CN116968458A - 一种打印机色带的控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种打印机色带的控制方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种打印机色带的控制方法、装置、电子设备及存储介质。本发明涉及打印机技术领域，应用于打印机，该方法包括：获取打印机各部件的参数信息，其中，打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮；根据参数信息，估计色带的当前形变量；若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。本发明的技术方案，通过获取打印机的参数信息，根据参数信息估计色带的当前形变量，并基于色带的当前形变量控制色带的收卷机构和/或放卷机构，旨在实现对打印机的当前形变量的准确估计，提升打印机的安全性。

Description

一种打印机色带的控制方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及打印机技术领域，尤其涉及一种打印机色带的控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
热转印打印机在工业上有重要的地位，可以快速通过热烫色带将图案打印到物体表面上。
目前，典型的热转印打印机的重要设备包括两个用于收/放色带的步进电机，打印头。好的打印效果打印依赖对色带余量、色带半径、色带张力等状态数据的监控。例如，在打印过程中，由于两个步进电机之上的色带半径会发生变化，且打印头对色带的下压造成色带形变，从而造成打印效果不理想，或者色带拉扯过紧而崩断色带，目前在工业上，存在无法全面地监控或估计打印机的色带长度、电机角速度等状态量的问题。
发明内容
本发明提供了一种打印机色带的控制方法、装置、电子设备及存储介质，旨在实现对打印机的色带的当前形变量的准确估计，提升打印机的安全性。
根据本发明的一方面，提供了一种打印机色带的控制方法，应用于打印机，该方法包括：
获取打印机各部件的参数信息，其中，打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮；
根据参数信息，估计色带的当前形变量；
若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。
可选的，传感器的参数信息包括霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值；色带的参数信息包括色带总长度、色带弹性模量、色带临界长度、色带厚度和色带在力传感器两侧的夹角；打印头的参数信息包括打印头与色带之间的摩擦力；收卷机构包括收卷色带和收卷电机；其中，收卷色带的参数信息包括收卷色带最小半径，收卷电机的参数信息包括收卷电机控制力矩；放卷机构包括放卷电机和放卷色带；其中，放卷电机的参数信息包括放卷电机控制力矩；转轮的参数信息包括转轮半径。
可选的，获取霍尔角度传感器的角速度，包括：获取收卷电机的收卷速度、放卷电机的放卷速度和色带的释放色带长度；根据收卷速度、放卷速度、转轮半径、色带临界长度和释放色带长度，确定角速度。
可选的，获取力传感器的压力值，包括：确定收卷色带的预设收卷色带长度和放卷色带的预设放卷色带长度；根据色带在力传感器两侧的夹角、色带弹性模量、色带总长度、色带临界长度、预设收卷色带长度、预设放卷色带长度和色带总长度，确定压力值。
可选的，根据参数信息，估计色带的当前形变量，包括：根据打印机各部件的参数信息，构建状态方程和观测方程；根据状态方程和观测方程，基于滤波器估计色带的当前形变量。
可选的，状态方程其中，/>l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度、ω1为收卷电机的预设收卷角速度和ω2为放卷电机的预设放卷角速度，C为色带厚度，R0为收卷色带最小半径，u1为收卷电机控制力矩，u2为放卷电机控制力矩，/>为外界干扰向量；Ξ＝[L Efτ l0 R0 C φ RH]T，L为色带总长度，E为色带弹性模量，fτ为打印头与色带之间的摩擦力，l0为色带临界长度，φ为色带在力传感器两侧的夹角，RH为转轮半径；观测方程z＝H(x,Ξ)+ξ，其中，/>ωH为霍尔角度传感器的角速度，fS为力传感器的压力值，ξ为观测噪声。
可选的，根据状态方程和观测方程，基于滤波器估计色带的当前形变量，包括：根据状态方程和观测方程，基于滤波器确定实时预测形变量和实时状态协方差矩阵；根据实时状态协方差矩阵确定实时增益矩阵；根据实时预测形变量和实时增益矩阵确定目标预测形变量和目标状态协方差矩阵；根据目标预测形变量和目标状态协方差矩阵估计色带的当前形变量。
根据本发明的另一方面，提供了一种打印机色带的控制装置，应用于打印机，该装置包括：
信息获取模块，用于获取打印机各部件的参数信息，其中，打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮；
形变量估计模块，用于根据参数信息，估计色带的当前形变量；
机构控制模块，用于若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：
至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的打印机色带的控制方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的打印机色带的控制方法。
本发明的技术方案，应用于打印机，通过获取打印机各部件的参数信息，其中，打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮；根据参数信息，估计色带的当前形变量；若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止，本发明的技术方案通过获取打印机的参数信息，根据参数信息估计色带的当前形变量，并基于色带的当前形变量控制色带的收卷机构和/或放卷机构，旨在实现对打印机的当前形变量的准确估计，提升打印机的安全性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例一提供的一种打印机色带的控制方法的一个流程图；
图2是实施例一提供的一种打印机的结构示意图；
图3是实施例一提供的一种打印机的几何关系图；
图4是实施例二提供的一种打印机色带的控制方法的一个流程图；
图5是实施例三提供的一种打印机色带的控制装置的结构示意图；
图6是实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1是实施例一提供的一种打印机色带的控制方法的一个流程图，本实施例可适用于打印机的色带的控制情况，该方法可以由打印机色带的控制装置来执行，该打印机色带的控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该打印机色带的控制装置可配置于电子设备中，电子设备可以是打印机。如图1所示，该方法的具体步骤包括：
S101、获取打印机各部件的参数信息。
其中，图2是实施例一提供的一种打印机的结构示意图，如图2所示，图2中的打印机的部件打印机的部件分为色带1、打印头2、收卷机构3、放卷机构4、传感器5和转轮6。收卷机构3包括收卷电机31和收卷色带32。放卷机构4包括放卷电机41和放卷色带42。传感器5包括霍尔角度传感器51和力传感器52。打印机的部件还包括背板7，收卷电机31、放卷电机41、霍尔角度传感器51、力传感器52和打印头2通过固定住8固定在背板7上，转轮6进行自由转动。
具体的，在打印之初，色带3由放卷色带42引出，并绕卷到收卷色带31上，该过程需要收卷电机4、放卷电机10配合完成。被打印物料在转轮6上，跟随打印机的产线向前移动，打印头2下压发热将色带上颜料烫印到物料上实现打印。力传感器52可以测量拉紧状态下的色带对其产生的压力，霍尔角度传感器51可用于测量转轮6的旋转角度。
色带是一种打印耗材，与打印头结合，利用打印头与色带之间的撞击，从而产生打印效果。收卷机构用于回收色带，放卷机构用于释放色带，传感器用于测量转轮的旋转角度。
传感器的参数信息包括霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值。
色带的参数信息包括色带总长度、色带弹性模量、色带临界长度、色带厚度和色带在力传感器两侧的夹角。
其中，色带弹性模量用于衡量色带抵抗弹性变形能力大小的尺度；色带临界长度是指能够把反射信号的干扰控制在可容忍的范围内的长度；色带在力传感器两侧的夹角是指当色带绕经力传感器时，已力传感器为绕经轴，从而使得色带产生了一定的角度。
打印头的参数信息包括打印头与色带之间的摩擦力。
收卷机构包括收卷色带和收卷电机；其中，收卷色带的参数信息包括收卷色带最小半径，收卷电机的参数信息包括收卷电机控制力矩；收卷电机还用于驱动收卷色带。
放卷机构包括放卷电机和放卷色带；其中，放卷电机的参数信息包括放卷电机控制力矩；放卷电机用于驱动放卷色带。
转轮的参数信息包括转轮半径。
具体的，确定打印机的部件为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮，基于打印机的色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮，分别获取色带的色带总长度、色带弹性模量、色带临界长度、色带厚度和色带在力传感器两侧的夹角；获取打印头与色带之间的摩擦力；获取收卷色带的参数信息包括收卷色带最小半径，收卷电机的参数信息包括收卷电机控制力矩；获取放卷电机控制力矩；获取霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值；获取转轮半径。
在一具体实施方式中，获取霍尔角度传感器的角速度，包括：获取收卷电机的收卷速度、放卷电机的放卷速度和色带的释放色带长度；根据收卷速度、放卷速度、转轮半径、色带临界长度和释放色带长度，确定角速度。
其中，收卷电机的收卷速度是指收卷电机在对色带进行收卷的过程中的速度，放卷电机的放卷速度是指放卷电机在对色带进行放卷过程中的速度。色带的释放色带长度是指色带目前状态下已经释放的色带长度，色带的释放色带长度等于色带的色带总长度减去收卷色带和放卷色带的长度。
具体的，当色带临界长度l0小于或者等于色带的释放色带长度l时，v1为收卷电机的收卷速度，RH为转轮半径。当色带临界长度l0大于色带的释放色带长度l时，v2为放卷电机的放卷速度。进一步的，将/>和/>公式融合确定霍尔角度传感器的角速度/>ε为阶跃函数，l为色带的释放色带长度，l0为所述色带临界长度，v1为收卷电机的收卷速度。色带的释放色带长度l＝L-l1-l2，l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度，L为色带总长度。
进一步的，图3是实施例一提供的一种打印机的几何关系图，如图3所示，首先通过收卷色带的面积等于色带面积加上收卷色带所在转轮的面积得到确定面积关系。C为所述色带厚度，R0为所述收卷色带最小半径，r1为收卷色带的半径，l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度。然后基于面积关系确定/>收卷电机的收卷速度v1＝ω1r1，从而确定收卷电机的收卷速度/>
同上，首先通过收卷色带的面积等于色带面积加上收卷色带所在转轮的面积得到确定面积关系。C为所述色带厚度，R0为所述收卷色带最小半径，r2为放卷色带的半径，l2为放卷色带释放的预设放卷色带长度。然后基于面积关系确定放卷电机的放卷速度v2＝ω2r2，从而确定放卷电机的放卷速度最终将收卷电机的收卷速度/>和放卷电机的收卷速度/>代入/>从而确定霍尔角度传感器的角速度
根据图3所示的集合关系确定收卷速度v1为正，收卷长度l1则不断增长；放卷速度v2为正，放卷长度l2则不断减小。
在一具体实施方式中，获取力传感器的压力值，包括：确定收卷色带的预设收卷色带长度和放卷色带的预设放卷色带长度；根据色带在力传感器两侧的夹角、色带弹性模量、色带总长度、色带临界长度、预设收卷色带长度、预设放卷色带长度和色带总长度，确定压力值。
其中，收卷色带的预设收卷色带长度为预先设定的当色带进行正常工作时收卷的色带长度，放卷色带的预设放卷色带长度为预先设定的当色带进行正常工作时放卷的色带长度。
具体的，力传感器收到的作用力fS＝2f2cos(φ/2)，其中，收卷拉力等于放卷拉力与摩擦力之和，而放卷拉力与色带形变存在线性关系，f2＝ElΔ＝Eδ(l0-L+l1+l2)，从而确定压力值fS＝2Ecos(φ/2)δ(l0-L+l1+l2)。φ为色带在所述力传感器两侧的夹角。
S102、根据参数信息，估计色带的当前形变量。
具体的，根据参数信息构建状态方程其中，l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度、ω1为收卷电机的预设收卷角速度和ω2为放卷电机的预设放卷角速度，C为色带厚度，R0为收卷色带最小半径，u1为收卷电机控制力矩，u2为放卷电机控制力矩，/>为外界干扰向量；Ξ＝[L E fτl0 R0 C φ RH]T，L为色带总长度，E为色带弹性模量，fτ为打印头与色带之间的摩擦力，l0为色带临界长度，φ为色带在力传感器两侧的夹角，RH为转轮半径。构建观测方程z＝H(x,Ξ)+ξ，其中，/>ωH为霍尔角度传感器的角速度，fS为力传感器的压力值，ξ为观测噪声。然后根据构建的状态方程和观测方程，基于卡尔曼滤波器估计色带的当前形变量。
在一具体实施方式中，构建状态方程的过程具体是，首先基于面积关系，通过收卷色带的面积等于色带面积加上收卷色带所在转轮的面积得到通过收卷色带的面积等于色带面积加上收卷色带所在转轮的面积得到/>然后计算确定进一步的，确定收卷电机的收卷速度v1＝ω1r1，从而确定收卷电机的收卷速度/>放卷电机的放卷速度v2＝ω2r2，从而确定放卷电机的放卷速度/>根据图3所示的集合关系确定收卷速度v1为正，收卷长度l1则不断增长；放卷速度v2为正，放卷长度l2则不断减小，因此确定同理电机的角速度的时间倒数为电机控制力矩，因此确定从而构建出/>其中，/>表示外界干扰向量，其数学形式为领域内常见的、零均值的高斯白噪声。为方便撰写，将表示为F(x,u1,u2,Ξ)，因此确定构建的状态方程/>利用状态方程，卡尔曼滤波器可以利用上一时刻的状态分布计算下一时刻的状态分布。
在一具体实施方式中，构建观测方程的过程具体是，首先确定色带的释放色带长度l＝L-l1-l2，释放段的色带在长度大于色带临界长度l0时处于松弛状态，不存在形变，而释放色带在长度小于色带临界长度l0时释放段色带会受到拉伸，可以表示为，当色带临界长度l0与释放色带长度l的差值小于0时，色带的形变lΔ＝0；当色带临界长度l0与释放色带长度l的差值大于或者等于0时，色带的形变lΔ＝lo-l；或者可以表示为色带的形变lΔ＝δ(l0-l)＝δ(l0-L+l1+l2)，δ(·)为激活函数，l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度，L为色带总长度，l0为色带临界长度。同理若色带为线弹性体，则根据图3的受力关系可知，收卷拉力等于放卷拉力与摩擦力之和，而放卷拉力与色带形变存在线性关系，因收卷电机的拉力f1＝f2+fτ＝Eδ(l0-L+l1+l2)+fτ，放卷电机的拉力f2＝ElΔ＝Eδ(l0-L+l1+l2)。进一步的，分析霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值，当色带临界长度l0小于或者等于色带的释放色带长度l时，v1为收卷电机的收卷速度，RH为转轮半径。当色带临界长度l0大于色带的释放色带长度l时，/>v2为放卷电机的放卷速度。进一步的，将/>和/>公式融合确定霍尔角度传感器的角速度/>ε为阶跃函数，l为色带的释放色带长度，l0为所述色带临界长度，v1为收卷电机的收卷速度。色带的释放色带长度l＝L-l1-l2，l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度，L为色带总长度。从而将/>和/>代入/>确定霍尔角度传感器的角速度确角速度后，根据图3中的几何关系，力传感器受到了拉紧色带的作用力，其中，色带绕经力传感器形成的夹角为φ，放卷电机的拉力f2，根据色带绕经力传感器形成的夹角为φ和放卷电机的拉力f2确定力传感器受到的作用力fS＝2f2cos(φ/2)，结合f2＝ElΔ＝Eδ(l0-L+l1+l2)确定力传感器的作用力fS＝2Ecos(φ/2)δ(l0-L+l1+l2)。最终，基于上述的构建方法，确定构建的观测方程
S103、若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。
其中，预设阈值为预先设定的判定色带的当前型变量是否存在异常的值，可以认为预先设定，本实施例对预设阈值不进行具体的限定。
具体的，在估计色带的当前型变量后，确定当前型变量是否小于或者等于预设阈值，若确定当前型变量小于或者等于预设阈值，则确定色带的当前型变量正常，可以正常工作，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤；若确定当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。
本实施例的技术方案，通过获取打印机各部件的参数信息，其中，打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮；根据参数信息，估计色带的当前形变量；若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。在上述实施例的基础上，通过获取打印机的参数信息，根据参数信息估计色带的当前形变量，并基于色带的当前形变量控制色带的收卷机构和/或放卷机构，旨在实现对打印机的当前形变量的准确估计，提升打印机的安全性。
实施例二
图4是实施例二提供的一种打印机色带的控制方法的一个流程图，本实施例可适用于打印机的色带的控制情况，该方法可以由打印机色带的控制装置来执行，该打印机色带的控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该打印机色带的控制装置可配置于电子设备中，电子设备可以是打印机。在上述实施例的基础上，对于根据参数信息，估计色带的当前形变量进一步优化，如图4所示，该方法的具体步骤包括：
S401、获取打印机各部件的参数信息。
具体的，获取色带的色带总长度、色带弹性模量、色带临界长度、色带厚度和色带在力传感器两侧的夹角；获取打印头与色带之间的摩擦力；获取收卷色带的参数信息包括收卷色带最小半径，收卷电机的参数信息包括收卷电机控制力矩；获取放卷电机控制力矩；获取霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值；获取转轮半径。
S402、根据打印机各部件的参数信息，构建状态方程和观测方程。
其中，状态方程l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度、ω1为收卷电机的预设收卷角速度和ω2为放卷电机的预设放卷角速度，C为色带厚度，R0为收卷色带最小半径，u1为收卷电机控制力矩，u2为放卷电机控制力矩，/>为外界干扰向量；Ξ＝[L Efτ l0 R0 C φ RH]T，L为色带总长度，E为色带弹性模量，fτ为打印头与色带之间的摩擦力，l0为色带临界长度，φ为色带在力传感器两侧的夹角，如图3中所示，RH为转轮半径；观测方程z＝H(x,Ξ)+ξ，其中，/>ωH为霍尔角度传感器的角速度，fS为力传感器的压力值，ξ为观测噪声。
具体的，在获取色带的色带总长度、色带弹性模量、色带临界长度、色带厚度和色带在力传感器两侧的夹角；获取打印头与色带之间的摩擦力；获取收卷色带的参数信息包括收卷色带最小半径，收卷电机的参数信息包括收卷电机控制力矩；获取放卷电机控制力矩；获取霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值；获取转轮半径后，构建状态方程其中，/>l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度、ω1为收卷电机的预设收卷角速度和ω2为放卷电机的预设放卷角速度，C为色带厚度，R0为收卷色带最小半径，u1为收卷电机控制力矩，u2为放卷电机控制力矩，/>为外界干扰向量；Ξ＝[L E fτ l0 R0 C φ RH]T，L为色带总长度，E为色带弹性模量，fτ为打印头与色带之间的摩擦力，l0为色带临界长度，φ为色带在力传感器两侧的夹角，RH为转轮半径。
构建观测方程z＝H(x,Ξ)+ξ，其中，ωH为霍尔角度传感器的角速度，fS为力传感器的压力值，ξ为观测噪声。霍尔角度传感器的角速度力传感器的压力值fS＝2Ecos(φ/2)δ(l0-L+l1+l2)，因此最终构建的观测方程
其中，δ(·)表示激活函数。
S403、根据状态方程和观测方程，基于滤波器估计色带的当前形变量。
其中，滤波器的具体类型包括卡尔曼滤波(Kalman filtering，KF)、拓展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter，EKF)、无损卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter，UKF)、容积卡尔曼滤波和粒子滤波等，本实施例对此不进行限定。
具体的，在构建状态方程和观测方程后，根据状态方程和观测方程，基于滤波器利用状态分布计算观测量的分布，估计色带的当前形变量。
在一具体实施方式中，根据状态方程和观测方程，基于滤波器估计色带的当前形变量，包括：根据状态方程和观测方程，基于滤波器确定实时预测形变量和实时状态协方差矩阵；根据实时状态协方差矩阵确定实时增益矩阵；根据实时预测形变量和实时增益矩阵确定目标预测形变量和目标状态协方差矩阵；根据目标预测形变量和目标状态协方差矩阵估计色带的当前形变量。
其中，实时预测形变量为离散时域下形变量的预测状态。色带的当前形变量包含了收卷色带的收卷长度、放卷色带的放卷长度、收卷电机的角速度和放卷电机的角速度。
具体的，根据状态方程和观测方程，基于滤波器确定实时预测形变量和实时状态协方差矩阵，实时预测形变量xk|k-1＝F(xk-1|k-1,u1,k,u2,k,Ξ)tΔ+xk-1|k-1，实时状态协方差矩阵其中，k|k右下标表示k步估计值，k|k-1右下标表示k步预测值，tΔ为离散时域的时间步长，/> 14表示大小为4的单位矩阵，/> 表示偏分运算，然后根据实时状态协方差矩阵确定实时增益矩阵，实时增益矩阵/>B＝E(ξξT)，E(·)表示均值。进一步根据实时预测形变量和实时增益矩阵确定目标预测形变量和目标状态协方差矩阵，其中，目标预测形变量xk|k＝xk|k-1+Kk(zk-Ψkxk|k-1)，目标状态协方差矩阵pk|k＝(14-KkΨk)pk|k-1；最后根据目标预测形变量和目标状态协方差矩阵估计色带的当前形变量。
S404、确定当前形变量是否大于预设阈值。
具体的，在估计确定当前形变量后，确定当前形变量是否大于预设阈值，若确定当前形变量小于或者等于，则执行S405；若确定当前形变量大于预设阈值，则执行S406。
S405、确定打印机的色带正常工作。
具体的，若当前形变量小于或者等于预设阈值，则确定打印机的色带正常工作，并返回执行S401。
S406、控制收卷机构和/或放卷机构。
具体的，若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行S401，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。
示例性的，若确定当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构中的收卷电机的角速度下降和/或放卷机构中的放卷电机的角速度提升，使得直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止，这样设置的好处在于，避免色带拉断。
示例性的，若确定当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构中的收卷电机的收卷速度减小和/或放卷机构中的放卷电机的放卷速度加快，使得直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止，这样设置的好处在于，避免色带拉断。
本实施例的技术方案，通过获取打印机各部件的参数信息；根据打印机各部件的参数信息，构建状态方程和观测方程；根据状态方程和观测方程，基于滤波器估计色带的当前形变量；确定当前形变量是否大于预设阈值；若当前形变量小于或者等于预设阈值，则确定打印机的色带正常工作，并返回执行获取打印机各部件的参数信息；若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。在上述实施例的基础上，通过获取打印机各部件的参数信息，根据打印机各部件的参数信息，构建状态方程和观测方程；根据状态方程和观测方程，基于滤波器估计色带的当前形变量，然后确定当前形变量是否大于预设阈值；若当前形变量小于或者等于预设阈值，则确定打印机的色带正常工作，并返回执行获取打印机各部件的参数信息；若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止，从而避免色带被拉断的问题，进一步提升色带的安全性。
实施例三
图5是实施例三提供的一种打印机色带的控制装置的结构示意图。如图5所示，应用于打印机，该装置包括：信息获取模块501、形变量估计模块502和机构控制模块503。其中，
信息获取模块501，用于获取打印机各部件的参数信息，其中，打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮。
形变量估计模块502，用于根据参数信息，估计色带的当前形变量。
机构控制模块503，用于若当前形变量大于预设阈值，则控制收卷机构和/或放卷机构，并返回执行获取打印机各部件的参数信息的步骤，直至当前形变量小于或者等于预设阈值为止。
可选的，传感器的参数信息包括霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值；色带的参数信息包括色带总长度、色带弹性模量、色带临界长度、色带厚度和色带在力传感器两侧的夹角；打印头的参数信息包括打印头与色带之间的摩擦力；收卷机构包括收卷色带和收卷电机；其中，收卷色带的参数信息包括收卷色带最小半径，收卷电机的参数信息包括收卷电机控制力矩；放卷机构包括放卷电机和放卷色带；其中，放卷电机的参数信息包括放卷电机控制力矩；转轮的参数信息包括转轮半径。
可选的，信息获取模块501，具体用于：获取收卷电机的收卷速度、放卷电机的放卷速度和色带的释放色带长度；根据收卷速度、放卷速度、转轮半径、色带临界长度和释放色带长度，确定角速度。
可选的，信息获取模块501，具体用于：确定收卷色带的预设收卷色带长度和放卷色带的预设放卷色带长度；根据色带在力传感器两侧的夹角、色带弹性模量、色带总长度、色带临界长度、预设收卷色带长度、预设放卷色带长度和色带总长度，确定压力值。
可选的，形变量估计模块502，具体用于：根据打印机各部件的参数信息，构建状态方程和观测方程；根据状态方程和观测方程，基于滤波器估计色带的当前形变量。
可选的，状态方程其中，/>l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度、ω1为收卷电机的预设收卷角速度和ω2为放卷电机的预设放卷角速度，C为色带厚度，R0为收卷色带最小半径，u1为收卷电机控制力矩，u2为放卷电机控制力矩，/>为外界干扰向量；Ξ＝[L Efτ l0 R0 C φ RH]T，L为色带总长度，E为色带弹性模量，fτ为打印头与色带之间的摩擦力，l0为色带临界长度，φ为色带在力传感器两侧的夹角，RH为转轮半径；观测方程z＝H(x,Ξ)+ξ，其中，/>ωH为霍尔角度传感器的角速度，fS为力传感器的压力值，ξ为观测噪声。
可选的，形变量估计模块502，具体用于：根据状态方程和观测方程，基于滤波器确定实时预测形变量和实时状态协方差矩阵；根据实时状态协方差矩阵确定实时增益矩阵；根据实时预测形变量和实时增益矩阵确定目标预测形变量和目标状态协方差矩阵；根据目标预测形变量和目标状态协方差矩阵估计色带的当前形变量。
本实施例所提供的打印机色带的控制装置可执行本发明任意实施例所提供的打印机色带的控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图6是实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图6所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如打印机色带的控制方法。
在一些实施例中，打印机色带的控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的打印机色带的控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行打印机色带的控制方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)或者包括这种后台部件、中间件部件或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种打印机色带的控制方法，其特征在于，应用于打印机，该方法包括：
获取所述打印机各部件的参数信息，其中，所述打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮；
根据所述参数信息，估计所述色带的当前形变量；
若所述当前形变量大于预设阈值，则控制所述收卷机构和/或所述放卷机构，并返回执行获取所述打印机各部件的参数信息的步骤，直至所述当前形变量小于或者等于所述预设阈值为止。
2.根据权利要求1所述的打印机色带的控制方法，其特征在于，
所述传感器的参数信息包括霍尔角度传感器的角速度和力传感器的压力值；
所述色带的参数信息包括色带总长度、色带弹性模量、色带临界长度、色带厚度和色带在所述力传感器两侧的夹角；
所述打印头的参数信息包括所述打印头与所述色带之间的摩擦力；
所述收卷机构包括收卷色带和收卷电机；其中，所述收卷色带的参数信息包括收卷色带最小半径，所述收卷电机的参数信息包括收卷电机控制力矩；
所述放卷机构包括放卷电机和放卷色带；其中，所述放卷电机的参数信息包括放卷电机控制力矩；
所述转轮的参数信息包括转轮半径。
3.根据权利要求2所述的打印机色带的控制方法，其特征在于，所述获取霍尔角度传感器的角速度，包括：
获取所述收卷电机的收卷速度、所述放卷电机的放卷速度和所述色带的释放色带长度；
根据所述收卷速度、所述放卷速度、所述转轮半径、所述色带临界长度和所述释放色带长度，确定所述角速度。
4.根据权利要求2所述的打印机色带的控制方法，其特征在于，所述获取力传感器的压力值，包括：
确定所述收卷色带的预设收卷色带长度和所述放卷色带的预设放卷色带长度；
根据所述色带在所述力传感器两侧的夹角、所述色带弹性模量、所述色带总长度、所述色带临界长度、所述预设收卷色带长度、所述预设放卷色带长度和所述色带总长度，确定所述压力值。
5.根据权利要求2所述的打印机色带的控制方法，其特征在于，所述根据所述参数信息，估计所述色带的当前形变量，包括：
根据所述打印机各部件的参数信息，构建状态方程和观测方程；
根据所述状态方程和所述观测方程，基于滤波器估计所述色带的当前形变量。
6.根据权利要求5所述的打印机色带的控制方法，其特征在于，
所述状态方程其中，/>l1为收卷色带收拢的预设收卷色带长度、l2为放卷色带未释放的预设放卷色带长度、ω1为所述收卷电机的预设收卷角速度和ω2为所述放卷电机的预设放卷角速度，C为所述色带厚度，R0为所述收卷色带最小半径，u1为所述收卷电机控制力矩，u2为所述放卷电机控制力矩，/>为外界干扰向量；Ξ＝[L E fτ l0 R0 C φ RH]T，L为所述色带总长度，E为所述色带弹性模量，fτ为所述打印头与所述色带之间的摩擦力，l0为所述色带临界长度，φ为所述色带在所述力传感器两侧的夹角，RH为所述转轮半径；
所述观测方程z＝H(x,Ξ)+ξ，其中，ωH为所述霍尔角度传感器的角速度，fS为所述力传感器的压力值，ξ为观测噪声。
7.根据权利要求5所述的打印机色带的控制方法，其特征在于，所述根据所述状态方程和所述观测方程，基于滤波器估计所述色带的当前形变量，包括：
根据所述状态方程和所述观测方程，基于滤波器确定实时预测形变量和实时状态协方差矩阵；
根据所述实时状态协方差矩阵确定实时增益矩阵；
根据所述实时预测形变量和所述实时增益矩阵确定目标预测形变量和目标状态协方差矩阵；
根据所述目标预测形变量和所述目标状态协方差矩阵估计所述色带的当前形变量。
8.一种打印机色带的控制装置，其特征在于，应用于打印机，该装置包括：
信息获取模块，用于获取所述打印机各部件的参数信息，其中，所述打印机的部件分为色带、打印头、收卷机构、放卷机构、传感器和转轮；
形变量估计模块，用于根据所述参数信息，估计所述色带的当前形变量；
机构控制模块，用于若所述当前形变量大于预设阈值，则控制所述收卷机构和/或所述放卷机构，并返回执行获取所述打印机各部件的参数信息的步骤，直至所述当前形变量小于或者等于所述预设阈值为止。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7中任一所述的打印机色带的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1至7中任一所述的打印机色带的控制方法。
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