CN116381266A - 一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于新型显示领域，具体涉及一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法及系统，包括：控制多套视觉系统同步对多个喷头的喷孔进行喷射墨滴图像采集；基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴飞行状态；结合各套视觉系统当前检测完的和下一次待检测的喷孔坐标，整体调整运动机架和/或喷头阵列的位置，并对经整体调整后未到达待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置的视觉系统进行位置微调；重复执行图像采集；其中，每个喷孔的坐标是通过其在对应喷头笛卡尔坐标系中的坐标位置与对应喷头的喷头偏移角度相乘并加上对应喷头笛卡尔坐标系的原点在全局坐标系中的坐标得到。本发明可对多个喷头进行同步扫描检测，有效提升检测效率。

Description

一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法及系统

技术领域

本发明属于新型显示领域，更具体地，涉及一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法及系统。

背景技术

新型显示是信息化、智能化时代我国战略性新兴产业重点发展方向之一，正朝着超高分辨率、大尺寸、轻薄柔性和低成本方向发展，传统的真空蒸镀等技术面临着能耗高、材料浪费严重、工艺复杂等问题，而喷墨打印技术是将功能性原材料配置成墨水，通过喷墨打印技术将有机或无机电子器件制作在刚性或柔性基板上的新兴显示制造技术，具有可适应大面积制备、材料适应性和利用率高、低成本、绿色制造等优点，是未来新型显示产业的重要发展方向之一。

在喷墨打印过程中，由于喷头阵列中喷孔状况、墨水性质、打印气氛环境等工艺参数的影响，可能存在喷孔堵塞、墨滴飞行偏斜、卫星墨滴、拖尾、墨滴体积及速度异常等异常状态，使墨滴自身体积或飞行异常，降落到基板后可能出现漏喷、连接、散点、墨量不均等缺陷，最终导致显示屏的缺陷。大尺寸基板喷墨打印通常需要喷头阵列中的多个喷头同时工作，待检测喷孔数量庞大，因此需要高效检测喷射墨滴的体积、速度、角度等参数，以保证喷印效果。

现有的喷墨打印墨滴测量方法可分为离线和在线测量两大类。离线测量主要是称重法，在线测量主要包括感应法、激光干涉法、视觉法等，这些方法已经应用在了实验研究或工业生产中。称重法的基本原理是采用精密测量装置，在特定频率下以一定时间收集大量墨滴，测量墨滴总质量，然后计算单个墨滴的平均质量，根据密度计算墨滴体积。该方法具有较高的测量精度，但只适用于沉积后的墨滴且易受墨水溶剂挥发影响，无法检测墨滴飞行速度和角度，适合作为其他测量方法的对比验证手段。感应法主要是通过测量喷孔喷射时的自感电压，判断喷射是否异常，但该方法只能定性检测而不适用于墨滴精确测量。激光干涉法主要是利用相位多普勒原理，使用两束或多束激光，在墨滴测量区域发生干涉，在和出射光线成一定角度的方向设置光检测器件，通过干涉信号分析计算墨滴体积、速度和角度，但其高昂的成本一定程度制约了其应用。

此外，一部分文献中公开了采用频闪拍照的视觉法检测飞行墨滴，然而通常只能实现每次检测单个喷孔，检测效率不高。考虑到喷头阵列中的多喷头同时使用，待检测喷孔数量大的情况，如何设计一种新的检测系统和检测方案，实现喷头阵列高效在线精确测量，正构成为本领域亟待解决的关键技术需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法及系统，其目的在于提高喷头阵列中的多喷头喷射墨滴检测的效率，实现喷头阵列高效在线精确测量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，包括：

控制多套视觉系统同步对多个喷头的喷孔进行喷射墨滴图像采集；基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴飞行状态；

结合各套视觉系统当前检测完的喷孔坐标和下一次待检测的喷孔坐标，整体调整运动机架和/或喷头阵列的位置，并对经整体调整后未到达待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置的视觉系统进行位置微调；重复执行图像采集，直至完成对喷印喷头阵列中所有待检测喷孔的喷射墨滴检测；

其中，所述多套视觉系统设置在所述运动机架上；每个喷孔的坐标通过以下方式确定得到：每个喷孔的坐标通过以下方式确定得到：获取每个喷头笛卡尔坐标系的某一轴向量与所述运动机架所在的全局坐标系的对应轴向量间的夹角，作为该喷头的喷头偏移角度，将各喷孔在对应喷头笛卡尔坐标系中的坐标位置与对应喷头的喷头偏移角度相乘并加上对应喷头笛卡尔坐标系的原点在全局坐标系中的坐标，得到每个喷孔在全局坐标系下的坐标，所述全局坐标系的两个坐标轴对应与运动机架和/或喷头阵列可移动的相互垂直的两个自由度方向相同。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种喷头阵列喷射墨滴同步扫描的检测方法，通过喷头阵列拼接偏移角度(理论上在一个平面上相邻喷头间应无夹角拼接，但实际上在平面上会存在拼接错位，相邻两喷头之间呈现一定夹角，喷头偏移角度表示错位的程度)、喷孔位置分布坐标等参数，计算获得扫描检测喷头中所有喷孔的过程中系统各自由度的运动步长，快速实现多套视觉检测系统均对准各自待检测喷孔喷射的墨滴，同步执行喷头阵列中多个喷头喷孔的检测，相比于常规的飞行墨滴检测方案，弥补了单次只能检测单个喷孔的局限，有效提升观测效率。另外，本发明设计的喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测方法，不限制同步检测喷头的数量，只需要增添相应的视觉系统和运动机构即可增加同步检测的喷头数量，可以应对更大规模喷头阵列的检测需求，实现高效率检测。

进一步，所述整体调整运动机架和/或喷头阵列的位置，并对经整体调整后未到达待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置的视觉系统进行位置微调的实现方式为：

将相邻两套视觉系统之间的间距设置为待检测喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍；且为每套视觉系统对应配置一个位置微调机构；

选定一个视觉系统作为基准视觉系统，根据其预检测喷孔的坐标，控制所述运动机架和/或待检测喷头阵列在所述两个自由度方向上进行移动，使得该基准视觉系统位于其预检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置；根据其它每套视觉系统预检测喷孔的坐标，通过每套视觉系统的位置微调机构，在所述两个自由度方向上调整该视觉系统的位置至位于其预检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置。

本发明的进一步有益效果是：将相邻两套视觉系统之间的间距设置为待检测喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍，由此，在每次检测时能实现多个喷头喷孔的同步检测。另外，为每套视觉系统对应配置一个位置微调机构，选定一个视觉系统作为基准视觉系统，调整该基准视觉系统至其待检测喷孔喷射墨滴图像采集位置，其它视觉系统通过各自的微调机构，实现位置微调，实现高效地用于同步检测的视觉系统位置调整。

进一步，每个位置微调机构的所述两个自由度方向对应的二自由度微调机构运动步长矩阵设为：

式中，u_l，n表示第l个视觉系统的位置微调机构观测第H(l)号喷头的第n个喷孔时在自由度U_l方向的运动行程，v_l，n表示第l个视觉系统的位置微调机构观测第H(l)号喷头的第n个喷孔时在自由度V_l方向的运动行程，l∈{1，2，…，L}，n∈{1，2，…，N}，L为视觉系统的总个数，N为每个喷头中的喷孔总个数；A′_H(l)表示第H(l)号喷头的由其中所有喷孔在对于喷头笛卡尔坐标系中的坐标所构成的喷孔坐标阵列矩阵A_H(l)旋转β_i后的矩阵，A′_H(k)表示作为基准的第k个视觉系统观测的第H(k)号喷头的由其中所有喷孔在对于喷头笛卡尔坐标系中的坐标所构成的喷孔坐标阵列矩阵A_H(k)旋转β_k后的矩阵。

进一步，每套视觉系统采用频闪曝光且在一个曝光时间段对每个喷射墨滴进行双重闪光的方式来执行图像采集，使得所采集的图像中具有同一墨滴在前后两个时刻的投影图像。

本发明的进一步有益效果是：本发明设计的喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测方法，采用相机单次曝光时间内光源两次闪光的设计，可在单帧图片中获得飞行墨滴在前后两个时刻的投影图像，且两次闪光时间间隔可调，这种视觉系统的图像采集方式，可以使用单帧图像即可计算墨滴飞行速度和角度，相比于常规采集前后两帧图像后再对比计算飞行墨滴速度和角度的检测方案，显著减少了测量时间、节省了检测步骤。

进一步，每套视觉系统在采集对应喷孔的喷射墨滴图像时，具体为：

在一个曝光时间段对前后多个喷射墨滴均进行双重闪光，得到该喷孔的喷射墨滴图像，该喷射墨滴图像中在上的投影图像为在对各喷射墨滴分别进行双重闪光时在前时刻所闪光采集的投影图像的叠加，该喷射墨滴图像中在后的投影图像为在对各喷射墨滴分别进行双重闪光时在后时刻所闪光采集的投影图像的叠加。

本发明的进一步有益效果是：延长相机的曝光时间，使其一个曝光时间段内包含多组双重闪光，使相机采集到叠加的墨滴图像，可提高图像对比度。

进一步，基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴实际体积的方式为：

对每个喷孔对应的喷射墨滴图像中上下两个投影图像区域进行边缘检测，并根据相机标定值，计算得到经边缘检测后每个投影图像区域对应的墨滴的实际高度；在高度方向将每个投影图像区域对应的墨滴离散成厚度为△h的n个切片；

采用高斯拉普拉斯变换分别处理经边缘检测后的每个投影图像区域，计算经高斯拉普拉斯变换处理后的投影图像区域的灰度方差σ²作为清晰度评价指标，并基于以下表达式确定每个投影图像区域对应的加权系数λ：

式中，t为该投影图像区域的灰度方差σ²归一化到区间[-10,10]之后的值；

基于以下表达式计算该喷孔的喷射墨滴实际体积V：

其中，λ₁、λ₂分别表示上下两个投影图像区域的加权系数，d_i表示其中一个投影图像区域的墨滴第i个圆切片层横截面的直径，i∈{1,2,…,n}，d_j表示另一个投影图像区域的墨滴第j个圆切片层横截面的直径，j∈{1,2,…,n}。

本发明的进一步有益效果是：通过增大较清晰投影图像区域的体积计算权重，并且非线性的减少较模糊投影图像区域的体积计算权重，使用加权平均的方法充分利用了图像中的有效信息，提升了体积测量结果的采样率和可信度。

进一步，当每个喷孔对应的喷射墨滴图像内仅有一个墨滴的上下两个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行速度的方式为：

确定在采集每个喷孔对应的喷射墨滴图像时对同一墨滴施加前后两次闪光信号的间隔时间Δt；

对每个喷孔对应的喷射墨滴图像中上下两个投影图像区域进行边缘检测，根据边缘检测后上下两个投影图像区域对应的两轮廓线，对应确定两轮廓在相机图像坐标系R_Cam下的两形心坐标(x₁,z₁)和(x₂,z₂)；基于以下表达式来计算墨滴在相机观测方向上的瞬时速度

或者，当每个喷孔对应的喷射墨滴图像内有Q个墨滴的上下两个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行速度的方式为：

确定在采集该喷孔对应的喷射墨滴图像时对各同一墨滴施加前后两次闪光信号的间隔时间Δt；

以同一墨滴的上下两个投影图像区域为一组，对该喷孔对应的喷射墨滴图像中Q个墨滴对应的所有投影图像区域分别分割出墨滴轮廓线，根据轮廓线对应确定在相机图像坐标系R_Cam下的多组形心坐标(x_1，1，z_1，1)(x_1，2，z_1，2)，(x_2，1，z_2，1)(x_2，2，z_2，2)，…，(x_Q，1，z_Q，1)(x_Q，2，z_Q，2)；

计算该喷孔的喷射墨滴的飞行速度

式中，λ_i表示第i个墨滴对应的一组投影图像区域在其用于计算该喷孔的喷射墨滴飞行速度时的权重，取值方式为：根据第i个墨滴对应的一组投影图像区域在该喷孔的喷射墨滴图像中的区域位置确定，当位于该喷孔的喷射墨滴图像的中部时的权重取值大于位于该喷孔的喷射墨滴图像的边缘区域时的权重取值。

本发明的进一步有益效果是：针对角度测量精度与投影清晰度相关性较弱的特点，此方法充分利用了图像中的信息而不是只选取清晰部分的局部图像来计算墨滴速度，提升了速度测量的采样率和可信度。

进一步，每个喷孔对应的喷射墨滴图像内有一个墨滴的上下两个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行角度的方式为：

基于一帧相机图像内同一墨滴在前后两个时刻的投影图像形心坐标(x₁，z₁)和(x₂，z₂)，采用以下表达式计算飞行墨滴在相机观测方向上的飞行角度

进一步，当每个喷孔对应的喷射墨滴图像内有W个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行角度的方式为：

对该喷孔对应的喷射墨滴图像中W个投影图像分别分割出墨滴轮廓线，根据墨滴轮廓线对应确定在相机图像坐标系R_Cam下的多个形心坐标(x₁,z₁),(x₂,z₂),…,(x_w,z_w)；基于W个形心坐标，使用线性回归拟合出一次函数f(x)＝kz+b，采用以下表达式执行对飞行墨滴在相机观测方向上飞行角度γ测量过程：γ＝tan^-1k。

本发明的进一步有益效果是：相比只使用前后两个时刻的两个投影图像坐标，此方法利用了图像中所有投影图像坐标数据，提升了角度检测的采样率和精度。

本发明还提供一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测系统，用于执行如上所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，检测系统包括：控制模块，数据处理模块，视觉检测模块，以及机械辅助模块；所述视觉检测模块包括阵列排布的多套视觉系统，相邻两套视觉系统之间的间距为喷印喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍；所述机械辅助模块包括运动机架以及在所述运动机架上为各套视觉系统配置的多个位置微调机构；

所述控制模块用于根据待同步检测的多个喷孔的坐标，控制所述运动机架和/或待检测喷头阵列的移动，以及控制每个位置微调结构对其对应的视觉系统进行位置微调，以使得各视觉系统位于其待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置，并控制所述多套视觉系统同步对多个喷头的喷孔进行喷射墨滴图像采集；所述数据处理模块用于基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴飞行状态；

其中，所述多套视觉系统设置在所述运动机架上；每个喷孔的坐标通过以下方式确定得到：获取每个喷头笛卡尔坐标系的某一轴向量与所述运动机架所在的全局坐标系的对应轴向量间的夹角，作为该喷头的喷头偏移角度，将各喷孔在对应喷头笛卡尔坐标系中的坐标位置与对应喷头的喷头偏移角度相乘并加上对应喷头笛卡尔坐标系的原点在全局坐标系中的坐标，得到每个喷孔在全局坐标系下的坐标，所述全局坐标系的两个坐标轴对应与运动机架和/或喷头阵列可移动的相互垂直的两个自由度方向相同。

本发明的有益效果是：本发明设计了一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测系统，基于相应的观测位置校准和检测方法，可执行上述检测流程，能够在保证检测精度的同时有效提升检测效率。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

本发明通过设计多个视觉检测系统，以及相应的观测位置校准和检测方法，可以实现对喷头阵列内多个喷头待检测喷孔喷射墨滴的同步扫描检测，相比于现有检测方案的单次只能检测单个喷孔的局限，有效提升了检测效率；同时本发明提供的检测方法，可实现对喷头阵列中喷头拼接误差的补偿，保持墨滴位于观测位置上，有利于减少离焦模糊，提高检测准确性，同时本发明提供的检测方法，可以实现对飞行墨滴体积、速度、喷射角度等多个参数的测量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法流程框图；

图2为本发明实施例提供的喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测系统整体构造示意图；

图3为本发明实施例提供的视觉系统控制信号时序图；

图4为本发明实施例提供的飞行墨滴体积、喷射角度、速度测量方法示意图；

图5为本发明实施例提供的喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测系统立体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测的整体方法流程图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：

10为喷头，20为频闪光源，21为相机，22为镜头，30为位置微调机构，31为运动机架，40为控制模块，50为墨液收集装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，如图1所示，包括：

控制多套视觉系统同步对多个喷头的喷孔进行喷射墨滴图像采集；基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴飞行状态；

结合各套视觉系统当前检测完的喷孔坐标和下一次待检测的喷孔坐标，整体调整运动机架和/或喷头阵列的位置，并对经整体调整后未到达待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置的视觉系统进行位置微调；重复执行图像采集，直至完成对喷印喷头阵列中所有待检测喷孔的喷射墨滴检测；

其中，上述多套视觉系统设置在运动机架上；每个喷孔的坐标为位于运动机架所在的全局坐标系下的坐标，全局坐标系的两个坐标轴对应与运动机架和/或喷头阵列可移动的相互垂直的两个自由度方向相同；且每个喷孔的坐标通过以下方式确定得到：获取每个喷头笛卡尔坐标系的某一轴向量与所述运动机架所在的全局坐标系的对应轴向量间的夹角，作为该喷头的喷头偏移角度，将各喷孔在对应喷头笛卡尔坐标系中的坐标位置与对应喷头的喷头偏移角度相乘并加上对应喷头笛卡尔坐标系的原点在全局坐标系中的坐标，得到每个喷孔在全局坐标系下的坐标。

L个视觉系统可以采用背照式频闪曝光的视觉系统，实现对喷头阵列内L个喷头的同步检测，同步检测的喷头个数L可按实际需求选取。在实际应用本方法时，视觉系统可包括相机、镜头和频闪光源，所有相机均布置在同一高度上，并用于通过其配备的镜头分别采集由喷头阵列内各喷头中喷孔喷射出的飞行墨滴。

对于待观测喷头阵列而言，在实际的喷印系统中喷头设置有如下特征：喷头阵列由多个相同规格的喷头10沿同一方向拼接而成，喷头阵列安装在具有Y₁，Z₁自由度也即第一水平纵向自由度、第一竖直方向自由度的运动部件上；喷头的多个喷孔均位于喷头下表面E，且喷头阵列内各喷头的喷孔均位于同一水平面F上，即喷头拼接完成后，有E＝F。

基于该喷头设置的特点，本方法考虑到：理论上在一个平面上相邻喷头间应无夹角拼接，但实际上在平面上会存在拼接错位，相邻两喷头之间呈现一定夹角，喷头偏移角度表示错位的程度，为了实现高效精准地调整视觉系统位置，假设喷头阵列中有M个喷头，对喷头阵列内的所有M个喷头而言，均在其下表面E₁…E_M内定义喷头笛卡尔坐标系

且构造集合R_H＝∪_{i∈{1，…，M}}R_head，i，对于

与第i个喷头间的真实物理位置关系和R_head，j与第j个喷头间的真实物理位置关系相同；在平面F内定义飞行墨滴检测装置全局笛卡尔坐标系

基向量/>

的方向与自由度X₁相同，基向量/>

的方向与自由度Y₁相同；当E_i//F或E_i＝F时，将基向量/>

与/>

之间的夹角定义为喷头阵列拼接偏移角度β_i(安装误差造成的)，其中i∈{1，2，…，M}，如图2所示。

上述喷头阵列中第i个喷头的喷孔点位置优选使用坐标系R_head，i下的坐标表示，并使用矩阵

表示此喷头中所有喷孔的坐标阵列，其中N为单个喷头中的喷孔数量；并优选采用以下方式计算第i号喷头的喷孔坐标阵列A_i旋转β_i后在全局笛卡尔坐标系R_global下的坐标阵列B_i：

首先基于以下表达式计算矩阵A_i旋转β_i后的矩阵A′_i：

然后根据第i号喷头的坐标系R_head，i原点O_i在全局坐标系R_global下的坐标(x_i，0，y_i，0)，基于以下表达式计算第i号喷头在全局坐标系R_global下的喷孔坐标阵列B_i：

B_i＝A′_i+D_i；

其中矩阵

和矩阵A′_i的维数同为2xN。

本实施例方法提出了一种喷头阵列喷射墨滴同步扫描的检测方法，通过喷头阵列拼接偏移角度(理论上在一个平面上相邻喷头间应无夹角拼接，但实际上在平面上会存在拼接错位，相邻两喷头之间呈现一定夹角，喷头偏移角度表示错位的程度)、喷孔位置分布坐标等参数，计算获得扫描检测喷头中所有喷孔的过程中系统各自由度的运动步长，快速实现多套视觉检测系统均对准各自待检测喷孔喷射的墨滴，同步执行喷头阵列中多个喷头喷孔的检测，相比于常规的飞行墨滴检测方案，弥补了单次只能检测单个喷孔的局限，有效提升观测效率。另外，本发明设计的喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测方法，不限制同步检测喷头的数量，只需要增添相应的视觉系统和运动机构即可增加同步检测的喷头数量，可以应对更大规模喷头阵列的检测需求，实现高效率检测。

可作为优选的实施方式，上述整体调整运动机架和/或喷头阵列的位置，并对经整体调整后未到达待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置的视觉系统进行位置微调的实现方式为：

将相邻两套视觉系统之间的间距设置为待检测喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍；且为每套视觉系统对应配置一个位置微调机构；

选定一个视觉系统作为基准视觉系统，根据其预检测喷孔的坐标，控制所述运动机架和/或待检测喷头阵列在所述两个自由度方向上进行移动，使得该基准视觉系统位于其预检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置；根据其它每套视觉系统预检测喷孔的坐标，通过每套视觉系统的位置微调机构，在所述两个自由度方向上调整该视觉系统的位置至位于其预检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置。

受视觉系统体积限制，相邻微调机构和视觉系统的间距是阵列内相邻喷头间距的整数倍，倍数可根据喷头尺寸调整。视觉系统可安装在微调机构上，可随微调机构运动。

将相邻两套视觉系统之间的间距设置为待检测喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍，由此，在每次检测时能实现多个喷头喷孔的同步检测。另外，为每套视觉系统对应配置一个位置微调机构，选定一个视觉系统作为基准视觉系统，调整该基准视觉系统至其待检测喷孔喷射墨滴图像采集位置，其它视觉系统通过各自的微调机构，实现位置微调，实现高效地用于同步检测的视觉系统位置调整。

可作为进一步优选的实施方式，对于上述微调机构而言，如图2所示，每个位置微调机构的坐标系有两个轴方向U和V。优选采用以下方式计算使用L套视觉系统同步观测L个喷头时第l套微调机构的运动步长矩阵C_l，以补偿因喷头阵列拼接偏移(β_i≠0)导致的喷孔错位，减少离焦模糊：

选择第k视觉系统作为基准，即该视觉系统的微调机构固定不动，C_k＝0，其中l，k∈{1，2，…，L}。则第l视觉系统的二自由度微调机构运动步长矩阵C_l优选采用以下方式计算：

式中，u_l，n表示第l个视觉系统的位置微调机构观测第H(l)号喷头的第n个喷孔时在自由度U_l方向的运动行程，v_l，n表示第l个视觉系统的位置微调机构观测第H(l)号喷头的第n个喷孔时在自由度V_l方向的运动行程，l∈{1，2，…，L}，n∈{1，2，…，N}，L为视觉系统的总个数，N为每个喷头中的喷孔总个数；A′_H(l)表示第H(l)号喷头的由其中所有喷孔在对于喷头笛卡尔坐标系中的坐标所构成的喷孔坐标阵列矩阵A_H(l)旋转β_i后的矩阵，A′_H(k)表示作为基准的第k个视觉系统观测的第H(k)号喷头的由其中所有喷孔在对于喷头笛卡尔坐标系中的坐标所构成的喷孔坐标阵列矩阵A_H(k)旋转β_k后的矩阵。

在其他实施方式中，受喷头阵列拼接偏移程度和微调机构运动精度影响，也可引入一个阈值δ，若微调机构运动步长矩阵C中元素有小于阈值的计算结果，则可置为零。

可作为进一步优选的实施方式，每套视觉系统采用频闪曝光且在一个曝光时间段对每个喷射墨滴进行双重闪光的方式来执行图像采集，使得所采集的图像中具有同一墨滴在前后两个时刻的投影图像。

也就是，对于视觉系统的相机而言，它的曝光信号在同步触发控制器中被设定为滞后于其对应观测喷孔的喷射信号，并且相机曝光滞后时间独立可调；相应地，对于频闪光源而言，它的两次闪光信号以及两次闪光的间隔时间之和均被设定为包含于上述曝光信号，即其两次闪光脉冲宽度加上脉冲间隔小于所述相机曝光信号宽度，且其闪光脉冲宽度、闪光脉冲间隔和闪光滞后时间在同步触发控制器中同样独立可调。两次闪光信号构成一组双重闪光，体现在同一帧图像中，具有同一墨滴在前后两个时刻的投影图像。

本方法设计的喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测方法，采用相机单次曝光时间内光源两次闪光的设计，可在单帧图片中获得飞行墨滴在前后两个时刻的投影图像，且两次闪光时间间隔可调，这种视觉系统的图像采集方式，可以使用单帧图像即可计算墨滴飞行速度和角度，相比于常规采集前后两帧图像后再对比计算飞行墨滴速度和角度的检测方案，显著减少了测量时间、节省了检测步骤。

可作为进一步优选的实施方式，每套视觉系统在采集对应喷孔的喷射墨滴图像时，具体为：

在一个曝光时间段对前后多个喷射墨滴均进行双重闪光，得到该喷孔的喷射墨滴图像，该喷射墨滴图像中在上的投影图像为在对各喷射墨滴分别进行双重闪光时在前时刻所闪光采集的投影图像的叠加，该喷射墨滴图像中在后的投影图像为在对各喷射墨滴分别进行双重闪光时在后时刻所闪光采集的投影图像的叠加。

具体如图3所示，相机21曝光信号S₂滞后于喷头10的喷射信号S₁，信号S₂的滞后时间t₁独立可调，曝光信号S₂的频率由于硬件限制可低于喷射信号S₁；光源20的双脉冲闪光信号S₃被包含于S₂，即S₃的第一脉冲宽度T_{2_1}、脉冲间隔时间T₂和第二脉冲宽度T_{2_2}之和小于S₂的脉冲宽度T₁且滞后时间t₂同样独立可调。其它视觉系统内的相机曝光信号S₄与S₂同步(即S₂＝S₄，也可不同步)，光源闪光信号S₅与S₃同步(即S₃＝S₅，也可不同步)，滞后时间t₃和t₄也是独立可调的，S4对应的脉冲闪光信号宽度为T₃，S₅的第一脉冲宽度T_{4_1}、脉冲间隔时间T₄和第二脉冲宽度T_{4_2}之和小于S₄的脉冲宽度T₃。在其他实施方式中，也可将光源闪光信号S₃设为与喷射信号S₁同频率，延长相机的曝光时间T₁，使其一个曝光时间段内包含多组双重闪光，使相机采集到叠加的墨滴图像，可提高图像对比度。

可作为进一步优选的实施方式，首先实现第H(1)至H(L)号喷头以相同频率同时喷射墨滴，再实现L套视觉系统同时曝光采图，并以一定的阈值对墨滴在观测方向上的投影图像进行边缘检测，根据相机标定值，计算墨滴实际高度h；然后，如图4所示，将墨滴离散成厚度均为△h的n个切片，将各切片横截面拟合成面积A、直径d的圆，相应基于以下表达式来计算墨滴的实际体积V：

其中，d_i表示第i个切片层横截面的直径，i∈{1，2，…，n}。

作为进一步优选地，对于上述体积计算方法而言，优选采用高斯拉普拉斯变换(Laplacian of Gaussian，LoG)分别处理同一墨滴在前后两个时刻的投影图像区域，分别对应于两次闪光，并将经LoG处理后的图像区域灰度方差σ²作为清晰度评价指标；引入加权系数λ作为计算各图像区域对应体积的权重，相应基于以下表达式定义加权系数λ与清晰度的非线性映射关系：

其中，t为图像区域灰度方差σ²归一化到区间[-10，10]之后的值。通过计算两墨滴图像区域的体积加权平均数对上述体积计算方法进一步优化，相应基于以下表达式来计算墨滴的体积V：

其中，λ₁、λ₂分别表示两墨滴图像区域的加权系数，d_i表示第一图像区域墨滴第i个圆切片层横截面的直径，i∈{1，2，…，n}，d_j表示第二图像区域墨滴第j个圆切片层横截面的直径，j∈{1，2，…，n}。

可作为进一步优选的实施方式，优选采用以下方式执行对喷头阵列喷射墨滴速度的测量过程：

首先实现一帧图像内有同一墨滴在前后两个时刻的投影图像区域，分别对应于两次闪光，两次闪光信号的间隔时间为Δt；然后对两个投影图像区域分别分割出两个墨滴轮廓线，根据两轮廓线分别得到的在相机图像坐标系R_Cam下的两形心坐标(x₁，z₁)和(x₂，z₂)，相应基于以下表达式来计算墨滴在垂直于相机观测方向上的瞬时速度S：

作为进一步优选地，对于上述速度计算方法而言，优选实现一帧相机图像内有Q个墨滴在前后两时刻的投影，以同一墨滴的两个投影图像为一组，每组图像的上下两个投影分别对应于两次闪光，两次闪光信号的间隔时间为Δt；然后对所有投影图像分别分割出墨滴轮廓线，根据轮廓线分别得到的在相机图像坐标系R_Cam下的多组形心坐标(x_1，1，z_1，1)(x_1，2，z_1，2)，(x_2，1，z_2，1)(x_2，2，z_2，2)，...，(x_Q，1，z_Q，1)(x_Q，2，z_Q，2)。引入加权系数λ作为计算各组图像对应速度的权重，若Q为奇数，则设第

组图像的速度加权系数λ为1，其余组图像的加权系数为0.8；若Q为偶数，则设第/>

两组图像的速度加权系数λ为1，其余组图像的加权系数为0.8；通过计算多组墨滴图像的加权平均速度对上述速度计算方法进一步优化，相应基于以下表达式来计算墨滴的速度S：

按照本发明的另一优选实施方式，基于一帧相机图像内同一墨滴在前后两个时刻的投影图像形心坐标(x₁，z₁)和(x₂，z₂)，优选采用以下表达式执行对飞行墨滴在垂直于相机观测方向上飞行角度γ测量过程：

作为进一步优选地，对于上述角度计算方法而言，优选采用所述控制模块中的同步触发控制器实现一帧相机图像内有W个墨滴投影图像；然后对所有投影图像分别分割出墨滴轮廓线，根据轮廓线分别得到的在相机图像坐标系R_Cam下的多组形心坐标(x₁，z₁)，(x₂，z₂)，...，(x_w，z_w)；基于所有W个坐标，使用线性回归拟合出一次函数f(x)＝kz+b，优选采用以下表达式执行对飞行墨滴在垂直于相机观测方向上飞行角度γ测量过程：γ＝tan^-1k。

实施例二

一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测系统，用于执行如上实施例一所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，检测系统包括：控制模块，数据处理模块，视觉检测模块，以及机械辅助模块；所述视觉检测模块包括阵列排布的多套视觉系统，相邻两套视觉系统之间的间距为喷印喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍；所述机械辅助模块包括运动机架以及在所述运动机架上为各套视觉系统配置的多个位置微调机构；

控制模块用于根据待同步检测的多个喷孔的坐标，控制运动机架和/或待检测喷头阵列的移动，以及控制每个位置微调结构对其对应的视觉系统进行位置微调，以使得各视觉系统位于其待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置，并控制多套视觉系统同步对多个喷头的喷孔进行喷射墨滴图像采集；所述数据处理模块用于基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴飞行状态；

其中，多套视觉系统设置在运动机架上；每个喷孔的坐标为位于运动机架所在的全局坐标系下的坐标，全局坐标系的两个坐标轴对应与运动机架和/或喷头阵列可移动的相互垂直的两个自由度方向相同；且每个喷孔的坐标通过以下方式确定得到：获取每个喷头笛卡尔坐标系的某一轴向量与所述运动机架所在的全局坐标系的对应轴向量间的夹角，作为该喷头的喷头偏移角度，将各喷孔在对应喷头笛卡尔坐标系中的坐标位置与对应喷头的喷头偏移角度相乘并加上对应喷头笛卡尔坐标系的原点在全局坐标系中的坐标，得到每个喷孔在全局坐标系下的坐标。

具体的，如图2所示，该喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测系统主要包括视觉检测模块、控制模块、机械辅助模块和待检测喷头阵列等组件。

视觉检测模块包括L套采用背照式频闪曝光的视觉系统以实现对喷头阵列内L个喷头的同步检测，同步检测的喷头个数L可按实际需求选取；所述视觉系统包括相机22、镜头21和频闪光源20，所有相机均布置在同一高度上，并用于通过其配备的镜头分别采集由喷头阵列内各喷头中喷孔喷射出的飞行墨滴。

喷头设置有如下特征：喷头阵列由多个相同规格的喷头10沿同一方向拼接而成，喷头阵列安装在具有Y₁，Z₁自由度也即第一水平纵向自由度、第一竖直方向自由度的运动部件上；喷头的多个喷孔均位于喷头下表面E，且喷头阵列内各喷头的喷孔均位于同一水平面F上，即喷头拼接完成后，有E＝F。

对于机械辅助模块而言，如图2和图5所示，其包括运动机架31和沿Y₁方向等间距布置于运动机架31上的L套二自由度的位置微调机构30，其中该运动机架31具有一个运动自由度X₁也即第一水平横向自由度；受视觉系统体积限制，相邻微调机构的间距是阵列内相邻喷头间距的整数倍，倍数可根据喷头尺寸调整；所述视觉系统(相机21、镜头22、频闪光源20)安装在位置微调机构30上，可随位置微调机构30运动；位置微调机构30具有两个相互垂直的运动自由度U_l、V_l，且自由度U_l与自由度X₁方向相同，自由度V_l与自由度Y₁方向相同，其中l∈{1，2，…，L}；墨液收集装置50用于收集从喷头10的喷孔喷射出的墨滴，墨液收集装置50的尺寸应大于对应喷头10的喷射范围；具体地，相机21、镜头22和频闪光源20的光轴高度相同并共线，且高出墨液收集装置50上端面几毫米。

如图2所示，控制模块40与喷头阵列中喷头10、光源20、相机21、位置微调机构30相连，其包括运动控制器、同步触发控制器和喷头控制器，其中喷头控制器用于控制喷头喷孔开闭，由此控制喷孔喷射并输出喷射触发信号至同步触发控制器；所述同步触发控制器接收喷射触发信号，并延时触发视觉检测模块工作，由此对飞行墨滴进行包括体积、速度和角度在内的实时检测；其中运动控制器用于控制各自由度上运动部件的位置。

本实施例通过使用了L套沿自由度Y1方向布置的视觉系统，从对喷头阵列内多个喷头喷射的墨滴进行同步采图，得到墨滴的体积、速度和角度等信息。要求L台相机21对于不同的目标采集到的图像，都能完成像素坐标与世界坐标的转换，需要对L台相机21分别进行标定；例如，首先可分别对相机21的工作距离处放置高精度标定球，然后控制相机21采图，根据图像中像素坐标与标定球尺寸获得像素坐标与世界坐标的转换关系，完成相机21的标定。

基于检测系统，可按照如下流程执行喷头阵列喷射墨滴同步扫描检测，可分为校准和扫描检测两个部分，具体如图6所示：

(a)首先粗定位：采用控制模块，使喷头阵列中当前被观测喷头第一喷孔喷射墨滴，在自由度X₁方向上移动机架31并在自由度Y₁方向上移动喷头阵列10，将待测量喷头阵列移动至视觉检测模块前，使每个视觉系统的相机附近都有一个喷头；然后精确定位：选择第k视觉系统作为基准，使第k视觉系统观测的第H(k)号喷头第1号喷孔喷射墨滴，并使第k视觉系统观测到其喷射的墨滴，其中k∈{1,…,L}；

(b)暂时固定机架与喷头阵列位置，采用控制模块，分别调整除第k以外的剩余微调机构，使所有L套视觉系统都检测到对应喷头第1号喷孔喷射的墨滴；

(c)采用视觉检测模块，同时对喷头阵列内L个喷头所喷射的墨滴执行包括体积、速度和角度的实时视觉检测；

(d)采用控制模块，根据第H(k)号喷头的喷孔坐标阵列，沿X₁自由度移动机架并沿Y₁自由度移动喷头阵列，切换至第H(k)号喷头的下一喷孔时，除第k以外的其余微调机构移动，以保持各相机对准下一喷孔；

(e)采用控制模块，使喷头阵列中待观测喷头的下一喷孔喷射墨滴；

(f)重复步骤(c)(d)和(e)，依次遍历第H(k)号喷头的剩余喷孔，直至完成所有喷孔喷射的墨滴检测。

多套视觉系统同步观测多个喷头，每个喷头观测的进度(几号喷孔)完成可以是相同的，最终实现所有喷头所有喷孔的检测。

相关技术方案同实施例一，在此不再赘述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，包括：

控制多套视觉系统同步对多个喷头的喷孔进行喷射墨滴图像采集；基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴飞行状态；

结合各套视觉系统当前检测完的喷孔坐标和下一次待检测的喷孔坐标，整体调整运动机架和/或喷头阵列的位置，并对经整体调整后未到达待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置的视觉系统进行位置微调；重复执行图像采集，直至完成对喷印喷头阵列中所有待检测喷孔的喷射墨滴检测；

其中，所述多套视觉系统设置在所述运动机架上；每个喷孔的坐标通过以下方式确定得到：获取每个喷头的预先建立的喷头笛卡尔坐标系的某一轴向量与全局坐标系的对应轴向量间的夹角，作为该喷头的喷头偏移角度；根据每个喷头的喷头偏移角度，将该喷头中每个喷孔在对应喷头笛卡尔坐标系中的坐标经过角度旋转并加上对应喷头笛卡尔坐标系的原点在全局坐标系中的坐标，实现将每个喷头中每个喷孔的坐标转换到全局坐标系中，得到每个喷孔在全局坐标系下的坐标；所述全局坐标系的两个坐标轴对应与运动机架和/或喷头阵列可移动的相互垂直的两个自由度方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，所述整体调整运动机架和/或喷头阵列的位置，并对经整体调整后未到达待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置的视觉系统进行位置微调的实现方式为：

将相邻两套视觉系统之间的间距设置为待检测喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍；且为每套视觉系统对应配置一个位置微调机构；

选定一个视觉系统作为基准视觉系统，根据其预检测喷孔的坐标，控制所述运动机架和/或待检测喷头阵列在所述两个自由度方向上进行移动，使得该基准视觉系统位于其预检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置；根据其它每套视觉系统预检测喷孔的坐标，通过每套视觉系统的位置微调机构，在所述两个自由度方向上调整该视觉系统的位置至位于其预检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置。

3.根据权利要求2所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，每个位置微调机构的所述两个自由度方向对应的二自由度微调机构运动步长矩阵设为：

式中，u_l,n表示第l个视觉系统的位置微调机构观测第H(l)号喷头的第n个喷孔时在自由度U_l方向的运动行程，v_l,n表示第l个视觉系统的位置微调机构观测第H(l)号喷头的第n个喷孔时在自由度V_l方向的运动行程，l∈{1,2,…,L},n∈{1,2,…,N}，L为视觉系统的总个数，N为每个喷头中的喷孔总个数；A^′ _H(l)表示第H(l)号喷头的由其中所有喷孔在对于喷头笛卡尔坐标系中的坐标所构成的喷孔坐标阵列矩阵A_H(l)旋转β_i后的矩阵，A^′ _H(k)表示作为基准的第k个视觉系统观测的第H(k)号喷头的由其中所有喷孔在对于喷头笛卡尔坐标系中的坐标所构成的喷孔坐标阵列矩阵A_H(k)旋转β_k后的矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，每套视觉系统采用频闪曝光且在一个曝光时间段对每个喷射墨滴进行双重闪光的方式来执行图像采集，使得所采集的图像中具有同一墨滴在前后两个时刻的投影图像。

5.根据权利要求4所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，每套视觉系统在采集对应喷孔的喷射墨滴图像时，具体为：

在一个曝光时间段对前后多个喷射墨滴均进行双重闪光，得到该喷孔的喷射墨滴图像，该喷射墨滴图像中在上的投影图像为在对各喷射墨滴分别进行双重闪光时在前时刻所闪光采集的投影图像的叠加，该喷射墨滴图像中在后的投影图像为在对各喷射墨滴分别进行双重闪光时在后时刻所闪光采集的投影图像的叠加。

6.根据权利要求1所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴实际体积的方式为：

对每个喷孔对应的喷射墨滴图像中上下两个投影图像区域进行边缘检测，并根据相机标定值，计算得到经边缘检测后每个投影图像区域对应的墨滴的实际高度；在高度方向将每个投影图像区域对应的墨滴离散成厚度为△h的n个切片；

采用高斯拉普拉斯变换分别处理经边缘检测后的每个投影图像区域，计算经高斯拉普拉斯变换处理后的投影图像区域的灰度方差σ²，并基于以下表达式确定每个投影图像区域对应的加权系数λ：

式中，t为该投影图像区域的灰度方差σ²归一化到区间[-10,10]之后的值；

基于以下表达式计算该喷孔的喷射墨滴实际体积V：

其中，λ₁、λ₂分别表示上下两个投影图像区域的加权系数，d_i表示其中一个投影图像区域的墨滴第i个圆切片层横截面的直径，i∈{1,2,…,n}，d_j表示另一个投影图像区域的墨滴第j个圆切片层横截面的直径，j∈{1,2,…,n}。

7.根据权利要求5所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，当每个喷孔对应的喷射墨滴图像内仅有一个墨滴的上下两个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行速度的方式为：

确定在采集每个喷孔对应的喷射墨滴图像时对同一墨滴施加前后两次闪光信号的间隔时间Δt；

对每个喷孔对应的喷射墨滴图像中上下两个投影图像区域进行边缘检测，根据边缘检测后上下两个投影图像区域对应的两轮廓线，对应确定两轮廓在相机图像坐标系R_Cam下的两形心坐标(x₁,z₁)和(x₂,z₂)；基于以下表达式来计算墨滴在相机观测方向上的瞬时速度

或者，当每个喷孔对应的喷射墨滴图像内有Q个墨滴的上下两个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行速度的方式为：

确定在采集该喷孔对应的喷射墨滴图像时对各同一墨滴施加前后两次闪光信号的间隔时间Δt；

以同一墨滴的上下两个投影图像区域为一组，对该喷孔对应的喷射墨滴图像中Q个墨滴对应的所有投影图像区域分别分割出墨滴轮廓线，根据轮廓线对应确定在相机图像坐标系R_Cam下的多组形心坐标(x_1,,z_1,)(x_1,,z_1,),(x_2,,z_2,)(x_2,,z_2,),…,(x_Q,1,z_Q,1)(x_Q,2,z_Q,2)；

计算该喷孔的喷射墨滴的飞行速度

式中，λ_i表示第i个墨滴对应的一组投影图像区域在其用于计算该喷孔的喷射墨滴飞行速度时的权重，取值方式为：根据第i个墨滴对应的一组投影图像区域在该喷孔的喷射墨滴图像中的区域位置确定，当位于该喷孔的喷射墨滴图像的中部时的权重取值大于位于该喷孔的喷射墨滴图像的边缘区域时的权重取值。

8.根据权利要求4所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，每个喷孔对应的喷射墨滴图像内有一个墨滴的上下两个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行角度的方式为：

基于一帧相机图像内同一墨滴在前后两个时刻的投影图像形心坐标(x₁,z₁)和(x₂,z₂)，采用以下表达式计算飞行墨滴在相机观测方向上的飞行角度γ：

9.根据权利要求5所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，其特征在于，当每个喷孔对应的喷射墨滴图像内有W个投影图像，则基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴的飞行角度的方式为：

对该喷孔对应的喷射墨滴图像中W个投影图像分别分割出墨滴轮廓线，根据墨滴轮廓线对应确定在相机图像坐标系R_Cam下的形心坐标(x₁,z₁),(x₂,z₂),…,(x_w,z_w)；基于W个形心坐标，使用线性回归拟合出一次函数f(x)＝kz+b，采用以下表达式执行对飞行墨滴在相机观测方向上飞行角度γ测量过程：γ＝tan^-1k。

10.一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测系统，其特征在于，用于执行如权利要求1至9任一项所述的一种喷印喷头阵列喷射墨滴检测方法，检测系统包括：控制模块，数据处理模块，视觉检测模块，以及机械辅助模块；所述视觉检测模块包括阵列排布的多套视觉系统，相邻两套视觉系统之间的间距为喷印喷头阵列内相邻喷头间距的整数倍；所述机械辅助模块包括运动机架以及在所述运动机架上为各套视觉系统配置的多个位置微调机构；

所述控制模块用于根据待同步检测的多个喷孔的坐标，控制所述运动机架和/或待检测喷头阵列的移动，以及控制每个位置微调结构对其对应的视觉系统进行位置微调，以使得各视觉系统位于其待检测喷孔的喷射墨滴图像采集位置，并控制所述多套视觉系统同步对多个喷头的喷孔进行喷射墨滴图像采集；所述数据处理模块用于基于每个喷孔对应的喷射墨滴图像，计算该喷孔的喷射墨滴飞行状态；

其中，所述多套视觉系统设置在所述运动机架上；每个喷孔的坐标通过以下方式确定得到：获取每个喷头笛卡尔坐标系的某一轴向量与所述运动机架所在的全局坐标系的对应轴向量间的夹角，作为该喷头的喷头偏移角度，将各喷孔在对应喷头笛卡尔坐标系中的坐标位置与对应喷头的喷头偏移角度相乘并加上对应喷头笛卡尔坐标系的原点在全局坐标系中的坐标，得到每个喷孔在全局坐标系下的坐标，所述全局坐标系的两个坐标轴对应与运动机架和/或喷头阵列可移动的相互垂直的两个自由度方向相同。

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