CN113858812B - 一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置和方法，具体涉及喷墨打印机技术领域，包括打印模块、图像识别模块和报警模块，所述打印模块包括喷墨打印机喷头和打印板，所述打印模块用于打印测试图案，所述图像识别模块用于获取打印图像，所述报警模块用于检测喷头堵塞情况，并发送报警信息。上述方案中，本发明基于机器视觉，通过打印终端打印特定的测试图案，通过计算机设备处理，从而判断是否有喷头堵塞以及相应的堵塞程度，若有喷头堵塞可以发出报警，提醒相应的技术人员维护喷头；该方案不需要替换打印机喷头，广泛适应于各种喷墨打印机喷头；可以同时识别多个喷头是否堵塞，相比较于传统方法，该方案不需要依赖人工，减少人力资源浪费。

Description

一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置和方法

技术领域

本发明涉及喷墨打印机技术领域，更具体地说，本发明涉及一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置和方法。

背景技术

现有的喷墨打印机，因打印头正常打印归位后密封不严或长时间放置产生沉淀，水分过度蒸发，导致墨粒干结在精细的打印头尖部，使墨水无法正常喷出；或者不同墨水之间相互混用，产生化学反应，通常表现为常出现断线、颜色缺失、字迹模糊，甚至无法正常打印等故障。

此外，UV（紫外线）喷墨打印机在打印时，由于喷头两边的UV固化灯功率过高也有可能导致喷头里的墨水固化，堵塞喷头。即使一个喷头只有一个喷嘴出现异常，也将对整个打印效果造成影响，无法继续打印。

目前，现有技术人员检查喷墨打印机喷头堵塞是否堵塞的方法基本需要打印测试图案，然后通过人工辨别侧视图是否断线，从而判断出相应喷头是否堵塞；或者对喷头进行改造，通过硬件的方式检测喷头是否堵塞，这种方法需要单独改进喷头不适合目前市面上的大部分喷头。

综上所述，目前的方法都依赖人工处理，不适合一些无人值守的自动化打印场合。

因此亟需提供一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置和方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置和方法，以解决现有的喷墨打印机依赖人工处理，不适合一些无人值守的自动化打印场合的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置，包括打印模块、图像识别模块和报警模块，所述打印模块包括喷墨打印机喷头和打印板，所述打印模块用于打印测试图案，所述图像识别模块用于获取打印图像，所述报警模块用于检测喷头堵塞情况，并发送报警信息。

一种喷墨打印机喷头堵塞检测方法，其步骤如下：

S201，获取原始图像；

S202，对原始图像滤波；

S203，对图像灰度化并采用合适阈值第一二值化图像；

S204，对第一二值化图像进行运算处理；

S205，通过轮廓提取算法对第一二值化图像进行轮廓提取；

S206，对每个提取出的轮廓计算出最小外接矩形；

S207，根据面积、长、宽、长宽比等条件筛选出包裹各颜色通道的打印图案的矩形；

S208，依次对各颜色通道打印图案处理，根据最小外接矩形的顶点坐标提取单通道打印图案并进行仿射变换，摆正图案；

S209，识别单个颜色通道喷头是否堵塞；

S210，根据喷头堵塞情况，选择是否发出警报。

优选地，所述209的具体步骤如下：

S301，对单个颜色通道提取的图片灰度化、二值化，得到第二二值化图像；

S302，通过轮廓提取算法对第二二值化图像像进行轮廓提取；

S303，通过最小外接矩形算法得到该第二二值化图像所有轮廓的最小外接矩形，并通过面积、宽高比等条件筛选出不符合条件的矩形；

S304，最小矩形的数量等于完好喷嘴的数量。

优选地，所述S202中的图像滤波包括中值滤波和高斯滤波。

优选地，所述报警模块还用于计算识别最小矩形数量与理论上的方格数量之比，并通过设置阈值，判断喷头是否处于堵塞状态。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，本发明基于机器视觉，通过打印终端打印特定的测试图案，通过计算机设备处理，从而判断是否有喷头堵塞以及相应的堵塞程度，若有喷头堵塞可以发出报警，提醒相应的技术人员维护喷头；该方案不需要替换打印机喷头，广泛适应于各种喷墨打印机喷头；可以同时识别多个喷头是否堵塞，相比较于传统方法，该方案不需要依赖人工，减轻工作人员的工作负担，减少人力资源浪费。

附图说明

图1为一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置结构示意图；

图2为一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置结构框图；

图3为本发明的整体流程示意图；

图4为本发明的单个颜色通道喷嘴堵塞识别流程图；

图5为本发明的采集的原图（K通道）；

图6为本发明打印图案的最小外接矩形图；

图7为本发明仿射变换后的图像；

图8为本发明处理后的二值化图像；

图9为本发明识别的最小矩形示意图。

［附图标记］

1、喷墨打印机喷头；2、图像识别模块；3、打印板。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如附图1-图2所示，本发明的实施例提供一种喷墨打印机喷头堵塞检测装置，包括打印模块、图像识别模块2和报警模块，打印模块包括喷墨打印机喷头1和打印板3，打印模块用于打印测试图案，图像识别模块2用于获取打印图像，报警模块用于检测喷头堵塞情况，并发送报警信息。

如附图3-图9所示，本发明的实施例提供一种喷墨打印机喷头堵塞检测方法，其步骤如下：

S201，获取原始图像；

S202，对原始图像滤波；

S203，对图像灰度化并采用合适阈值第一二值化图像；

S204，对第一二值化图像进行运算处理；

S205，通过轮廓提取算法对第一二值化图像进行轮廓提取；

S206，对每个提取出的轮廓计算出最小外接矩形；

S207，根据面积、长、宽、长宽比等条件筛选出包裹各颜色通道的打印图案的矩形；

S208，依次对各颜色通道打印图案处理，根据最小外接矩形的顶点坐标提取单通道打印图案并进行仿射变换，摆正图案；

S209，识别单个颜色通道喷头是否堵塞；

S210，根据喷头堵塞情况，选择是否发出警报。

具体的，喷墨打印机分为4色和6色,印刷四色模式是彩色印刷时采用的一种套色模式，利用色料的三原色混色原理，加上黑色油墨，共计四种颜色混合叠加，形成所谓“全彩印刷”。四种标准颜色是：C：青色，又称为‘天蓝色’或‘湛蓝’，M：品红色，又称为‘洋红色’；Y：黄色；K：黑色；4色使用成本低，但色彩效果表现一般，6色色彩表现更好，可是使用成本更高。六色喷墨打印机和四色相比，增加了两个喷头，也就多出了两种颜色：LC：淡品红和LY：淡青色。此外打印机还有专色，指在印刷时，不通过印刷CMYK四色合成这种颜色，而是专门用一种特定的油墨来印刷该颜色，如光油，白墨等。

测试图案的设计方法：根据喷头数量和每个喷头上的喷嘴数量设计。

具体的，以六色印刷为例，即C\M\Y\LC\LM\K六种颜色的喷头，假设每个喷头的喷嘴数量为320个，以K：黑色喷头的测试图案为例，每个喷嘴打印一条一定长度l的横线，每隔l的长度喷头打印一条垂线，即这条垂线由320个喷嘴共同打印完成，最终打印出来为由众多小矩形组成阶梯状的方格图案，为了最终打印的图案方便进行图像识别，每一列的横线数量不宜过多，如图的打印图案每列有10条横线，共3列，总共有320条短横线，32×（10-1）=288个矩形格子，打印出来的图案如图5所示，图5为本发明的采集的原图（K通道）。

具体的，计算机设备发出测试指令，打印机打印测试图案在可重复使用的打印板上；打印完成后计算机通过具有图像采集功能的终端如usb摄像头、工业相机等采集包含打印区域的图像，进行下一步处理。

其中，209的具体步骤如下：

S301，对单个颜色通道提取的图片灰度化、二值化，得到第二二值化图像；

S302，通过轮廓提取算法对第二二值化图像进行轮廓提取；

S303，通过最小外接矩形算法得到该第二二值化图像所有轮廓的最小外接矩形，并通过面积、宽高比等条件筛选出不符合条件的矩形；

S304，最小矩形的数量等于完好喷嘴的数量。

具体的，对图片灰度化处理，灰度图像是每个像素只有一种采样颜色的图像，用于显示的灰度图通常用每个采样像素8位的非线性尺度来保存，共有256级灰度，灰度化后图像矩阵维数下降，提高运算速度，并且梯度信息得以保留。

具体的，采用合适阈值二值化灰度图像，得到二值化图像（0/255），像素值为0代表背景区域，像素值为255代表线条；

以六色印刷为例，通过轮廓提取算法如opencv图像库中的findContours方法提取图像中的轮廓，对每个识别的轮廓提取出最小外接矩形，如通过opencv图像库中的minAreaRect方法。

其中，S202中的图像滤波包括中值滤波和高斯滤波。

具体的，对采集的图像进行预处理，对图像采用中值滤波和高斯滤波。如滤波核大小为3×3的中值滤波和高斯滤波，中值滤波和高斯滤波可以减少图像采集中椒盐噪声和高斯噪声的影响。

具体的，剔除面积、长、宽、长宽比不符合打印单个喷头打印图案大小的矩形，从而得到包裹该色喷头的测试图案的矩形及其顶点坐标。以K：黑色为例，如图6所示，红色矩形代表包裹该色喷头的测试图案的最小外接矩形。

根据最小外接矩形的四点坐标提取该色喷头原图测试图案并通过仿射变换摆正图案，如图7，减少镜头安装角度等对打印图案偏移的影响。

通过灰度化、阈值化，得到二值化图像，通过开运算减少轮廓数量，如图8所示；

开运算可以滤除二值化图像中的零散像素点，同时二值化图像的大致形状不会发生变化，开运算处理是指二值化图像先进行腐蚀处理，再进行膨胀处理。

通过最小矩形算法得到该图所有轮廓的最小外接矩形，并通过宽高比、面积等条件筛选出符合条件的矩形。最终结果如图9筛选后的最小矩形用红色矩形表示。

最终得到由最小方格代表的喷嘴，若喷头完好不堵塞，最小矩形的数量等于完好喷嘴的数量。

其中，报警模块3还用于计算识别最小矩形数量与理论上的方格数量之比，并通过设置阈值，判断喷头是否处于堵塞状态。

具体的，计算识别的最小矩形数量与理论上的方格数量之比，该值范围为0-1. 根据该值判断该通道喷头是否堵塞。如图9所示，检测出288个矩形，理论上应该有32×（10-1）=288个矩形格子，该比值为1，说明K:黑色通道喷头无堵塞现象；也可细分堵塞状态分为无堵塞、轻微堵塞、中度堵塞、重度堵塞。如设0.98为报警阈值，小于0.98表示该色喷头处于堵塞状态。

具体的，该装置可循环识别其他颜色通道的打印图案，得到各颜色通道喷头是否堵塞，如有喷头堵塞，发送报警，提示工作人员进行维护或更换喷头。

本发明的工作效果如下：

上述方案中，本发明基于机器视觉，通过打印终端打印特定的测试图案，通过计算机设备处理，从而判断是否有喷头堵塞以及相应的堵塞程度，若有喷头堵塞可以发出报警，提醒相应的技术人员维护喷头；该方案不需要替换打印机喷头，广泛适应于各种喷墨打印机喷头；可以同时识别多个喷头是否堵塞，相比较于传统方法，该方案不需要依赖人工，减少人力资源浪费，设计巧妙，值得推广。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (4)

1.一种喷墨打印机喷头堵塞检测方法，其特征在于，包括打印模块、图像识别模块（2）和报警模块，所述打印模块包括喷墨打印机喷头（1）和打印板（3），所述打印模块用于打印测试图案，所述图像识别模块（2）用于获取打印图像，所述报警模块用于检测喷头堵塞情况，并发送报警信息；

其步骤如下：

S201，获取原始图像；

S202，对原始图像滤波；

S203，对图像灰度化并采用合适阈值得到第一二值化图像；

S204，对第一二值化图像进行运算处理；

S205，通过轮廓提取算法对第一二值化图像进行轮廓提取；

S206，对每个提取出的轮廓计算出最小外接矩形；

S207，根据面积、长、宽、长宽比等条件筛选出包裹各颜色通道的打印图案的矩形；

S208，依次对各颜色通道打印图案处理，根据最小外接矩形的顶点坐标提取单通道打印图案并进行仿射变换，摆正图案；

S209，识别单个颜色通道喷头是否堵塞；

S210，根据喷头堵塞情况，选择是否发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机喷头堵塞检测方法，其特征在于，所述209的具体步骤如下：

S301，对单个颜色通道提取的图片灰度化、二值化，得到第二二值化图像；

S302，通过轮廓提取算法对第二二值化图像进行轮廓提取；

S303，通过最小外接矩形算法得到该第二二值化图像所有轮廓的最小外接矩形，并通过面积、宽高比等条件筛选出不符合条件的矩形；

S304，最小矩形的数量等于完好喷嘴的数量。

3.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机喷头堵塞检测方法，其特征在于，所述S202中的图像滤波包括中值滤波和高斯滤波。

4.根据权利要求1所述的一种喷墨打印机喷头堵塞检测方法，其特征在于，所述报警模块还用于计算识别最小矩形数量与理论上的方格数量之比，并通过设置阈值，判断喷头是否处于堵塞状态。

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