CN112477436A - 一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法及装置，其方法包括：根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形；根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形；根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印。本发明根据不同墨水、不同点型作出了相应的时间补偿、幅值补偿，使打印机喷头能适应不同季节，不同国家和地区的工作；通过不同点型的波形的组合使调试波形的更方便、简单。

Description

一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法及装置
技术领域
本发明属于打印机喷头控制领域，尤其涉及一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法及装置。
背景技术
打印机喷头的控制波形(又称，驱动波形)是指打印机喷头工作电压随时间变化的图像，通过预设的控制波形和相关驱动电路达到实时控制喷头的喷墨效果的目的。
在打印喷绘行业中，控制波形的方法较为单一，传统方法采用在板卡芯片(控制装置)程序中写入波形控制的相关数据，打印时直接按照程序固化(不可改变)的波形驱动喷头。另外一些方案中，是将板卡与电脑通讯，在通讯协议中加入波形数据存储与读取的协议，适配相应的上位机软件与板卡程序，从而可以在上位机端实时修改并下载波形到板卡端，板卡收到数据后存储，并断电保存，在打印时按照波形数据计算并产生对应的波形。
实际应用中有以下几种情况：
A、一套机器+板卡系统+软件等，需要同时满足客户的不同应用需求，比如不同类型的打印墨水，同一类型墨水但厂家不一样(波形也有细微区别)，打印精度与打印效率的选择方案(一般打印效果越好，打印效率越低)等。这种情况下需要切换不同的波形，但以往的方式需要修改程序或者重新下载波形，这样就会有多个不同的程序版本和波形版本，难于管理。
B、在一套固定的系统中，温度变化之后，墨水黏度会发生变化，波形也需要对应变化，否则打印效果将不同。
C、同一个厂家的墨水，KCMY四种颜色墨水之间，黏度特性会有略微区别，I3200的1个喷头可以接4路墨水，这样不同墨水之间使用相同波形，经常导致不同颜色打印效果不一样。
D、同一种墨水和波形，从技术上都会打印出大点、中点和小点、无点四种点型，一般要求不同点型具有相同的喷墨速度(速度一眼才能使不同的点型打印相同的数据，墨滴落在打印材料上的位置相同，这样打印整幅图效果才会好。如果速度不一样，那就要求速度尽量快)和有着较大差距的墨滴大小(不同点型墨滴体积差距大，打印出来的效果才会富有细腻层次感，效果更好)。同时要求波形周期尽量小，这样打印喷墨频率才会高，打印机产能才会高。这样的波形很难调试出来。
发明内容
为解决现有不同墨水、不同厂家喷头调试难以及难以适应不同打印环境的问题，在本发明的第一方面提供了一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，包括如下步骤：根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形；根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形；根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印。
在本发明的一些实施例中，所述根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形包括如下步骤：
根据打印机喷头的类型确定其打印机喷头驱动电压幅值的最大值和最小值；根据待打印样本确定墨水类型以及点型；根据墨水类型以及点型确定每个工作阶段的驱动电压幅值和持续时间。
进一步的，所述根据所述基准波形对所述基准波形进行温度补偿，得到输出波形包括如下步骤：所述补偿条件包括点型补偿条件和温度补偿条件，所述点型补偿条件包括：当墨水实时温度测量值落在点型对应的温度区间内，则按照第一分段函数调整基准波形的时间周期；
所述温度补偿条件为：当墨水实时温度测量值落在对应的温度区间内，则按照第二分段函数调整基准波形的幅值。
更进一步的，所述温度补偿条件为：当墨水实时温度测量值落在不同阶段对应的温度区间内，则按照第二分段函数调整基准波形的幅值。
更进一步的，所述第一分段函数为：
Vout＝Vin×A×(B+C×(T实时-T阈值)/D))；其中，Vout表示输出电压幅值，Vin表示输入电压幅值，A、B、C、D分别表示第一分段函数的不同参数，T实时表示墨水实时温度，T阈值表示温度阈值。
更进一步的，所述第二分段函数为：t＝E+F×(T实时-T阈值)/G))；其中，t表示补偿时间，E、F、G分别表示第二分段函数的不同参数，T实时表示实时温度，T阈值表示温度阈值。
在上述的实施例中，为方便调试输出波形，所述输出波形由至少1个基准点型波形进行组合。
本发明第二方面还公开了一种波形控制装置，其特征在于，所述波形控制装置根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形，或根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形。
本发明第三方面还公开了一种喷头控制装置，所述喷头控制装置根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印。
本发明第四方面还公开了一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制系统，包括打印机喷头、喷头控制装置、波形控制装置，所述喷头控制装置分别与波形控制装置、打印机喷头连接；所述打印机喷头，用于根据输出波形进行喷墨打印；所述喷头控制装置，用于根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印；所述波形控制装置，用于根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形，或根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形。
本发明的有益效果是：
1.本发明根据不同墨水、不同点型对输出波形作出了相应的时间补偿、幅值补偿，使打印机喷头能适应不同季节，不同国家和地区的工作；
2.本发明通过不同点型的波形的组合使调试波形的更方便、简单。
附图说明
图1为本发明的一些实施例中的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法的基本流程图；
图2为不同类型墨水工作温度下的黏度及黏度曲线示意图；
图3为不同点型时输出的基准波形频率参考值的示意图；
图4为本发明的一些实施例中的第一分段函数具体计算方法示意图；
图5为本发明的一些实施例中的第二分段函数补偿阶段的示意图；
图6为本发明的一些实施例中的第二分段函数具体计算方法示意图；
图7为本发明的一些实施例中的基本点型波形及组合点型的波形示意图；
图8为本发明的一些实施例中的基于压电式打印机喷头的喷墨控制装置结构示意图；
图9为本发明的一些实施例中的喷墨控制装置的波形调整界面示意图；
图10为本发明的一些实施例中的电子设备的基本结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参考图1，一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，包括如下步骤：S101.根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形；S102.根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形；S103.根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印。
参考图2，可以理解，在波形数据中加入温度补偿数据，温度补偿以点型为单位，打印时按照实时温度，在喷头内部墨水温度变化之后，以点型为单位，自动调节波形的电压幅值与时间周期，从而使得不同温度下，打印效果效同。
参考图3，在本发明的一些实施例的步骤S101中，所述根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形包括如下步骤：根据打印机喷头的类型确定其打印机喷头驱动电压幅值的最大值和最小值；根据待打印样本确定墨水类型以及点型；根据墨水类型以及点型确定每个工作阶段的驱动电压幅值和持续时间。
可以理解，波形的时间补偿逻辑具体为：各个时间段时间值，分配一个时间补偿公式。进一步的，所述根据所述基准波形对所述基准波形进行温度补偿，得到输出波形包括如下步骤：
所述补偿条件包括点型补偿条件和温度补偿条件，所述点型补偿条件包括：当墨水实时温度测量值落在点型对应的温度区间内，则按照第一分段函数调整基准波形的时间周期；
所述温度补偿条件为：当墨水实时温度测量值落在对应的温度区间内，则按照第二分段函数调整基准波形的幅值。
需要说明的是，上述温度补偿公式分段配置，为简化温度补偿公式的调试难度，所有公式都是一次线性公式，但是墨水的黏度温度曲线(参考图2)并不是线性，所以温度补偿公式需要匹配墨水黏度在不同温度范围内，使用不同的线性公式。这样使得此温度补偿方案适用于不同类型和不同颜色的墨水。更进一步的，所述温度补偿条件为：当墨水实时温度测量值落在不同阶段对应的温度区间内，则按照第二分段函数调整基准波形的幅值。
参考图4，更进一步的，所述第一分段函数为：
Vout＝Vin×A×(B+C×(T实时-T阈值)/D)),其中，Vout表示输出电压幅值，Vin表示输入电压幅值，A、B、C、D分别表示第一分段函数的不同参数，T实时表示墨水实时温度，T阈值表示温度阈值,-1.0≤A≤1.0，0.85≤B≤1.22,0.02≤C≤0.15，-10≤D≤15。
参考图5与图6，更进一步的，所述第二分段函数为：t＝E+F×(T实时-T阈值)/G))，其中，t表示补偿时间，E、F、G分别表示第二分段函数的不同参数，T实时表示实时温度，T阈值表示温度阈值，-0.4≤E≤0.8，-0.4≤F≤0.8,-10≤G≤15。
参考图7，在上述的实施例中，为方便调试输出波形，所述输出波形由至少1个基准点型波形进行组合。
参考图9，本发明第二方面还公开了一种波形控制装置，所述波形控制装置根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形，或根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形。
本发明的第三方面，提供了一种电子设备500，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第一方面提供的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法。
参考图10，电子设备500可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。处理装置501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。
通常以下装置可以连接至I/O接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备500与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图10示出了具有各种装置的电子设备500，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图10中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。
本发明第四方面还公开了一种喷头控制装置，所述喷头控制装置根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印。
参考图8，本发明第四方面还公开了一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制系统1，包括打印机喷头11、喷头控制装置12、波形控制装置13，所述喷头控制装置12分别与波形控制装置13、打印机喷头连接11；所述打印机喷头11，用于根据输出波形进行喷墨打印；所述喷头控制装置12，用于根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印；所述波形控制装置13，用于根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形，或根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形。
可以理解，上述喷头控制装置12可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力；也可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、可编程逻辑控制器或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。作为一种实施方式，喷头控制装置12可以包括单片机、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)和现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGate Array,FPGA)中的至少一种。优选的，喷头控制装置12包括STM32F091CCT6单片机(MCU)、因特尔最新的10CL010YU256C8G(FPGA)，一块板卡可以存储14条不同形状的波形，可以给不同颜色墨水驱动不同的波形，也可以存不同类型(UV墨水，水性墨水，弱溶剂墨水等)墨水对应的波形，只需要在波形控制装置13的打印软件去选择墨水对应的波形编号，板卡就可以对应输出波形。
波形控制装置13通常为上位机，所述上位机为通用个人计算机、工业用计算机、便携式计算机、智能移动终端，其用于向用户提供一个可视化的操作界面，将实时温度、波形状态、点型、打印机各路墨盒状态等信息通过可视化界面展现出来。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从ROM502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开的实施例的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的实施例所描述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个计算机程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的实施例的操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++、Python，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)

1.一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，其特征在于，包括如下步骤：根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形；
根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形；
根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印。
2.根据权利要求1所述的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，其特征在于，所述根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形包括如下步骤：
根据打印机喷头的类型确定其打印机喷头驱动电压幅值的最大值和最小值；
根据待打印样本确定墨水类型以及点型；
根据墨水类型以及点型确定每个工作阶段的驱动电压幅值和持续时间。
3.根据权利要求2所述的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，其特征在于，所述根据所述基准波形对所述基准波形进行温度补偿，得到输出波形包括如下步骤：
所述补偿条件包括点型补偿条件和温度补偿条件，所述点型补偿条件包括：当墨水实时温度测量值落在点型对应的温度区间内，则按照第一分段函数调整基准波形的时间周期；
所述温度补偿条件为：当墨水实时温度测量值落在对应的温度区间内，则按照第二分段函数调整基准波形的幅值。
4.根据根据权利要求3所述的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，其特征在于，所述温度补偿条件为：当墨水实时温度测量值落在不同阶段对应的温度区间内，则按照第二分段函数调整基准波形的幅值。
5.根据根据权利要求3所述的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，其特征在于，所述第一分段函数为：
Vout＝Vin×A×(B+C×(T实时-T阈值)/D))；
其中，Vout表示输出电压幅值，Vin表示输入电压幅值，A、B、C、D分别表示第一分段函数的不同参数，T实时表示墨水实时温度，T阈值表示温度阈值。
6.根据根据权利要求3所述的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，其特征在于，所述第二分段函数为：t＝E+F×(T实时-T阈值)/G))；其中，t表示补偿时间，E、F、G分别表示第二分段函数的不同参数，T实时表示实时温度，T阈值表示温度阈值。
7.根据权利要求1-6中任一所述的基于压电式打印机喷头的喷墨控制方法，其特征在于，所述输出波形由至少1个基准点型波形进行组合。
8.一种波形控制装置，其特征在于，所述波形控制装置根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形，或根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形。
9.一种喷头控制装置，其特征在于，所述喷头控制装置根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印。
10.一种基于压电式打印机喷头的喷墨控制系统，其特征在于，包括打印机喷头、喷头控制装置、波形控制装置，所述喷头控制装置分别与波形控制装置、打印机喷头连接；
所述打印机喷头，用于根据输出波形进行喷墨打印；
所述喷头控制装置，用于根据墨水实时温度和输出波形调节打印机喷头的驱动电压以进行喷墨打印；
所述波形控制装置，用于根据打印机喷头的类型、墨水类型以及点型确定打印机喷头驱动电压的基准波形，或根据所述基准波形配置并加载补偿条件，得到输出波形。
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