CN115071275B - 一种墨滴观测仪位置校准方法及系统 - Google Patents

一种墨滴观测仪位置校准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种墨滴观测仪位置校准方法，包括以下步骤：确定待检测的喷墨打印头；控制喷墨打印头的起始端喷孔喷射第一墨滴；调整喷墨打印头和墨滴观测仪的相对位置，使第一墨滴出现在墨滴观测仪视野范围；控制喷墨打印头的末端喷孔喷射第二墨滴；沿x方向和y方向移动墨滴观测仪、喷墨打印头，使第二墨滴在墨滴观测仪观测视野内清晰可见，并精确记录墨滴观测仪或喷墨打印头沿x方向的移动距离Δx和沿y方向的移动距离Δy；根据Δx和Δy计算墨滴观测仪调节角度值；根据所述角度值顺时针或逆时针转动墨滴观测仪，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直。与现有技术相比，本发明具有计算简便、精确度高等优点。

Description

一种墨滴观测仪位置校准方法及系统
技术领域
本发明涉及喷墨打印的精密应用领域，尤其是涉及一种墨滴观测仪位置校准方法及系统。
背景技术
在喷墨打印的精密应用中，需要知道在某个驱动电压波形下，每个喷孔喷出墨滴的体积，以便于对喷墨打印图案的优化。因此，在进行打印前需要使用墨滴观测仪对每个喷孔的喷墨状态进行检测。
由于喷头的物理尺寸远大于单个喷孔尺寸及墨滴观测仪的视野范围，因此，在检测一排喷孔的状态时，需要对喷头或墨滴观测仪进行移动。当每排喷孔的位置连线与墨滴观测仪不完全垂直时，大范围的移动喷头或墨滴观测仪会造成后续喷孔喷出的墨滴超出墨滴观测仪的观测景深范围。此外，墨滴观测仪的标定通常是用墨滴观测仪观测已知长度的标定物，利用标定物的实际长度与墨滴观测仪视野中像素距离的对应关系进行比例换算。但是当每排喷孔的位置连线与墨滴观测仪不完全垂直时，其对应关系有一定误差，从而造成测量出的墨滴体积和速度等参数值产生偏差。
因此，为了保证墨滴观测仪测量数据的准确性，需要对墨滴观测仪和喷头的相对位置进行校准。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算简单、计算精度高的墨滴观测仪位置校准方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种墨滴观测仪位置校准方法，包括以下步骤：
确定待检测的喷墨打印头；
控制喷墨打印头的起始端喷孔喷射第一墨滴；
调整喷墨打印头和墨滴观测仪的相对位置，使第一墨滴出现在墨滴观测仪视野范围；
控制喷墨打印头的末端喷孔喷射第二墨滴；
沿x方向和y方向移动墨滴观测仪、喷墨打印头，使第二墨滴在墨滴观测仪观测视野内清晰可见，并精确记录墨滴观测仪或喷墨打印头沿x方向的移动距离Δx和沿y方向的移动距离Δy；
根据Δx和Δy计算墨滴观测仪调节角度值；
根据墨滴观测仪调节角度值顺时针或逆时针转动墨滴观测仪，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直。
所述Δx和Δy取值范围包括正数、负数、零。
所述墨滴观测仪调节角度值计算公式为：
其中，θ为墨滴观测仪调节角度值。
所述墨滴观测仪调节角度值大于0时，顺时针转动墨滴观测仪；墨滴观测仪调节角度值小于0时，逆时针转动墨滴观测仪。
所述移动墨滴观测仪、喷墨打印头为移动二者其中之一或同时移动二者，且在同一方向上仅移动二者其中之一。
一种墨滴观测仪位置校准系统，包括：
主控计算机，所述主控计算机执行以下步骤：将打印数据发送到打印控制器，控制调整喷墨打印头和墨滴观测仪的相对位置，使第一墨滴出现在墨滴观测仪视野范围，控制墨滴观测仪、喷墨打印头沿x方向和y方向移动，使第二墨滴在墨滴观测仪观测视野内清晰可见，精确记录墨滴观测仪或喷墨打印头沿x方向的移动距离Δx和沿y方向的移动距离Δy，并根据Δx和Δy计算墨滴观测仪调节角度值，根据墨滴观测仪调节角度值控制墨滴观测仪顺时针或逆时针转动，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直；
打印控制器，所述打印控制器驱动喷墨打印头喷墨，同时将打印驱动信号发送到墨滴观测仪；
喷墨打印头，所述喷墨打印头根据打印控制器的控制起始端喷孔喷射第一墨滴，控制末端喷孔喷射第二墨滴；
墨滴观测仪，所述墨滴观测仪根据打印驱动信号对喷射墨滴进行同步拍摄。
所述Δx和Δy取值范围包括正数、负数、零。
所述墨滴观测仪调节角度值计算公式为：
其中，θ为墨滴观测仪调节角度值。
所述墨滴观测仪调节角度值大于0时，主控计算机控制墨滴观测仪顺时针转动；墨滴观测仪调节角度值小于0时，主控计算机控制墨滴观测仪逆时针转动。
所述主控计算机控制墨滴观测仪、喷墨打印头沿x方向和y方向移动为移动二者其中之一或同时移动二者，且在同一方向上仅移动二者其中之一。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明只需要进行简单的三角计算即可得到对应的墨滴观测仪角度调整值，计算方法简便，计算量小。
(2)本发明在一个方向上只对墨滴观测仪和喷墨打印头其中之一进行调整，不仅调整方法简单，还简化了计算。
(3)采用本发明方法对墨滴观测仪位置进行校准后，自动检测单排喷孔时无需再移动墨滴观测仪或喷墨打印头进行对焦操作，从而可以实现单排喷孔喷射墨滴的快速自动检测，提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为墨滴观测系统示意图；
图3为单排喷孔检测过程示意图；
图4为喷孔位置连线与墨滴观测仪镜头光轴偏离示意图；
图5为墨滴观测仪位置校准方法示意图，其中(a)为起始端喷孔喷射墨滴位置调整示意图，(b)为末端喷孔喷射墨滴位置调整示意图；
图6为实施例1的墨滴观测仪位置校准方法角度计算示意图；
图7为实施例2的墨滴观测仪位置校准方法角度计算示意图；
图8为实施例3的墨滴观测仪位置校准方法角度计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明提供一种墨滴观测位置校准方法，用于喷墨打印中的喷孔状态自动检测。如图2所示为常用的墨滴观测系统，包含主控计算机110，喷印控制器120，喷墨打印头130和墨滴观测仪140。主控计算机110将打印数据传输到喷印控制器120，打印控制器120驱动喷墨打印头130进行喷墨，喷射出墨滴150，同时，打印控制器120将打印驱动信号发送到墨滴观测仪140，墨滴观测仪140根据打印驱动信号对喷射墨滴150进行同步拍摄。主控计算机110控制墨滴观测仪140对喷射墨滴150拍摄信息进行特征测量及分析。
对于高精密的喷墨打印应用场景，需要获取每个喷孔喷射墨滴的体积、速度以及喷射角度等特征信息，以进行喷墨打印工艺的进一步优化控制。为了提高检测效率，通常对喷头的每一排喷孔进行自动检测。如图3所示，墨滴观测仪140首先对喷墨打印头130起始端的喷孔1601喷射的墨滴1501进行测量。沿x方向移动喷墨打印头130(或墨滴观测仪140)，测量喷孔1602喷射的墨滴1502，继续沿x方向移动喷墨打印头130(或墨滴观测仪140)，对每个喷孔喷射的墨滴依次进行检测，直至检测完最末端喷孔1620喷射的墨滴1520。
由于喷墨打印头与墨滴观测仪的安装误差，或喷墨打印头中喷孔本身分布不均，如图4所示，会造成单排喷孔连线260与墨滴观测仪镜头光轴240不垂直。调整喷墨打印头130和墨滴观测仪140的相对位置，首先对第160排喷孔起始端的第1601号喷孔喷射的墨滴进行检测，检测第160排的其他喷孔，如喷孔1620，需要沿x方向移动喷墨打印头130或墨滴观测仪140。当喷孔连线260与墨滴观测仪镜头光轴240不垂直时，x方向的移动会使第160排其他喷孔喷射墨滴的图像超出墨滴观测仪140的检测景深，从而需要对喷墨打印头130或墨滴观测仪140进行y方向的调整对焦。因此，当喷孔连线260与墨滴观测仪镜头光轴240不垂直时，观测不同喷孔喷射的墨滴需要不断对喷墨打印头130或墨滴观测仪140进行位置调整，增加了检测操作降低了检测效率。
实施例1
在一种实施例中，喷墨打印头作x方向运动，墨滴观测仪作y方向运动，单排喷孔的自动检测由主控计算机控制喷墨打印头及墨滴观测仪运动实现，图5为一种墨滴观测仪位置校准方法示意图。本实施例包括以下步骤：
确定待检测的喷墨打印头130；
控制喷墨打印头130的起始端喷孔1601喷射第一墨滴1501；
调整喷墨打印头130与墨滴观测仪140的相对位置，使喷墨打印头起始端喷孔1601喷射的墨滴1501出现在墨滴观测仪视野范围内，记录下此时的喷墨打印头130的坐标(xh，yh)以及墨滴观测仪140的坐标(xw，yw)；
控制喷墨打印头的末端喷孔1620喷射第二墨滴1520；
沿x方向移动喷墨打印头130，使喷墨打印头130末端的喷孔1620喷射的墨滴1520位于墨滴观测仪140的视野范围，沿y方向调整墨滴观测仪的位置对焦，使墨滴1520在观测视野内清晰可见，记录下此时喷墨打印头的坐标(xh’，yh)以及墨滴观测仪的坐标(xw，yw’)；
以(xh，yh)、(xh’，yh)及(xh’，yw’)三点为顶点做三角形，如图6所示，三角形的直角边长度Δx及Δy分别为喷墨打印头130沿x方向的运动距离和墨滴观测仪140沿y方向的运动距离，根据Δx及Δy值可计算出墨滴观测仪140需要调节的角度θ；
根据所述角度值θ转动墨滴观测仪，当角度值大于0时，顺时针转动墨滴观测仪；角度值小于0时，逆时针转动墨滴观测仪，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直，因此，自动检测单排喷孔时无需再移动墨滴观测仪或喷墨打印头进行对焦操作，从而可以实现单排喷孔喷射墨滴的快速自动检测。
实施例2
在另一种实施例中，喷墨打印头作x方向运动和y方向运动，墨滴观测仪不运动，单排喷孔的自动检测由主控计算机控制喷墨打印头运动实现。本实施例包括以下步骤：
确定待检测的喷墨打印头130；
控制喷墨打印头130的起始端喷孔1601喷射第一墨滴1501；
调整喷墨打印头130与墨滴观测仪140的相对位置，使喷墨打印头起始端喷孔1601喷射的墨滴1501出现在墨滴观测仪视野范围内，记录下此时的喷墨打印头130的坐标(xh，yh)；
控制喷墨打印头的末端喷孔1620喷射第二墨滴1520；
沿x方向移动喷墨打印头130，使喷墨打印头130末端的喷孔1620喷射的墨滴1520位于墨滴观测仪140的视野范围，记录下此时喷墨打印头的坐标(xh’，yh)，沿y方向调整移动喷墨打印头130的位置对焦，使墨滴1520在观测视野内清晰可见，记录下此时喷墨打印头的坐标(xh’，yh’)；
以(xh，yh)、(xh’，yh)及(xh’，yh’)三点为顶点做三角形，如图7所示，三角形的直角边长度Δx及Δy分别为喷墨打印头130沿x方向的运动距离和沿y方向的运动距离，根据Δx及Δy值可计算出墨滴观测仪140需要调节的角度θ；
根据所述角度值θ转动墨滴观测仪，当角度值大于0时，顺时针转动墨滴观测仪；角度值小于0时，逆时针转动墨滴观测仪，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直。
实施例3
在另一种实施例中，墨滴观测仪作x方向运动和y方向运动，喷墨打印头不运动，单排喷孔的自动检测由主控计算机控制墨滴观测仪运动实现。本实施例包括以下步骤：
确定待检测的喷墨打印头130；
控制喷墨打印头130的起始端喷孔1601喷射第一墨滴1501；
调整喷墨打印头130与墨滴观测仪140的相对位置，使喷墨打印头起始端喷孔1601喷射的墨滴1501出现在墨滴观测仪视野范围内，记录下此时的墨滴观测仪140的坐标(xw，yw)；
控制喷墨打印头的末端喷孔1620喷射第二墨滴1520；
沿x方向移动墨滴观测仪140，使喷墨打印头130末端的喷孔1620喷射的墨滴1520位于墨滴观测仪140的视野范围，记录下此时墨滴观测仪的坐标(xw’，yw)，沿y方向调整墨滴观测仪140的位置对焦，使墨滴1520在观测视野内清晰可见，记录下此时墨滴观测仪的坐标(xw’，yw’)；
以(xw，yw)、(xw’，yw)及(xw’，yw’)三点为顶点做三角形，如图8所示，三角形的直角边长度Δx及Δy分别为墨滴观测仪140沿x方向的运动距离和沿y方向的运动距离，根据Δx及Δy值可计算出墨滴观测仪140需要调节的角度θ；
根据所述角度值θ转动墨滴观测仪，当角度值大于0时，顺时针转动墨滴观测仪；角度值小于0时，逆时针转动墨滴观测仪，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种墨滴观测仪位置校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定待检测的喷墨打印头；
控制喷墨打印头的起始端喷孔喷射第一墨滴；
调整喷墨打印头和墨滴观测仪的相对位置，使第一墨滴出现在墨滴观测仪视野范围；
控制喷墨打印头的末端喷孔喷射第二墨滴；
沿x方向和y方向移动墨滴观测仪、喷墨打印头，使第二墨滴在墨滴观测仪观测视野内清晰可见，并精确记录墨滴观测仪或喷墨打印头沿x方向的移动距离Δx和沿y方向的移动距离Δy；
根据Δx和Δy计算墨滴观测仪调节角度值；
根据墨滴观测仪调节角度值顺时针或逆时针转动墨滴观测仪，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直；
所述墨滴观测仪调节角度值计算公式为：
其中，θ为墨滴观测仪调节角度值；
其中，所述沿x方向和y方向移动墨滴观测仪、喷墨打印头，具体为以下三种方式的一种：
(1)沿x方向移动喷墨打印头，沿y方向移动墨滴观测仪，
(2)沿x方向和y方向移动喷墨打印头，
(3)沿x方向和y方向移动墨滴观测仪。
2.根据权利要求1所述的一种墨滴观测仪位置校准方法，其特征在于，所述Δx和Δy取值范围包括正数、负数、零。
3.根据权利要求1所述的一种墨滴观测仪位置校准方法，其特征在于，所述墨滴观测仪调节角度值大于0时，顺时针转动墨滴观测仪；墨滴观测仪调节角度值小于0时，逆时针转动墨滴观测仪。
4.一种墨滴观测仪位置校准系统，其特征在于，包括：
主控计算机，所述主控计算机执行以下步骤：将打印数据发送到打印控制器，控制调整喷墨打印头和墨滴观测仪的相对位置，使第一墨滴出现在墨滴观测仪视野范围，控制墨滴观测仪、喷墨打印头沿x方向和y方向移动，使第二墨滴在墨滴观测仪观测视野内清晰可见，精确记录墨滴观测仪或喷墨打印头沿x方向的移动距离Δx和沿y方向的移动距离Δy，并根据Δx和Δy计算墨滴观测仪调节角度值，根据墨滴观测仪调节角度值控制墨滴观测仪顺时针或逆时针转动，使单排喷孔连线与墨滴观测仪镜头光轴垂直；
打印控制器，所述打印控制器驱动喷墨打印头喷墨，同时将打印驱动信号发送到墨滴观测仪；
喷墨打印头，所述喷墨打印头根据打印控制器的控制起始端喷孔喷射第一墨滴，控制末端喷孔喷射第二墨滴；
墨滴观测仪，所述墨滴观测仪根据打印驱动信号对喷射墨滴进行同步拍摄；
所述墨滴观测仪调节角度值计算公式为：
其中，θ为墨滴观测仪调节角度值；
其中，所述控制墨滴观测仪、喷墨打印头沿x方向和y方向移动具体为以下三种方式的一种：
(1)控制喷墨打印头沿x方向移动，控制墨滴观测仪沿y方向移动，
(2)控制喷墨打印头沿x方向和y方向移动，
(3)控制墨滴观测仪沿x方向和y方向移动。
5.根据权利要求4所述的一种墨滴观测仪位置校准系统，其特征在于，所述Δx和Δy取值范围包括正数、负数、零。
6.根据权利要求4所述的一种墨滴观测仪位置校准系统，其特征在于，所述墨滴观测仪调节角度值大于0时，主控计算机控制墨滴观测仪顺时针转动；墨滴观测仪调节角度值小于0时，主控计算机控制墨滴观测仪逆时针转动。
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