CN104802526A - 一种基于光栅编码器及fpga的打印机控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置及其方法，包括一打印机控制单元、字车机构、走纸机构和打印头，所述字车机构沿打印机机芯横向移动，所述打印头与字车机构固定连接，所述打印头、字车机构和走纸机构经一驱动电路与所述打印机控制单元电连接；还包括一光栅编码器，所述光栅编码器的光栅尺沿机芯长度方向设置，所述字车机构经一安装架固定在所述光栅编码器的读数头上；所述光栅尺与所述机芯平行，所述光栅编码器的输出端经一FPGA模块与所述打印机控制单元电连接。本发明的有益效果在于：不仅可以提高打印精度，同时可以进行打印报错，及时调整打印失步造成的错误。

Description

一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及打印机领域，尤其涉及一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置及控制方法。

背景技术

     打印机是一种典型的机电一体化产品，打印机由机械部件、电子部件以及相应软件的共同配合完成文字及图形的打印。接口同样是打印机中重要的部件，包括打印机与计算机的接口，也包括机械部件间的接口以及电控部分与机械传动的接口。现代的打印机采用点阵的打印方式，既可以打印字符也可以打印图片。针式打印机主要是由打印头、字车机构、色带机构、输纸机构和控制电路组成，控制电路中包含对打印头、走纸和字车行走的控制，控制电路中的ROM存储器中存储的打印字库用来控制被打印字符与打印针运动之间的关系。字车的作用是驱动打印头，通过其左右移动带动打印头横向左右移动，当到达指定位置后由打印头撞击色带，在打印纸的相应位置上印出字符。

    针式打印机依靠字车机构传动的高精度、持久的一致性、运动过程的不受外物干扰，而且一旦出现失误，就会造成系统失控的情况。例如，运动路径上存在障碍物，其阻挡或影响移动载体的运动，以及字车机构传动的误差等，造成移动载体无法按逻辑控制信号到达预设的打印位置，或当前打印位置的逻辑定位与实际位置不一致，结果是打印不正确，例如打印重合、打印错位等，对于有价票据， 这会造成废票的产生，带来极大的损失。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置及其方法，实现打印机定位的精度。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，包括一打印机控制单元、字车机构、走纸机构和打印头，所述字车机构沿打印机机芯横向移动，所述打印头与字车机构固定连接，所述打印头、字车机构和走纸机构经一驱动电路与所述打印机控制单元电连接；还包括一光栅编码器，所述光栅编码器的光栅尺沿机芯长度方向设置，所述字车机构经一安装架固定在所述光栅编码器的读数头上；所述光栅尺与所述机芯平行，所述光栅编码器的输出端经一FPGA模块与所述打印机控制单元电连接。

进一步的，所述光栅编码器的光栅尺一端经一定位孔固定在打印机的右侧板上，另一端经一弹性锁紧机构固定在打印机的左侧板上。

进一步的，所述定位孔固定在所述光栅尺的第一条光栅的右侧。

进一步的，所述光栅编码器经一施密特触发器整形后与所述FPGA模块电连接。

进一步的，还包括一用于驱动打印工作的电源模块，所述电源模块与所述打印机控制单元和光栅编码器电连接。

基于上述光栅编码器及FPGA的打印机控制装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：启动电源，字车进行复位；

步骤S2：判断字车机构复位过程是否失步，若是，则进行报错且重新进行复位，否则转至步骤S3。

步骤S3：所述打印机控制单元接收打印信号后，所述光栅编码器输出A、B两组相差90度的脉冲信号波形经施密特触发器处理后输出至FPGA模块；

步骤S4：所述FPGA模块对输入的两路正交光栅信号，即A相和B相输出的波形进行分频处理；

步骤S5：打印机控制单元预先向FPGA模块中的相应寄存器写入DPI、打印标志，并且打印状态下写入当前DPI下允许的光栅周期范围；

步骤S6：所述FPGA模块根据相应DPI寄存器的设置，对所述光栅编码器输入的信号做相应处理后输出至打印机控制单元，打印机控制单元对该信号进行计数以确认字车位置并触发出针；

步骤S7：打印状态下，所述FPGA模块根据检测当前光栅编码器输出波形的周期，判断字车的运行是否异常，如果异常则设置异常标志，打印机控制单元读取到异常标志后，记录异常的位置，然后进行复位后再回到出错位置继续完成打印任务且进行相应的报错；字车先复位，继而在打印失步的行全程重新字车运动，没出针的位置继续出针，如果可以补打成功不保错，反之报错，并等待用户清除故障，故障清除后，按任意键触发补打未打印完成的内容。

步骤S8：所述FPGA模块对字车运动方向进行判断，通过FPGA模块的I/O端口输出至打印机控制单元，用以表示不同的字车运动方向，如果光栅编码器输出波形的A相超前，输出“1”，反之，输出“0”。

进一步的，所述步骤S1还包括以下步骤：

步骤S10：字车机构先向右移动，判断字车所处的位置是否处在光栅覆盖区域，若是，则转至步骤S11，否则字车机构向左移动后，再向右移动，重复步骤S10；

步骤S11：字车机构继续向右移动，将右边第一条光栅设置为初位；若字车在空白区，则继续向右移动并将检查到的光栅设置为光栅初位。

进一步的，在所述步骤 S7中，在打印状态下，判断字车是否失步，若是，则进行字车复位，复位完成后回到打印位置继续完成当前打印任务；否则继续打印任务。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：根据所述光栅编码测量字车机构横向移动的位移，通过光栅编码器输出字车机构的位置，根据FPGA模块判断字车位置是否准确或者字车是否失步，若出现失步则进行报错，同时进行字车复位，字车复位后重新回到打印位置继续完成打印任务。本发明提供的打印机控制装置，不仅可以提高打印精度，同时可以进行打印报错，及时调整打印失步造成的错误。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例的光栅编码器安装结构示意图；

图2为本发明实施例的打印机控制方法的电路结构示意图。

图中：1-光栅编码器的光栅尺；2-光栅编码器的读数头；3-字车机构；4-第一条光栅；5-定位孔；6-弹性锁紧机构；7-打印机右侧板；8-打印机左侧板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1～2所示，一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，包括一打印机控制单元、字车机构3、走纸机构和打印头，所述字车机构3沿打印机机芯横向移动，所述打印头与字车机构3固定连接，所述打印头、字车机构3和走纸机构经一驱动电路与所述打印机控制单元电连接；还包括一光栅编码器，所述光栅编码器的光栅尺1沿机芯长度方向设置，所述字车机构3经一安装架固定在所述光栅编码器的读数头2上；所述光栅编码器的光栅尺2与所述机芯平行，所述光栅编码器的输出端连接至一FPGA模块，并且所述FPGA模块与所述打印机控制单元电连接。从上述可知，本发明的有益效果在于：根据所述光栅编码测量字车机构横向移动的位移，通过光栅编码器输出字车机构3的位置，根据FPGA模块判断字车位置是否准确或者字车是否失步，若出现失步则进行报错，同时进行字车复位，字车复位后重新回到打印位置继续完成打印任务。本发明提供的打印机控制装置，不仅可以提高打印精度，同时可以进行打印报错，及时调整打印失步造成的错误。

本发明提供的基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，所述打印机控制单元通过驱动电路控制字车运动，字车运动产生光栅信号输入给FPGA模块，FPGA模块处理后再输出给打印机控制单元，打印机控制单元通过对FPGA模块输出的信号进行定位，驱动打印头出针。

在本实施例中，所述光栅编码器的光栅尺2一端经一定位孔5固定在打印机的右侧板7上，另一端经一弹性锁紧机构6固定在打印机的左侧板8上。所述弹性锁紧机构为弹性垫圈配合螺栓进行锁紧。

在本实施例中，所述定位孔5固定在所述光栅编码器的光栅尺1的第一条光栅4右侧，将第一条光栅4作为打印初位。

在本实施例中，所述光栅编码器经一施密特触发器整形后与所述FPGA模块电连接。

在本实施例中，还包括一电源模块，所述电源模块与所述打印机控制单元和光栅编码器电连接。

基于上述光栅编码器及FPGA的打印机控制装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：启动电源，字车进行复位；

步骤S2：判断字车机构3复位过程是否失步，若是，则进行报错且重新进行复位，否则转至步骤S3。

步骤S3：所述打印机控制单元接收打印信号后，所述光栅编码器输出A、B两组相差90度的脉冲信号波形经施密特触发器处理后输出至FPGA模块；

步骤S4：所述FPGA模块对输入的两路正交光栅信号，即A相和B相输出的波形进行分频处理；

步骤S5：打印机控制单元预先向FPGA模块中的相应寄存器写入DPI、打印标志，并且打印状态下写入当前DPI下允许的光栅周期范围；

步骤S6：所述FPGA模块根据相应DPI寄存器的设置，对所述光栅编码器输入的信号做相应处理后输出至打印机控制单元，打印机控制单元对该信号进行计数以确认字车位置并触发出针；

步骤S7：打印状态下，所述FPGA模块根据检测当前光栅编码器输出波形的周期，判断字车的运行是否异常，如果异常则设置异常标志，，打印机控制单元读取到异常标志后，记录异常的位置，然后进行复位后再回到出错位置继续完成打印任务且进行相应的报错；

步骤S8：所述FPGA模块对字车运动方向进行判断，通过FPGA模块的I/O端口输出至打印机控制单元，用以表示不同的字车运动方向，如果光栅编码器输出波形的A相超前，输出“1”，反之，输出“0”。通过所述FPGA模块设置打印机的出针参数。

在本实施例中，所述步骤S1还包括以下步骤：

步骤S10：字车机构3先向右移动，判断字车所处的位置是否处在光栅覆盖区域，若是，则转至步骤S11，否则字车机构3向左移动后，再向右移动，重复步骤S10；

步骤S11：字车机构3继续向右移动，将右边第一条光栅4设置为初位；若字车在空白区，则继续向右移动并将检查到的光栅设置为光栅初位。通过继续向右移动，将最近的一条光栅作为打印初位。

在本实施例中，在所述步骤 S7中，在打印状态下，判断字车是否失步，若是，则进行字车复位，复位完成后回到打印位置继续完成当前打印任务；否则否则报错，等待用户清除运动的障碍，清除结束后按任意键继续打印。

综上所述，本发明提供的打印机控制装置，不仅可以提高打印精度，同时可以进行打印报错，及时调整打印失步造成的错误。

本发明提供的上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，包括一打印机控制单元、字车机构、走纸机构和打印头，所述字车机构沿打印机机芯横向移动，所述打印头与字车机构固定连接，所述打印头、字车机构和走纸机构经一驱动电路与所述打印机控制单元电连接；其特征在于：还包括一光栅编码器，所述光栅编码器的光栅尺沿机芯长度方向设置，所述字车机构经一安装架固定在所述光栅编码器的读数头上；所述光栅尺与所述机芯平行，所述光栅编码器的输出端经一FPGA模块与所述打印机控制单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，其特征在于：所述光栅编码器的光栅尺一端经一定位孔固定在打印机的右侧板上，另一端经一弹性锁紧机构固定在打印机的左侧板上。

3.根据权利要求1所述的一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，其特征在于：所述定位孔固定在所述光栅尺的第一条光栅的右侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，其特征在于：所述光栅编码器经一施密特触发器整形后与所述FPGA模块电连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于光栅编码器及FPGA的打印机控制装置，其特征在于：还包括一用于驱动打印工作的电源模块，所述电源模块与所述打印机控制单元和光栅编码器电连接。

6.基于权利要求1的一种光栅编码器及FPGA的打印机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：启动电源，字车进行复位；

步骤S2：判断字车机构复位过程是否失步，若是，则进行报错且重新进行复位，否则转至步骤S3；

步骤S3：所述打印机控制单元接收打印信号后，所述光栅编码器输出A、B两组相差90度的脉冲信号波形经施密特触发器处理后输出至FPGA模块；

步骤S4：所述FPGA模块对输入的两路正交光栅信号进行分频处理；

步骤S5：打印机控制单元预先向FPGA模块中的相应寄存器写入DPI、打印标志，并且打印状态下写入当前DPI下允许的光栅周期范围；

步骤S6：所述FPGA模块根据相应DPI寄存器的设置，对所述光栅编码器输入的信号做相应处理后输出至打印机控制单元，打印机控制单元对该信号进行计数以确认字车的位置并触发出针；

步骤S7：打印状态下，所述FPGA模块根据检测当前光栅编码器输出波形的周期，判断字车的运行是否异常，如果异常则设置异常标志，打印机控制单元读取到异常标志后，记录异常的位置，然后进行复位后再回到出错位置继续完成打印任务且进行相应的报错；

步骤S8：所述FPGA模块对字车运动方向进行判断，通过FPGA模块的I/O端口输出至打印机控制单元，用以表示不同的字车运动方向。

7.根据权利要求6所述的一种光栅编码器及FPGA的打印机控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下步骤：

步骤S10：字车机构先向右移动，判断字车所处的位置是否处在光栅覆盖区域，若是，则转至步骤S11，否则字车机构向左移动后，再向右移动，重复步骤S10；

步骤S11：字车机构继续向右移动，将右边第一条光栅设置为初位；若字车在空白区，则继续向右移动并将检查到的光栅设置为光栅初位。

8.根据权利要求6所述的一种光栅编码器及FPGA的打印机控制方法，其特征在于：在所述步骤 S7中，在打印状态下，判断字车是否失步，若是，则进行字车复位，复位完成后回到打印位置继续完成当前打印任务；否则继续打印任务。