CN201192930Y - 具有速度调整的自走式打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有速度调整的自走式打印机，其包括打印装置、移动装置、检测模块以及控制模块。打印装置整合于移动装置之上，并可于一平面材质上移动以进行打印，且其中该移动装置还包括至少一直流马达以驱动该移动装置。检测模块具有一加速度计以检测该自走式打印机，而控制模块根据该加速度计的检测结果调整该移动装置的移动速度。上述自走式打印机能于不具可挠性的打印材质上进行打印，也可以在占地面积较自走式打印机为广的打印材质上进行打印。

Description

具有速度调整的自走式打印机

技术领域

本实用新型是有关于一种自走式打印机，且特别是有关于一种具有速度调整的自走式打印机。

背景技术

随着信息产品的普及，打印机已经成为电脑周边的必要配备，不论是在办公室、学校、家庭或个人，均会配置适合的打印机。然而在传统的打印技术中，一般的打印机所能打印的纸张尺寸有其限制，无法过大，对于大型海报或看板就必须使用大型的UV打印系统或者手绘方式来制作，但其制作成本相当昂贵。此外，对于打印的材质也是以纸张为主，其余不可挠的材质，例如磁砖、木板以及金属等均无法使用打印机来打印图稿。使用者必须经由专业的工厂才能将图稿印制于上述特殊的材质上。

然而，在近年来打印技术的提升下，虽然研发出可移动的打印设备，例如移动式打印机，用以解决打印尺寸无法过大的问题。但由于打印机在移动的过程中，其所打印的材质或是环境上的影响，例如材质不平坦、障碍物或是摩擦力不同皆会造成打印机移动速度上的不稳定，进而影响移动式打印机的画质、解析度与色彩一致性等打印品质。另外，对于打印机使用寿命而言，由于移动式打印机在打印的过程中，打印环境的许多物质，例如灰尘、碎屑、尖锐物等皆会使打印机的打印喷头与移动装置造成损害，使打印机的使用寿命不长。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供一种自走式打印机，将打印装置整合于移动装置上，使打印机可于平面材质上移动与打印，并且增设直流马达(DC motor)以及加速度计(accelerometer)来调整打印机的移动速度及准确性，增加其打印品质。

承上述，本实用新型提出一种自走式打印机，包括打印装置、移动装置、检测模块以及控制模块。打印装置用以打印一图稿于一平面材质上，移动装置则用以承载打印装置，以于平面材质上移动，且该移动装置还包括至少一直流马达以驱动该移动装置。检测模块具有一加速度计以检测该自走式打印机的加速度，控制模块则耦接于移动装置与检测模块，并根据该加速度计的检测结果调整该移动装置的移动速度。

在本实用新型一实施例中上述自走式打印机，其中该控制模块更根据检测模块中，加速度计的检测结果调整该直流马达的脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号以调整该自走式打印机的移动速度。

在本实用新型一实施例中，上述自走式打印机，还包括一摄影装置，用以扫描打印装置所打印的图像以及检测外界环境。

在本实用新型一实施例中，上述移动装置包括至少一滚球与传动系统。传动系统利用该直流马达传动该滚球，并根据该加速度计的检测结果调整该滚球的移动速度，且该滚球为球形。

在本实用新型一实施例中，上述移动装置还包括至少一被动滚球，且该被动滚球为球形。

在本实用新型一实施例中，上述检测模块包括一方位定向计与一全球定位系统，其中方位定向计用以检测自走式打印机在移动时的方向、角度或加速度变化，而全球定位系统则用以定位自走式打印机并推算自走式打印机的移动轨迹。

在本实用新型一实施例中，上述的自走式打印机，还包括经由该移动装置计算该自走式打印机的一第一移动距离，以及经由该检测模块内的该全球定位系统计算该自走式打印机的一第二移动距离，然后比较该第一移动距离与该第二移动距离以校正该自走式打印机的一移动误差并设定一打印起始座标与一打印结束座标。

在本实用新型一实施例中，上述打印装置包括一墨水匣以及一宽喷头，宽喷头耦接于墨水匣并以喷墨方式打印。

在本实用新型一实施例中，上述的自走式打印机，还包括摄影装置与清除装置。摄影装置，用以扫描该打印装置所打印的图像，并输出一影像信号至该控制模块而清除装置，设置于该宽喷头的侧边，并受控于该控制模块。其中，该控制模块根据该影像信号，利用该清除装置清理该宽喷头。

在本实用新型一实施例中，上述所述的自走式打印机，其中该摄影机为一高速摄影机，该清除装置为一刮刀。

在本实用新型一实施例中，上述所述的自走式打印机，还包括一无线收发模块，用以接收一无线信号以执行打印、移动或数据传输功能。

在本实用新型一实施例中，上述所述的自走式打印机，还包括一触控式显示面板。

在本实用新型一实施例中，上述的自走式打印机，其中该平面材质为地板、木板、布料或广告看板。

在本实用新型一实施例中，上述的自走式打印机，还包括一电源单元，且该电源单元选自一电池及一太阳能电源吸收装置之一，所述太阳能电源吸收装置汲取能源转换为电能后，提供该打印机所需的电力。

综合上述，本实用新型分别于移动装置与检测装置中，使用直流马达与加速度计于自走式打印机，因此可由加速度计的检测结果来调整自走式打印机的移动速度以增进自走式打印机打印的移动速度稳定性，提升自走式打印机打印品质。此外，本实用新型结合全球定位系统与方向定位计来校正自走式打印机的移动误差，使自走式打印机在实际打印时更为准确，并可适用于多台自走式打印机同步打印时的座标设定。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为根据本实用新型一实施例的自走式打印机方块图。

图2为根据本实施例的自走式打印机的机构示意图。

图3为根据本实施例的自走式打印机的直流马达脉冲宽度调制信号图。

图4为根据本实施例的自走式打印机的实体示意图

图5为根据本实施例的自走式打印机的底部机构示意图。

图6为根据本实施例的自走式打印机的使用状态示意图。

图7为根据本实施例的移动座标示意图。

具体实施方式

请同时参阅图1及图2，图1及图2分别为根据本实用新型一实施例的自走式打印机方块图及一机构示意图。自走式打印机100、200包括打印装置110、移动装置120、控制模块130、检测模块140、摄影装置150以及清除装置160。控制模块130耦接于打印装置110、移动装置120、检测模块140、摄影装置150以及清除装置160之间。

打印装置110主要负责将图稿打印于一平面材质上，例如地板、木板、布料或广告看板等材质。在本实施例中，打印装置110会包括墨水匣以及喷头(例如宽喷头)，并以喷墨方式打印图稿。移动装置120则用来承载打印装置110、控制模块130、检测模块140、摄影装置150以及清除装置160，使自走式打印机100、200可于平面材质上移动，并于平面材质上打印出对应的图稿，其中该移动装置120还包含至少一直流马达以驱动该打印装置。摄影装置150则与打印装置110并排设置，用以监控打印品质以及周围的环境，例如打印范围的辨识、墙壁以及阻挡物体等。清除装置160用以清理打印装置110的喷头。

检测模块140用以检测自走式打印机100在移动时的方向变化及速度变化。在本实施例中，检测模块140包括方位定向计(例如Microstrain所出产的3DM-GX1)、全球定位系统及加速度计，以检测自走式打印机100的移动轨迹与速度。其中，方位定向计可用来检测物体速度、角速度变化、倾斜角、倾斜率以及物体姿态变化等。全球定位系统则可用来定位物体所在位置的经、纬度，配合数字图资即可达到物体定位的功能，藉此推算自走式打印机100的移动轨迹。而加速度计则可检测物体加速度变化，配合移动装置中的直流马达，藉此稳定自走式打印机100的直线移动速度，避免自走式打印机100在直线打印时产生颜色不均，例如颗粒状(Grain)等现象。

藉由检测模块140，自走式打印机100可动态感测与调整移动装置100的移动方向与速度，例如直线行进、等速度、转弯等，使自走式打印机100在移动与打印时更为准确、稳定。方位定向计主要用于检测自走式打印机100所行进的方向是否改变，而加速度计主要用来检测自走式打印机100的速度是否稳定。在打印时，自走式打印机100的直线行进速度的稳定将会直接影响打印品质。此外，值得注意的是，上述方位定向计以及全球定位系统可同时设置或仅设置其中之一，本实施例并不受限。

在实际设计上，移动装置120系包括滚球(可包括主动滚球与被动滚球)以及传动系统。传动系统则利用直流马达传动该滚球，并根据检测装置140的检测结果调整滚球的移动方向与移动速度。传动系统包括直流马达、变速机构以及传动齿轮组等机构，本实施例的传动系统可参照机器人的传动系统来设计，只要能够平稳移动即可，本实施例并不受限。此外，移动装置120也可以包括数个(被动)滚球，以增进自走式打印机100的稳定性。而上述主动滚球与被动滚球则例如为圆球形。

控制模块130耦接于打印装置110、移动装置120、检测模块140、摄影装置150以及清除装置之间，主要负责进行数据、信号的处理与传递。所述的打印装置110、移动装置120、检测模块140以及摄影装置150的作动均受控于控制模块130。一般而言，控制模块130包括微处理器以及存储器等装置，并作为自走式打印机100的控制核心。

接下来，进一步说明本实施例的自走式打印机200的机械结构。请同时参照图1与图2，图2为根据本实施例的自走式打印机的机构示意图。自走式打印机200包括打印装置110、移动装置120、控制模块130、检测模块140以及摄影装置150。其中，摄影装置150与打印装置110并排设置，而控制模块130与检测模块140则可整合于主板201上，主板201上尚可整合多种电子零件，以执行特定功能，例如无线收发模块(未绘示)，用以接收一无线信号以执行打印、移动或数据传输等功能，使自走式打印机200可以无线方式遥控与传输数据。

在图2中，移动装置120则由多个直流马达(如122)、齿轮组(如124)与滚球(如212、214以及216)所组成。值得注意的是，图2中的齿轮组(如124)并未将齿形画出，而是以节曲面(Pitch surface)代替，所谓节曲面是指在设计齿轮时所代表的理论面。直流马达122与齿轮组124则形成一传动系统，用以驱动滚球214与滚球216，其中具有动力的滚球则称为主动滚球，不具动力的滚球则可称为被动滚球，在本实施例中，仅滚球212为被动滚球，其余滚球(如214以及216)皆为主动滚球。

图3为根据本实施例的直流马达122的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号图。由图3可了解，不同的脉冲宽度会影响直流马达的速度。如图3所示，当使用占空比(duty cycle)较小的低速PWM输出波形310时，直流马达122的转动速度较低；反之，如图3所示，当使用占空比较大的高速PWM输出波形320来驱动直流马达122时，则直流马达122的转动速度较高。由于此特性，直流马达122为调速方便的马达，可依照自走式打印机200所需的行进速度进行微调。当检测模块140中的加速度计检测到自走式打印机200有加速度改变时，例如媒材有倾斜，不平坦的状况，造成速度改变而产生加速度。若加速度为正值，检测模块会输出一信号，接着控制模块130会根据该信号对直流马达122做调整，降低直流马达122的PWM信号的占空比，使自走式打印机200移动速度降低；反之若加速度为负值则增加直流马达的PWM信号的占空比，加快自走式打印机200移动速度。综合上述，由于加速度计可动态检测自走式打印机加速度改变量，控制模块130即根据其加速度的改变调整PWM信号的占空比以调整直流马达的转速，使自走式打印机200维持等速打印，提升其打印品质。

图4为根据本实施例的自走式打印机200的实体示意图。自走式打印机200包括底壳410、顶壳420，此顶壳具有一上盖430、触控式显示面板440以及一启动键450。启动键450功用在于开启与关闭自走式打印机200的电源，触控式显示面板440则提供使用者一操作介面。此外，使用者将上盖430打开后便可对自走式打印机200内部的零组件(如电池)或耗材(如墨水匣)进行更换。

图5为根据本实施例的自走式打印机200的底部机构示意图。底壳410上包括开口510、550以及滚球212～218与刮刀520。开口510提供打印装置110使用，开口550则供摄影装置150使用以进行影像监控，其中上述的摄影装置150可为一高速摄影机。当摄影装置150所撷取的影像信号显示打印品质不佳时，受控于控制模块130的刮刀520可用于清理打印装置110的喷头以改善打印品质并且提高自走式打印机200的使用寿命。图6为根据本实施例的自走式打印机200的使用状态示意图。平面材质610置放于地面620之上，自走式打印机200则可于平面材质610自行移动位置并打印使用者所需的图稿(图像)。使用者可透过电脑连结(经由有线或无线等传输介面)至自走式打印机200，输入指令与图档来进行打印的工作。自走式打印机200则会依照指定的座标，例如经、纬度或使用者设定的边界条件，平面材质610上的线条、置放物体(如硬币、直角尺)等来辨识图稿的打印范围，然后自行打印在平面材质610之上。

此外，值得注意的是，本实施例的自走式打印机200的底部机构并不受限于图5，其中底壳410的外型、滚球212～218的设置位置与数目皆不受限于图5。

接下来，进一步说明本实施例中的自走式打印机200在打印时，利用检测模块140中的方位定向计、全球定位系统及加速度计来进行移动距离与速度的校正。请同时参照图7，图7为根据本实施例的移动座标示意图。

由于在不同的平面材质上移动时，滚球会因为摩擦力、地面凹凸情况以及地面倾斜角度而影响正常的移动距离与移动速度，因此自走式打印机200在进行打印前，会先进行移动距离与移动误差的校正。

首先，对于移动距离的校正，自走式打印机200先在预设路径PH1～PH4上移动，然后分别经由移动装置120以及全球定位系统来计算自走式打印机200的移动距离。然后比较移动装置120以及全球定位系统所计算的移动距离，藉此校正自走式打印机200的移动误差。由于全球定位系统是经由经/纬度的改变以及自走式打印机200的移动轨迹来计算自走式打印机200的移动距离，而移动装置120则是经由齿轮或滚球的旋转圈数来计算自走式打印机200的移动距离，因此两者会有所不同。这是因为在不同平面材质上，自走式打印机200可能发生打滑或受阻的情形，或者地面具有倾斜角度，也会影响移动装置120的计算结果，也就是所谓的移动距离误差。因此，为避免自走式打印机200在打印时所移动的距离与实际所要打印的距离有所误差，因此会利用全球定位系统来校正移动装置120所检测到的移动距离以得知自走式打印机200在打印时的实际移动距离。

在完成校正自走式打印机200的移动误差后，可同时参照全球定位系统所得到的定位座标PC1、PC2设定打印起始座标PS与打印结束座标PE。打印起始座标PS与打印结束座标PE之间的指标则表示自走式打印机200在打印时的移动方向，当然，本实施例的自走式打印机200并不受限于图7的移动方向。

另外，对于移动速度的校正，当自走式打印机200在移动时，检测模块140内的加速度计可动态感测移动速度的变化，当加速度计检测到自走式打印机200移动时有加速度产生，检测模块140便会输出信号，接着控制模块130会根据该信号对移动装置120内直流马达的PWM值做调整，使自走式打印机200的移动速度维持等速的打印品质。

可知的是，本实用新型的具有速度调整的自走式打印机，还可包括一电源单元(图未绘示)，该电源单元除上述的电池外，还可以包括一太阳能电源吸收装置，该等太阳能吸收装置可将所接收到的能源转换成电能，用以提供该打印机各模块所需的电力。

综上所述，本实用新型结合移动装置与打印装置以形成自走式打印机，然后将直流马达、加速度计、方位定向计与全球定位系统整合于自走式打印机中，藉此增进自走式打印机的移动准确性以及打印品质，让自走式打印机在进行移动或大面积的打印动作时，可以更为准确、稳定。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (16)

1.一种具有速度调整的自走式打印机，其特征在于，包括：

一打印装置，用以打印一图稿于一平面材质上；

一移动装置，用以承载该打印装置，并于该平面材质上进行移动，其中该移动装置还包括至少一直流马达以驱动该移动装置；

一检测模块，具有一加速度计以检测该自走式打印机的加速度；以及

一控制模块，耦接于该移动装置与该检测模块，并根据该加速度计的检测结果调整该移动装置的移动速度。

2.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该控制模块还根据该加速度计的检测结果调整该直流马达的一脉冲宽度调制信号以调整该自走式打印机的移动速度。

3.如权利要求1或2所述的自走式打印机，其特征在于，还包括：

一摄影装置，用以扫描该打印装置所打印的图像以及检测外界环境。

4.如权利要求1或2所述的自走式打印机，其特征在于，该移动装置包括：

至少一滚球；以及

一传动系统，利用该直流马达传动该滚球，并根据该加速度计的检测结果调整该滚球的移动速度。

5.如权利要求4所述的自走式打印机，其特征在于，该移动装置还包括至少一被动滚球。

6.如权利要求4所述的自走式打印机，其特征在于，该被动滚球为圆球形。

7.如权利要求1或2所述的自走式打印机，其特征在于，该检测模块还包括：

一方位定向计，用以检测该自走式打印机在移动时的方向、角度或加速度变化；以及

一全球定位系统，用以定位该自走式打印机并推算该自走式打印机的移动轨迹。

8.如权利要求7所述的自走式打印机，其特征在于，还包括经由该移动装置计算该自走式打印机的一第一移动距离，以及经由该检测模块内的该全球定位系统计算该自走式打印机的一第二移动距离，然后比较该第一移动距离与该第二移动距离以校正该自走式打印机的一移动误差并设定一打印起始座标与一打印结束座标。

9.如权利要求1或2所述的自走式打印机，其特征在于，该打印装置包括：

一墨水匣：以及

一宽喷头，耦接于该墨水匣并以喷墨方式打印。

10.如权利要求2或9所述的自走式打印机，其特征在于，还包括：

一摄影装置，用以扫描该打印装置所打印的图像，并输出一影像信号至该控制模块；以及

一清除装置，设置于该宽喷头的侧边，并受控于该控制模块；

其中，该控制模块根据该影像信号，利用该清除装置清理该宽喷头。

11.如权利要求2所述的自走式打印机，其特征在于，该摄影机为一高速摄影机，该清除装置为一刮刀。

12.如权利要求9所述的自走式打印机，其特征在于，该摄影机为一高速摄影机，该清除装置为一刮刀。

13.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，还包括一无线收发模块，用以接收一无线信号以执行打印、移动或数据传输功能。

14.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，还包括一触控式显示面板。

15.如权利要求1所述的自走式打印机，其特征在于，该平面材质为地板、木板、布料或广告看板。

16.如权利要求1、2、9、11、12、13或14其中任一所述的自走式打印机，其特征在于，自走式打印机还包括有一电源单元，且该电源单元选自一电池及一太阳能电源吸收装置之一，所述太阳能电源吸收装置系汲取能源转换为电能后，提供该打印机所需的电力。

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