CN103221223A - 具有点对齐视觉系统的喷墨打印机 - Google Patents

Abstract

由喷墨头阵列产生的点阵列的打印图案的图像处理使用视觉系统，该视觉系统包括可以是固定焦距或包括自动聚焦和缩放功能的HD彩色相机。图案识别技术用于分析需要数量的图案以执行多个对齐功能，诸如点大小、形状和完整性；单向、双向和步长对齐；喷射组件的物理位置和笔直性；滚筒或介质带的平整性；引导系统的杆和轨道的映射缺陷；及核查从一个参考喷射件到所有其他喷射组件的喷射件对齐性。从这些图像分析，产生了用于实现人工或自动调整喷墨头物理位置、电压、温度和喷射脉冲定时和/或持续时间；及因此将从喷墨头中的喷嘴喷出的打印点定位在适当的位置的校正值。

Description

具有点对齐视觉系统的喷墨打印机

相关申请的交叉参考

本申请要求于2010年9月15日提交的申请号为12/883058的美国专利申请的优先权。

发明背景

技术领域

本发明涉及喷墨打印机。更具体地，本发明涉及具有点对齐视觉系统的喷墨打印机。

背景技术的描述

待在喷墨打印机中打印的图像最终是对每个点具有x和y坐标的点阵的图。如果所有的点都在正确的位置，则实现了预期的质量。理想的点具有圆形的形状和确定的大小。具有影响理想的点的各种因素。

由墨水喷射喷出的墨滴落在介质上并形成不规则形状的点，所述点近似具有圆形但不是理想的圆形的形状。因为喷射组件在其喷射时移动，点的最终形状由主点和一些较小的散点构成。改变移动的喷射组件的方向改变了该图案，使得散点现在出现在主点的另一侧。而且，喷射组件移动的速度影响点的最终形状。

大多数打印机具有单向或双向打印的选项。由于生产力原因，双向模式是优选模式。在这种模式，打印机必须被调整成使得从右向左打印的点保持与从左向右打印的点对齐。即，不论打印方向，任何点的x坐标应该是正确的。这是双向调整。

当每个具有多个喷嘴的喷射组件的阵列在打印时，介质是静止的且喷射的喷嘴水平地形成线。然后，介质前进并产生新的通路且打印线交错直到打印完整的图像点集合。当该前进距离正确时，每个点的y坐标在合适的位置。这是步长调整。

点的最终形状和大小也取决于喷嘴和打印介质之间的距离及喷射的墨滴的数量和温度。

当喷嘴失效时，即其不能喷射油墨，空白区留在形成图像的点阵图中，这将影响最终的质量。

喷墨打印机的质量通过精确地定位形成图像的点来实现。打印分辨率越高，点越小。目前，在打印机产业的非常大格式段(Very Grand Formatsegment)，分辨率可超过1000点每英寸（DPI）且公差可小于千分之一英寸。

传统上，人们通过首先使用肉眼或使用弓弦扣（eye loop）分析打印图案来执行打印机调整。因为这些调整即使使用显微镜也在几千分之一英寸或甚至千分之一英寸的一小部分内，因此需要更精确的和自动的方法来消除主观的质量确定。虽然人们通常必须分析测试图案并确定用于大多数非常大格式打印机的调整值，一些打印机使用有助于分析打印图案的传感器。

即使使用视觉工具来分析调整图案，用人来调整喷墨式非常大格式打印机的一个问题是，主观的质量确定和人眼确定小的（=<0.001”）调整值的精度局限性。

目前在一些打印机中使用的传感器是固定的图像系统，其使用网格来确定打印的图案是否与掩膜对齐（见Cobbs:USPN5600350），且图案仅打印在打印区域的一个部分，因此没有考虑滚筒或托架移动系统的缺陷。这最后的陈述已通过其他人解决，他们使用外部测量系统创建表（table）和/或专用的编码器条来创建表。

提供更精确和自动的方法来消除在对齐喷墨打印机时主观的质量确定将是有利的。

发明内容

本发明的当前优选实施方式提供用于对由喷墨头阵列产生的点阵列的打印图案进行图像处理的方法和装置。提供了包括HD彩色相机的视觉系统，所述HD彩色相机可以是固定焦距或包括自动聚焦和缩放能力。也提供了使用图案识别技术来分析必要数量的图案以执行多种对齐功能的软件模块。例如，本发明的一个实施方式执行诸如下列对齐功能：点大小、形状和完整性；单向、双向和步长对齐；喷射组件的物理位置和笔直性；滚筒或介质带的平整性；引导系统的杆和轨道的映射（mapping）缺陷；及核查从一个参考喷射件到所有其他喷射组件的喷射件（jet）对齐。从这些图像分析，产生了用于实现人工或自动调整喷墨头物理位置、电压、温度和喷射脉冲定时和/或持续时间；及因此将从喷墨头中的喷嘴（nozzle）喷出的打印点定位在适当的位置的校正值。

附图描述

图1a和1b示出了用于根据本发明的喷墨打印机的点对齐视觉系统的相机组件；

图2a和2b示出了根据本发明的用于喷墨打印机的点对齐视觉系统的框图，包括用于没有以太网端口的打印机（图2a）和用于具有以太网端口（图2b）的打印机；

图3是根据本发明的基本打印图案的示意性表示；

图4是根据本发明的基本打印图案的详细示意性表示；

图5是我们在对齐期间打印的图像；

图6是根据本发明的缺失的喷嘴测试图案的示意性表示；

图7是为计算机系统的示例性形式的机器的模块示意图，在该计算机系统内具有用于使所述机器执行本文公开的任何实施方式的一组指令。

发明详述

本发明的当前优选实施方式提供用于对由喷墨头阵列产生的点阵列的打印图案进行图像处理的方法和装置。提供了包括HD彩色相机的视觉系统，所述HD彩色相机可以是固定焦距或包括自动聚焦和缩放能力。也提供了使用图案识别技术来分析必要数量的图案以执行多种对齐功能的软件模块。例如，本发明的一个实施方式执行诸如下列对齐功能：点大小、形状和完整性；单向、双向和步长对齐；喷射组件的物理位置和笔直性；滚筒或介质带的平整性；引导系统的杆和轨道的映射缺陷；及核查从一个参考喷射件到所有其他喷射组件的喷射件对齐。从这些图像分析，产生了用于实现人工或自动调整喷墨头物理位置、电压、温度和喷射脉冲定时和/或持续时间；及将从喷墨头中的喷嘴喷出的打印点定位在适当的位置的校正值。

由具有相机系统导致的另一功能是使用正确的光波长可以分析不同颜色的油墨。这在使用白色油墨打印时特别有利。

本发明的实施方式的又一优势是同一视觉系统可用于补偿因一个或多个喷墨头中的失效喷嘴而导致的缺失的点。这种补偿可以是动态操作。

装置的当前优选实施方式安装在打印机中并由摄像和透镜模块及与一个或多个打印计算机连接的控制和处理软件模块构成。在打印和分析测试图案后，装置自动产生调整值。这些值使用基于图案识别算法和方法的图像质量分析来产生。

因此，使用本发明，在最小化打印机调整时间的同时，一致地实现了质量打印。

硬件概览

图1a和1b示出了用于根据本发明的喷墨打印机的点对齐视觉系统的相机组件。在一个实施方式中，硬件被加装到打印机；在另一实施方式中，在制造期间硬件被嵌入到打印机。

相机组件

相机组件110包括相机、透镜和相关的电子组件和接口电子器件。在一个实施方式中，相机是具有5MP GIGE CMOS传感器和FujinonHF12.5SA C-Face12.5mm固定焦距透镜或Fujinon HF16SA C-Face16mm固定焦距透镜的Baumer EXG-50c相机。本领域技术人员将理解其他相机、传感器和透镜可以结合本发明来使用。

外壳

外壳111包括保护光源113和相机透镜在不使用时不受油墨和灰尘污染的快门组件112。图1a示出了快门打开的相机组件；图1b示出了快门关闭的相机组件。在该实施方式中，快门通过诸如螺线管的机电致动器来操作；快门可以通过气动或其他机构来操作。冷却扇114在外壳内提供过滤的通风和正压力。

如上讨论的，在一些实施方式中，相机组件可被加装到现有的打印机中。在这样的实施方式中，组件包括合适的安装支架。对于那些使用气动快门来操作的实施方式，需要压缩气体源。互连件，诸如以太网RJ-45连接器115和电缆（未示出），例如，其路径从PC通过中央线到相机组件的连续弯曲的Cat-5或更好的千兆位以太网电缆，提供了电通路相机相关的信号和信息；及单独的互连件，例如从打印机托架数字板（底板）到相机组件取路径的多线电缆，被提供用于电力和控制，其在本发明的当前优选实施方式中包括24VDC1A的电源、接地（GND）连接和快门信号线。

在一个实施方式中，通过内部的灯提供用于对齐的待成像区域的照明，该内部的灯例如可以为点光源灯或环形灯。在各种实施方式中，也可能需要外部的LED照明。

功能概览

图2a和2b示出了根据本发明的用于喷墨打印机的点对齐视觉系统的框图，包括用于没有以太网端口的打印机，例如，加装实施方式（图2a）和用于具有以太网端口的打印机，例如嵌入的实施方式（图2b）。在图2a和图2b中，相机组件110用于捕获一个或多个打印的测试图案32的图像并从电源37接收电力；相机组件经由帧抓取器和控制模块38（图2a）或者打印PC、以太网控制模块58（图2b）与系统软件40（下文讨论）通信。相机经由互连件31与打印机工作站计算机34通信，互连件31顺次经由PCI接口36与打印机控制器计算机33（图2a）通信；或经由包括以太网连接的互连件51与打印机控制系统44通信。

在两个实施方式中，使用由控制模块41访问的测试图案表30产生测试图案。控制模块产生例如用于X-Y位置、Z位置和图案识别测试的图案，如下所讨论的。控制模块41经由命令I/O控制和控制命令模块35从系统软件40（下文讨论）接收命令。系统用户控制和总体操作由应用39实现。

相机外壳被加装到或嵌入到打印机中。对于普通的喷墨打印机，相机优选被定位成可获得的分辨率大概为2000x2500X,Y；且目标视场在近似3300DPI优选为0.8”。针对不同的打印机和不同的实施方式，这些值可被调整，但都在本发明的范围内。典型地，相机可被移到任何位置X（托架）、Y（介质）。在一些实施方式中，提供了伺服或其他机构来实现相机移动。

软件概览

控制软件

控制软件由协调测试并将相机集成到打印机的必要例程构成。这些例程被设计成根据每个相机和打印机的接口要求进行操作。这些接口要求本身对本领域技术人员而言将是已知的。

相机函数

库，例如，.dll或.so，包含从Baumer BGAPI代码构建的基本函数集。其他功能可能用于其他相机。对于使用Baumer相机的实施方式，注意以下函数：

pstat CamInit()

初始化相机

pstat CamCapture(filename)

捕获图像并将其保存到文件中

BYTE*CamCapture()

捕获图像并返回该图像的指针到存储器中

pstat CamDone()

关闭相机

分析类

这个类分析图像并返回分析结果：

iBMP*img

存储器中的图像的指针

double basic_pattern_line_spacing

这是基本图案的线之间的理想距离。在当前优选实施方式中，其应该为1/90=0.01111…"

pstat read_basic_pattern(double*distance)

测量基本图案并返回从中心到外侧线之间的距离：

distance  结果的指针

返回  通过/失效状态

pstat measure_lines(int columns,int yexpect,int*yfound,Point*c,double*angle)

测量整个图像的行和列的线的中心，忽略空白区：

Columns  读取的列（位置）的数量

yexpect  每列中预期的线的数量

yfound  列线计数的array[columns]的指针

c  点的array[columns,yfound[x]]的指针

angle  图案的平均角度

返回  通过/失效状态

pstat rotate90();

将存储器中的图像旋转90°

打印机

打印机函数控制和执行例程的能力相当广泛。优选这些例程是可编脚本的。

pstat Shutter(bool open)

打开快门的通用函数。

分析

基本图案

图3是根据本发明的基本打印图案32的示意性表示；及图4是根据本发明的基本打印图案的详细示意性表示。在当前优选实施方式中，一个容易分析的图案提供了用于该图像分析系统的基础。分析类代码函数返回从中心部分120到外侧部分121、122（图3）的偏移距离，正的或负的。在当前优选实施方式中，图案的宽度应为约1/2”方形以在最大倍率下适应相机视场且仍然为定位误差留出空间。线不必连贯，例如，它们可以由紧密间隔的点构成（见图4）。为了便于分析，中心部分和外侧部分之间的间距应该足够大以和点间距区分开。

通过测量左和右外侧线之间的Y偏移来确定图像角。通过测量Y方向的线之间的平均像素数量并除以实际距离（这从图像中可知）来确定图像分辨率。通过测量线的顶部和底部，然后计算重心来确定精度。以这种方式，对于每条线可以获得亚像素精度。多条线，例如45条，被平均以提高测量可靠性。

如下分析基本图案：

·探测缺失的线并在计算中进行补偿。

·找到每条线的质心提供了亚像素（图像）精度。通过对所有的线取平均，喷嘴到喷嘴的偏离被最小化。

·两条外侧的线（黑色）应该由同一喷嘴打印。它们可用于确定相机角度。

·线之间的间距（节距）是已知的并用于确定成像分辨率。例如，如果打印节距是180DPI(1/180”=0.00555”)且它们分摊20个像素，则成像分辨率是3600DPI。相机像素是方形的。线的高度应小于线间距的1/2以有助于探测缺失的喷嘴。

·通过计算中心部分离外侧到外侧线的距离，并除以成像分辨率，计算出以英寸为单位的偏移距离（外侧到中心的距离）。

托架间隙重复性

该测试测量托架间隙的重复性：

·使托架产生间隙；

·使用单个打印头竖直地打印基本图案；

ο外侧线从左到右

ο中心线从右到左

·捕获、旋转和测量偏移距离；

·从使托架产生间隙的步骤重复；

·计算距离的最小-最大值。这是托架间隙双向误差。

步长重复性

·该测试测量步长的重复性：

·使用单个打印头打印基本图案；

ο外侧的线在一个通路（pass）上

ο步长

ο中央的线在返回通路上

·捕获和测量偏移距离；

·从打印基本图案重复；

·计算距离的最小-最大值。这是步长误差。

托架对齐

该测试测量喷射板与梁的平行度。墨滴放置套件例如：

·打印如图5所示的几个基本图案，其是具有与图3和图4的基本图案类似的一组图案的图像。使用间隔最远到最近的喷射件一起来打印这些图案。

ο浅青色（16）和浅黄（3）

ο黄色（18）和青色（5）

ο浅青色（16）和浅紫红色（7）

ο黄色（18）和黑色（9）

ο浅青色（16）和浅黑色（11）

ο黄色（18）和紫红色（14）

ο通过测量这些图案并确定它们是否逐渐变差（及在哪一方向），可以确定托架板是否总体倾斜（旋转）；

·捕获和测量外侧和中心（Y）位置；

·外侧线的斜率相比中心线的斜率是托架对齐的斜率。

步长大小

该测试测量步长误差：

·使用单个打印头水平地打印基本图案：

ο外侧线在一个通路上

ο步长

ο中心线在返回通路上

·捕获并测量外侧到中心（Y）距离。这是步长误差；

·将步长大小递减步长误差。

头电压

该测试校准头电压：

·使托架间隙达到已知值0.060”

·将双向设置到已知值0.058”

·使用单个头列竖直地打印基本图案：

ο外侧线从左到右

ο中心线从右到左

·捕获、旋转和测量外侧到中心（Y）的距离；

·将电压调节为近似每0.00333”1/2V；

·从使托架产生间隙的步骤重复直到在公差0.0005”内。

喷射组件位移X

该测试测量X轴的机械误差：

·竖直地打印基本图案，外侧线由头9打印，中心线由讨论中的头打印。使用头的顶部打印。从左到右打印。

·从右到左打印同一基本图案；

·使用头的底部，从左到右打印同一基本图案；

·从右到左打印同一基本图案；

·捕获、旋转和测量所有四种上述打印的基本图案的外侧到中心（Y）的距离；

·从左到右的距离中减去右到左的距离（速度误差）。这是头位移误差，顶部误差和底部误差；

·比较顶部和底部误差，斜率是头的斜率。

喷射组件位移Y

该测试测量Y轴的机械误差：

·打印基本图案，外侧线由参考头打印，中心线由讨论中的头打印；

·捕获和测量外侧到中心（Y）的距离。这是头位移误差；

·用户0.1”/转地调节固定螺丝以校正误差。

滚筒/台板平整度

·该测试测量由于台板/轨道平行度导致的总体像素偏离：

·沿着介质的宽度竖直地打印基本图案：

ο外侧线从左到右

ο中心线从右到左

·捕获、旋转和测量所有图案的外侧到中心（Y）的距离；

·计算距离的最小-最大值。这是台板平整度双向误差。

缺失的喷嘴

图6是根据本发明的缺失的喷嘴测试图案的示意性表示。该测试找到缺失的喷嘴。修改的基本图案图像用作喷射流测试。

该测试比较5列线，每条线为：每个头的一列，一个喷嘴：

·使用讨论中的头/列打印喷射测试；

·捕获图像并计数每列中的线。这是喷射的喷嘴数量；

·使用每条线的X、Y数据来计算哪些喷嘴缺失；

·更新平滑的掩膜以反映缺失的喷嘴。

其他实施方式

以下其他实施方式在可使用本发明实现的实施方式中。

介质边缘跟踪-找到介质的边缘和顶部。

打印头X打印延迟-通过编码器延迟打印头的打印，以更正喷射组件X位移。

托架速度-在60ips下每秒60帧=720dpi。

视觉系统软件概览

基本系统

基本系统打印图像且可使图像在系统的外部被分析。

增强的系统

增强的系统使硬件作为升级件物理地安装到机器中，但是不具有集成的特征来充分利用自动化的优势。

1.打印需要的图像文件。这被设计成使用专用喷嘴打印基本图案。

2.操作员移动打印机托架和相机并使介质前进，这样图像在观察位置。

3.连接到相机的独立的软件包获取图像。该图像由软件包测量并报告最终的距离值。

4.操作员获取距离值和实现。操作员如所建议地调整打印机参数或物理地调整硬件。

5.从步骤1重复过程以验证改变取得了效果且结果在公差范围内。

嵌入式系统

嵌入式系统使硬件物理地安装到机器中且具有集成的特征以充分利用自动化的优势。

1.操作员选择适当的测试例程。

2.打印机打印相应的图像文件。这被设计成使用专用喷嘴打印基本图案。

3.打印机自动移动相机和介质，这样打印输出在相机中可见。

4.打印机软件使用相机来获取图像。通过打印机软件模块来测量图像，并测量最终的距离值。

5.制定或建议调整：可仅在软件中改变的打印机配置被自动调整。如果结果在打印机的调整能力之外，诸如机械的硬件调整，打印机向操作员报告要求调整。

6.验证测试完成：如果进行了自动调整，打印机能够自动再测试输出并再测量以查看结果是否在公差范围内。某些测试可能需要几次重复用于微调。

7.测试完成：一旦测试完成，打印机能够报告回成功或失败。如果测试是成功的，打印机可继续能够被顺序执行的另一测试，诸如对齐后续的打印头。

机器实现

图7是为计算机系统1600的示例性形式的机器的模块示意图，在该计算机系统1600内，一组用于使机器实现前述方法的任何一种的指令可被执行。在可替代的实施方式中，机器可包含或包括网络路由器、网络交换机、网桥、个人数字助理（PDA）、蜂窝电话、Web装置和能够执行或传输规定待采取的动作的一系列指令的任何机器。

计算机系统1600包括处理器1602、主存储器1604和静态存储器1606，这些经由总线1608相互通信。计算机系统1600可还包括显示单元1610，例如，液晶显示器（LCD）或阴极射线管（CRT）。计算机系统1600也包括字母数字输入设备1612，例如，键盘；光标控制设备1614，例如，鼠标；硬盘驱动单元1616，信号产生设备1618，例如，扬声器，及网络接口设备1628。

硬盘驱动单元1616包括机器可读的介质1624，在其上存储了体现下文描述的方法的任何一种或所有方法的一组可执行指令，即，软件，1626。软件1626也被示出为完全或至少部分地存在于主存储器1604和/或处理器1602内。软件1626可还通过网络接口设备1628经由网络1630传输或接收。

与上文讨论的系统1600相比，不同的实施方式使用逻辑电路代替计算机执行的指令来实现处理实体。根据应用在速度、费用、工具成本等方面的特殊要求，逻辑可通过构造具有数千个微小的集成晶体管的专用集成电路（ASIC）来实现。这样的ASIC可用互补金属氧化物半导体（CMOS）、晶体管-晶体管逻辑（TTL）、超大规模集成电路（VLSI）或另一合适的构造来实现。其他替代形式包括数字信号处理芯片（DSP）、分立电路（诸如电阻器、电容器、二极管、电感器和晶体管）、现场可编程门阵列（FPGA）、可编程逻辑阵列（PLA）、可编程逻辑器件（PLD）等。

应理解实施方式可用作或支持在某些形式的处理核（诸如计算机的CPU）上执行的或以其他方式实施或实现在机器或计算机可读介质上或内的软件程序或软件模块。机器可读介质包括用于存储或传输为机器例如计算机可读形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质包括只读存储器（ROM）；随机存取存储器（RAM）；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电的、光的、声的或其他形式的传播信号，例如，载波、红外信号、数字信号等；或任何其他类型的适于存储或传输信息的介质。

虽然本文参考优选实施方式描述了本发明，本领域技术人员将易于理解到在不偏离本发明的精神和范围的情况下，其他应用可替代本文提出的那些。例如，多个对齐功能可被自动并顺序地执行直到实现最佳打印机对齐。相应地，本发明应该由下文包括的权利要求来限制。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于对齐具有喷墨头阵列的打印机的装置，包括：

由所述打印机喷墨头产生的点阵列的至少一个打印图案；

视觉系统，所述视觉系统用于捕获由所述打印机喷墨头产生的打印图案信息；及

图案识别模块，所述图案识别模块被配置为分析由所述视觉系统捕获的所述打印图案信息且还被配置为产生用于在所述打印机上执行多个对齐功能中的任何一个的控制信号；

其中，在打印和分析所述打印图案信息后，所述图案识别模块自动产生调整值，所述对齐功能包括下述中的任何一个：

点大小、形状和完整性；

单向、双向和步长对齐；

喷射组件的物理位置和笔直性；

滚筒或介质带的平整性；

引导系统的杆和轨道的映射缺陷；

核查从参考喷射件到所有其他喷射组件的喷射件对齐；

补偿因一个或多个喷墨头中的失效喷嘴而导致的缺失的点；及

所述对齐功能中的两个或多个自动并顺序地执行，直到实现最佳打印机对齐为止。

2.根据权利要求1所述的装置，所述控制信号包括：

校正值，所述校正值被产生来实现人工或自动调整所述喷墨头的物理位置、电压、温度和喷射脉冲定时和/或持续时间中的任何一项，并相应地定位从所述打印机喷墨头喷嘴喷出的打印点。

3.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括HD彩色相机，所述相机功能包括固定焦距、自动聚焦和缩放中的任何一种。

4.根据权利要求1所述的装置，其中不同颜色的油墨通过所述图案识别模块使用正确的光波长来分析。

5.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括：

外壳，所述外壳被配置为安装在所述打印机中，且所述外壳在其中包括：

相机和透镜模块；

光源；及

被配置为与一个或多个打印机连接的控制和处理软件模块。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述视觉系统被加装到所述打印机中或者在制造时被嵌入到所述打印机中。

7.根据权利要求5所述的装置，所述外壳还包括：

快门组件，所述快门组件被配置为保护不使用时的所述光源和相机透镜。

8.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括：

相机，所述相机被定位成提供约y2000x2500X,Y的可用分辨率；及在近似3300DPI约0.8”的目标视场。

9.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括：

相机，所述相机被配置为移动到任何位置X（托架），Y（介质）。

10.根据权利要求1所述的装置，所述图案识别模块还包括：

包含相机功能集的库，所述功能集包括代码，当所述代码由所述图案识别模块内的处理器执行时，实现下列功能中的任何一种：

初始化相机；

捕获图像并将所述图像保存到文件；

捕获图像并返回对在存储器中的所述图像的指针；及

关闭所述相机。

11.根据权利要求1所述的装置，所述图案识别模块还包括：

类分析模块，所述类分析模块包含代码，当所述代码由所述图案识别模块内的处理器执行时，实现下列功能中的任何一种：

对存储器中的图像的指针；

基本图案的线之间的理想距离；

被配置为测量基本图案的模块，所述模块返回从中心到外侧线的距离；

被配置为测量整个图像的行和列的线的中心的模块，其中忽略空白区；及

被配置为将存储器中的图像旋转90°的模块。

12.根据权利要求1所述的装置，所述图案识别模块还包括：

至少一个分析类代码函数，所述至少一个分析类代码函数被配置为返回从所述打印图案的中心部分到外侧部分的偏移距离，为正的或负的。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，对于所述打印图案：

图像角通过测量所述打印图案的左外侧线和右外侧线之间的Y偏移被确定；

图像分辨率通过测量线之间的Y方向的平均像素数量且然后除以实际距离来确定，所述实际距离从所述图像中已知；及

精度通过测量所述打印图案的所述线的顶部和底部且然后计算重心来确定。

14.一种用于对齐具有喷墨头阵列的打印机的装置，包括：

由所述打印机喷墨头产生的点阵列的至少一个打印图案；

视觉系统，所述视觉系统用于捕获由所述打印机喷墨头引起的打印图案信息；

图案识别模块，所述图案识别模块被配置为分析由所述视觉系统捕获的所述打印图案信息且还被配置为产生用于在所述打印机上执行多个对齐功能中的任何一个的控制信号；

其中，在打印和分析所述打印图案信息后，所述图案识别模块自动产生调整值；及

基本图案，其中所述图像识别模块被配置为通过以下步骤分析所述打印图案：

探测缺失的线并补偿所述缺失的线；

找到每条线的质心以提供亚像素（图像）精度，其中所有的所述线被平均以最小化喷嘴到喷嘴偏离；

使用同一喷嘴打印两条外侧线（黑色），其中所述外侧线用于确定相机角；

使用所述线之间的间距（节距）来确定成像分辨率；及

计算所述打印图案的中心部分距外侧到外侧线的距离，并除以成像分辨率以计算偏移距离（外侧到中心的距离）。

15.根据权利要求1所述的装置，所述对齐功能包括下述中的任何一种：

托架间隙的重复性；

步长的重复性；

喷射板与梁的平行度；

步长误差；

头电压；

X轴的机械误差；

Y轴的机械误差；

由于台板/轨道平行度导致的总体像素偏离；

对缺失的喷嘴的确定；

介质边缘跟踪；

打印头X打印延迟；及

托架速度。

16.一种用于具有喷墨头阵列的打印机的对齐方法，包括以下步骤：

使用所述打印机喷墨头产生点阵列的至少一个打印图案；

使用视觉系统捕获由所述打印机喷墨头产生的打印图案信息；及

使用图案识别模块分析由所述视觉系统捕获的所述打印图案信息并使用所述图案识别模块产生用于在所述打印机上执行多个对齐功能中的任何一个的控制信号；

其中在打印和分析所述打印图案信息后，所述图案识别模块自动产生调整值，所述对齐功能包括下述中的任何一种：

点大小、形状和完整性；

单向、双向和步长对齐；

喷射组件的物理位置和笔直性；

滚筒或介质带的平整性；

引导系统的杆和轨道的映射缺陷；

核查从参考喷射件到所有其他喷射组件的喷射件对齐；及

补偿因一个或多个喷墨头中的失效喷嘴而导致的缺失的点。

17.根据权利要求16所述的方法，所述控制信号包括：

校正值，所述校正值被产生来实现人工或自动调整所述喷墨头的物理位置、电压、温度和喷射脉冲定时和/或持续时间中的任何一项，并相应地定位从所述打印机喷墨头喷嘴喷出的打印点。

18.一种其中存储了程序指令的电存储介质，当所述程序指令由处理器执行时，实现权利要求16所述的方法。

Claims (20)

1.一种用于对齐具有喷墨头阵列的打印机的装置，包括：

由所述打印机喷墨头产生的点阵列的至少一个打印图案；

视觉系统，所述视觉系统用于捕获由所述打印机喷墨头产生的打印图案信息；及

图案识别模块，所述图案识别模块被配置为分析由所述视觉系统捕获的所述打印图案信息且还被配置为产生用于在所述打印机上执行多个对齐功能中的任何一个的控制信号；

其中，在打印和分析所述打印图案信息后，所述图案识别模块自动产生调整值。

2.根据权利要求1所述的装置，所述对齐功能包括下述中的任何一个：

点大小、形状和完整性；

单向、双向和步长对齐；

喷射组件的物理位置和笔直性；

滚筒或介质带的平整性；

引导系统的杆和轨道的映射缺陷；

核查从参考喷射件到所有其他喷射组件的喷射件对齐；

补偿因一个或多个喷墨头中的失效喷嘴而导致的缺失的点；及

所述对齐功能中的两个或多个自动并顺序地执行，直到实现最佳打印机对齐为止。

3.根据权利要求1所述的装置，所述控制信号包括：

校正值，所述校正值被产生来实现人工或自动调整所述喷墨头的物理位置、电压、温度和喷射脉冲定时和/或持续时间中的任何一项，并相应地定位从所述打印机喷墨头喷嘴喷出的打印点。

4.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括HD彩色相机，所述相机功能包括固定焦距、自动聚焦和缩放中的任何一种。

5.根据权利要求1所述的装置，其中不同颜色的油墨通过所述图案识别模块使用正确的光波长来分析。

6.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括：

外壳，所述外壳被配置为安装在所述打印机中，且所述外壳在其中包括：

相机和透镜模块；

光源；及

被配置为与一个或多个打印机连接的控制和处理软件模块。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述视觉系统被加装到所述打印机中或者在制造时被嵌入到所述打印机中。

8.根据权利要求6所述的装置，所述外壳还包括：

快门组件，所述快门组件被配置为保护不使用时的所述光源和相机透镜。

9.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括：

相机，所述相机被定位成提供约y2000x2500X,Y的可用分辨率；及在近似3300DPI约0.8”的目标视场。

10.根据权利要求1所述的装置，所述视觉系统包括：

相机，所述相机被配置为移动到任何位置X（托架），Y（介质）。

11.根据权利要求1所述的装置，所述图案识别模块还包括：

包含相机功能集的库，所述功能集包括代码，当所述代码由所述图案识别模块内的处理器执行时，实现下列功能中的任何一种：

初始化相机；

捕获图像并将所述图像保存到文件；

捕获图像并返回对在存储器中的所述图像的指针；及

关闭所述相机。

12.根据权利要求1所述的装置，所述图案识别模块还包括：

类分析模块，所述类分析模块包含代码，当所述代码由所述图案识别模块内的处理器执行时，实现下列功能中的任何一种：

对存储器中的图像的指针；

基本图案的线之间的理想距离；

被配置为测量基本图案的模块，所述模块返回从中心到外侧线的距离；

被配置为测量整个图像的行和列的线的中心的模块，其中忽略空白区；及

被配置为将存储器中的图像旋转90°的模块。

13.根据权利要求1所述的装置，所述图案识别模块还包括：

至少一个分析类代码函数，所述至少一个分析类代码函数被配置为返回从所述打印图案的中心部分到外侧部分的偏移距离，为正的或负的。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，对于所述打印图案：

图像角通过测量所述打印图案的左外侧线和右外侧线之间的Y偏移被确定；

图像分辨率通过测量线之间的Y方向的平均像素数量且然后除以实际距离来确定，所述实际距离从所述图像中已知；及

精度通过测量所述打印图案的所述线的顶部和底部且然后计算重心来确定。

15.根据权利要求1所述的装置，所述打印图案包括：

基本图案，其中所述图像识别模块被配置为通过以下步骤分析所述打印图案：

探测缺失的线并补偿所述缺失的线；

找到每条线的质心以提供亚像素（图像）精度，其中所有的所述线被平均以最小化喷嘴到喷嘴偏离；

使用同一喷嘴打印两条外侧线（黑色），其中所述外侧线用于确定相机角；

使用所述线之间的间距（节距）来确定成像分辨率；及

计算所述打印图案的中心部分距外侧到外侧线的距离，并除以成像分辨率以计算偏移距离（外侧到中心的距离）。

16.根据权利要求1所述的装置，所述对齐功能包括下述中的任何一种：

托架间隙的重复性；

步长的重复性；

喷射板与梁的平行度；

步长误差；

头电压；

X轴的机械误差；

Y轴的机械误差；

由于台板/轨道平行度导致的总体像素偏离；

对缺失的喷嘴的确定；

介质边缘跟踪；

打印头X打印延迟；及

托架速度。

17.一种用于具有喷墨头阵列的打印机的对齐方法，包括以下步骤：

使用所述打印机喷墨头产生点阵列的至少一个打印图案；

使用视觉系统捕获由所述打印机喷墨头产生的打印图案信息；及

使用图案识别模块分析由所述视觉系统捕获的所述打印图案信息并使用所述图案识别模块产生用于在所述打印机上执行多个对齐功能中的任何一个的控制信号；

其中在打印和分析所述打印图案信息后，所述图案识别模块自动产生调整值。

18.根据权利要求17所述的方法，所述对齐功能包括下述中的任何一种：

点大小、形状和完整性；

单向、双向和步长对齐；

喷射组件的物理位置和笔直性；

滚筒或介质带的平整性；

引导系统的杆和轨道的映射缺陷；

核查从参考喷射件到所有其他喷射组件的喷射件对齐；及

补偿因一个或多个喷墨头中的失效喷嘴而导致的缺失的点。

19.根据权利要求7所述的方法，所述控制信号包括：

校正值，所述校正值被产生来实现人工或自动调整所述喷墨头的物理位置、电压、温度和喷射脉冲定时和/或持续时间中的任何一项，并相应地定位从所述打印机喷墨头喷嘴喷出的打印点。

20.一种其中存储了程序指令的电存储介质，当所述程序指令由处理器执行时，实现权利要求17所述的方法。

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