TW201315612A - 用於印刷裝置之印刷控制方法與相關印刷裝置 - Google Patents

Abstract

一種用於一印刷裝置之方法，用以對複數件待印刷物進行印刷，且該些待印刷物之間具有複數個間隙，該方法用以決定一待印刷物之一印刷起始參考點，包含：依據一間隙參考位置與對應於單一待印刷物之間隔平均與單一間隙之間隔平均之一區間平均值來產生一間隙預測位置；計算一量測間隙位置與該間隙預測位置間之一差值；當該差值小於該臨界值時，進行一補償操作來產生一誤差補償值，並依據該誤差補償值來調整該間隙參考位置以更新該間隙參考位置；以及依據更新後之該間隙參考位置來更新該間隙預測位置，以控制該印刷裝置對該待印刷物進行印刷。

Description

用於印刷裝置之印刷控制方法與相關印刷裝置

本發明係關於印刷裝置，特指一種用於印刷裝置中，進行待印刷物之邊緣定位的方法，以及一種具有邊緣定位之功能的印刷裝置。

一般來說在，在進行大量且內容相同的連續印刷(如標籤印刷)時，會運用到邊緣偵測的技術，其可確定待印刷物之邊緣位置，進而決定印刷的起始點，確保印刷內容的位置一致。然而，隨著待印刷物之間的本身尺寸誤差，待印刷物的邊緣位置可能不固定。因此，在這樣印刷過程中，準確地定位邊緣位置為一重要課題。

習知的邊緣偵測的技術概念如第1圖如圖所示，邊緣偵測系統120包含有發光元件122用以發射出光線，以及光感測器124用以接收所發射出的光線，進而產生感測訊號。邊緣偵測系統120用以對一待印刷物列10上的多個待印刷物12進行邊緣偵測，待印刷物12由一薄膜13來承載。一般來說，待印刷物12之間不連續的地方形成間隙11，間隙11即為薄膜13的一部分。由於標籤12與薄膜13材質的不同，當光線打在不同位置時，光感測器124所產生的感測訊號也會有所不同。當發光元件122發射出的光線直接打在薄膜13(間隙11處)上時，由於薄膜13的光穿透率較高，所以感測訊號有較大的強度，反之，當發光元件122發射出的光線打在待印刷物12上時，由於光穿透率較低，故感測訊號的強度則較弱，以上的差異可進一步參考第2圖的訊號波形(a)。當中，訊號波峰H處可視為間隙11的中心點位置恰巧通過感測器124的感測點P，因為間隙11的中心點位置具有最大的光穿透率，如此一來，便可定位出間隙11的中心點。

當間隙11的中心點位置決定後，便設定一訊號強度的臨界值TH，當訊號強度低於臨界值TH時，判定此時是待印刷物12通過感測點P，若訊號強度高於臨界值TH時，判定此時是間隙11通過感測點P。如此一來，可決定間隙11與待印刷物12之間的交會點，也就是待印刷物12的邊緣A，其可作為印刷的起始參考點。舉例來說，當邊緣A決定以後，印刷模組可在距離左側邊緣A一定距離處開始印刷。之後，每個待印刷物12均遵循一樣的規則進行連續的大量印刷。

然而，這樣的技術會遇到一些特殊狀況，導致邊緣A的位置無法正確地被定位。請再參考第1圖。如果為了某些需求，每件待印刷物12之C處內均嵌有一組無線射頻識別系統(Radio Frequency Identification，RFID)，此時因RFID的干擾，會導致光感測器124產生不正常的感測訊號，形成如第2圖所示之訊號波形(b)。如此一來，待印刷物12之邊緣A就無法正確地偵測與定位。此外，這樣的架構並不存在任何的回授機制，因此對於雜訊的免疫能力也不佳，也就是說，感測訊號容易被雜訊干擾，造成邊緣A之位置的誤判。顯然，傳統的邊緣偵測方式有明顯的缺陷存在。

有鑑於此，本發明提出一種創新的方式來進行邊緣定位，其可解決習之技術所面臨的問題。

本發明之一目的在於提供一種邊緣定位技術以及應用該邊緣定位技術之印刷裝置，其主要透過先預估間隙中心位置，接著再依據間隙寬度來定位邊緣，由於本發明並不直接偵測每個位置(如：待印刷物之邊緣)的感測訊號強度，因此不易亦受到待印刷物材質變異(如：內嵌RFID)的干擾而影響邊緣定位的結果。

本發明之另一目的在於提供一種邊緣定位技術以及應用該邊緣定位技術之印刷裝置，其包含有基於鎖相迴路原理所構成的雜訊補償機制，用來減少感測系統中之雜訊對於感測訊號的干擾，因此可解決習知技術對於雜訊免疫能力較弱的問題。

為達成以上目的，本發明之一實施例提供一種用於一印刷裝置之印刷控制方法，該印刷裝置用以對複數件待印刷物進行印刷，且該些待印刷物之間具有複數個間隙，該方法用以決定一待印刷物之一印刷起始參考點，包含：依據一間隙參考位置與對應於單一待印刷物之間隔平均與單一間隙之間隔平均之一區間平均值來產生一間隙預測位置；計算一量測間隙位置與該間隙預測位置間之一差值；判斷該差值是否大於一臨界值；當該差值小於該臨界值時，進行一補償操作來產生一誤差補償值，並依據該誤差補償值來調整該間隙參考位置以更新該間隙參考位置；以及依據更新後之該間隙參考位置來更新該間隙預測位置，以決定該印刷起始參考點，控制該印刷裝置對該待印刷物進行印刷。

為達成以上目的，本發明之一種印刷裝置，該印刷裝置，用以對複數件待印刷物進行印刷，且該些待印刷物之間具有複數個間隙，包含：一印刷模組、一感測模組以及一印刷控制模組。該印刷模組用以對該些待印刷物進行印刷。該感測模組用以產生一感測訊號。該印刷控制模組耦接於該印刷模組與該感測模組，用以參考感測訊號，決定一待印刷物之一印刷起始參考點，進而控制該印刷模組進行印刷，並且進行以下操作：依據一間隙參考位置與對應於單一待印刷物之間隔平均與單一間隙之間隔平均之一區間平均值來產生一間隙預測位置；計算一量測間隙位置與該間隙預測位置間之一差值；判斷是否該差值大於一臨界值；當該差值小於該臨界值時，進行一補償操作來產生一誤差補償值，並依據該誤差補償值來調整該間隙參考位置以更新該間隙參考位置；以及依據更新後之該間隙參考位置來更新該間隙預測位置，以決定該印刷起始參考點，控制該印刷裝置對該待印刷物進行印刷。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

請先參考第3圖，其係為本發明印刷裝置之一實施例的示意圖。如圖所示，本發明之印刷裝置300包含有感測模組310，其係由一發光元件311與一光感測元件312所組成，一印刷模組320以及印刷控制模組330。其中，印刷控制模組330係基於本發明之方法來控制印刷模組320，從而對包含有複數件被印刷物M1~M4之待印物列350逐一進行印刷。待印物列350係由一薄膜351與待印刷物M1~M4所組成，待印刷物M1~M4係附著於薄膜351上，且待印刷物M1~M4兩兩之間具有間隙G1~G3。當光穿透率較低的待印刷物M1~M4通過感測模組310時，感測訊號的強度較弱，而當光穿透率較高的間隙M1~M4通過感測模組310時，則感測訊號的強度相對強。為了使得印刷模組320能正確地將待印刷內容正確地且一致地印製於待印刷物M1~M4上，故需經由印刷控制模組330提供準確的印刷起始參考點，也就是待印刷物M1~M4的邊緣A的位置給印刷模組320。由於傳統的邊緣偵測存在諸多缺陷，本發明遂改由預測間隙中心點X的位置，接著再決定邊緣A的位置。其中，邊緣A的位置可由間隙中心點的位置Xi再加上一半的間隙寬度(1/2*W_Gi)所得。請注意，圖示中待印刷物的數量與間隙的數量並非本發明之限制，其中的特定數目僅作說明之用。

之後，每件待印刷物的邊緣A的位置都透過一樣的方式來進行定位。因此，必須先從前一間隙中心點位置Xi來預測後一間隙中心點位置X(i+1)。當中，後續的間隙中心點位置與先前的間隙中心點位置有以下的關係：

P(i+1)=P(i)+N+W_G(i+1)+W_M(i+1)

其中，P(i)為目前間隙中心點位置；P(i+1)為後一間隙中心點位置；W_Gi為間隙規格寬度；W_Mi被印刷物規格寬度；N代表雜訊所造成的誤差。

理想上，N應當趨近於零，且W_Gi與W_Mi應當一致。但由於印刷裝置300中很多原因會造成雜訊來干擾感測訊號，且被印刷物M1~M4與間隙G1~G3之間也有規格上的誤差。所以後續間隙中心點位置的定位存在諸多變數。其中，W_Gi與W_Mi之規格誤差可透過取平均值來降低，也就是透過感測模組310來偵測實際上間隙寬度與被印刷物寬度(透過感測訊號來判斷)，與間隙規格寬度與被印刷物規格寬度進行平均，來降低規格差異所導致的誤差影響。但N則需要透過另外的方式來抑制。由於雜訊一般來為隨機且具有不確定性，故本發明利用鎖相迴路的概念來抑制雜訊，詳細的方式請參考第4圖的說明。

請注意，以下所指的間隙位置可能指相對於間隙中心點之一相對位置，但不一定是間隙的絕對中心位置。

請同時參考第3圖與第4圖，第4圖係為本發明方法之一實施例的流程圖。首先，本發明流程開始於步驟401，得到一間隙位置(如X1)，其可能由感測模組310所產生之一感測訊號的波峰來決定。接著，進入步驟402，於此步驟中，會產生一間隙預測位置(如PX2)，當第一次進入此步驟時，該間隙預測位置係由一區間平均值與步驟401中所得之間隙位置所產生，其中，區間平均值係為單一間隙規格寬度與單一待印刷物之規格寬度之和，也就是理論上的W_Gi與W_Mi的和。當之後再次進入步驟402時，則間隙預測位置係由一間隙參考位置與該區間平均值所決定，關於間隙參考位置的說明請見後敘。當該間隙預測位置決定後，印刷裝置300便會進行次一待印刷物M2的印刷(其中，會參考間隙預測位置PX2與一半的間隙寬度(1/2*W_G2)來得到印刷起始參考點)，印刷結束之後，次一間隙G2便會通過感測系統310，此時感測系統310所產生的感測訊號的波峰可用來決定實際上的一量測間隙位置(如X2)(步驟403)。之後，流程進入步驟404，計算該量測間隙位置與該間隙預測位置(PX2)之間的一差值，此差值可以用以判斷究竟本發明機制目前所預測的該間隙預測位置(PX2)是否準確，是否需要修正。於是，流程進入步驟405，判斷是否該差值大於一臨界值。

當步驟405判斷的結果為是，則會進入流程左半部的迴圈，此時代表目前所預測的該間隙預測位置(PX2)與該量測間隙位置(X2)有相當大的誤差，造成此一誤差的原因之一為待列印物M2卡在印刷模組320的印刷機構中。因此，在異常排除之前，本發明並不會啟動雜訊抑制的機制，因為此時的誤差並非由雜訊所造成。在這個迴圈的第一個步驟，步驟406中，會更新該區間平均值，用來產生新的間隙預測位置，更新該區間平均值的原理類似於移動平均的概念，會將次一被印刷物M2所對應之寬度W_M2與次一間隙G2所對應之寬度W_G2加入於該區間平均值的計算(以上的值可由感測訊號的波形來判斷)，亦即，與規格寬度W_Gi與W_Mi進行平均，進而更新該區間平均值。之後需再對後續的待印刷物的邊緣進行定位時以至於再次進入此步驟，會利用再次一被印刷物M3所對應之寬度W_M3與再次一間隙G3所對應之寬度W_G3來更新該區間平均值，以此類推。之後，流程進入步驟407，重設補償操作所用的參數，關於此步驟的細節將於之後再說明。最後，進入步驟408，利用該量測間隙位置來作為該間隙參考位置，故當流程回到步驟402時，則此時產生該間隙預測位置的方式將會轉變成由該間隙參考值與該區間平均值所之加總產生。由以上的說明可知，當流程透過步驟406~408，以及回到步驟402來再次產生該間隙預測位置，以得到關於再次一間隙G3的間隙位置的過程中，是沒有任何機制可抑制雜訊的，原因在於此的異常現象係對於本發明機制的干擾過大，故進行雜訊抑制的意義不大。

若步驟405判斷的結果為否，則會進入流程右半部的迴圈，此時代表目前流程中所預測的該間隙預測位置(PX2)與實際的該量測間隙位置(X2)的誤差不大，故可進一步透過本發明中基於鎖相迴路所設計的補償機制來抑制雜訊以及補償待印刷物以及間隙本身的規格誤差，其中，雖然移動平均值的方式已將實際待印刷物寬度以及實際間隙寬度與規格值進一步平均，可於某種程度上降低規格誤差，但是當取樣數不夠時，平均值的效果有限，所以基於鎖相迴路機制所為之補償機制仍可降低規格誤差。右半部迴圈的第一個步驟409的原理與操作相似於先前提及之步驟406中，故在此不另做贅述。之後，進入步驟410，將會進行一補償操作，關於本發明此項操作的細節請參考第5圖所示的功能方塊圖。如圖所示，用以進行補償操作之補償模組500包含有差值電路512、濾波電路514、積分電路516以及補償電路518。首先，差值電路512可計算量測間隙位置(Xi)與間隙預測位置(PXi)間之一差值；濾波電路514對該差值進行濾波處理以產生一濾波處理結果。積分電路516對該濾波處理結果進行積分處理以產生一誤差補償值，如此所述，由於雜訊具有隨機性，積分電路516對於差值長時間積分的結果將可使得這些隨機的雜訊相互抵銷。最後，補償電路518依據該誤差補償值來調整該間隙參考位置(CXi)以更新該間隙參考位置(CXi+1)。應當注意的是，儘管以上說明中，補償模組500係由硬體電路的方式來實施，然而於本案其它實施例中，補償模組500中的各個電路亦可以採用軟體的方式來實施。另外，補償模組500可能包含於印刷控制模組330之中。

以上補償操作最後的結果可用來補償該間隙參考位置，進而減少該間隙預測位置(Pxi)與該量測間隙位置(Xi)之間的差值。換言之，可以補償待印刷物以及間隙本身規格誤差，也可以抑制雜訊。如此一來，當流程進入右半部迴圈數次之後，往後的該間隙預測位置將會越來越準確。然而，一旦當異常發生時，導致流程又跳入左半部的迴圈，此時先前於補償操作中所累積的結果已無意義(如積分電路516之積分結果，積分電路516與濾波電路514之參數)，故會重設補償模組中用的參數(步驟407)。

於本發明之另一實施例中，為了避免進入左半部迴圈之原因係為雜訊而非印刷裝置之功能異常，於該實施例中步驟408並不會直接將該量測間隙位置做為該間隙參考位置，而會以該量測間隙位置與一預定補償量之和，來更新該間隙參考位置。如此的目的再於使系統中的雜訊更容易收斂，並於使後續的流程容易回到右半部迴圈，繼續進行雜訊抑制。

綜上所述，本發明邊緣定位機制中透過補償操作以及藉由間隙位置的預測來定位邊緣，因此可解決習知邊緣偵測技術中的所有問題。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、350．．．待印刷物列

11、G1~G3．．．間隙

12、M1~M4．．．待印刷物

13、351．．．薄膜

120．．．邊緣偵測系統

310．．．感測模組

311、122．．．發光元件

312、124．．．光感測器

320．．．印刷模組

330．．．印刷控制模組

401~410．．．步驟

512~518．．．電路

第1圖係為習知邊緣偵測方法的示意圖。

第2圖係為習知邊緣偵測方法的所產生的感測訊號。

第3圖係為本發明印刷裝置之一實施例的示意圖。

第4圖係為本發明印刷控制方法之一實施例的流程圖。

第5圖係為本發明補償模組之一功能方塊示意圖。

401~410．．．步驟

Claims (16)

1. 一種用於一印刷裝置之印刷控制方法，該印刷裝置用以對複數件待印刷物進行印刷，且該些待印刷物之間具有複數個間隙，該方法用以決定一待印刷物之一印刷起始參考點，包含：依據一間隙參考位置與對應於單一待印刷物之間隔平均與單一間隙之間隔平均之一區間平均值來產生一間隙預測位置；計算一量測間隙位置與該間隙預測位置間之一差值；判斷該差值是否大於一臨界值；當該差值小於該臨界值時，進行一補償操作來產生一誤差補償值，並依據該誤差補償值來調整該間隙參考位置以更新該間隙參考位置；以及依據更新後之該間隙參考位置來更新該間隙預測位置，以決定該印刷起始參考點，控制該印刷裝置對該待印刷物進行印刷。
2. 如申請專利範圍第1項所述之印刷控制方法，其中進行該補償操作來產生該誤差補償值的步驟包含：對該差值進行濾波處理以產生一濾波處理結果；以及對該濾波處理結果進行積分處理以產生該誤差補償值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之印刷控制方法，另包含：當該差值小於該臨界值時，依據一特定待印刷物之寬度與一特定間隙之寬度，來更新該區間平均值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之印刷控制方法，其中該特定待印刷物係位於該待印刷物之前，該間隙參考位置對應於該些間隙中之一第一間隙之中心點位置，以及該特定間隙係為該些間隙中之一第二間隙，且該第一間隙與該第二間隙為鄰近間隙，並位於該特定待印刷物之兩側。
5. 如申請專利範圍第1項所述之印刷控制方法，另包含：當該差值大於該臨界值時，依據至少該量測間隙位置來更新該間隙參考位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之印刷控制方法，其中依據至少該量測間隙位置來更新該間隙參考位置的步驟包含：依據該量測間隙位置與一預定補償量之和，來更新該間隙參考位置。
7. 如申請專利範圍第5項所述之印刷控制方法，另包含：當該差值大於該臨界值時，依據一特定待印刷物之寬度與一特定間隙之寬度，來更新該區間平均值。
8. 如申請專利範圍第7項所述之印刷控制方法，其中該特定待印刷物係位於該待印刷物之前，該間隙參考位置對應於該些間隙中之一第一間隙之中心點位置，以及該特定間隙係為該些間隙中之一第二間隙，且該第一間隙與該第二間隙為鄰近間隙，並位於該特定待印刷物之兩側。
9. 一種印刷裝置，用以對複數件待印刷物進行印刷，且該些待印刷物之間具有複數個間隙，包含：一印刷模組，用以對該些待印刷物進行印刷；一感測模組，用以產生一感測訊號；以及一印刷控制模組，耦接於該印刷模組與該感測模組，用以參考感測訊號，決定一待印刷物之一印刷起始參考點，進而控制該印刷模組進行印刷，進行以下操作：依據一間隙參考位置與對應於單一待印刷物之間隔平均與單一間隙之間隔平均之一區間平均值來產生一間隙預測位置；計算一量測間隙位置與該間隙預測位置間之一差值；判斷是否該差值大於一臨界值；當該差值小於該臨界值時，進行一補償操作來產生一誤差補償值，並依據該誤差補償值來調整該間隙參考位置以更新該間隙參考位置；以及依據更新後之該間隙參考位置來更新該間隙預測位置，以決定該印刷起始參考點，控制該印刷裝置對該待印刷物進行印刷。
10. 如申請專利範圍第9項所述之印刷裝置，其中該印刷控制模組包含有一補償模組，該補償模組包含：一差值電路，用以計算該量測間隙位置與該間隙預測位置間之該差值；一濾波電路，耦接於該差值電路，用以對該差值進行濾波處理以產生一濾波處理結果；一積分電路，耦接於該濾波電路，用以對該濾波處理結果進行積分處理以產生該誤差補償值；以及一補償電路，耦接於該積分電路，用以利用該誤差補償值來補償該間隙參考位置，以更新該間隙參考位置。
11. 如申請專利範圍第9項所述之印刷裝置，其中該印刷控制模組當該差值小於該臨界值時，依據一特定待印刷物之寬度與一特定間隙之寬度，來更新該區間平均值。
12. 如申請專利範圍第11項所述之印刷裝置，其中該特定待印刷物係位於該待印刷物之前，該間隙參考位置對應於該些間隙中之一第一間隙之中心點位置，以及該特定間隙係為該些間隙中之一第二間隙，且該第一間隙與該第二間隙為鄰近間隙，並位於該特定待印刷物之兩側。
13. 如申請專利範圍第9項所述之印刷裝置，其中當該差值大於該臨界值時，該印刷控制模組依據至少該量測間隙位置來更新該間隙參考位置。
14. 如申請專利範圍第13項所述之印刷裝置，其中該印刷控制模組依據該量測間隙位置與一預定補償量之和，來更新該間隙參考位置。
15. 如申請專利範圍第13項所述之印刷裝置，其中該印刷控制模組當該差值大於該臨界值時，依據一特定待印刷物之寬度與一特定間隙之寬度，來更新該區間平均值。
16. 如申請專利範圍第9項所述之印刷裝置，其中該特定待印刷物係位於該待印刷物之前，該間隙參考位置對應於該些間隙中之一第一間隙之中心點位置，以及該特定間隙係為該些間隙中之一第二間隙，且該第一間隙與該第二間隙為鄰近間隙，並位於該特定待印刷物之兩側。