CN112693229A - 液滴检查模块和液滴检查方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于检查来自喷墨头的液滴的检查模块。所述检查模块包括：传感器，其位于所述喷墨头下方并且实时测量所述液滴与所述传感器之间的距离；可变透镜，其基于所述传感器的所测量的距离改变操作距离；以及摄像机，其用于捕获所述液滴的图像。所述检查模块还包括检查由所述摄像机捕获的所述液滴图像的液滴检查部件。

Description

液滴检查模块和液滴检查方法
背景技术
本文中描述的本公开涉及一种液滴检查模块和液滴检查方法，并且更具体地，涉及一种用于检查从喷墨头喷射的液滴的模块和检查方法。
当在打印介质诸如纸上使用墨进行打印时，当在用于制造液晶显示装置等的基材(透明基材)上形成配准膜或施加UV墨时，或者当在用于制造有机EL显示装置等的基材上施加彩色滤光器时，使用具有喷墨头的打印设备。
在使用喷墨头的过程中，检查了从为喷墨头提供的多个喷嘴喷射的液滴的状态，更具体地，检查了喷射的液滴存在或不存在和液滴的喷射量。
主要使用摄像机来检查喷射液滴存在，并且使用电子秤来检查喷射液滴的量。
图1示出了用于检查从现有的喷墨头20喷射的液滴10的结构。
根据图1，需要高倍率透镜200和高分辨率摄像机100来检查从喷墨头20喷射的液滴10。然而，喷墨头20的硬件干扰和较小的检查面积使构造光学系统受到限制。由于这个原因，透镜200和照明部件300形成曲线。
此外，用于测量从喷墨头20喷射的液滴10的测量面积为10mm小或更小，所以需要高倍率。但是高倍率可能由于其焦深而不能准确地测量从喷墨头落下的液滴。
此外，因为透镜200和照明部件300在光学系统中形成曲线，所以可能发生与透镜200光圈和操作距离相关联的问题。当透镜200和照明部件300在光学系统中形成曲线时，透镜很可能在焦点之外，并且设置水平和操作时间可能增加。
根据图2A和图2B，示出了喷墨头20的一个示例性实施方案。根据图2B的实例，一个头部20包括多个喷嘴21，并且因此需要检查多个喷嘴。根据所述实例，一个头部包括1024个喷嘴并且约70个或更多个头部和所有的喷嘴需要检查。
检查多个喷嘴需要时间移动，以检查从喷墨头20喷射的液滴10。在常规技术中，仅检查4个喷嘴，并且因此检查设备需要移动64次来检查所有的喷嘴，这导致单件工时损失和较差的图像质量。
发明内容
本公开的实施方案提供了其中没有硬件干扰的液滴检查模块。
本公开的实施方案提供了将清楚地确定从喷墨头喷射的液滴的检查模块。
本公开的各方面不限于此，并且未提及的其他方面将根据实施方案的描述和附图而被本领域技术人员清楚地理解。
公开了用于检查从喷墨头喷射的液滴的检查模块。
检查模块可以包括：传感器，其位于喷墨头下方并且实时测量液滴与传感器之间的距离；可变透镜，其基于测量距离改变操作距离；以及摄像机，其用于捕获液滴的图像。
检查模块还可以包括检查由摄像机捕获的液滴的检查部件。
传感器可以是飞行时间(TOF)传感器。
可变透镜可以布置在干扰喷墨头的区域之外。
干扰喷墨头的区域可以位于喷射墨的喷墨头下方。
检查模块还可以包括照明部件。
照明部件可以包括白光远心照明。
照明部件可以包括RGB光源。
液滴检查部件可以使用RGB光源通过波长带获得并检查液滴的图像。
液滴检查部件可以通过根据从喷墨头喷射的液滴的颜色分类来进行图像处理。
根据本公开的另一个实例，公开了用于检查从喷墨头喷射的液滴的方法。
所述方法可以包括：实时测量喷射的液滴的距离；以及根据测量所述距离来改变透镜的操作距离；以及使用摄像机捕获液滴的图像。
实时测量所述距离的方法可以使用TOF传感器。
改变透镜的操作距离的方法可以使用布置在干扰喷墨头的区域之外的可变透镜。
所述方法可以包括使用捕获的液滴进行液滴检查。
所述方法还可以包括将RGB照明施加至从喷墨头喷射的液滴。
所述方法还可以包括通过对施加照明的液滴的颜色分类来进行检查。
所述方法还可以包括通过施加照明的液滴的波长带获得图像来进行检查。
本公开的实施方案公开了进行从喷墨头喷射的液滴的检查的检查模块。
本公开的实施方案清楚地确定从喷墨头喷射的液滴。
根据本公开的实施方案，构造没有硬件干扰的光学系统。
根据本公开的实施方案，检查模块的安装比其常规方式更容易。
本公开的作用不限于以上所述的作用，并且未提及的作用可以根据本说明书和附图而被本领域普通技术人员清楚地理解。
附图说明
图1示出了用于检查从常规喷墨头喷射的液滴的结构。
图2A和图2B示出了喷墨头。
图3示出了根据本公开的示例性实施方案的用于检查从喷墨头喷射的液滴的结构。
图4是示出根据本公开的实施方案的检查模块的框图。
图5描述了TOF传感器的原理。
图6描述了照明部件的过程。
图7是示出根据本公开的实施方案的检查方法的流程图。
具体实施方式
通过参考以下对实施方案和附图的详细描述，可以进一步理解本公开以及实现本公开的方法。然而，本公开可以许多不同形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案以使得本公开将彻底且完整，并且将本发明的概念完全传达给本领域的技术人员，并且本公开将仅由所附权利要求限定。
除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同意义。术语，诸如通常在字典中定义那些术语，应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文明确定义。
本文所用的术语描述了本公开的实施方案并且不限于本公开。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“所述”也用于包括复数指代物，除非上下文清楚地另有说明。还将理解，术语“包括(comprise)”和/或此动词的各种词形变化形式诸如“包括(comprisal)”、“包括(comprising)”、“包括(comprised)”不排除一个或多个其他构造、组件、元件、步骤、动作的存在或增加。在此描述中的术语“和/或”是指构型中的每一个或其各种组合。
术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但是元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，在不脱离本公开的权利的情况下，第一元件可以称为第二元件，并且第二元件可以类似地称为第一元件。
除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代物。为了说明简单且清楚起见，附图中的元件未必按比例绘制。此外，为了更清楚地进行解释，附图中的元件的形状和大小可以放大。
本文所用的术语“部件”(其处理至少一个功能或操作)例如可以意指软件元件和硬件元件，诸如FPGA或ASIC。然而，“部件”并不受软件或硬件的限制。“部件”可以由可寻址的存储介质或运行其的一个或多个处理器构成。
根据本公开的一个示例性实施方案，“部件”可以包括元件诸如软件元件、面向对象的软件元件、类别元件的元件和处理、功能、属性、程序、子程式、程序代码的区段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列和变量。元件和“部件”的功能可以单独由多个元件和“部件”执行，或者与额外的元件组合。
图1示出了用于检查从常规喷墨头20喷射的液滴10的系统的一个实例。
在检查从常规喷墨头20喷射的液滴10的系统中，使用视觉系统来检查在喷墨头20的下端喷射的墨的体积、速度和角度。
如在背景技术部分中所提及的，在用于检查从常规喷墨头20喷射的液滴10的系统中，由于喷墨构造而存在布置检查系统的限制。
图2A和图2B示出了喷墨头20的结构的示例性实施方案。
喷墨头20用于在制造LCD显示器等的基材上形成配准层或施加UV墨，并且用于在制造有机EL显示器等的基材上施加墨。
一个喷墨头20可以具有多个喷嘴21。
根据图2B，喷墨头20的喷嘴21的数量是多个。
在本公开的实施方案中，在检查从喷墨头20喷射的液滴10时，公开了检查模块及其检查方法，所述检查模块可以去除在喷墨头20下端的硬件干扰。
在本公开的一个实例中，图3示出了用于检查从喷墨头20喷射的液滴10的结构。
图3的一个实例与图1的常规设施的差异是配备了传感器400'，并且在没有弯曲的情况下提供光学系统。
根据图3的实例，在传感器的同一条线上检测从喷墨头20喷射的液滴10，所以自由地构造光学系统。
此外，在本公开的实施方案中，可以使用TOF传感器实时测量落下的液滴的距离。在后文中，描述图5中的TOF传感器的详细原理。
在本公开的实施方案中，检查模块可以包括操作距离可调节透镜200'。根据TOF传感器与喷射液滴之间的距离，适当地调节操作距离可调节透镜200'。操作距离可调节透镜200'可以是液体透镜。操作距离可调节透镜200'可以在后文中称为可变透镜200’。
根据图3，TOF传感器、可变透镜200'和摄像机100'可以直线排列。
TOF传感器可以紧密地布置在喷射的液滴10处，以用于确定传感器与喷射的液滴10之间的距离。可变透镜200'可以与TOF传感器成直线地布置，以用于使用传感器与喷射的液滴10之间的距离来调节操作距离。
在图3的一个示例性实施方案中，使用可变透镜200'以直线构造光学系统。并且可变透镜200'和喷墨头20可以布置成没有干扰。因此，透镜与喷墨头20可以不产生硬件干扰。
根据图3，可变透镜200'可以布置在不干扰喷墨头20的区域中。可变透镜200'可以布置在干扰喷墨头20的区域之外。干扰喷墨头20的区域是在喷射墨的喷墨头下的区域。
即，当可变透镜200'布置在喷墨头20下的区域之外时，透镜光圈(大小)与构造无关。
在本公开的实施方案中，操作距离可以是可变的，所以可以在没有透镜光圈的大小的情况下安装可变透镜。
在本公开的实施方案中，操作距离可以通过可变透镜200'调节，并且然后可以调节焦深。因此，透镜在焦点之外，并且设置水平和操作时间将降低。
此外，因为可以使用高分辨率摄像机100’，所以可以扩展FOD面积。
图4是示出根据本公开的实施方案的检查模块的框图。
根据本公开的实施方案，检查模块还可以包括传感器400’、可变透镜200’、摄像机100’、液滴检查部件500’和照明部件300’。
根据本公开的实施方案，检查模块检查从喷墨头20的喷嘴21喷射的液滴10的状态，更具体地，检查喷射的液滴10存在或不存在和液滴10的喷射量。
检查模块的传感器400’可以感测液滴10的存在。传感器400’可以感测传感器与从喷墨头喷射的液滴10之间的距离，并且将所述距离传输到可变透镜200’。
在本公开的一个示例性实施方案中，传感器400’可以是TOF传感器。传感器400’使用用于实时计算传感器与喷射的液滴10之间的距离的TOF传感器。TOF传感器布置在可变透镜200’的前端。除了TOF传感器以外，传感器400’可以使用实时计算传感器与喷射的液滴10之间的距离的另一个传感器。
根据本公开的实施方案，可变透镜200’可以是液体透镜。可变透镜200’可以通过调节在其相反两端处施加的压力来调节操作距离。可变透镜200’可以通过调节在可变透镜200’处施加的电压来调节操作距离。可变透镜200’使用TOF传感器与喷射的液滴10之间的距离来调节操作距离，以用于清楚地检测液滴10。可以针对喷射的液滴10中的每一个重复此过程。
在设置可变透镜200’的操作距离时，摄像机100’捕获液滴10的图像，并且将捕获的图像传输到用于检查液滴10的液滴检查部件500’。
根据本公开的实施方案，检查模块还可以包括照明部件300’。照明部件300’可以照明喷墨头20的喷嘴21。在实施方案的一个实例中，照明部件300’可以包括LED或白光光源。根据实施方案的另一个实例，照明部件300’可以包括RGB光源。
根据本公开的实施方案，照明部件300’可以照明喷墨头的喷嘴21，并且因此照明液滴10。
或者照明部件300’可以照明从喷墨头20喷射的液滴10。当照明部件300’可以照亮液滴10时，液滴检查部件500’可以被平稳地检查。
在本公开的一个示例性实施方案中，在使用照明部件300’的RGB光源照明喷墨头20的喷嘴21时，可以捕获液滴10的每个波长带的图像。在此之后，通过波长带单独分类图像的特征。而且，图像的合并特征是可能的。
在本公开的实施方案中，使用RGB光进行的检查可以获得准确的图像。因此，通过捕获每个波长带的图像可以有效地改善检查性能。此外，可以捕获3D深度图像，并且可以进行3D深度图像的额外检查。
在本公开的实施方案中，测量传感器与从喷墨头20喷射的液滴10之间的距离。并且液滴10的检查易于通过使用测量的距离调节可变透镜200’的操作距离来进行。以这种方式，在可变透镜200’通过调节操作距离来捕获液滴10的图像时，可以计算能够进行最佳聚焦的位置。
在又另一个示例性本公开中，使用各种照明部件300’进行液滴10的详细检查。更具体地，可以捕获每个波长带的图像。
图5描述了TOF传感器的原理。
根据图5，可以在阵列中形成TOF传感器。TOF传感器测量IR光的飞行时间，并且飞行时间可转换为距离。飞行时间可以是透射时间和反射时间的总和。
在本公开的一个示例性实施方案中，使用阵列形成的TOF传感器实时测量多个液滴10。
TOF传感器可以打印3D深度信息，并且将深度信息与彩色2D图像一对一匹配。TOF传感器以每秒150张或更多的高速操作，并且实时计算喷射的液滴10与传感器之间的距离。此外，使用半导体工艺大量生产TOF传感器，其通过量产具有价格竞争性的作用。TOF传感器不产生无纹理现象，因为它并不是图像处理的结果。因此，与立体视觉和结构化光不同，TOF传感器可以不发生图像处理中的不可避免的误差。由光的变化导致的TOF传感器的噪声较低，所以在白天和夜里均可以使用TOF传感器。
图6描述了本公开的实施方案中的照明部件300’的过程。
根据图6，照明部件300’包括RGB光源。使用每个光源感测每个波长带的图像，由此提取每个波长带的信号。因此，可以获得图像的优化结果。
在照明部件300’的另一个实例中，可以包括白光远心照明。远心照明可以防止边缘处的模糊现象，并且可以最佳地检测最外面的喷射的液滴10。
图7是示出检查方法的流程图。
根据图7，从喷墨头20的喷嘴21喷射液滴10。喷墨头20包括多个喷嘴21，从多个喷嘴21同时或连续地喷射液滴10。此时，喷嘴21可以在直线中以恒定间距布置，并且可以μg的单位喷射液滴10。
在从喷墨头20喷射液滴10时，TOF传感器测量液滴10与传感器之间的距离。可以将距离传输到可变透镜200’，并且可以改变可变透镜200’的操作距离，以用于聚焦通过TOF传感器测量的液滴10。
在设置操作距离时，摄像机100’捕获图像，并且可以使用捕获的图像进行液滴的检查。
在本公开的另一个示例性实施方案中，可以对喷墨头20的喷嘴21部件施加照明。捕获图像并且使用施加的光通过液滴10的颜色进行分类。因此，处理更准确的图像。
本公开的实施方案提供了用于在喷墨头20下的区域处在没有硬件干扰的情况下检查任何液滴10的方法。因此，可以克服硬件的常规限制，可以清楚地捕获模糊图像并且处理液滴10的准确检查。
此外，使用操作距离可调节透镜200'，因此水平地构造光学系统。
此外，TOF传感器将检查聚焦，并且由此将自动地调节操作距离。
虽然通过现在被认为是示例性实施方案的内容描述了本公开，但是应理解，本公开不限于所公开的实施方案，而是相反，本公开旨在覆盖所附权利要求书的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。因此，本公开的范围仅根据所附权利要求来确定。

Claims (17)

1.一种用于检查从喷墨头喷射的液滴的检查模块，所述检查模块包括：
传感器，其位于所述喷墨头下方并且实时测量所述液滴与所述传感器之间的距离；
可变透镜，其基于所测量的距离改变操作距离；以及
摄像机，其用于捕获所述液滴的图像。
2.根据权利要求1所述的检查模块，还包括用于检查由所述摄像机捕获的所述液滴的液滴检查部件。
3.根据权利要求2所述的检查模块，其中所述传感器是飞行时间(TOF)传感器。
4.根据权利要求2所述的检查模块，其中所述可变透镜布置在干扰所述喷墨头的区域之外。
5.根据权利要求4所述的检查模块，其中所述干扰所述喷墨头的区域在喷射墨的所述喷墨头下方。
6.根据权利要求5所述的检查模块，还包括照明部件。
7.根据权利要求6所述的检查模块，其中所述照明部件是白光远心照明。
8.根据权利要求6所述的检查模块，其中所述照明部件是RGB光源。
9.根据权利要求8所述的检查模块，其中所述液滴检查部件使用所述RGB光源获得并检查所述液滴的每个波长带的图像。
10.根据权利要求9所述的检查模块，其中所述液滴检查部件通过根据从所述喷墨头喷射的所述液滴的颜色分类来进行图像处理。
11.一种用于检查从喷墨头喷射的液滴的方法，所述方法包括：
实时测量所喷射的液滴与传感器之间的距离；
根据实时测量的所述距离改变透镜的操作距离；以及
使用摄像机捕获所述液滴的图像。
12.根据权利要求11所述的方法，其中实时测量所喷射的液滴与传感器之间的距离使用TOF传感器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中改变所述透镜的所述操作距离使用布置在干扰所述喷墨头的区域之外的可变透镜。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括使用所捕获的所述液滴的图像检查所述液滴。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括将RGB光施加至从所述喷墨头喷射的所述液滴。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括通过对被施加所述RGB光的所述液滴的颜色分类来进行所述检查。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括通过获得施加所述光的所述液滴的每个波长带的图像来进行所述检查。
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