出现横向偏差。 　　2.2.2.2  赋码数量因素
　　由于通过凹印連线赋码进行烟标赋码，凹印版的应用增加了烟标印刷时的拼版数量，由胶印的12拼提升至18拼，拼版数量的提升增加了可赋码点位，对提升烟标生产效率有显著影响。通过上机实验及结果得出，赋码数量增多对赋码质量影响较小，赋码时存在的赋码偏差可通过调节印刷速度与赋码速度进行调节。
　　2.2.2.3  印刷速度因素分析
　　凹印连线赋码是指在烟标图文印刷完成后，通过加装在凹印设备上的赋码系统对印张进行赋码操作，赋码速度应与印刷速度相协同进行，从而完成烟标印刷生产。在凹印连线赋码时进行了100 m/min～ 160 m/min的七组试机，在通过样本数据分析得出参检各印刷速度下赋码偏差在允差范围内的二维码概率最高可达92.2%，其中约75%左右的二维码偏差在0.2 mm～0.4 mm范围内，且7.8%～12.2%的二维码偏差不合格率中也存在部分纵向偏差。
　　据频率分析得出，各印刷速度下均有0.6 mm与0.7 mm的赋码偏差，其中以100 m/min、150 m/min与160 m/min的较大纵向偏差数量较多，110 m/min～ 140 m/min的赋码质量较好。由于印刷速度对赋码偏差影响较大，在速度因素中进行SPSS单变量因素分析，导入4组数据进行分析，结果如图12。
　　通过SPSS软件的T检验分析出印刷速度对赋码偏差有较大影响，印刷速度升高，印刷速度与赋码速度失衡，导致二维码出现纵向偏差且二维码偏差数量逐步增多。由此得出印刷速度对二维码赋码合格率有明显影响，在后续生产中可通过调节赋码与印刷速度达到调节赋码质量的目的。
　　3  结果
　　通过云南省九九彩印有限公司现有烟标生产设备进行试机生产，对生产时出现的不合格烟标可变二维码进行因素分析及汇总，记录相关生产数据，利用SPSS软件对生产数据进行统计分析，进一步纠正或改善生产参数，为进一步调节完善凹印连线赋码生产设备的方案提供了参考依据。综合实验结果，7个速度梯度都可以满足18个赋码点位赋码，凹印使烟标二维码生产效率明显提升。实验所涉及的360个检测点中，有519个二维码位置偏差达到生产规范，其中有268个二维码偏差有效控制在  ±0.3 mm范围内。对可能的影响因素进行汇总分析，得出印刷速度为影响赋码偏差的主要因素，同时印刷速度受目标烟标产品生产要求影响，连线赋码时烟标印刷速度为130 m/min，所以赋码速度需与印刷速度相配合。12个赋码点位赋码提升至18个赋码点位赋码，明显提高了烟标印刷和赋码的效率与质量，为凹印连线赋码和相关设备改造提供了一定的参考。
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