CN112549777B - 一种用于喷码装置的喷码控制方法及相应的喷码装置 - Google Patents

Abstract

一种用于喷码装置的喷码控制方法，所述喷码装置包括加速度传感器，所述方法包括，获取所述加速度传感器单元的加速度信息，根据所述加速度信息动态生成同步信号，根据所述同步信号同步控制所述喷码装置的喷码速度。采用本发明的技术方案后，可以避免打滑现象或者能对打滑进行补偿，在给牲畜胴体表皮喷码的过程中，能够自动适应适应牲畜胴体表皮复杂的外形特征及表皮潮湿打滑等问题，打标效果好，能够在牲畜胴体表皮打印二维码，使猪肉牛肉等在流通环节做到可追溯，保障食品安全。

Description

一种用于喷码装置的喷码控制方法及相应的喷码装置

技术领域

本发明涉及一种用于喷码装置的喷码控制方法及相应的喷码装置。

背景技术

本申请人的“一种牲畜胴体表皮打标装置、系统及打标方法”发明专利申请，其申请号为201811476271.9，申请日为2018年12月4日，公开了一种牲畜胴体表皮打标装置，所述装置包括，赋码单元和喷码单元，所述赋码单元读取存储在本地或者服务器上的牲畜表皮打标数据，生成相应的喷印图像；所述喷码单元包括墨水喷嘴，所述墨水喷嘴将所述喷印图像喷在所述牲畜胴体表皮上。采用该技术方案后，牲畜胴体表皮尤其是生猪胴体表皮的喷码可以自动进行，喷码内容动态可定制，喷码过程速度快，喷码图像醒目，整个设备成本低，由于可以喷印二维码，牲畜胴体的流转可以完全做到可追溯，保障食品安全。

本申请人的“一种用于牲畜胴体表皮打标的喷头及相应的打标装置”发明专利申请，其申请号为201920422074.2，申请日为2019年03月30日，公开了一种用于牲畜胴体表皮打标的喷头，所述喷头上安装有位移编码器单元和测距传感器单元，所述位移编码器用于测量喷头在所述牲畜胴体表皮上的滑动速度，所述测距传感器用于测量喷头与所述牲畜胴体表皮的距离。采用本实用新型的技术方案后，在给牲畜胴体表皮喷码的过程中，其喷头可以与牲畜胴体表皮贴紧，能够自动适应适应牲畜胴体表皮复杂的外形特征，打标效果好，能够在牲畜胴体表皮打印二维码，使猪肉牛肉等在流通环节做到可追溯，保障食品安全。

但是，上述方案由于喷码单元的同步信号的产生是通过安装在喷头端部的同步轮产生，或者由系统均匀生成，前者由于同步轮与猪皮表面存在相对滑动而导致同步信号不能生成，喷印的图像存在断裂现象，后者由于匀速喷印，喷头移动速度的快慢会导致喷印图像的疏密不一致，快时疏，慢时密。

针对上面存在的问题，中国专利201020618217.6“喷码机的非接触位移检测装置”公开了一种喷码机的非接触式位移检测装置，属于移动式喷印设备领域。现有技术为通过压轮的接触式检测,测量结果误差大,制造成本高。该实用新型包括电连接的主控制器、数字信号处理器DSP、图像传感器CMOS和发光体，所述的图像传感器CMOS前端装有成像透镜组件，所述的发光体前端安装有聚光透镜组件，其优点在于体积小、成本低、便于在非恒速输送带的产品喷印及手持式喷码机上使用。但是，光电式传感器对喷码表面要求高，在喷印表面形状复杂时不能很好适应。

据上所述，在一些场合的喷码中，喷码装置和喷印表面需要接触且存在相对运动时才能完成喷码，但由于接触面复杂、表面光滑等问题会引起打滑，因此，需要提供一款可以避免打滑现象或者能对打滑进行补偿的喷码装置及喷码控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于喷码装置的喷码控制方法，相应的喷码装置，其可以避免打滑现象或者能对打滑进行补偿。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于喷码装置的喷码控制方法，所述喷码装置包括同步单元，所述方法包括，获取所述同步单元的同步信号Ss0，利用所述同步脉冲信号Ss0计算所述喷码装置移动信息M1，所述移动信息M1包括加速度a1、速度V1或位移S1中的一种或多种；根据所述移动信息M1，判断所述同步单元是否出现打滑，如果出现打滑，则按照估算的喷码装置移动速度Vr来生成同步信号Ss1；根据所述同步信号Ss1同步控制所述喷码装置的喷码速度。

更进一步，所述Vr为侦测到打滑前的所述喷码装置的瞬时移动速度，其利用所述同步信号Ss0计算得到。

更进一步，所述Vr为侦测到打滑前一段时间内的所述喷码装置的平均移动速度，其利用所述同步信号Ss0计算得到。

更进一步，所述方法还包括，当检测到所述速度V1由正常速度陡降至0后，确定出现打滑。

更进一步，所述方法还包括，当检测到所述加速度a1减速加速快速变化，而且所述加速度的值超出手工操作时正常的加速度范围时，确定出现打滑。

更进一步，所述方法还包括，如果没有出现打滑，利用所述速度V1生成并输出同步信号Ss1。

更进一步，所述喷码控制方法用于牲畜胴体表皮打标。

本发明还提供一种包含所述喷码控制方法的喷码装置。

采用本发明的技术方案后，可以避免打滑现象或者能对打滑进行补偿，在给牲畜胴体表皮喷码的过程中，能够自动适应适应牲畜胴体表皮复杂的外形特征及表皮潮湿打滑等问题，打标效果好，能够在牲畜胴体表皮打印二维码，使猪肉牛肉等在流通环节做到可追溯，保障食品安全。

附图说明

图1为本发明实施例的应用场景示意图；

图2为本发明的系统框架图；

图3为喷码单元的主视图示意图；

图4为实施例一的同步单元功能框图；

图5为实施例一的同步脉冲信号Ss1生成方法流程图；

图6为实施例二的同步单元功能框图；

图7为实施例二的同步脉冲信号Ss1生成方法流程图；

图8为实施例三的同步单元功能框图；

图9为实施例三的同步脉冲信号Ss1生成方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图来详细说明本发明的实施方式。

图1为本发明实施例的应用场景示意图。猪肉胴体二分体3通过挂钩2挂在轨道1上，并沿轨道以0.1~0.2米/秒的速度向前运动。手持喷码装置在通过可伸缩挂绳5挂在轨道4上，用户握住手持部7向上或向下轻拽手持喷码装置，可伸缩挂绳即快速响应向上或向下运动。手持喷码装置包括喷头6以及与喷头6联接的手持部7，手持部7上有喷码触发开关8，工作时，用户按住喷码触发开关8，喷头6即开始准备喷码，并根据喷头6上安装的同步单元来控制喷墨。手持喷码装置通过管道9与机箱10联接，管道9中包括供电线、数据线以及墨管，墨管包括给墨管和回墨管。

图2为本发明的系统框架图。机箱10内包括赋码单元11、主控单元12、供电单元13、供墨单元14以及网络单元16。网络单元16通过有线或者无线网络与编码服务器15进行通信，获取当前生猪胴体的编码信息，并通过赋码单元11将编码信息转化为喷印数据，发送到手持喷码装置中的喷码单元22，喷码单元22将墨水喷出到猪肉胴体表皮上，形成图文信息并附着其上。主控单元12为主控板，对赋码单元11、供电单元13、供墨单元14以及网络单元16进行控制，这些可以分开也可以集成在一张PCB板上，同时主控单元12还负责发送和接收手持喷码装置中的喷码触发开关7、喷码单元22、同步单元23以及猪肉质量选择单元24的控制信息或者数据信息。赋码单元11会根据喷码触发开关7、编码服务器15和猪肉质量选择单元23的信息来实时生成喷印数据给到喷码单元22来完成喷码。供墨单元14包括墨瓶、泵、阀等来保证喷码单元22中墨水的供应以及回收。供电单元为机箱10及手持喷码装置供电。

手持喷码装置包括喷码触发开关7、喷码单元22、同步单元23以及猪肉质量选择单元24。当用户按压喷码触发开关7时，喷码单元22进入喷码准备状态，并根据同步单元23的同步信号将喷印数据喷出。喷码单元23包括喷头及其驱动板，喷头为高解析并按需供墨类型的喷头，压电陶瓷和热发泡两种类型都可以，本发明采用压电陶瓷类型的喷头。同步单元23根据喷头6的移动距离来同步喷码过程。猪肉质量选择单元24用于检验检疫人员根据现场检查结果，判断猪肉的品质，并将猪肉的品质输入到系统并且喷印在猪肉表皮上。猪肉品质可以有多种分类方法，如合格或不合格、优良中差等。猪肉质量选择输入方法有多种，如触摸屏、按钮、拨盘等，由于现场环境复杂，操作使用必须方便，用按钮或拨盘就可以，对于合格不合格的分类，用按钮来输入，按下标识合格，弹起表示不合格，对于优良中差分类，用拨盘来输入，在拨盘上设置4个触点，分别代表优良中差。当猪肉过来时，检验检疫人员判断该猪肉属于哪个级别，然后通过相应的输入法输入到喷码机，喷码机的赋码单元11会将该级别信息与编码信息一起按照固定格式生成喷印数据发送给喷码单元22，喷码单元22将该喷印数据喷印到生猪胴体二分体表皮上。

手持喷码装置与机箱10通过管道9联接，管道9内有3条连线，分别为墨管31、供电线32以及数据线33。墨管31包括墨管包括给墨管和回墨管。

图3为喷码单元的主视图示意图。喷头6上装有滚轮64和同步电机62，滚轮64压在猪肉表皮上摩擦滚动，通过皮带63带动同步电机62，同步电机62的输出脉冲给到喷码单元22进行喷码控制。滚轮65与滚轮64对称置于喷头6的端部，起到方便运动及控制喷印高度的作用。按钮68为猪肉质量选择单元24的一种形式，置于喷头6的后部，方便用户在单手握住操作手持部7的时候能够用一个指头去按压该开关，确定当前喷码的猪肉是合格还是不合格。手持部7上装有喷码触发开关8，按压该开关，启动喷码，相应的实时喷码数据发送到喷码单元22，当滚轮64滚动时同步喷码。

正如背景技术中所描述的那样，当采用同步电机脉冲作为同步信号时，滚轮64在生猪胴体表皮滑动时，由于存在打滑现象，导致喷印图像在生猪表皮会出现断帧的现象；当采用固定脉冲作为同步信号时，由于喷头在生猪胴体表皮滑动速度不均匀，容易导致喷印图像在生猪表皮出现拉伸或者压缩的现象。这两种情况导致喷印质量下降，甚至不可接受。为了避免上述情况的出现，可以在同步单元23中加入一个同步脉冲调整单元，根据喷码机的运动状态动态的改变同步脉冲的频率，避免上述情况的出现。

实施例一：

图4为实施例一的同步单元功能框图。同步单元23包括同步电机单元238和同步脉冲调整单元239，当滚轮64滚动，带动同步电机单元238转动，同步电机单元238根据转速输出同步脉冲信号Ss0到同步脉冲调整单元239，同步脉冲调整单元239根据收到的同步脉冲信号Ss0来侦测滚轮64是否出现打滑，当出现打滑时，按照设定的算法得到估算喷头移动速度Vr，并根据Vr生成并输出同步脉冲信号Ss1，当侦测到打滑状态结束时，同步脉冲调整单元239又恢复到根据同步电机单元238的同步脉冲信号Ss0输出同步脉冲信号Ss1。

图5为实施例一的同步脉冲信号Ss1生成方法流程图。首先，同步脉冲调整单元239根据获取的同步电机单元的同步脉冲信号Ss0，根据Ss0计算得到喷头的位移S1、速度V1以及加速度a1，然后根据速度V1的变化来判断滚轮64是否出现打滑，如果出现打滑，则估算喷头的移动速度Vr，并根据Vr来生成同步脉冲信号Ss1并输出；如果没有出现打滑，则利用速度V1来生成同步脉冲信号Ss1并输出，也就是根据同步脉冲信号Ss0来输出同步脉冲信号Ss1。

下面说明如何判断滚轮64是否出现打滑。一般情况下，打标操作应当一气呵成，如果中间突然出现喷头移动速度由正常速度陡降至0附近后，然后由0陡升到正常速度，也就是加速度a1出现由负极大值到正极大值的突变时，就可以判断中间出现了打滑。正常速度可以根据经验设定，如0.3~0.7m/s左右，也可以统计平时的操作得出。由于喷印是连续的，系统不能等到速度陡升到正常速度后再来调整，因此，只要检测到喷头移动速度由正常速度陡降时就可以由同步脉冲调整单元239按计算得到的喷头移动速度来生成并输出同步脉冲信号。喷头的速度可以通过同步电机单元238输出的同步脉冲信号计数、单个同步脉冲信号代表的转角、皮带的传输比以及滚轮64的周长计算得到。当检测到喷头移动速度由0陡升到正常速度后，则恢复到根据速度V1来生成同步脉冲信号Ss1并输出。

上面给出了一种判断打滑的方法。还有，由于打滑发生时，a1的变化特征为减速加速快速变化，不稳定，而且加速度值超出人手工操作时正常的加速度范围，如果检测上述情况出现，则判断打滑出现。

下面说明如何估算Vr。为了更好的保证最终打标不出现断帧，当检测到打滑时，如何估算喷头移动速度Vr非常关键，如果确定的喷头移动速度Vr大于或者小于实际的喷头移动速度，就会引起喷码图像的拉伸或者压缩。这里，确定喷头移动速度有三种方法。第一种是确定喷头移动速度为侦测到打滑前的喷头的瞬时移动速度，这样同步脉冲调整单元239只要按照当前的速度V1输出同步脉冲Ss1就可以。第二种是确定喷头移动速度为侦测到打滑前一段时间内的喷头的平均移动速度。第三种是将第一种和第二种取平均。

实施例二：

图6为实施例二的同步单元功能框图。同步单元23包括加速度传感器单元235和同步脉冲生成单元236，当喷头移动时，加速度传感器单元235感知喷头的移动并输出获取加速度传感器单元的加速度信息a2，根据加速信息a2计算喷头的位移S2和速度V2，利用喷头的移动速度V2去生成并输出同步脉冲信号Ss1。

图7为实施例二的同步脉冲信号Ss1生成方法流程图。首先，获取加速度传感器单元的加速度信息a2，然后根据加速度a2计算速度V2和位移S2，利用速度V2动态计算喷头喷码的同步信号频率，并根据该频率动态输出同步脉冲。也可以根据S2的变化来动态计算喷头喷码的同步信号频率，两者的原理是一样的。

由于有加速度传感器单元的存在，加速度传感器单元还可以用作喷码装置的操作控制信号，加速度传感器的加速度、速度以及位移都可以作为控制信号，如开始单次打标、结束单次打标、跳过一个打标数据、等等。以结束单次打标控制为例，通常在猪肉胴体表皮打标时，向下运动时为打标行程，向上运动时为复位行程，当速度V2向上时，此时不管预设的打标数据是否全部打完，都结束打标，准备下一次的打标数据。

由于通过加速度传感器的加速度值计算速度V2和位移S2时会存在累积误差，因此需要设计一个校准机制，如喷码系统启动时，将喷头静止于固定位置，通过连续按压喷码触发开关8来启动V2和S2的重置。

加速度传感器包括一轴、三轴等，本实施例中，只有喷码机向下运动时才喷码，因此，只需要一轴加速度传感器就可以，加速度的方向与喷头喷射方向垂直。

实施例三：

图8为实施例三的同步单元功能框图。同步单元23包括同步电机单元231、加速度传感器单元232、以及同步脉冲生成单元233，当喷头移动时，当滚轮64滚动，带动同步电机单元231转动，同步电机单元231根据转速输出同步脉冲信号Ss0到同步脉冲调整单元233，同步脉冲调整单元233根据同步脉冲信号Ss0计算喷头移动的加速度a1，速度V1，以及位移S1。加速度传感器单元232感知喷头的移动并输出加速度信息a2，以及根据加速度a2计算的喷头的位移S2和速度V2。同步脉冲调整单元233根据收到的加速度a1和a2，速度V1和V2，位移S1和S2三组参数中的一组或者多组来计算喷头的移动速度Vr，并根据Vr来生成同步脉冲信号Ss1并输出。

图9为实施例三的同步脉冲信号Ss1生成方法流程图。首先，根据同步电机单元的同步脉冲信号Ss0来计算喷头的位移S1、速度V1以及加速度a1，然后，根据加速度传感器单元的加速度信息a2并计算喷头的位移S2和速度V2，这里位移S1和S2都是从单次打标开始时计算，单次打标开始时的位移为0。接下来，比较V1和V2，如果两者之差的绝对值大于设定的阈值V0，则Vr=V2，否则Vr=V1。最后，利用Vr来生成同步脉冲信号Ss1并输出。一般来说，生猪胴体表皮喷码的速度要求在0.1-1.0m/s，阈值V0设为0.01m/s。

此外，利用S1和S2也可以生成同步脉冲信号Ss1。由于位移S1和S2都是从单次打标开始时计算，单次打标开始时的位移为0，那么，只要比较位移S1和S2之差的绝对值是否大于设定的阈值S0，如果大于，则Vr=△S2/△t，如果小于，则Vr=△S1/△t，其中△t为位移△S1或△S2的时间。一般来说，生猪胴体表皮喷码的长度在0.6-1.0m，△t取0.1s,阈值S0设为0.01m。

此外，利用a1和a2也可以生成同步脉冲信号Ss1。由于打滑发生时，V1小于喷码机实际移动的速度，而a1的变化特征为减速加速快速变化，不稳定，如果检测上述情况出现，则判断打滑出现，这时Vr=V2，否则Vr=V1。

上面详细描述了本发明的三种实施方式，虽然本发明源于牲畜胴体表皮喷墨打标，但可以广泛应用于喷码机上，尤其是手持式喷码机。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于喷码装置的喷码控制方法，所述喷码装置的同步单元包括同步电机，所述喷码装置为手持式喷码装置，所述喷码装置通过在牲畜胴体表皮移动带动所述同步电机来完成喷码，其特征在于，所述方法包括，所述同步电机输出同步信号Ss0到同步脉冲调整单元，所述同步脉冲调整单元利用所述同步脉冲信号Ss0计算所述喷码装置移动信息M1，所述移动信息M1包括加速度a1、速度V1或位移S1中的一种或多种；根据所述移动信息M1，判断所述同步电机联接的滚轮是否出现打滑，如果出现打滑，则按照估算的喷码装置移动速度Vr来生成同步信号Ss1，所述Vr通过同步信号Ss0计算得到；根据所述同步信号Ss1同步控制所述喷码装置的喷码速度。

2.如权利要求1所述的喷码控制方法，其特征在于，所述Vr为侦测到打滑前的所述喷码装置的瞬时移动速度，其利用所述同步信号Ss0计算得到。

3.如权利要求1所述的喷码控制方法，其特征在于，所述Vr为侦测到打滑前一段时间内的所述喷码装置的平均移动速度，其利用所述同步信号Ss0计算得到。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的喷码控制方法，其特征在于，所述方法还包括，当检测到所述速度V1由正常速度陡降至0后，确定出现打滑。

5.如权利要求1至3中任意一项所述的喷码控制方法，其特征在于，所述方法还包括，当检测到所述加速度a1减速加速快速变化，而且所述加速度的值超出手工操作时正常的加速度范围时，确定出现打滑。

6.如权利要求2至3中任意一项所述的喷码控制方法，其特征在于，所述方法还包括，如果没有出现打滑，利用所述速度V1生成并输出同步信号Ss1。

7.如权利要求4所述的喷码控制方法，其特征在于，所述方法还包括，如果没有出现打滑，利用所述速度V1生成并输出同步信号Ss1。

8.如权利要求5所述的喷码控制方法，其特征在于，所述方法还包括，如果没有出现打滑，利用所述速度V1生成并输出同步信号Ss1。

9.一种包含如权利要求1-8中任意一项所述喷码控制方法的喷码装置。

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