CN101544132A - 具有方位调整装置的自走式打印机与其坐标设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种具有方位调整装置的自走式打印机与其坐标设定方法，上述自走式打印机包括打印装置、移动装置、检测模组以及控制模组。打印装置整合于移动装置之上，并可于一平面材质上移动以进行打印。控制模组与检测模组则用以检测自走式打印机的移动轨迹，并根据检测装置的检测结果调整移动装置的移动方向。上述自走式打印机能于不具可挠性的打印材质上进行打印，也可以在占地面积较自走式打印机为广的打印材质上进行打印。

Description

具有方位调整装置的自走式打印机与其坐标设定方法

技术领域

本发明是有关于一种打印机，且特别是有关于一种具有方位调整装置的自走式打印机与其坐标设定方法。

背景技术

随着资讯产品的普及，打印机已经成为电脑周边的必要配备，不论是在办公室、学校、家庭或个人，均会配置适合的打印机。而且，随着打印机技术的进步，在打印画质与解析度上都有显著的进步，而且价格愈来愈平易近人，因此使用者对于打印机的需求度也愈来愈高。

然而，一般的打印机所能打印的纸张尺寸有其限制，无法过大，对于大型海报或看板就必须使用大型的UV打印系统或者手绘方式来制作，但其制作成本相当昂贵。对于打印的材质也是以纸张为主，其余不可挠的材质，例如磁砖、木板以及金属等均无法使用打印机来打印图稿。使用者必须经由专业的工厂才能将图稿印制于上述特殊的材质上，这使得一般打印机的功能受到局限。

此外，对于在地面上绘制图案，如大型展览馆的地板彩绘或马路上的斑马线、停车格等就必须使用人工方式绘制，无法采用自动化的打印装置来进行绘制。这不仅浪费人力，同时也无法打印高品质的图稿于较大的平面材质上。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种自走式打印机，将打印装置整合于移动装置上，使打印机可于平面材质上移动与打印，并且增设方位定向计(OrientationSensor)以及全球定位系统(Global Positioning System，GPS)来调整打印机的移动准确性，增加其打印品质。

承上述，本发明提出一种自走式打印机，包括打印装置、移动装置、检测模组以及控制模组。打印装置用以打印一图稿于一平面材质上，移动装置则用以承载打印装置，以于平面材质上移动。检测模组用以检测自走式打印机的移动轨迹，控制模组则耦接于移动装置与检测模组，并根据检测装置的检测结果调整移动装置的移动方向。

在本发明一实施例中，上述自走式打印机，还包括一摄影装置，用以扫描打印装置所打印的图像以及检测外界环境。

在本发明一实施例中，上述移动装置包括至少一滚球与一传动系统。传动系统用以传动滚球，并根据检测装置的检测结果调整滚球的移动方向，且该滚球为球形。

在本发明一实施例中，上述移动装置还包括至少一被动滚球，且该被动滚球为球形。

在本发明一实施例中，上述检测模组包括一方位定向计与一全球定位系统，其中方位定向计用以检测自走式打印机在移动时的方向变化，而全球定位系统则用以定位自走式打印机并推算自走式打印机的移动轨迹。

在本发明一实施例中，上述打印装置包括一墨盒：以及一宽喷头，宽喷头耦接于墨盒并以喷墨方式打印。

在本发明一实施例中，上述自走式打印机还包括一无线收发模组，用以接收一无线信号以执行打印、移动或数据传输功能。

在本发明一实施例中，上述自走式打印机还包括一触控式显示面板。

在本发明一实施例中，上述平面材质为地板、木板、布料或广告看板。

从另一个角度来看，本发明提出一种自走式打印机的坐标设定方法，上述自走式打印机包括一移动装置与一全球定位系统，此方法包括下列步骤：首先，经由全球定位系统取得一定位坐标；然后，驱动自走式打印机在一预设路径上移动；接着，经由移动装置计算自走式打印机的一第一移动距离；经由全球定位系统计算该自走式打印机的一第二移动距离；以及比较第一移动距离与第二移动距离以校正自走式打印机的一移动误差并设定一打印起始坐标与一打印结束坐标。

在本发明一实施例中，上述该预设路径为一直线或一预设打印区域的外围。

在本发明一实施例中，上述在驱动自走式打印机在预设路径上移动的步骤还包括检测在一预设打印区域内是否有障碍物。

在本发明一实施例中，上述在经由移动装置计算自走式打印机的第一移动距离的步骤还包括根据移动装置上的一滚球的转动速度计算上述第一移动距离。

在本发明一实施例中，上述在经由全球定位系统计算该自走式打印机的该第二移动距离的步骤包括经由自走式打印机的坐标改变计算上述第二移动距离。

在本发明一实施例中，上述在比较第一移动距离与第二移动距离以校正自走式打印机的移动误差的步骤还包括利用一内差法或一外差法校正移动误差。

在本发明一实施例中，上述在驱动自走式打印机在预设路径上移动的步骤还包括利用一方位定向计检测自走式打印机的移动方向变化。

在本发明一实施例中，上述坐标设定方法还包括根据该打印起始坐标与该打印结束坐标开始打印。

本发明因将方位定向计与全球定位系统整合于自走式打印机中，因此可增进自走式打印机的移动准确性以及进行大面积的打印动作。此外，结合全球定位系统来校正自走式打印机的移动误差，使自走式打印机在实际打印时更为准确，并可适用于多台自走式打印机同步打印时的坐标设定。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为根据本发明一实施例的自走式打印机方块图。

图2为根据本实施例的自走式打印机的机构示意图。

图3为根据本实施例的自走式打印机200的实体示意图。

图4为根据本实施例的自走式打印机200的底部机构示意图。

图5为根据本实施例的自走式打印机200的使用状态示意图。

图6为根据本实施例的坐标设定示意图。

图7为根据本发明的自走式打印机的坐标设定方法流程图。

主要元件符号说明：

100、200：自走式打印机

110：打印装置

120：移动装置

122：步进马达

124：齿轮组

130：控制模组

140：检测模组

150：摄影装置

201：主机板

212～218：滚球

310：底壳

320：顶壳

330：上盖

340：触控式显示面板

350：启动键

410、450：开口

510：平面材质

520：地面

PH1～PH4：预设路径

PC1、PC2：定位坐标

PS：打印起始坐标

PE：打印结束坐标

S710～S750：步骤

具体实施方式

请参照图1，图1为根据本发明一实施例的自走式打印机方块图。自走式打印机100包括打印装置110、移动装置120、控制模组130、检测模组140以及摄影装置150。控制模组130耦接于打印装置110、移动装置120、检测模组140以及摄影装置150之间。

打印装置110主要负责将图稿打印于一平面材质上，例如地板、木板、布料或广告看板等材质。在本实施例中，打印装置110会包括墨盒以及喷头(例如宽喷头)，并以喷墨方式打印图稿。移动装置120则用来承载打印装置110、控制模组130、检测模组140以及摄影装置150，使自走式打印机100可于平面材质上移动，并于平面材质上打印出对应的图稿。摄影装置150则与打印装置110并排设置，用以监控打印品质以及周围的环境，例如打印范围的辨识、墙壁以及阻挡物体等。

检测模组140用以检测自走式打印机100在移动时的方向变化，在本实施例中，检测模组140包括方位定向计(例如Microstrain所出产的3DM-GX1)以及/或全球定位系统，以检测自走式打印机100的移动轨迹。其中，方位定向计可用来检测物体加速度、角速度变化、倾斜角、倾斜率以及物体姿态变化等。全球定位系统则可用来定位物体所在位置的经、纬度，配合数字图像资料即可达到物体定位的功能，借此推算自走式打印机100的移动轨迹。借由检测模组140，自走式打印机100可动态感测与调整移动装置100的移动方向，例如直线行进、转弯等，使自走式打印机100在移动与打印时更为准确。此外，值得注意的是，上述方位定向计以及全球定位系统可同时设置或仅设置其中之一，本实施例并不受限。

在实际设计上，移动装置120会包括滚球(可包括主动滚球与被动滚球)以及传动系统。传动系统则用以传动滚球，并根据检测装置140的检测结果调整滚球的移动方向。传动系统可包括步进马达、变速机构以及传动齿轮组等机构，本实施例的传动系统可参照机器人的传动系统来设计，只要能够平稳移动即可，本实施例并不受限。此外，移动装置120也可以包括数个(被动)滚球，以增进自走式打印机100的稳定性。而上述主动滚球与被动滚球则例如为圆球形。

控制模组130耦接于打印装置110、移动装置120、检测模组140以及摄影装置150之间，主要负责进行数据、信号的处理与传递。打印装置110、移动装置120、检测模组140以及摄影装置150的作动均受控于控制模组130。一般而言，控制模组130会包括微处理器以及存储器等装置，并作为自走式打印机100的控制核心。

接下来，进一步说明本实施例的自走式打印机100的机械结构。请同时参照图1与图2，图2为根据本实施例的自走式打印机的机构示意图。自走式打印机200包括打印装置110、移动装置120、控制模组130、检测模组140以及摄影装置150。其中，摄影装置150与打印装置110并排设置，而控制模组130与检测模组140则可整合于主机板201上，主机板201上尚可整合多种电子零件，以执行特定功能，例如无线收发模组(未绘示)，用以接收一无线信号以执行打印、移动或数据传输等功能，使自走式打印机200可以无线方式遥控与传输数据。

在图2中，移动装置120则由多数个步进马达(如122)、齿轮组(如124)与滚球(如212、214以及216)所组成。值得注意的是，图2中的齿轮组(如124)并未将齿形画出，而是以节曲面(Pitch surface)代替，所谓节曲面是指在设计齿轮时所代表的理论面。步进马达122与齿轮组124则形成一传动系统，用以驱动滚球214与滚球216，其中具有动力的滚球则称为主动滚球，不具动力的滚球则可称为被动滚球，在本实施例中，仅滚球212为被动滚球，其余滚球(如214以及216)皆为主动滚球。

图3为根据本实施例的自走式打印机200的实体示意图。自走式打印机200包括底壳310、顶壳320，此顶壳具有一上盖330、触控式显示面板340以及一启动键350。启动键350功用在于开启与关闭自走式打印机200的电源，触控式显示面板340则提供使用者一操作介面。此外，使用者将上盖330打开后便可对自走式打印机200内部的零组件(如电池)或耗材(如墨盒)进行更换。

图4为根据本实施例的自走式打印机200的底部机构示意图。底壳310上包括开口410、450以及滚球212～218。开口410提供打印装置110使用，而开口450则供摄影装置150使用以进行影像监控。图5为根据本实施例的自走式打印机200的使用状态示意图。平面材质510置放于地面520之上，自走式打印机200则可于平面材质510自行移动位置并打印使用者所需的图稿(图像)。使用者可通过电脑连结(经由有线或无线等传输接口)至自走式打印机200，输入指令与图档来进行打印的工作。自走式打印机200则会依照指定的坐标，例如经、纬度或使用者设定的边界条件，如平面材质510上的线条、置放物体(如硬币、直角尺)等来辨识图稿的打印范围，然后自行打印在平面材质510之上。

此外，值得注意的是，本实施例的自走式打印机200的底部机构并不受限于图4，其中底壳310的外型、滚球212～218的设置位置与数目皆不受限于图4。

接下来，进一步说明本实施例中的自走式打印机200在打印时，利用检测模组140中的方位定向计以及全球定位系统来进行移动校正与设定打印坐标的方法。请同时参照图6，图6为根据本实施例的坐标设定示意图。

由于在不同的平面材质上移动时，滚球会因为摩擦力、地面凹凸情况而影响正常的移动距离，因此自走式打印机200在进行打印前，会先进行移动误差的校正。首先，自走式打印机200先在预设路径PH1～PH4上移动，然后分别经由移动装置120以及全球定位系统来计算自走式打印机200的移动距离。然后比较移动装置120以及全球定位系统所计算的移动距离，借此校正自走式打印机200的移动误差。

由于全球定位系统是经由经/纬度的改变以及自走式打印机200的移动轨迹来计算自走式打印机200的移动距离，而移动装置120则是经由齿轮或滚球的旋转圈数、或移动速度来计算自走式打印机200的移动距离，因此两者会有所不同。这是因为在不同平面材质上，自走式打印机200可能发生打滑或受阻的情形，或者地面具有倾斜角度，也会影响移动装置120的计算结果，也就是所谓的移动误差。因此，为避免自走式打印机200在打印时所移动的距离与实际所要打印的距离有所误差，因此会利用全球定位系统来校正移动装置120所检测到的移动距离以得知自走式打印机200在打印时的实际移动距离。

校正的方式则例如是内插法或外插法，当经由移动装置120所检测到的移动距离小于全球定位系统所计算的移动距离时可使用外插法，当经由移动装置120所检测到的移动距离大于全球定位系统所计算的移动距离时可使用内插法以取得自走式打印机200在打印时的实际移动距离。

此外，预设路径可设定为直线，例如预设路径PH1～PH4其中之一，也可以设定为预设打印区域的外围。所谓预设打印区域即是根据所要打印的图稿所对应的打印范围。这样，自走式打印机200可在打印前先确认预设打印区域的范围内是否有障碍物，同时校正自走式打印机200的移动误差。

在完成校正自走式打印机200的移动误差后，可同时参照全球定位系统所得到的定位坐标PC1、PC2设定打印起始坐标PS与打印结束坐标PE。打印起始坐标PS与打印结束坐标PE之间的指标则表示自走式打印机200在打印时的移动方向，当然，本实施例的自走式打印机200并不受限于图6的移动方向。

综合上述，由另一个观点来看，本发明也可归纳出一种自走式打印机的坐标设定方法，请同时参照图6与图7，图7为根据本发明的自走式打印机的坐标设定方法流程图。首先，在步骤S710，利用全球定位系统取得一定位坐标PC1或PC2，通常以经/纬度表示。然后，在步骤S720，驱动自走式打印机200在一预设路径PH1～PH4移动，此预设路径PH1～PH4例如为直线或预设打印区域的外围。接着，在步骤S730中，经由移动装置120计算自走式打印机200的一第一移动距离。在步骤S740，经由全球定位系统计算自走式打印机200的一第二移动距离。接下来，在步骤S750，比较第一移动距离与第二移动距离以校正自走式打印机200的移动误差并设定一打印起始坐标PS与一打印结束坐标PE。然后，自走式打印机200便可开始进行打印。本坐标设定方法的其余细节请参照上述自走式打印机200的装置说明，在此不加累述。

此外，值得一提的是，利用上述坐标设定方法来设定自走式打印机，可同时设定多台自走式打印机的坐标，让多台自走式分别打印同一图稿的不同部分以加速打印速度。

综上所述，本发明结合移动装置与打印装置以形成自走式打印机，然后将方位定向计与全球定位系统整合于自走式打印机中，借此增进自走式打印机的移动准确性以及打印品质，让自走式打印机在进行移动或大面积的打印动作时，可以更为准确。此外，本发明还利用全球定位系统来校正自走式打印机的移动误差，使其打印时的移动距离更为准确，并可适用于多台自走式打印机同步打印时的坐标设定。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (23)

1.一种自走式打印机，包括：

一打印装置，用以打印一图稿于一平面材质上；

一移动装置，用以承载该打印装置，并于该平面材质上进行移动；

一检测模组，用以检测该自走式打印机的移动轨迹；以及

一控制模组，耦接于该移动装置与该检测模组，并根据该检测装置的检测结果调整该移动装置的移动方向。

2.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，还包括：

一摄影装置，用以扫描该打印装置所打印的图像以及检测外界环境。

3.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该移动装置包括：

至少一滚球；以及

一传动系统，用以传动该滚球，并根据该检测装置的检测结果调整该滚球的移动方向。

4.如权利要求3所述的自走式打印机，其特征在于，该移动装置还包括至少一被动滚球。

5.如权利要求4所述的自走式打印机，其特征在于，该被动滚球为圆球形。

6.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该检测模组包括：

一方位定向计，用以检测该自走式打印机在移动时的方向、角度或加速度变化。

7.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该检测模组包括：

一全球定位系统，用以定位该自走式打印机并推算该自走式打印机的移动轨迹。

8.如权利要求7所述的自走式打印机，其特征在于，经由该移动装置计算该自走式打印机的一第一移动距离，以及经由该检测模组内的该全球定位系统计算该自走式打印机的一第二移动距离，然后比较该第一移动距离与该第二移动距离以校正该自走式打印机的一移动误差并设定一打印起始坐标与一打印结束坐标。

9.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该检测模组包括：

一方位定向计，用以检测该自走式打印机在移动时的方向变化；以及

一全球定位系统，用以定位该自走式打印机并推算该自走式打印机的移动轨迹。

10.如权利要求9所述的自走式打印机，其特征在于，经由该移动装置计算该自走式打印机的一第一移动距离，以及经由该检测模组内的该全球定位系统计算该自走式打印机的一第二移动距离，然后比较该第一移动距离与该第二移动距离以校正该自走式打印机的一移动误差并设定一打印起始坐标与一打印结束坐标。

11.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该打印装置包括：

一墨盒：以及

一宽喷头，耦接于该墨盒并以喷墨方式打印。

12.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，还包括一无线收发模组，用以接收一无线信号以执行打印、移动或数据传输功能。

13.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，还包括一触控式显示面板。

14.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该平面材质为地板、木板、布料或广告看板。

15.一种自走式打印机的坐标设定方法，该自走式打印机包括一移动装置与一全球定位系统，该坐标设定方法方法包括：

经由该全球定位系统取得一定位坐标；

驱动该自走式打印机在一预设路径上移动；

经由该移动装置计算该自走式打印机的一第一移动距离；

经由该全球定位系统计算该自走式打印机的一第二移动距离；以及

比较该第一移动距离与该第二移动距离以校正该自走式打印机的一移动误差并设定一打印起始坐标与一打印结束坐标。

16.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，该预设路径为一直线。

17.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，该预设路径为一预设打印区域的外围。

18.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，在驱动该自走式打印机在该预设路径上移动的步骤还包括检测在一预设打印区域内是否有障碍物。

19.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，在经由该移动装置计算该自走式打印机的该第一移动距离的步骤还包括根据该移动装置上的一滚球的转动速度计算该第一移动距离。

20.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，在经由全球定位系统计算该自走式打印机的该第二移动距离的步骤包括经由该自走式打印机的坐标改变计算该第二移动距离。

21.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，在比较该第一移动距离与该第二移动距离以校正该自走式打印机的该移动误差的步骤还包括利用一内差法或一外差法校正该移动误差。

22.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，在驱动该自走式打印机在该预设路径上移动的步骤还包括利用一方位定向计检测该自走式打印机的移动方向变化。

23.如权利要求15所述的坐标设定方法，其特征在于，还包括根据该打印起始坐标与该打印结束坐标开始打印。

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