CN117656657A - 打印机及打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打印机及打印方法，打印机包括打印机车头和打印平台，打印机车头设置于所述打印平台上方，且所述打印机车头可沿打印平台的x轴和y轴方向往复移动，当打印机停止工作时，打印机车头复位于打印平台的预设起点位置，打印机车头包括壳体、控制器、视觉定位组件和打印喷头，控制器和打印喷头设置于壳体内侧，打印喷头与控制器电连接，打印喷头设置于壳体底部且朝向所述打印平台，视觉定位组件设置于打印机车头外侧，且视觉定位组件位于打印喷头的X轴方向且距离预设起点位置较远的一侧。本发明的打印机的打印质量好，打印精度高，稳定性强，打印效率高。

Description

打印机及打印方法

技术领域

本发明涉及打印机技术领域，特别涉及一种打印机及打印方法。

背景技术

UV平板打印是一种在平板表面上使用紫外线固化技术进行图像打印的技术。UV平板打印机广泛应用于广告、标识、户外宣传等领域，其能够打印在各种材料上，如木材、金属、玻璃、塑料、陶瓷等。一些UV平板打印机配备了自动定位系统，通过光电传感器和计算机视觉技术，在打印之前自动检测材料的位置。

目前在UV平板打印机上安装视觉定位装置主要采用以下两种方式。第一种是在打印平台上方装一个单反，在打印平台上方使用单反采集图像，但单反采集的图像四周容易出现图像畸变，因此实际生产时需要反复标定单反相机和校准位置，同时更换不同厚度打印材料时，需要调整车头高度，此时又需要再重复多次调整单反的高度，打印图像匹配容易不准确，打印位置精度较差，生产效率低。第二种是在UV平板打印机横梁下方装一个线阵相机，线阵相机一般比较长，使用一段时间后，线阵相机自己会逐渐累积形变，影响打印精度，同时线阵相机生成的图片比较大，处理图片时间较长，同时更换不同厚度打印材料时，需要调整车头高度和线阵相机高度，很难保证车头高度和线阵相机高度同步。

采用上述两种方式安装视觉定位装置的UV平板打印机，需要先将打印材料图像全部扫描完，扫描完之后进行图像识别和图像匹配，然后复位打印喷头位置，才能开始打印，效率低下。

因此，亟需对UV平板打印机的结构和打印方法进行改进。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种打印机及打印方法，用于解决现有技术中的打印机打印效果较差、打印效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种打印机，所述打印机包括打印机车头和打印平台，所述打印机车头设置于所述打印平台上方，且所述打印机车头可沿所述打印平台的x轴和y轴方向往复移动，当所述打印机停止工作时，所述打印机车头复位于所述打印平台的预设起点位置，所述打印机车头包括壳体、控制器、视觉定位组件和打印喷头，所述控制器和所述打印喷头设置于所述壳体内侧，所述打印喷头与所述控制器电连接，所述打印喷头设置于所述壳体底部且朝向所述打印平台，所述视觉定位组件设置于所述壳体外侧，且所述视觉定位组件位于所述打印喷头的X轴方向且距离所述预设起点位置较远的一侧。

进一步地，所述视觉定位组件包括相机组件和相机承载机构，所述相机承载机构包括承载平台和固定组件，所述相机组件设置于所述承载平台上方，所述承载平台安装于所述固定组件上，所述固定组件与所述壳体固定连接，所述承载平台与所述打印平台平行设置，所述相机组件与所述控制器电连接。

进一步地，所述壳体侧壁外侧设置滑动组件，所述固定组件包括第一固定面板，第二固定面板和两块相对设置的延伸面板，所述第一固定面板和所述第二固定面板相对设置，所述第一固定面板的第一侧面紧贴所述壳体外侧，两块所述延伸面板间隔设置，每块所述延伸面板的一端连接于所述第一固定面板的第二侧面上，且两块所述延伸面板均垂直于所述第一固定面板的第二侧面，所述第一固定面板的第二侧面与所述第一固定面板的第一侧面相对，每块所述延伸面板的另一端均与所述第二固定面板连接。

进一步地，还包括光源组件，所述延伸面板包括L型延伸底板，所述L型延伸底板包括第一水平部和第一垂直部，所述第一水平部的底面位于所述滑动组件上表面，所述第一垂直部位于所述滑动组件的外侧面，所述光源组件连接于所述第一垂直部外侧面，且位于所述相机组件和所述打印平台之间。

本发明还提供了一种上述打印机的打印方法，包括以下步骤：

获取第一图像；其中，所述第一图像由所述视觉定位组件在打印机车头沿打印平台的X轴的第一方向运动过程中，以预设频率采集而得，并被存储于存储器中；所述打印机车头包括视觉定位组件和打印喷头，所述视觉定位组件和所述打印喷头同步沿所述第一方向运动，所述打印平台上放置至少一个打印材料；

判断所述第一图像中是否含有至少部分所述打印材料的图像；

若是，则获取第二图像，所述第二图像由所述存储器中当前已存储的全部含有至少部分所述打印材料的图像的第一图像合成而得；

对所述第二图像进行预处理，提取所述打印材料的至少部分图像轮廓；

将所述至少部分图像轮廓在预设图像库里进行轮廓匹配；

判断在所述预设图像库中是否含有匹配图像；

若是，则获取所述匹配图像的打印点阵数据，并确定打印起点位置；

当所述打印喷头沿所述第一方向运动至所述打印起点位置时，控制所述打印喷头根据所述打印点阵数据开始打印。

进一步地，所述对所述第二图像进行预处理，提取所述打印材料的至少部分图像轮廓的步骤，包括：

将所述第二图像转换为灰度图像；

对所述灰度图像进行去噪处理，得到降噪图像；

计算所述降噪图像的像素点的灰度值的进行梯度计算，得到梯度幅值图；

从所述梯度幅值图上获取边缘像素，连接所述边缘像素，形成所述打印材料的至少部分图像轮廓。

进一步地，所述预设图像库中的每个预设图像均分别设置至少一个预设特征点，所述将所述至少部分图像轮廓在预设图像库里进行轮廓匹配的步骤，包括：

识别所述至少部分图像轮廓中是否包含已确定匹配图像的图像轮廓；

若是，则去除所述已确定匹配图像的图像轮廓，得到待匹配图像轮廓；

识别所述待匹配图像轮廓中是否含有至少一个轮廓特征点，所述轮廓特征点为与至少一个所述预设特征点相同的轮廓部分；

若是，将全部所述轮廓特征点进行分组，将与同一个所述预设图像的预设特征点相同的轮廓特征点作为一组；

根据每组中每个轮廓特征点的预设权重进行加权计算，得到匹配系数；

进一步地，所述判断在所述预设图像库中是否含有匹配图像的步骤，包括：

判断所述匹配系数是否超过预设阈值；

若是，则判定所述预设图像库中含有匹配图像，并将匹配系数超过预设阈值的组对应的预设图像作为所述匹配图像。

进一步地，所述打印平台上设置网格阵列，所述确定打印起点位置的步骤，包括：

将所述待匹配图像轮廓映射在所述网格阵列上，得到所述待匹配图像轮廓在所述网格阵列上的坐标值阵列；

从所述坐标值阵列中，选择在所述第一方向上距离所述打印喷头最近的点作为所述打印起点位置。

进一步地，所述当所述打印喷头沿所述第一方向运动至所述打印起点位置时，控制所述打印喷头根据所述打印点阵数据开始打印的步骤后，还包括：

分别判断每个所述打印材料是否打印完成；

若是，则将所述存储器中的仅含有所述打印完成的打印材料的至少部分图像轮廓的第一图像删除。

进一步地，所述打印机包括光源组件，所述光源组件的光源颜色可调节，所述光源颜色包括至少两种，所述光源组件位于所述打印平台上方，所述获取第二图像的步骤前，还包括：

将所述打印机车头暂停在当前位置，根据所述第一图像中含有的至少部分所述打印材料的图像，识别所述打印材料的颜色；

根据所述打印材料的颜色，开启所述光源组件，并按照预设光源设定规则选择至少一种光源颜色；

在所述当前位置重新采集一张第一图像，并用当前采集的第一图像替换上一张采集的第一图像。

本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述打印方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的打印方法的步骤。

本发明提供的打印机及打印方法，具有以下有益效果：

通过将视觉定位组件固定安装于打印机车头的壳体外侧，从而实现调节打印机车头的高度时，视觉定位组件随之同步进行高度调节，视觉定位组件与打印机车头实现同升降，无需再对视觉定位组件单独进行高度调节，避免频繁调节视觉定位组件的高度，进而提高视觉定位组件的稳定性，提高视觉定位组件获取图像的精度，提高打印机的打印效果质量；同时可以实现边采集打印材料的图像，边处理图像，边控制打印的进行，大大提高了打印效率的效果。

附图说明

图1是本发明一实施例中打印机的结构示意图；

图2是本发明一实施例中打印机车头的结构示意图；

图3是本发明一实施例中打印机车头的局部结构示意图；

图4是本发明一实施例中打印机车头的内部局部结构示意图；

图5是本发明一实施例中打印方法的流程示意图；

图6是本发明一实施例的计算机设备的结构示意框图。

1：打印机车头；2：打印平台；11：壳体；12：控制器；13：视觉定位组件；14：打印喷头；131:相机组件；132：相机承载机构；1321：承载平台；1322：固定组件；133：相机调节支架组件；15：滑动组件；1331：调节支架；91：第一固定面板；92：第二固定面板；93：延伸面板；16：光源组件；931：L型延伸底板；931a：第一水平部；931b：第一垂直部；161：光源固定支架；162：光源；1611：L型固定支架；1612：第一三角固定件；17：车头结构加强板。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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。

参照图1和图2，为本发明给出的一种打印机的具体实施例，所述打印机包括打印机车头1和打印平台2，所述打印机车头1设置于所述打印平台2上方，且所述打印机车头1可沿所述打印平台2的x轴和y轴方向往复移动，当所述打印机停止工作时，所述打印机车头1复位于所述打印平台2的预设起点位置，所述打印机车头1包括壳体11、控制器12、视觉定位组件13和打印喷头14，所述控制器12和所述打印喷头14设置于所述壳体11内侧，所述打印喷头14与所述控制器12电连接，所述打印喷头14设置于所述壳体11底部且朝向所述打印平台2，所述视觉定位组件13设置于所述打印机车头1外侧，且所述视觉定位组件13位于所述打印喷头14的X轴方向且距离所述预设起点位置较远的一侧。

本实施例中，预设起点位置为打印机在待机状态时复位至的初始位置。打印机停止工作时，打印机车头1复位至预设起点位置，打印时打印机车头1沿着打印平台2的x轴和y轴方向往复移动，从而对设置于打印平台2上的打印材料进行打印，其中x轴方向和y轴方向垂直。打印喷头14与控制器12之间电连接，从而控制器12可以发送电信号给打印喷头14，以控制打印喷头14进行打印，具体地，打印喷头14与控制器12之间可以通过排线电连接。控制器12与处理器(图上未示出)连接，一般处理器为计算机设备，用于执行打印机的打印方法，发送指令给控制器12以控制打印的进行。视觉定位组件13与处理器使用千兆网进行通讯，以进行采集图像与控制信号的传输。

通过将视觉定位组件13固定安装于打印机车头1的壳体11外侧，从而实现调节打印机车头1的高度时，视觉定位组件13随之同步进行高度调节，视觉定位组件13与打印机车头1实现同升降，无需再对视觉定位组件13单独进行高度调节，避免频繁调节视觉定位组件13的高度，进而提高视觉定位组件13的稳定性，提高视觉定位组件13获取图像的精度，提高打印机的打印效果质量，提高打印效率。打印机车头1的高度调节装置未在本发明的附图中示出，为本领域的现有技术，非本发明的发明点所在，因此本发明对此不作赘述。

通过将视觉定位组件13设置于所述打印喷头14的X轴方向且远离所述预设起点位置的一侧，当打印机开始工作时，视觉定位组件13和打印喷头14同时沿X轴方向向远离预设起点位置的一侧移动，视觉定位组件13会比打印喷头14先移动到打印平台2的打印材料放置处上方，视觉定位组件13可以采集打印材料的图像信息，图像信息被控制器发送到处理器进行图像处理，处理完得到与打印材料对应的匹配图像，当打印喷头移动到打印材料放置处上方时，即可控制打印喷头根据该匹配图像对设置于打印平台上的打印材料进行打印，从而打印机可以实现边采集打印材料的图像，边处理图像，边控制打印的进行，大大提高了打印效率。

参照图2和图3，在一个实施例中，在前述实施例的基础上，本发明的打印机的视觉定位组件13包括相机组件131和相机承载机构132，所述相机承载机构132包括承载平台1321和固定组件1322，所述相机组件131设置于所述承载平台1321上方，所述承载平台1321安装于所述固定组件1322上，所述固定组件1322与所述打印机车头1固定连接，所述承载平台1321与所述打印平台2平行设置，所述相机组件131与所述控制器12电连接。

本实施例中，相机组件131中的相机优选为工业CCD相机，工业CCD相机具有不易出现形变，使用寿命更长且更加稳定的特性，其用于采集打印材料的图像信息，以传输给与打印机相连的计算机进行图像处理。相机组件131的入光面朝向承载平台1321。视觉定位组件13设置于打印机车头1外侧，具体地，参照图4，可以在壳体11内侧设置一块车头结构加强板17，该车头结构加强板17与打印机车头1的壳体底部固定连接，具有很好的结构稳定性，通过紧固件将该车头结构加强板17与视觉定位组件13紧固连接，从而确保视觉定位组件13被稳定地连接于打印机车头1外侧。通过固定组件1322将视觉定位组件13与打印机车头1实现连接，并且固定组件1322具有一定宽度，从而可以使得视觉定位组件13和壳体11内的打印喷头14具有适当的间距，从而使得视觉定位组件13可以先采集印材料的图像信息，在打印喷头前进的移动过程中，留有给处理器进行图像处理的时间，当打印喷头移动到打印材料放置处上方时，即可进行打印而无需再等待，从而大大提高了打印效率。

可以理解的是，基于本发明创新的打印机结构，同样也可以使用现有技术中的打印方法，例如将图像采集完全之后，对图像中是否含有需要打印到打印材料上的预设特征点进行比对，如果含有该预设特征点，则进一步根据该预设特征点进行图像匹配，根据匹配好的图像数据，确定打印起点位置，调节打印喷头移动到打印起点位置，一边进行图像的RIP(Raster Image Process，栅格图像处理)，一边控制打印喷头根据RIP后的数据开始打印。具体在使用本发明的打印机时，本领域技术人员可以根据具体的使用场景和打印需求来调用不同的打印方法。

进一步地，相机组件的远离镜头入光面的一端，连接在相机调节支架组件133上，相机调节支架组件133用于调节相机211的水平和垂直物理位置，具体地，可以通过相机调节支架组件23的位置移动来带动相机组件131的位置移动。承载平台1321上开设有通孔，以使得相机组件131可以拍摄到位于打印平台2上的打印材料。通过进一步设置相机调节支架组件133可以对相机组件131的位置进行微调，以更精准地采集打印材料的图像信息。在一个具体实施例中，所述相机调节支架组件133包括间隔齐平设置的两个调节支架1331，所述调节支架1331包括相互垂直的第一调节边和第二调节边，所述第一调节边和所述第二调节边呈L形设置，所述第一调节边上设置第一槽孔，所述第二调节边上设置至少一个第二槽孔。第一槽孔为长圆孔，可以通过螺栓穿过第一槽孔连接调节支架1331和固定组件1322，使得调节支架1331固定在固定组件1322上，通过调节第一槽孔的垂直位置，可以实现相机组件131垂直方向的位置调整。第二槽孔为长圆孔，可以通过螺栓穿过第二槽孔连接调节支架1331和相机组件131端部，以使得相机组件131端部安装在调节支架1331上，通过在第二槽孔的横向范围内调节相机组件131端部的水平位置，可以实现相机组件131水平方向的位置调整。

参照图1～图3，在一个实施例中，在前述实施例的基础上，本发明的打印机的壳体11侧壁外侧设置滑动组件15，所述固定组件1322包括第一固定面板91，第二固定面板92和两块相对设置的延伸面板93，所述第一固定面板91和所述第二固定面板92相对设置，所述第一固定面板91的第一侧面紧贴所述壳体11外侧，两块所述延伸面板93间隔设置，每块所述延伸面板93的一端连接于所述第一固定面板91的第二侧面上，且两块所述延伸面板93均垂直于所述第一固定面板91的第二侧面，所述第一固定面板91的第二侧面与所述第一固定面板91的第一侧面相对，每块所述延伸面板93的另一端均与所述第二固定面板92连接。

本实施例中，由于打印机中通常会设置滑动组件15来移动打印机车头1位置，所以通过设置延伸面板93，可以将相机组件131的入光面拉至不会被滑动组件15遮挡的位置。在一个实施例中，延伸面板93的长度可以根据滑动组件15的宽度来设置；在又一个具体实施例中，延伸面板93的长度可变，延伸面板93可以由两块平行木板构成，其中一块木板可沿另一块木板滑动，从而调节延伸面板93的长度，延伸面板93的长度根据打印材料的长度来确定，以确保视觉定位组件13和打印喷头14之间有足够的间距，以使得处理器在打印喷头移动该间距对应的时间内可以完成图像处理和匹配。调节支架1331固定于第二固定面板93的上端，承载平台1321固定于第二固定面板93的下端。第二固定面板93的高度可以根据相机组件131的高度来设置，以略低于或等于或略大于相机组件131的高度为宜。

在一个具体实施例中，所述固定组件1322还包括相对间隔设置的两块第二三角固定件，所述承载平台1321设置于所述第二固定面板93的底部，且与所述第二固定面板93垂直，所述承载平台1321通过两块所述第二三角固定件与所述第二固定面板93连接。通过设置第二三角固定件，可以确保承载平台1321安装的结构稳定性，以稳定地承载相机组件131。

参照图3，在一个具体实施例中，在前述实施例的基础上，还包括光源组件16，所述延伸面板93包括L型延伸底板931，所述L型延伸底板931包括第一水平部931a和第一垂直部931b，所述第一水平部931a的底面位于所述滑动组件15上表面，所述第一垂直部931b位于所述滑动组件15的外侧面，所述光源组件16连接于所述第一垂直部931b外侧面，且位于所述相机组件131和所述打印平台2之间。

本实施例中，光源组件16的光源颜色可调节，例如可以为白光、红光、蓝光，具体在使用时可以根据打印材料的颜色来选择，例如在拍摄黑色打印材料图像时，可以采用红光，因为红光对黑色物体的反射率较高，选择合适的光源颜色有利于提高拍摄的图像的对比度和清晰度，从而提高打印精度。L型延伸底板93与滑动组件15的外形相匹配，从而充分利用打印机车头的侧面空间来安装视觉定位组件13，同时也可以使得承载平台1321更为稳定，避免在车头移动时出现振动现象。

参照图3，进一步地，在一个具体实施例中，在前述实施例的基础上，光源组件16包括光源固定支架161和光源162，所述光源162设置于所述光源固定支架161底部，所述光源固定支架161安装于所述第一垂直部931b外侧，且所述光源固定支架161设置于所述承载平台1321下方。所述光源固定支架161包括L型固定支架1611和两块第一三角固定件1612，所述L型固定支架1611包括第二水平部和第二垂直部，所述第二水平部和所述第二垂直部通过所述第一三角固定件1612连接，所述光源162设置于所述第二水平部底部。通过第一三角固定件1612的设置，可以确保光源固定支架161的结构稳定性，光源162固定在第二水平部底部，第二水平部位于承载平台1321下方，从而可以为承载平台1321上方的相机组件131提供打光，提高拍摄图像的对比度和清晰度。

参照图3，在一个具体实施例中，在前述实施例的基础上，所述第二水平部上设置至少一个镂空部。该镂空部用于透光，以使得相机组件131可以采集到位于打印平台2上的图像，由于打印机的视觉定位组件13拍摄的图案的主要用途是识别打印物体的轮廓，所以相机通过镂空部采集的图像已能够满足使用需求。

参照图5，本发明实施例示出了前述打印机的打印方法，包括以下步骤：

S1、获取第一图像；其中，所述第一图像由所述视觉定位组件在打印机车头沿打印平台的X轴的第一方向运动过程中，以预设频率采集而得，并被存储于存储器中；所述打印机车头包括视觉定位组件和打印喷头，所述视觉定位组件和所述打印喷头同步沿所述第一方向运动，所述打印平台上放置至少一个打印材料；

S2、判断所述第一图像中是否含有至少部分所述打印材料的图像；

S3、若是，则获取第二图像，所述第二图像由所述存储器中当前已存储的全部含有至少部分所述打印材料的图像的第一图像合成而得；

S4、对所述第二图像进行预处理，提取所述打印材料的至少部分图像轮廓；

S5、将所述至少部分图像轮廓在预设图像库里进行轮廓匹配；

S6、判断在所述预设图像库中是否含有匹配图像；

S7、若是，则获取所述匹配图像的打印点阵数据，并确定打印起点位置；

S8、当所述打印喷头沿所述第一方向运动至所述打印起点位置时，控制所述打印喷头根据所述打印点阵数据开始打印。

本发明通过上述步骤S1～S8，可以实现边采集打印材料的图像，边处理图像，边控制打印的进行，大大提高了打印效率的效果。

具体地，上述步骤S1中，由于视觉定位组件设置于打印喷头的X轴方向且远离预设起点位置的一侧，当打印机开始工作时，视觉定位组件和打印喷头同时沿X轴方向向远离预设起点位置的一侧移动，对于打印平台上的任意一个位置，视觉定位组件会比打印喷头先移动到该位置处，即视觉定位组件可以先采集打印喷头未到达位置处的图像。上述第一图像为视觉定位组件在预设频率下采集的图像，该第一图像中可能含有打印材料的图像，也可能只含有打印平台的图像。上述预设频率可以根据打印机车头的运动速度进行具体设置，优选以实现拍摄的两张连续的第一图像拼接时有预设数量的纵向条带交叠，预设数量可以是数个至几百个像素。每张第一图像被依序存储于存储器中。上述打印平台上可以放置一个打印材料，也可以不交叠地放置多个打印材料，打印材料的横向纵向位置以及方向无需特意调整。

上述步骤S2中，判断第一图像中是否含有至少部分打印材料的图像，包括，获取视觉定位组件采集的一张仅包括打印平台的对比图像；将第一图像与对比图像的特征进行比较，具体地，特征包括亮度、灰度、色彩、对比度等中的至少一种；若第一图像与对比图像的特征不同，则判定第一图像中含有至少部分打印材料的图像。由于打印材料的图像颜色和打印平台的颜色不一致，因此可以通过特征比对快速识别第一图像中是否拍摄到部分打印材料。上述至少部分打印材料的图像，为打印材料的部分图像，或者全部打印材料。

上述步骤S3中，当存储器中不含有至少部分打印材料的图像的第一图像时，则无需合成；当存储器中已存储的全部含有至少部分打印材料的图像的第一图像为一张时，则这一张第一图像即作为第二图像；当存储器中已存储的全部含有至少部分打印材料的图像的第一图像为至少两张时，则将该至少两张第一图像通过图像拼接合成为一张第一图像，具体地，可以将相邻拍摄的两张第一图像裁切掉重叠的像素部分，并进行拼接。

上述步骤S4中，通过对第二图像进行预处理，将第二图像中包含的至少部分图像轮廓进行提取，用于后续步骤的轮廓匹配。

在一个具体实施例中，所述对所述第二图像进行预处理，提取所述打印材料的至少部分图像轮廓的步骤S4，包括：

S401、将所述第二图像转换为灰度图像；

S402、对所述灰度图像进行去噪处理，得到降噪图像；

S403、计算所述降噪图像的像素点的灰度值的进行梯度计算，得到梯度幅值图；

S404、从所述梯度幅值图上获取边缘像素，连接所述边缘像素，形成所述打印材料的至少部分图像轮廓。

在本实施例中，上述步骤S401中，可以通过将彩色图像的RGB通道进行加权平均来转换为灰度图像，例如可以用以下公式：Gray＝0.2989*R+0.5870*G+0.1140*B。公式中的系数是用来模拟人眼对不同颜色的敏感度，以便更好地保留图像的视觉信息。将第二图像转换为灰度图像可以简化后续的计算流程，因为在灰度图像上进行边缘检测会更加高效。

上述步骤S402中，上述去噪处理用于减少图像中的噪声和细节，使得边缘检测更加准确。可以采用高斯滤波、中值滤波等去噪方法。具体地，高斯滤波通过将灰度图像中每个像素的值替换为其周围像素值的加权平均来实现，即高斯滤波会对每个像素周围的像素进行加权平均，并使用加权平均值来替换原始像素值，以达到减少噪声影响，同时保留灰度图像的整体结构和边缘信息的效果。中值滤波则将灰度图像中每个像素替换为其周围像素值的中值。本领域技术人员可以根据具体的需求和图像特性来选择本发明列举的以及现有技术中的去噪方法，以达到减少噪声影响并提高边缘检测准确性的目的。

上述步骤S403中，上述梯度计算可以使用Sobel等算子来进行，通过降噪图像上的像素值的灰度变化情况来确定图像的梯度幅值。具体地，Sobel算子是一种基于离散型微分算子的边缘检测算子，它通过对降噪图像进行水平和垂直方向上的卷积操作，得到降噪图像在每个像素点处的灰度梯度的近似值，然后通过将水平方向和垂直方向的灰度梯度值合并，可以计算得到每个像素点处的梯度幅值和方向。类似地，现有技术中还有Prewitt算子、Roberts算子等，也可以用来检测图像梯度，本发明对此不做赘述。本领域技术人员可以根据具体的需求和图像特性来选择本发明列举的以及现有技术中的边缘检测算子，通过对降噪图像进行离散卷积操作来获取各个像素点的灰度梯度值，从而确定图像中像素值变化最大的地方，进而得到梯度幅值图。梯度幅值图中的每个像素位置的灰度值代表了该处的边缘强度。

上述步骤S404中，从所述梯度幅值图上获取边缘像素的步骤包括，对所述梯度幅值图进行非极大值抑制处理，检查每个像素点的梯度幅值，并沿着梯度的方向(即边缘的法线方向)去比较该像素点的灰度梯度值和其两侧邻近像素点的灰度梯度值。如果该像素点的灰度梯度值不是沿着梯度方向最大的，那么就抑制掉这个像素点的值，使其变为零；否则就保留。从而获得精确的边缘像素。将边缘像素依次进行连接，则形成打印材料的至少部分图像轮廓。

上述步骤S5中，预设图像库里预存了用于打印的预设图像，预设图像中包括有与打印材料相匹配的图像，匹配是指图像与打印材料的形状一致。由于打印平台上放置的打印材料的数量可以是一个也可以是多个，多个打印材料的形状可以相同也可以不相同，因此预设图像的数量可以是一个，也可以是多个。

在一个具体实施例中，所述预设图像库中的每个预设图像均分别设置至少一个预设特征点，所述将所述至少部分图像轮廓在预设图像库里进行轮廓匹配的步骤S5，包括：

S501、识别所述至少部分图像轮廓中是否包含已确定匹配图像的图像轮廓；

S502、若是，则去除所述已确定匹配图像的图像轮廓，得到待匹配图像轮廓；

S503、识别所述待匹配图像轮廓中是否含有至少一个轮廓特征点，所述轮廓特征点为与至少一个所述预设特征点相同的轮廓部分；

S504、若是，将全部所述轮廓特征点进行分组，将与同一个所述预设图像的预设特征点相同的轮廓特征点作为一组；

S505、根据每组中每个轮廓特征点的预设权重进行加权计算，得到匹配系数。

本实施例中，预设特征点是预设图像中具有代表性的轮廓部分，通过与预设特征点进行比对，用以从预设图像库中选择出与打印材料相匹配的图像。预设特征点可以由人工根据图像特征预先设置好，也可以是由特征点提取算法进行自动提取，例如SIFT、SURF、ORB等算法，具体算法提取的步骤为本领域已经公开的技术，本申请不再赘述。

上述步骤S501中，对于已经确定匹配图像的图像轮廓，则无需再进行轮廓匹配。本发明的视觉定位装置在运动过程中会采集多张图像，例如第一张第一图像中采集了一个打印材料的左半部分，通过该左半部分的图像轮廓已经完成了轮廓匹配，并将对应的打印点阵数据发送给了打印喷头，那么在视觉定位装置采集第二张第一图像时，采集到该打印材料的右半部分，将第一张第一图像和第二张第一图像合成为一张第二图像，此时可以识别出第二图像中的图像轮廓为已经确定匹配图像的图像轮廓，那么则无需再进行后续的步骤进行轮廓匹配。对于已经确定匹配图像的图像轮廓可以在对应的第一图像中进行标记，则在第二图像中可以通过识别该标记点来判断是否包含已确定匹配图像的图像轮廓。

上述步骤S502中，由于本发明的打印材料可以是多个，那么随着打印机的视觉定位装置移动的过程中，会拍摄的新的未确定匹配图像的打印材料的图像，即上述的待匹配图像，需要对这些待匹配图像进行轮廓匹配。

上述步骤S503中，可以通过特征点匹配算法进行识别待匹配图像轮廓中是否含有至少一个轮廓特征点。具体地，特征点匹配算法可以选自现有技术中的暴力匹配(Brute-Force Matching)、基于KD树的匹配算法、基于最近邻距离的匹配算法等。本申请对这些算法的具体计算过程不再赘述。

上述步骤S504中，由于每个预设图像的预设特征点可以是一个或多个，因此待匹配图像轮廓中也可能识别出多个轮廓特征点，此时需要将识别出的轮廓特征点进行分组，示例性地举例来说，待匹配图像轮廓中识别出a、b、c、d四个轮廓特征点，而在预设图像库中，预设图像A具有预设特征点a、b、c、e，预设图像B具有预设特征点a、d、f，则将轮廓特征点a、b、c、d分为两组，(a、b、c)和(a、d)。

上述步骤S505中，在每个预设图像中，每个轮廓特征点都有预设权重，预设权重可以根据每个轮廓特征点的重要性或可靠性来分配。可以将每组的预设权重直接相加进行加权计算，得到匹配系数。对于复杂图形，还可以进一步计算每组对应的预设特征点和轮廓特征点的相似度，用相似度乘以权重，再求和进行加权计算，得到匹配系数。

上述步骤S6中，具体地，判断在所述预设图像库中是否含有匹配图像的步骤S6，包括：

S601、判断所述匹配系数是否超过预设阈值；

S602、若是，则判定所述预设图像库中含有匹配图像，并将匹配系数超过预设阈值的组对应的预设图像作为所述匹配图像。

本实施例中，上述预设阈值为人工预先设置的数值。如果匹配系数超过预设阈值，则判定预设图像库中含有匹配图像。进一步地，如果超过预设阈值的匹配系数有多个，则选择匹配系数最高的预设图像作为匹配图像。如果超过预设阈值的匹配系数有多个，且匹配系数最高的存在多个数值相等的情况，则从与该匹配系数最高的对应的多个预设图像中按照预设选择规则选择一个作为匹配图像，该预设选择规则可以是随机，也可以是依编号顺序，也可以是其它人工预先设定的规则。

上述步骤S7中，匹配图像的打印点阵数据的获取，包括：对匹配图像进行预处理，所述预处理包括调整大小和旋转角度以适应所述打印材料；将匹配图像的位图数据转换为打印机可识别的打印点阵数据。

在一个具体实施例中，所述打印平台上设置网格阵列，所述确定打印起点位置的步骤，包括：

S701、将所述待匹配图像轮廓映射在所述网格阵列上，得到所述待匹配图像轮廓在所述网格阵列上的坐标值阵列；

S702、从所述坐标值阵列中，选择在所述第一方向上距离所述打印喷头最近的点作为所述打印起点位置。

本实施例中，网格阵列可以以点状的阵列设置在打印平台上。通过识别到待匹配图像轮廓在第一方向上距离打印喷头最近的点，将该点作为打印起点位置，则在打印喷头随后沿第一方向移动到该位置时，打印喷头即可开始按照打印点阵数据进行打印。

上述步骤S8中，在视觉定位组件和打印喷头前进的过程中，视觉定位组件在第一时间点到达打印材料处上方，采集图像信息，处理器立刻进行轮廓匹配等操作，再将打印点阵数据发送给打印喷头，当打印喷头在第二时间点到达打印材料处时，即刻进行打印，在该第二时间点时，视觉定位组件在打印喷头的前进路径上进行图像采集，从而本发明的打印机可以实现边采集打印材料的图像，边处理图像，边控制打印的进行，大大提高了打印效率。

在又一个实施例中，所述当所述打印喷头沿所述第一方向运动至所述打印起点位置时，控制所述打印喷头根据所述打印点阵数据开始打印的步骤S8后，还包括：

S9、分别判断每个所述打印材料是否打印完成；

S10、若是，则将所述存储器中的仅含有所述打印完成的打印材料的至少部分图像轮廓的第一图像删除。

本实施例中，对于已经完成打印的打印材料，则将仅含有该打印完成的打印材料的至少部分图像轮廓的第一图像删除，从而可以减少前述步骤中图像合成、轮廓匹配等的数据处理量，提高数据处理的速度，从而进一步提高打印效率。示例性地说明，打印平台上设置①②两个打印材料，当打印材料①已经打印完成，则将存储器中，仅包含①的至少部分图像轮廓的第一图像删除；如果第一图像中同时包含①的部分图像轮廓和②的部分图像轮廓，则不删除。

在又一个实施例中，所述打印机包括光源组件，所述光源组件的光源颜色可调节，所述光源颜色包括至少两种，所述光源组件位于所述打印平台上方，所述获取第二图像的步骤S3前，还包括：

S11、将所述打印机车头暂停在当前位置，根据所述第一图像中含有的至少部分所述打印材料的图像，识别所述打印材料的颜色；

S12、根据所述打印材料的颜色，开启所述光源组件，并按照预设光源设定规则选择至少一种光源颜色；

S13、在所述当前位置重新采集一张第一图像，并用当前采集的第一图像替换上一张采集的第一图像。

本实施例中，光源组件的光源颜色可调节，例如可以为白光、红光、蓝光，上述预设光源设定规则由人工预先设定好，根据打印材料的颜色来选择光源颜色，例如在拍摄黑色打印材料图像时，可以采用红光，因为红光对黑色物体的反射率较高，选择合适的光源颜色有利于提高拍摄的图像的对比度和清晰度，从而提高打印精度。在识别打印材料的图像颜色时，需要暂停打印机车头，将光源调整好后，再重新拍摄当前位置的一张第一图像，并将之前用于识别打印材料的图像颜色的第一图像替换掉，从而可以提高图像的对比度和清晰度，有利于轮廓提取，提高轮廓匹配精度和打印精度。

参照图6，本发明还提供一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、显示屏、输入装置、网络接口和数据库。其中，该计算机设计的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储本实施例中对应的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述方法。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定。

本发明一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法。可以理解的是，本实施例中的计算机可读存储介质可以是易失性可读存储介质，也可以为非易失性可读存储介质。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的和实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM通过多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双速据率SDRAM(SSRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种打印机，其特征在于，所述打印机包括打印机车头和打印平台，所述打印机车头设置于所述打印平台上方，且所述打印机车头可沿所述打印平台的x轴和y轴方向往复移动，当所述打印机停止工作时，所述打印机车头复位于所述打印平台的预设起点位置，所述打印机车头包括壳体、控制器、视觉定位组件和打印喷头，所述控制器和所述打印喷头设置于所述壳体内侧，所述打印喷头与所述控制器电连接，所述打印喷头设置于所述壳体底部且朝向所述打印平台，所述视觉定位组件设置于所述打印机车头外侧，且所述视觉定位组件位于所述打印喷头的X轴方向且距离所述预设起点位置较远的一侧。

2.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述视觉定位组件包括相机组件和相机承载机构，所述相机承载机构包括承载平台和固定组件，所述相机组件设置于所述承载平台上方，所述承载平台安装于所述固定组件上，所述固定组件与所述打印机车头固定连接，所述承载平台与所述打印平台平行设置，所述相机组件与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的打印机，其特征在于，所述壳体侧壁外侧设置滑动组件，所述固定组件包括第一固定面板，第二固定面板和两块相对设置的延伸面板，所述第一固定面板和所述第二固定面板相对设置，所述第一固定面板的第一侧面紧贴所述壳体外侧，两块所述延伸面板间隔设置，每块所述延伸面板的一端连接于所述第一固定面板的第二侧面上，且两块所述延伸面板均垂直于所述第一固定面板的第二侧面，所述第一固定面板的第二侧面与所述第一固定面板的第一侧面相对，每块所述延伸面板的另一端均与所述第二固定面板连接。

4.如权利要求3所述的打印机，其特征在于，还包括光源组件，所述延伸面板包括L型延伸底板，所述L型延伸底板包括第一水平部和第一垂直部，所述第一水平部的底面位于所述滑动组件上表面，所述第一垂直部位于所述滑动组件的外侧面，所述光源组件连接于所述第一垂直部外侧面，且位于所述相机组件和所述打印平台之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的打印机的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取第一图像；其中，所述第一图像由所述视觉定位组件在打印机车头沿打印平台的X轴的第一方向运动过程中，以预设频率采集而得，并被存储于存储器中；所述打印机车头包括视觉定位组件和打印喷头，所述视觉定位组件和所述打印喷头同步沿所述第一方向运动，所述打印平台上放置至少一个打印材料；

判断所述第一图像中是否含有至少部分所述打印材料的图像的特征；

若是，则获取第二图像，所述第二图像由所述存储器中当前已存储的全部含有至少部分所述打印材料的图像特征的第一图像合成而得；

对所述第二图像进行预处理，提取所述打印材料的至少部分图像轮廓；

将所述至少部分图像轮廓在预设图像库里进行轮廓匹配；

判断在所述预设图像库中是否含有匹配图像；

若是，则获取所述匹配图像的打印点阵数据，并确定打印起点位置；

当所述打印喷头沿所述第一方向运动至所述打印起点位置时，控制所述打印喷头根据所述打印点阵数据开始打印。

6.根据权利要求5所述的打印机的打印方法，其特征在于，所述对所述第二图像进行预处理，提取所述打印材料的至少部分图像轮廓的步骤，包括：

将所述第二图像转换为灰度图像；

对所述灰度图像进行去噪处理，得到降噪图像；

计算所述降噪图像的像素点的灰度值的进行梯度计算，得到梯度幅值图；

从所述梯度幅值图上获取边缘像素，连接所述边缘像素，形成所述打印材料的至少部分图像轮廓。

7.根据权利要求5所述的打印机的打印方法，其特征在于，所述预设图像库中的每个预设图像均分别设置至少一个预设特征点，所述将所述至少部分图像轮廓在预设图像库里进行轮廓匹配的步骤，包括：

识别所述至少部分图像轮廓中是否包含已确定匹配图像的图像轮廓；

若是，则去除所述已确定匹配图像的图像轮廓，得到待匹配图像轮廓；

识别所述待匹配图像轮廓中是否含有至少一个轮廓特征点，所述轮廓特征点为与至少一个所述预设特征点相同的轮廓部分；

若是，将全部所述轮廓特征点进行分组，将与同一个所述预设图像的预设特征点相同的轮廓特征点作为一组；

根据每组中每个轮廓特征点的预设权重进行加权计算，得到匹配系数；

以及所述判断在所述预设图像库中是否含有匹配图像的步骤，包括：

判断所述匹配系数是否超过预设阈值；

若是，则判定所述预设图像库中含有匹配图像，并将匹配系数超过预设阈值的组对应的预设图像作为所述匹配图像。

8.根据权利要求7所述的打印机的打印方法，其特征在于，所述打印平台上设置网格阵列，所述确定打印起点位置的步骤，包括：

将所述待匹配图像轮廓映射在所述网格阵列上，得到所述待匹配图像轮廓在所述网格阵列上的坐标值阵列；

从所述坐标值阵列中，选择在所述第一方向上距离所述打印喷头最近的点作为所述打印起点位置。

9.根据权利要求5所述的打印机的打印方法，其特征在于，所述当所述打印喷头沿所述第一方向运动至所述打印起点位置时，控制所述打印喷头根据所述打印点阵数据开始打印的步骤后，还包括：

分别判断每个所述打印材料是否打印完成；

若是，则将所述存储器中的仅含有所述打印完成的打印材料的至少部分图像轮廓的第一图像删除。

10.根据权利要求5所述的打印机的打印方法，其特征在于，所述打印机包括光源组件，所述光源组件的光源颜色可调节，所述光源颜色包括至少两种，所述光源组件位于所述打印平台上方，所述获取第二图像的步骤前，还包括：

将所述打印机车头暂停在当前位置，根据所述第一图像中含有的至少部分所述打印材料的图像，识别所述打印材料的颜色；

根据所述打印材料的颜色，开启所述光源组件，并按照预设光源设定规则选择至少一种光源颜色；

在所述当前位置重新采集一张第一图像，并用当前采集的第一图像替换上一张采集的第一图像。