TW202110658A - 噴嘴分析方法及系統 - Google Patents

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馬龍 勒維娜
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達尼 卡佐
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Abstract

本揭示案係關於用於在三維印表機中校準及對準列印頭及/或列印頭群組的方法程式及系統。具體而言，本發明係關於使用列印頭之開始位置、時序及旋轉的基於圖案之校準及個別噴嘴分析，以用於提供高解析度「按滴滴墨」能力。

Description

噴嘴分析方法及系統
本揭示案係有關於用於尤其在三維印表機中之列印頭及/或列印頭群組之校準及對準的方法程式及系統。具體而言，本揭示案係有關於使用列印頭之位置、時序、旋轉及列印頭至印表機座標系統之變換的基於圖案之校準，以用於提供高解析度「按滴滴墨（drop-on-drop）」能力以及高準確度墨滴置放及列印頭調節。
按需滴墨式噴墨列印系統回應於使用例如壓電裝置或熱換能器（諸如，電阻器）之各種構件在列印頭內產生的脈衝而自列印頭噴嘴噴射墨滴。列印頭通常包含耦接至噴嘴板之具有液體的歧管，該噴嘴板為列印系統之外表面中的開口。
噴墨列印技術存在可靠性問題，此係因為在列印頭中，一或多個個別墨滴噴射噴嘴可能會失效或發生故障。在一些狀況下，此等失效為暫時的，此係因為諸如列印頭清潔之維護操作或時間的推移皆可使得噴嘴能夠恢復且重新開始操作。然而，在一些狀況下，單個噴嘴之永久失效可能會迫使替換整個列印頭。大多數噴嘴失效（暫時或永久）係由污染（諸如，油墨中之污染物或製造碎屑及外部紙屑）或由吸入或在噴嘴附近形成之氣泡引起。
在各種工業列印頭模組（PHM）應用（例如，印刷電路板PCB之列印）中，墨滴置放準確度可為重要的。墨滴置放不準確的原因多種多樣。此等原因可包含列印頭之間的未對準以及待被列印之基板、卡盤或其兩者的未對準。
對準誤差通常由製造或整合公差引起，該等公差可導致印表機組件之小的尺寸及形狀變化。同樣地，系統中之振動及熱機械效應可在廣泛或密集使用之後降低列印頭之定位準確度。
減小製造公差以改善列印頭對準，此可為成本高及費時的且最終將無法廣泛地使用。雖然對印表機之精確度效能要求提高，尤其在需要按滴滴墨能力之三維列印中，但有必要提供自動或半自動地對準列印頭模組之能力。
在各種例示性實施方案中，揭示方法程式及系統，其使用列印頭之位置、時序、旋轉及列印頭至印表機座標系統之變換的基於圖案之校準，以提供高解析度「按滴滴墨」能力以及高準確度墨滴置放及列印頭調節。
在例示性實施方案中，本文提供一種在電腦化三維（3D）及/或二維（2D）列印系統中對準至少一個列印頭位置及橫偏角度的方法，該列印系統包括噴墨印表機，該噴墨印表機視情況具有可操作地耦接至其的成像模組、具有複數個噴嘴之至少一個列印頭，該複數個噴嘴界定橫向於列印方向之縱向軸線，該方法包括：提供卡盤；沿著列印方向以預定距離自每一噴嘴在卡盤上列印複數個墨滴；應用初步變換因子以判定用於俘獲至少一個影像之預期部位；使用成像模組，俘獲對應於複數個墨滴之預期部位之預定視場（FOV）的至少一個影像；識別複數個墨滴中之每一者的實際部位；自預期部位至實際部位之映射，計算平移誤差、旋轉誤差及任何其他變換中之至少一者；基於以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差及任何其他變換，對準以下各者中之至少一者：列印頭之開始位置及噴嘴板之縱向軸線相對於列印方向的印表機橫偏角度。
在另一例示性實施方案中，本文提供一種在三維（3D）及二維（2D）印表機中之至少一者中自動地對準以下各者中之至少一者的電腦化系統：至少一個列印頭之開始位置及橫偏角度，該系統包括：2D及3D噴墨印表機中之至少一者，該噴墨印表機包括：至少一個列印頭，其具有複數個噴嘴，該複數個噴嘴界定橫向於列印方向之縱向軸線，其中至少一個列印頭經調適以對準；卡盤；成像模組，其可操作地耦接至至少一個列印頭；中央處理模組（CPM），其與至少一個列印頭及成像模組通信，該CPM進一步包括至少一個處理器及耦接至記憶體之處理器可讀媒體，該記憶體上具有在執行時經組態以使至少一個處理器進行以下操作之可執行指令集：沿著列印方向以預定距離自每一噴嘴在卡盤上列印複數個墨滴；應用初步變換因子以判定用於俘獲至少一個影像之預期部位；使用成像模組，俘獲至少一個影像，該影像對應於每一墨滴之預期部位的預定視場（FOV）；識別至少一個所俘獲影像中之複數個列印點中之每一者的實際部位；將複數個墨滴中之每一者的實際部位映射至對應參考部位；使用所有經映射點之參考部位，計算以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差、剪切誤差及任何其他變換；及基於平移誤差及旋轉誤差以及剪切誤差中之至少一者，對準以下各者中之至少一者：列印頭之開始位置、印表機橫偏角度及噴嘴縱向軸線相對於列印方向之剪切力。
在又一例示性實施方案中，本文提供一種用於在三維/二維（3D/2D）印表機中對準至少一個列印頭之開始位置及橫偏角度以及剪切力及刻度中之至少一者的電腦程式產品，該電腦程式包括在執行時經組態以使至少一個處理器進行以下操作之可執行指令集：沿著列印方向以預定距離自每一噴嘴在卡盤上列印複數個墨滴；應用初步變換因子以判定用於使用成像模組俘獲至少一個影像之預期部位；俘獲對應於複數個墨滴中之每一者的預期部位之預定視場（FOV）的至少一個影像；將每一墨滴之實際部位映射至對應參考部位；使用所有經映射墨滴之預期部位，計算以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差、剪切誤差及任何其他變換；及基於平移誤差及旋轉誤差以及剪切誤差中之至少一者，對準以下各者中之至少一者：列印頭之開始位置、印表機橫偏角度及噴嘴之縱向軸線相對於列印方向的剪切力。
在例示性實施方案中，本文提供一種提供噴嘴特定資料之方法，該噴嘴特定資料經組態以使得能夠基於噴嘴特定資料而改變噴嘴特定列印參數且提高所噴射油墨置放準確度，從而更改噴嘴特定噴射時序中之至少一者，且關於噴嘴之墨滴品質或置放或噴塗群集來消除噴嘴。此外，當偵測到之移位被視為穩定時，藉由在相反方向上移動每一噴嘴之控制資料來校正該噴嘴之列印部位。
經組態以提供高解析度「按滴滴墨」能力之方法程式及系統的此等及其他特徵自以下實施方式在結合諸圖及為例示性而非限制性的實例進行閱讀時將變得顯而易見。
本文提供使用列印頭之開始位置、時序及旋轉的基於圖案之校準及對準的方法程式及系統之例示性實施方案，該等方法程式及系統經組態以提供高解析度「按滴滴墨」能力以及高準確度墨滴置放及列印頭調節。
本文中所描述之方法、程式及系統可用以校準及對準單個列印頭或列印頭群組。用於本文中所描述之系統及方法中的三維印表機係基於「按需滴墨」（DOD），「按滴滴墨為其子集，亦即，直接沈積3D列印技術，其中墨滴插入產生不同層。列印處理程序可利用一系列噴墨列印頭以在列印表面上沈積若干種液體材料。隨後使用例如加熱器與UV光源之組合視情況在每一後續層列印於前一層之頂部上之前或之後使所得液體層乾燥或固化或以其他方式凝固。許多此類層可組合以建構完整的3D物件。此外，本文中所描述之方法程式及系統可用以藉由相同、不同或額外列印頭使用相同或不同材料製造包含複合材料的3D物件。
本文中所描述之系統及方法可例如在沿著列印方向之數個噴墨脈衝之後實施於單個噴嘴上，以自預期部位量測群集屬性及群集分佈。類似地，本文中所描述之分析可對單獨由墨滴/點形成之數個列印圖案執行。
因此且在例示性實施方案，本文提供一種在電腦化三維（3D，換言之，用於以層列印）及/或二維（2D，換言之，作為單層）列印系統中對準至少一個列印頭位置及橫偏角度的方法。該列印系統包括例如：噴墨印表機，其具有可操作地耦接至其的成像模組、具有噴嘴板之至少一個列印頭，該噴嘴板具有複數個噴嘴，該噴嘴板界定橫向於列印方向之縱向軸線XL （參見例如圖4A），該方法包括：提供卡盤，該卡盤；以預定距離（例如，介於約0.5微米與約500微米之間）自每一噴嘴（Nx ，例如512個噴嘴）在基板上列印複數個墨滴（Ry ≥2）；應用初步變換因子（PTF）以判定用於使用成像模組俘獲至少一個影像之預期部位；俘獲對應於複數個墨滴之預期部位（如例如藉由應用PTF所預料）之預定視場（FOV）的至少一個影像；識別影像上之複數個列印點中之每一者的實際部位；將經識別實際部位映射至由用於列印系統中之卡盤上之座標識別的每一墨滴之對應參考部位。接著，使用映射，自所有經映射預期部位計算以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差及任何其他變換（例如，剪切誤差）；及基於平移誤差、旋轉誤差及任何其他變換中之至少一者，對準以下各者中之至少一者：列印頭之開始位置，及噴嘴板之縱向軸線相對於列印方向的印表機橫偏角度。
如本文中所使用，術語「預期部位」（EL）係指如由電腦化系統程式化之任何元素的部位及其在夾盤上的指明位置，其在應用初步變換因子（PTF）之後使用X-Y座標系統。類似地，術語「實際部位」（AL）係指卡盤上之列印元素（無論為單個墨滴或整個幾何元素（參見例如圖1））的所量測部位，其在預期部位處的偵測之後使用同一X-Y座標系統。又，術語「參考部位」（RL）係指期望進行列印的部位。相反，「經變換部位」（TL）係指RL與AL之間的變換。
如本文中所使用之術語「成像模組」意謂包含複數個內置式影像感測器且將已經由光電轉換獲得之電信號作為影像輸出的單元，而術語「模組」係指藉由用於攜載演算法或方法之指令來程式化的軟體、硬體（例如，至少一個處理器）或其組合。本文中所描述之模組可經由例如硬連線連接、區域網路之有線連接通信，或模組可無線地通信。成像模組可包括線列式攝影機（line camera）、雷射掃描器、電荷耦合裝置（CCD）、互補金屬氧化物半導體（CMOS）或包括前述各者中之一或多者的組合。舉例而言，成像模組可包括線掃描攝影機，且視場（FOV 120n ）將由預定掃描時段判定。若需要靜態影像，則成像模組可包括數位圖框攝影機，其中FOV可由例如攝影機大小及與圖案之距離來預先判定。用於所揭示之系統及方法之成像模組中的攝影機可為數位攝影機。在例示性實施方案中，術語「數位攝影機」係指數位靜態攝影機、可俘獲物件之靜態影像的數位錄影機及其類似者。數位攝影機可包括影像俘獲單元或模組、俘獲控制模組、處理單元（其可與用於印表機之中央處理模組相同或分開）、顯示模組及操作模組。俘獲影像可使用例如影像俘獲構件來進行，諸如全圖框傳送類型之CCD固態影像俘獲裝置及/或CMOS型固態影像俘獲裝置或其組合。
在圖1中所說明之例示性實施方案中，圖案可包括複數個點之陣列，每一點（實際列印點或圖5A至圖5B中之AD）表示由噴嘴板中之單個噴嘴列印，如沿著列印方向列印的噴出墨滴（點）。如圖1中所說明，在噴嘴板（其部分說明於圖4中）中具有19個噴嘴的PH1沿著列印方向列印27滴墨滴，因此提供關於列印頭之噴嘴板中的彼特定可識別噴嘴的離散資訊。噴嘴板另外或替代地用以獲得關於噴嘴之額外資訊，諸如噴塗圖案或自然墨滴分佈，單個噴嘴可經組態以沿著列印方向列印複數個點。
在幾何形狀與特定部位之間進行匹配的步驟將參考部位（預期列印部位）置於實際部位（偵測到墨滴/點之處）以獲得以預定距離噴出預定數目個墨滴（例如，介於2個與2000個之間）處的列印點（或墨滴）校準圖案，可包括（在應用PTF以判定預期部位，從而俘獲複數個列印點或其部分之至少一個影像之後）數位化校準圖案之所俘獲影像（中之每一者），每一影像具有已知FOV；確定待列印之每一列印點的預期部位（EL）103e （例如，與FOV之中心相距某一半徑）；及接著針對所俘獲影像（中之每一者）上的每一列印點而呈現矩形105p （參見例如圖2A），該矩形經大小設定及組態以對稱地內接預期部位103e （參見例如圖2A之103e ）。當俘獲複數個影像而非單個影像時，每一所俘獲影像具有相同或不同的FOV 120n ，且俘獲複數個影像經組態以產生複數個重疊影像，每一影像對應於卡盤上之已知座標，使得所有影像經組態及大小設定以俘獲整個列印圖案（參見例如，圖1之細節A）104。若俘獲單個影像，則單個影像經大小設定及組態以俘獲列印圖案104之全部。在呈現內接預期部位（EL）之矩形或替代地，反映陣列之空間組態（換言之，Y方向上之噴嘴之間的距離及每次墨滴排出之間的預定距離，及/或在X方向上之預定距離，由此在特定Y部位處，僅第n噴嘴將噴出油墨）的其他四邊形多邊形之後，該方法進一步包括（參見例如圖2A、圖2B）將每一矩形裁剪某一量（像素），其經組態以提供沿著列印方向來自每一噴嘴之每一列印點的對應預期部位，且可反映每一列印點（墨滴）之預料區域，因此提供離散預期部位（圖2B之109c —EL）。接著，使用校準圖案部分之（複數個）經數位化影像，偵測內接於對應經裁剪矩形109c 中之每一者內的實際列印點（AD），其表示實際部位（AL）。除識別實際點部位以外，亦可在此時判定其他噴嘴特定參數，例如點（墨滴）面積及圓度（例如，定義為4π×(面積/周長2 ）。可進一步分析本文中所揭示之此等及其他噴嘴特定參數，且將其用於修改噴嘴特定列印參數。此等參數可為例如時序、量、部位及其類似者以及其他參數，使用軟體產生的適當波形（例如，藉由將所有噴嘴品質參數視為頭效能之記分指示，藉此最佳化波形參數）以驅動列印頭內部之壓電致動器，從而視需要分配個別墨滴。
一旦實際點103a 至其對應參考部位103r 的映射完成，對於所有實際上內接之列印點103a （且並非任何其他點），映射完成，便計算所有實際上偵測到之墨滴列印點部位103a 與對應參考部位之間的仿射變換因子150r 。替代地，參考部位可映射至每一列印點之實際部位。
此計算藉由找到將最小化所有列印點之誤差的單個變換因子來進行，例如藉由使用統計方法，諸如最小化實際點部位AD與參考部位RL之間的距離之平方和的絕對值。計算出之變換因子將藉此提供平移誤差（Errt ）。一旦計算出仿射變換因子150r ，便將其應用於每一參考點部位103r ，因此提供經變換點部位（TL）103t （參見例如圖2C）；及使用由單個噴嘴沿著列印方向所列印之複數個墨滴，針對每個噴嘴計算內接於參考部位109c （換言之，103r ）中之每一實際列印點部位103a 與對應經變換點部位之間的平均誤差向量108q 。
在部分示意性地說明於圖3中之例示性實施方案中，在計算各別每一實際列印點部位或參考部位103a、103r與對應經變換點部位103t 之間的平均誤差向量之前，計算內接於預期部位109c 內之各別每一實際列印點部位或參考部位103a、103r與對應經變換點部位103t 之間的離散誤差向量108q 。
在另一例示性實施方案中，針對如上文所指示之每個噴嘴，使用離散誤差向量108q ，有可能對每一對應噴嘴執行統計分析；且偵測失效噴嘴及/或補償任何偏差。可定義最大誤差以提供評估可使用任何給定列印頭獲得之列印品質的量度。舉例而言，在採取動作之前允許的最大偏差為例如50%，其意謂為自原始墨滴中心103a 至對應經變換點部位103t 之距離之一半的移位。另外，若在參考部位109c中未偵測到實際點（列印墨滴），則電腦化系統作出假設（換言之，系統輸入）：存在堵塞噴嘴，此可能需要額外修復。由本文中所描述之系統及方法啟用的額外自動分析為判定是否及何時替換列印頭。一旦統計分析揭露噴嘴板中之某一百分比的噴嘴被阻塞，例如介於噴嘴總數的約10%與約15%之間，或超過即可能存在由油墨形成之層的厚度之異常的噴嘴數目，便可能發生此額外自動分析。
本文中用於3D及/或2D印表機中之列印頭及/或列印頭群組之校準及對準的系統可為電腦化系統，其進一步包括中央處理模組；顯示模組；及使用者介面模組。顯示模組可包含顯示元件，其可包含充當顯示器之任何類型的元件。典型實例為液晶顯示器（LCD）。LCD例如包含配置於液晶之每一側上的透明電極板。然而，存在許多其他形式的顯示器，例如OLED顯示器及雙穩態顯示器。新的顯示技術亦在不斷開發中。因此，術語顯示元件應被廣泛地解譯且不應與單種顯示技術相關聯。又，顯示模組可安裝於電子裝置之印刷電路板（PCB）上，配置於保護性外殼內，且顯示模組受配置於顯示元件上方且附接至外殼之玻璃或塑膠板保護以免受損害。另外，「使用者介面模組」泛指將資訊提供至使用者或其他實體及/或自使用者或其他實體接收資訊的任何視覺、圖形、觸覺、聽覺、感覺或其他手段。舉例而言，一指令集使得能夠在顯示模組上向使用者呈現圖形使用者介面（GUI），以用於在資料欄位中顯示及改變及或輸入與資料物件相關聯之資料。在例示性實施方案中，使用者介面模組能夠顯示其自成像模組讀取的任何資料。
在例示性實施方案中，用於對準列印頭之方法進一步包括使用顯示器，顯示校準圖案之經數位化影像；使用使用者介面，允許使用者對列印基板執行視覺檢查且鍵入（或移除）實際點部位；更新實際點部位103a 。以此方式，若至少一個處理器無論出於何種原因而不能（使用成像模組）偵測參考部位109c 內部之實際點部位103a ，則可驗證且手動地鍵入實際點部位，因此提高校準及對準的特定性及選擇性。實際點部位之手動更新可在識別經裁剪矩形內之實際點之前、期間或之後進行，因此增加資料集以計算離散及平均誤差向量。
此外且如示意性地說明於圖4中，為了提供旋轉誤差，使用本文中所描述之電腦化系統實施的方法可包括線性地擬合表示沿著列印方向自噴嘴板中之每一噴嘴噴出或噴射之墨滴的實際列印點103a 之每一列Rn 及線性地擬合表示沿著實際列印點之噴嘴板縱向軸線XL 的特定噴嘴部位之每一行Nn；計算每一線性擬合行與每一線性擬合列之間的離散誤差（換言之，與90°的偏差）角度；及計算平均誤差角度，因此提供橫偏角度θ Yaw 之旋轉誤差（參見例如圖4）
計算用於本文中所描述之校準方法中的初步變換因子包括在卡盤上列印複數個幾何元素（GE），每一GE經大小設定及組態以使用複數個噴嘴來列印。GE可在沿著列印方向以每次噴射之間的預定距離列印預定數目個噴出墨滴的校準圖案104之前列印，且提供待用於確定預期點部位（換言之，初步變換因子PTF）及替代地，經變換點部位的參數。然而，幾何元素可能並非每一校準程序所必需的。複數個GE經大小設定使得各自具有預定尺寸，其中如所指示，每一GE經組態以由噴嘴板中之複數個噴嘴列印。
在例示性實施方案中，計算初步變換因子包括在卡盤上列印複數個幾何元素GE，每一GE具有預定代表性尺寸（參見例如圖1之rj 110i ，），其中每一GE 101i 、102j 經組態以由噴嘴板中之複數個噴嘴列印。換言之，此處意欲列印足夠複雜以提供關於列印頭之噴嘴板之平移態樣及旋轉態樣兩者的同時空間定向的幾何形狀（元素，參見例如圖1之101i 、102j ）。轉回至圖1，在例示性實施方案中，沿著列印方向以兩列交錯對（換言之，不在垂直於（橫向於）列印方向之軸線上對準）列印複數個GE 101i 、102j ，且以預定距離噴出之預定數目個墨滴的校準圖案部分104包夾於兩列之間。儘管圖1以兩個交錯列展示8個GE 101i 、102j ，但預期可使用更少或更多GE，諸如少於2個。如所說明，GE 101i 、102j 可相同或不同（例如，圓102j中之rj 或六邊形101i中之連結線110i）。
因此，該方法可進一步包括使用成像模組，圍繞兩列GE中之每一列俘獲具有FOV 120n 之一或多個影像，其中若獲取各自具有相同或不同FOV之複數個影像，則影像120n經組態為以預定程度重疊（換言之，所俘獲的一系列影像經組態以重疊某一百分比，例如，介於10%頻帶50%之間）。一旦各自使用列印卡盤上之已知座標之視場（FOV）的離散影像由成像模組俘獲，該方法便進一步包括數位化複數個圖像中之每一者及識別整個GE可最佳映射至卡盤上之其實際部位的影像。
選出表示Ge最佳座標部位之影像可進一步包括：對於在對應於同一列印物件之部位處偵測到的所有物件，選擇所俘獲影像，或試圖位於X-Y座標系統中之GE的影像群組中之平均座標，該座標系統提供對GE座標之最佳指示（例如，偵測到之半徑最接近參考的圓或完全處於圖框中之GE）。替代地，如所指示，亦可使用偵測到之座標上的平均值。如圖1中所說明，代表性尺寸可為幾何元素（圓）102j 的半徑rj 或多邊形（六邊形）101i 的邊110i 。另外，選擇GE最佳映射（換言之，確定其座標）時之額外參數可藉由選出完全內接儘可能接近FOV中心之GE的影像來選擇。此處，使用群組匹配，每一GE映射至FOV之座標，且每一幾何元素之誤差可量測為例如實際部位與最初由電腦化列印系統執行之參考部位之間的相對於列印方向之X-Y座標的差。接著，計算變換因子使得變換因子將最小化實際量測到之代表性尺寸（例如，中心圓j或六邊形中心i的座標與最初試圖由電腦化系統執行之預期或期望座標之間的誤差。換言之，系統求解a、b、c、d、tx 及ty 以便最小化：
Figure 02_image001
等式1 其中：       -
Figure 02_image003
為所量測中心之座標； -
Figure 02_image005
為中心之期望列印部位的座標；且 -
Figure 02_image007
在某些例示性實施方案中，使用本文中所揭示之電腦程式實施本文中所提供之方法的系統可包括兩個或多於兩個（複數個）列印頭，每一列印頭經組態以列印不同油墨類型，其具有不同屬性，諸如不同色彩、黏度、界面張力、電導率、電阻率或包括前述各者中之一或多者的物理化學屬性之組合。在此等情形中，可針對每個列印頭（參見例如圖1之PH1 、PH2 ）列印、對準校準圖案，從而提供列印頭之間的對齊，且接著針對每個列印頭群組進行以上操作。另外或替代地，可針對每個列印頭群組列印校準圖案100，且針對每個列印頭列印若干次。
仿射變換可由組成線性部分之矩陣A的4個係數a、b、c、d加上平移向量{
Figure 02_image009
}之係數vx 、vy 表示：
Figure 02_image011
（等式2） 其中仿射變換根據下式將校準列印圖案100之以笛卡爾座標(x, y)T 表示的每一點103 a 映射至(x', y')T ：
Figure 02_image013
（等式3） 其中「∙」為矩陣乘積，且「+」為向量和，其中如在此處，可例如基於與基準標記101 i 的交叉相關而獨立地判定平移。
各種仿射變換可用於校準圖案部分上。此等變換可為例如： 因子sx 、sy 之縱橫比的改變，其等效於沿著x軸及/或y軸之不同的重新按比例調整，由下式表示：
Figure 02_image015
（等式4） 及/或 角度θ之旋轉，其由下式表示：
Figure 02_image017
（等式5） 及/或 因子s'x 、s'y 之沿著x軸及/或y軸的剪切力，其由下式表示：
Figure 02_image019
（等式6）
本領域中熟習此項技術者將認識到，取決於正用於映射之參考是否為在步驟703（參見例如圖7）中自直接列印選擇的參考GE（GER），仿射變換因子可針對包括幾何元素圖案部分之校準圖案中的每一物件而自仿射變換Ai （i=1 . . . n）之連續組合獲得（704）（換言之，A=A n ·A n−1 ·A 1 ），且可藉由以下操作恢復：使用例如以下各者中之至少一者：變換不變域、額外校準範本/圖案；及利用基於自相關函數（ACF）之自參考原理，從而使仿射變換自一個迭代至下一迭代為自改善的。
因此且在圖2A至圖5B中所說明之例示性實施方案中，在電腦化三維（3D）列印系統及/或2D列印系統中對準至少一個列印頭之開始位置及橫偏角度中的至少一者包括：獲得初步變換因子（PTF）及初步預期誤差（PEE）（501）（參見例如圖5A）；沿著列印方向以每一噴射或其部分之間的預定距離列印（502）預定數目個墨滴噴射之校準圖案104；藉由使用初步變換因子（PTF）來判定預期點部位；在校準圖案104之一個或複數個影像的預期部位（如所提及，其可藉由將PTF應用於參考部位來達成）處俘獲（503）FOV 120n 該等影像（參見例如圖1）。因此，若經程式化列印部位在X、Y座標(10,10)—參考部位（RL）處，但PTF指示存在(20,20)的移位或平移，則在應用PTF之後，將在座標(30,30)—預期部位處俘獲影像。在數位化校準圖案部分104之每一影像之後，針對每一列印點103 a 而呈現（504）矩形105 p （參見例如圖2A），該矩形經大小設定及組態以對稱地內接預期部位103e ；其後接著針對單個列印點而將每一矩形105 p 裁剪（505）至經組態以內接由PTF判定之預期部位的大小（參見例如圖5B之508、圖2A之106、107）；接著偵測（參見例如506）內接於對應經裁剪矩形109 c （參見例如圖2B）中之每一者內的實際列印點103 a ，因此提供實際點部位（AL）103a ；對於所有內接之實際列印點103 r ，使用例如最小和平方法，計算（507）每一點之AL與其對應參考部位（RL）之間的平均變換因子A ri 。接著，將平均變換因子Ari 應用（參見例如圖5A之508）於每一參考點部位103 r ，因此提供經變換點部位103T （參見例如圖2C）；及計算來自噴嘴板中之特定噴嘴的每一實際點部位103a 與對應變換部位103t 之間沿著列印方向的離散誤差（向量）（509），自該離散誤差，使用每個噴嘴之所有列印點，沿著列印方向計算每噴嘴平均誤差向量
Figure 02_image021
（參見例如圖3）（參見例如圖5B之510）。
一旦計算出變換，便可最小化總誤差，由此計算變換係數以最小化誤差，使得剩餘誤差係由於「不良」（例如，部分堵塞、損壞、翹曲等）噴嘴。一旦實際點部位至預期點部位之映射完成（510），便呈現誤差映射（511），從而提供待用於噴嘴板中之每一噴嘴之統計及其他分析（512）的每噴嘴離散誤差。每噴嘴執行之其他分析可為例如計算每噴嘴平均點面積及/或圓度及/或點均勻性（密度/面積）。此外，該分析可包括噴塗圖案分析、關於作為整個列印頭之部分的噴嘴板中之每一噴嘴的部位準確度之統計，及所有噴射（或噴出）墨滴在圖案上之存在，或被視為使噴嘴/列印頭適於列印的至少最小數目。因此，使用離散誤差向量
Figure 02_image023
，可對每一對應特定噴嘴執行統計分析（參見例如圖5B之514）；且可偵測（513）失效噴嘴。此等統計用於例如決定是否消除來自特定噴嘴之列印，或使噴嘴特定列印參數變化以補償任何未對準，因此提高噴嘴以及替代地，列印頭及列印群組之列印準確度。
在例示性實施方案中，線性地擬合（514）（參見例如圖5B）校準圖案陣列104中表示沿著列印方向之數個噴射墨滴的複數個列中之每一者（Rn ，參見例如圖4）及表示沿著噴嘴板縱向軸線之特定噴嘴的每一行Nn ，且計算（515）及記錄每一線性擬合列與線性擬合行之間的角度θ 。接著對離散角度θ 求平均值（516），因此提供列印頭PH之平均旋轉角度（ARA橫偏角度）。接著，使用ARA，相對於列印方向校準（517）PH，且使用仿射變換因子中之平移分量，在X方向及Y方向兩者上相對於列印方向平移（518）PH列印開始位置。
如所指示，使用所提供之程式來實施所提供之方法的系統可進一步包括中央處理模組；顯示模組；及使用者介面模組。如本文中使用，術語「模組」意謂但不限於執行某些任務之軟體或硬體組件，諸如場可程式化閘陣列（FPGA）或特殊應用積體電路（ASIC）。模組可有利地經組態以駐存於可定址儲存媒體上，且經組態以在一或多個處理器上執行。因此，作為實例，模組可包含組件（諸如，軟體組件、物件導向式軟體組件、類別組件及任務組件）、處理程序、函式、屬性、程序、次常式、程式碼片段、驅動程式、韌體、微碼、電路系統、資料、資料庫、資料結構、表、陣列及變數。在組件及模組中提供的功能性可組合成較少組件及模組，或進一步分開為額外組件及模組。
因此，用於相對於列印方向對準列印頭及/或列印頭群組之開始位置或橫偏中之至少一者的方法可經進一步組態以向使用者提供執行將資料手動鍵入至校準程序中的能力。因此且在例示性實施方案（參見例如圖6）中，由本文中所提供之系統實施的方法進一步包括：使用顯示器，呈現及顯示（601）離散誤差映射（參見例如圖3、圖5之步驟511）且此時向使用者顯示校準圖案104之經數位化影像；及使用使用者介面模組，允許使用者手動地鍵入（或移除）實際點部位（參見例如圖6之602）；因此更新誤差映射上的實際點103 a 部位（參見例如圖3）；重複（603）如所描述的步驟507至518；及重新計算（604）每噴嘴平均誤差向量
Figure 02_image025
，如本文中所描述（參見例如圖5A至圖5B）。應注意，點之手動添加/移除可作為額外噴嘴特定分析來進行，由此例如點列印面積超過由分析程式定義之預定臨限值（例如，A＞50平方微米）的點仍可被計數且添加至噴嘴特定分析。類似地，可同樣地將具有不良圓度之可能尚未由成像模組識別為點的點添加至噴嘴特定分析。
一旦計算出每噴嘴平均誤差向量
Figure 02_image027
，其中在例示性實施方案中，添加或移出了額外實際點部位，亦重新計算（604）平均旋轉誤差以得到平均旋轉誤差。在人工輸入實際點期間，可移除可疑墨滴，例如並非由噴嘴噴出而是自噴嘴板滴落的墨滴，以及去除離群者。應注意，點之手動鍵入及/或移除可在校準處理程序結束之後或在校準及對準處理程序期間的任何時間進行。此外，在例示性實施方案中，統計分析可在不同電腦化系統或子系統上進行。換言之，雖然對準可藉由列印校準圖案進行，但噴嘴分析及資料之輸入/移除可在處理程序在不包含3D印表機之獨立電腦化系統上終止之後進行。
因此且基於平移誤差（換言之，仿射變換因子）及旋轉角度誤差θ r 中之至少一者，在列印系統包括複數個列印頭之列印群組的情形中，將列印頭群組相對於列印方向（換言之，在Y軸上）側向地平移一定程度或距離，其經組態以減小平移誤差及旋轉誤差中之至少一者。另外或替代地，可使用軟體執行平移以判定群組中之每一列印頭的列印部位。此外，可針對列印頭群組中之每一者改變列印時序，使得相較於在開始校準及對準處理程序之前的誤差，減小、最小化或完全消除了實際點103 a 之預期部位與實際部位之間的平均誤差。此外，可對列印資料執行變換，例如以校正由列印頭之已確定組態引起的在旋轉（橫偏）、剪切、按比例調整及開始位置方面的墨滴置放部位誤差。
現轉向圖7，示意性地說明用於判定初步（仿射）變換因子之例示性實施方案。因此，列印（701）幾何元素（GE）之圖案，該等幾何元素各自具有預定代表性尺寸（PRD）。元素之間的在X方向（列印方向）及Y方向（垂直於列印方向）兩者上的距離經組態以消除關於GE之離散性質的任何不明確性。接下來，俘獲（702）複數個重疊影像，該等影像各自具有相同或不同FOV 120n （參見例如圖1），其後接著選擇內接所列印之複數個GE中之每一者（或全部）的至少一個影像（703）。在例示性實施方案中，檢查所有俘獲的影像且偵測GE。在實例中，在第一影像中未偵測到GE，在第二影像中偵測到全部GE，且在第三所俘獲影像中偵測到部分（例如，70%）GE。若偵測到的GE之座標在預定義（小臨限值）範圍內，使得其對應於同一列印GE，則第二影像中之GE的座標將為輸入。替代地，可對近似相同部位處之不同影像中的所有偵測到之GE的座標進行平均及使用。
一旦選定且使用群組匹配將列印GE（或其選定代表性尺寸，例如圓102j中心）映射至其如最初由電腦化系統執行的期望列印部位（參考部位），便針對所有列印GE計算（704）仿射變換。應注意，基於作為群組列印的所有GE計算變換。
在例示性實施方案中，使用所提供之系統來實施本文中所提供之方法。因此，本文提供一種用於在三維（3D）及二維（2D）印表機中之至少一者中自動地對準以下各者中之至少一者的電腦化系統：至少一個列印頭之開始位置及橫偏角度，該系統包括：2D及3D噴墨印表機中之至少一者，該噴墨印表機包括：至少一個列印頭，其具有界定複數個噴嘴之噴嘴板，該噴嘴板界定橫向於列印方向之縱向軸線，其中至少一個列印頭經調適以對準；卡盤；成像模組，其可操作地耦接至至少一個列印頭；中央處理模組（CPM），其與至少一個列印頭及成像模組通信，該CPM進一步包括至少一個處理器及耦接至記憶體之處理器可讀媒體，該記憶體上具有在執行時經組態以使至少一個處理器進行以下操作的可執行指令集：沿著列印方向以預定距離自每一噴嘴在卡盤上列印預定數目個墨滴；使用初步變換因子，判定列印點之預期部位；使用成像模組，在預期部位處俘獲對應於視場（FOV）之一或多個影像；識別存在於預期部位處之實際點，從而提供實際部位；將經識別之實際點部位映射至其對應參考部位；使用由此提取的所有經映射墨滴，計算以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差、剪切誤差及任何其他變換；及基於平移誤差及旋轉誤差以及剪切誤差中之至少一者，對準以下各者中之至少一者：列印頭之開始位置、列印頭橫偏角度及噴嘴板之縱向軸線相對於列印方向的剪切力。
除非另外特定陳述，否則如自論述顯而易見，貫穿本說明書應瞭解，利用諸如「處理」、「載入」、「通信」、「偵測」、「計算」、「判定」、「分析」或其類似者之術語的論述係指電腦或計算系統或類似電子計算裝置之動作及/或處理程序，其將諸如第一及/或第二列印校準圖案之表示為實體的資料操縱及/或變換成類似地表示為實體層之其他資料，諸如經變換資料。
在某些例示性實施方案中，所獲得影像將被操縱及轉換為向量資料模型（VDM），其中所俘獲影像被轉換及俘獲為點、線及多邊形以及其組合。圖案中之物件可連同（例如，可覆疊）向量及其他資料一起顯示。「物件」可指具有物件屬性之任何事物，其中物件屬性為界定待顯示物件之至少部分之特徵的屬性，諸如直徑、半徑、邊，或圓或點之物件之間的距離（最長單維）或其組合。物件可為幾何元素。
在本文中所描述之方法、程式及系統中，給定印表機中之噴墨列印頭中的每一者可僅部分覆蓋期望列印區域，且因此可能需要多個向前及向後（換言之，在X-Y平面上，往復運動在單軸x方向及/或y方向上）列印遍次。可針對每種類型之材料使用多個不同列印遍次交替地列印各種油墨材料。
如所指示，本文提供一種電腦程式，其包括用於進行本文中所描述之方法之步驟的程式碼構件，以及一種電腦程式產品（例如，微控制器），其包括儲存於在電腦程式產品載入電腦[或微控制器]之主記憶體中且由電腦[或微控制器]執行時可由電腦讀取之媒體上的程式碼構件，該媒體諸如硬碟、CD-ROM、DVD、USB記憶棒或可經由諸如網際網路或企業內部網路之資料網路存取的儲存媒體。
此外，本文提供一種電腦可讀媒體，其包括所揭示之可執行指令。如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」除具有其普通含義以外亦指參與將指令提供至處理器以供執行的任何媒體。此媒體可呈許多形式，包含但不限於非揮發性媒體及揮發性媒體。非揮發性媒體可為例如光碟或磁碟，諸如儲存裝置。揮發性媒體包含動態記憶體，諸如主記憶體。
如用於本文中所描述之方法、程式及系統中的記憶體裝置可為各種類型之記憶體裝置或儲存裝置中的任一者。術語「記憶體裝置」意欲涵蓋安裝媒體，例如CD-ROM或磁帶裝置；電腦系統記憶體或隨機存取記憶體，諸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM、SSD RAM、Rambus RAM等；或非揮發性記憶體，諸如磁性媒體，例如硬碟機、光學儲存器或ROM、EPROM、快閃記憶體等。記憶體裝置亦可包括其他類型之記憶體或其組合。此外，記憶體媒體可位於執行程式之第一電腦（例如，所提供的3D噴墨印表機）中，及/或可位於經由諸如網際網路之網路連接至第一電腦的第二不同電腦[或微控制器][備註：其可能甚至不連接且資訊將使用USB棒來傳送]。在後一種情況下，第二電腦可將程式指令進一步提供至第一電腦以供執行。術語「記憶體裝置」亦可包含兩個或多於兩個記憶體裝置，其可駐存於不同部位中，例如，經由網路連接的不同電腦中。
如本文中所使用之術語「包括」及其派生詞意欲為指定所陳述特徵、元件、組件、群組、整體及/或步驟之存在但不排除其他未陳述特徵、元件、組件、群組、整體及/或步驟之存在的開放術語。前述內容亦適用於具有類似含義的詞，諸如術語「包含」、「具有」及其派生詞。
除非本文中另有指示或與上下文明顯矛盾，否則本文中之術語「一（a/an）」及「該」不指示對數量之限制，且應解釋為涵蓋單個及複數個兩者。如本文中所使用的字尾「（s）」意欲包含其修飾之術語的單數及複數形式兩者，藉此包含一或多個彼術語（例如，圓（s）包含一或多個圓）。當存在時，貫穿本說明書對「一個例示性實施方案」、「另一例示性實施方案」、「一例示性實施方案」等之參考意謂結合該例示性實施方案所描述之特定元件（例如，特徵、結構及/或特性）包含於本文中所描述之至少一個例示性實施方案中，且可能或可能不存在於其他例示性實施方案中。此外，應理解，所描述元件可在各種例示性實施方案中以任何合適的方式組合。
此外，在本文中，術語「第一」、「第二」及其類似者並不指示任何次序、數量或重要性，而是用以指示一個元件與另一個元件。同樣地，術語「約」意謂量、大小、參數及其他數量及特性並非且無需為準確的，而可視需要為近似的及/或更大或更小，從而反映容限、轉換因子、捨入、量測誤差及其類似者，以及本領域中熟習此項技術者已知的其他因素。一般而言，量、大小、公式、參數或其他數量或特性皆為「約」或「近似」的，無論是否明確地陳述為如此。
儘管可操作以提供高解析度「按滴滴墨」能力的使用列印頭之開始位置、時序及旋轉的基於圖案之校準及對準的方法程式及系統之前述揭示內容已依據一些例示性實施方案來描述，但對於本領域中一般熟習此項技術者而言，其他例示性實施方案自本文中之揭示內容將為顯而易見的。此外，所描述的例示性實施方案僅作為實例呈現，且並不意欲限制例示性實施方案的範疇。實情為，本文中所描述的新穎方法、程式及系統可在不脫離其精神之情況下以多種其他形式體現。因此，鑒於本文中的揭示內容，其他組合、省略、取代及修改將為本領域中熟習此項技術者顯而易見的。
在本揭示案之上下文中，術語「可操作」意謂系統及/或裝置及/或程式或某一元件或步驟完全在功能上經大小設定、調適及校準，包括用於在啟動、耦接、實施、實行、實現時或在可執行程式由與系統及/或裝置相關聯之至少一個處理器執行時執行所敍述功能的元件或滿足執行所敍述功能的可適用的可操作性要求。關於系統及AME電路，術語「可操作」意謂系統及/或電路具有完全功能且經校準，包括用於在由至少一個處理器執行時執行所敍述功能之邏輯且滿足執行所敍述功能的可適用的可操作性要求。
以上揭示內容藉助於說明某些重要功能之效能的功能建置區塊來進一步闡明。為描述方便起見，已任意定義此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行某些重要功能，便可定義替代邊界。類似地，本文中亦可能已任意定義流程圖區塊以說明某些重要功能性。就所使用的程度而言，流程圖區塊邊界及序列可能已用其他方式定義且仍執行某些重要功能性。功能建置區塊以及流程圖區塊及序列兩者的此類替代定義因此在所主張發明之範疇及精神內。本領域中一般技術者亦將認識到，本文中的功能建置區塊以及其他說明性區塊、模組及組件可如所說明或藉由離散組件、特殊應用積體電路、執行適當軟體之處理器及其類似者或其任何組合來實施。
在例示性實施方案中，本文提供一種在電腦化三維（3D）及/或二維（2D）列印系統中對準至少一個列印頭位置及橫偏角度（換言之，在Z方向（橫向於列印方向且遠離列印表面）上延伸穿過列印頭之縱向軸線旋轉的角度的方法，該列印系統包括噴墨印表機，該噴墨印表機視情況具有可操作地耦接至其的成像模組、具有噴嘴板之至少一個列印頭，該噴嘴板具有複數個噴嘴，該噴嘴板界定橫向於列印方向之縱向軸線，該方法包括：提供卡盤及基板；沿著列印方向以預定距離自每一噴嘴在卡盤上之參考部位處列印複數個墨滴；使用初步變換因子，判定複數個列印墨滴之預期部位；使用成像模組，俘獲對應於藉由應用初步變換因子判定之預期部位之預定視場（FOV）的至少一個影像；識別預期部位處之列印點；將實際部位映射至每一墨滴之參考部位；使用映射，自經映射參考部位計算以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差及任何其他變換；基於平移誤差、旋轉誤差及任何其他變換中之至少一者，對準以下各者中之至少一者：列印頭之開始位置及噴嘴板之縱向軸線相對於列印方向的印表機橫偏角度，其中（i）將實際部位映射（換言之，在顯示器上定位）至每一點之對應參考部位包括：使用初步變換因子，確定每一點之預期部位；數位化自預期部位獲得之所俘獲影像中之每一者；針對每一列印點而呈現經大小設定及組態以對稱地內接預期部位之矩形及/或所俘獲影像中之每一者上的所關注區域；偵測內接於預期點部位之對應矩形中之每一者內的實際列印點；對於作為整個圖案之實際上內接的列印點，計算實際列印點部位與對應參考點部位之間的仿射變換因子，因此提供以下各者中之至少一者：平移誤差及列印開始位置偏移；將仿射變換因子應用於每一參考點部位，因此提供經變換點部位；及計算實際列印點部位與對應經變換點部位之間的平均誤差向量，該方法（ii）進一步包括在計算所有實際列印點部位與對應經變換點部位之間的平均誤差向量的步驟之前，針對由每一噴嘴沿著列印方向所列印之所有點，計算每一實際列印點部位與對應經變換點部位之每噴嘴誤差向量，進一步包括（iii）使用離散誤差向量，對每一對應噴嘴執行統計分析；及偵測失效噴嘴，（iv）統計分析進一步包括計算每噴嘴平均圓度、每個噴嘴之每墨滴平均體積及每個噴嘴之每墨滴平均面積中之至少一者，其中（v）計算初步變換因子進一步包括在基板上列印複數個幾何元素，其中每一幾何元素經組態以由界定於噴嘴板中之複數個噴嘴列印，（vi）複數個幾何元素係沿著列印方向以兩列交錯對列印，且以每一噴射部分之間的預定距離進行之預定數目個墨滴噴射的校準圖案包夾於兩列之間，該方法進一步包括（vii）使用成像模組，圍繞兩列幾何元素中之每一列俘獲具有FOV的至少一個影像，每一幾何元素具有代表性尺寸，其中FOV經組態為以預定程度重疊；數位化複數個影像；提供幾何元素中之每一者的部位；及匹配每一幾何元素之代表性尺寸與對應幾何元素之代表性尺寸的經程式化列印部位，其中對應幾何元素之代表性尺寸的經程式化列印部位提供參考部位，進一步包括（viii）計算所有匹配幾何元素與其匹配參考部位間的第一仿射變換因子，（ix）幾何元素為圓且代表性尺寸為圓之中心，其中（x）該系統進一步包括：中央處理模組；顯示模組；及使用者介面模組；由此該方法進一步包括（xi）使用顯示器，顯示具有經裁剪矩形之校準圖案的經數位化影像；藉由使用者介面，允許使用者進行鍵入實際點部位及移除實際點部位中之至少一者；更新實際點部位；及重複以下步驟：在計算所有實際列印點部位與對應經變換點部位之間的平均誤差向量的步驟之前，針對由每一噴嘴沿著列印方向所列印之所有點，計算每一實際列印點部位與對應經變換點部位之每噴嘴誤差向量。
在另一例示性實施方案中，本文提供一種用於在三維（3D）及二維（2D）印表機中之至少一者中自動地對準以下各者中之至少一者的電腦化系統：至少一個列印頭之開始位置及橫偏角度，該系統包括：2D及3D噴墨印表機中之至少一者，該噴墨印表機包括至少一個列印頭，該至少一個列印頭經調適用於與界定複數個噴嘴之噴嘴板對準，該噴嘴板界定橫向於列印方向之縱向軸線，其中至少一個列印頭經調適以關於開始位置及橫偏角度進行對準；卡盤及基板；視情況選用之成像模組，其可操作地耦接至至少一個列印頭；中央處理模組（CPM），其與至少一個列印頭及成像模組通信，該CPM進一步包括至少一個處理器及耦接至記憶體之處理器可讀媒體，該記憶體上具有在執行時經組態以使至少一個處理器進行以下操作之可執行指令集：以預定距離自每一噴嘴在基板上之期望參考部位處列印預定數目個墨滴；應用初步變換因子以判定預期列印部位；使用成像模組，在預期部位處俘獲對應於預定視場（FOV）之至少一個影像；在預期部位處，識別及定位實際列印墨滴，從而提供實際點部位；將實際部位映射至每一墨滴之參考部位；使用所有經映射墨滴之實際部位，計算以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差、剪切誤差及任何其他變換；及基於以下各者中之至少一者：平移誤差、旋轉誤差、剪切誤差及噴嘴特定統計分析，對準以下各者中之至少一者：列印頭之開始位置、列印頭之橫偏角度、噴嘴板之縱向軸線相對於列印方向的剪切力，且潛在地修改噴嘴特定列印參數並修改列印輸入檔案，其中（xii）該可執行指令集一旦執行便經組態以使至少一個處理器在期望參考部位處列印複數個幾何元素，每一幾何元素具有預定代表性尺寸，且其中每一幾何元素經組態以由噴嘴板中之複數個噴嘴列印，（xiii）該複數個幾何元素包括沿著列印方向以兩列交錯對列印之至少3個幾何元素，且以每一噴射之間的預定距離進行之預定數目個墨滴噴射的校準圖案包夾於兩列之間，其中（xiv）在經執行時，該可執行指令集經進一步組態以使至少一個處理器進行以下操作：數位化所俘獲影像；針對每一列印點而呈現經大小設定及組態以對稱地內接預期部位之矩形；將每一矩形裁剪數個像素，該矩形經組態以在裁剪後內接預期部位處之單個點；偵測內接於對應經裁剪矩形中之每一者內的實際列印點；對於作為整個圖案之實際上內接的列印點，計算實際列印點部位與由經裁剪矩形界定之對應參考點部位之間的仿射變換因子，因此提供平移誤差；將仿射變換因子應用於每一參考點部位，因此提供經變換點部位；及對於每一噴嘴，計算實際列印點部位與對應參考點部位之間的每噴嘴平均誤差向量，其中（xv）在經執行時，該可執行指令集進一步使至少一個處理器計算每一實際列印點部位與對應參考點部位之間的誤差向量，其中（xvi）在經執行時，該可執行指令集經進一步組態以使至少一個處理器進行以下操作：圍繞兩列幾何元素中之每一列俘獲至少一個影像；數位化複數個影像；及自動地計算複數個所俘獲幾何元素中之每一者的實際部位，其中（xvii）CPM經組態以俘獲複數個重疊影像，且其中獲得複數個幾何元素之部位經組態以針對每一偵測到之幾何元素而得到複數個部位，進一步（xviii）在經執行時，該可執行指令集進一步使至少一個處理器計算所有匹配幾何元素與其匹配參考部位間的第一仿射變換因子，其中（xix）該系統進一步包括顯示模組及使用者介面模組，且其中在經執行時，該可執行指令集進一步使處理器進行以下操作：使用顯示器，顯示校準圖案之經數位化影像；藉由使用者介面，由使用者輸入及/或移除實際點部位；更新實際點部位；及執行使至少一個處理器在期望參考部位處列印複數個幾何元素之步驟，每一幾何元素具有預定代表性尺寸，且其中每一幾何元素經組態以由噴嘴板中之複數個噴嘴列印。
雖然本發明已詳細且參考其特定例示性實施方案進行描述，但本領域中一般熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離本發明之精神及範疇的情況下在其中進行各種改變及修改。因此，預期本揭示案涵蓋本發明之修改及變化，限制條件為該等修改及變化屬於所附申請專利範圍及其等效物之範疇內。
100:校準列印圖案 101i :幾何形狀/多邊形/基準標記/幾何元素 102j :幾何形狀/幾何元素/圓 103a :原始墨滴中心/實際列印點部位/參考部位/實際上內接的列印點/墨滴列印點 部位 103e :預期部位 103r :實際列印點/參考點部位/參考點 103t :經變換點部位（TL） 103T :經變換點 104:列印圖案/校準圖案/校準圖案部分/校準圖案陣列 105p :矩形 106:裁剪 107:裁剪 108q :平均誤差向量/離散誤差向量 109c :離散預期部位/參考部位/經裁剪矩形 110i :連結線/邊 120n :FOV 120n:影像 150r :仿射變換因子 501:步驟 502:步驟 503:步驟 504:步驟 505:步驟 506:步驟 507:步驟 508:步驟 509:步驟 510:步驟 511:步驟 512:步驟 513:步驟 514:步驟 515:步驟 516:步驟 517:步驟 518:步驟 601:步驟 602:步驟 603:步驟 604:步驟 701:步驟 702:步驟 703:步驟 704:步驟PH1 :列印頭PH2 :列印頭
為了關於用於使用列印頭之位置、時序、旋轉及列印頭至印表機座標系統之變換的基於圖案之校準的方法、程式及系統之例示性實施方案來更佳地理解該等方法、程式及系統，參考隨附實例及諸圖，其中：
圖1說明經分析以計算開始位置及列印頭旋轉誤差之圖案的例示性實施方案；
圖2A說明用於計算列印點之預期部位的映射階段，其中用於圖2A之例示性實施方案的裁剪階段說明於圖2B中且經變換部位說明於圖2C中；
圖3為說明實際墨滴部位與預期墨滴部位之間的離散校正向量之計算的示意圖；
圖4為說明列印頭旋轉角度誤差之計算的示意圖；
圖5A至5B說明用於基於單獨由墨滴形成之圖案進行對準的例示性實施方案之流程圖；
圖6說明用於進行單獨由墨滴形成之圖案中的實際點部位之人工輸入的實例之流程圖；及
圖7說明用於使用包括幾何元素之校準圖案來判定初步變換因子的實例之流程圖。
100:校準列印圖案
101i:幾何形狀/多邊形/基準標記/幾何元素
102j:幾何形狀/幾何元素/圓
103a:原始墨滴中心/實際列印點部位/參考部位/實際上內接的列印點/墨滴 列印點部位
104:列印圖案/校準圖案/校準圖案部分/校準圖案陣列
PH 1 :列印頭
PH 2 :列印頭

Claims (22)

  1. 一種在一電腦化三維（3D）及/或二維（2D）列印系統中對準至少一個列印頭位置及橫偏角度的方法，該列印系統包括一噴墨印表機，該噴墨印表機視情況具有可操作地耦接至其的一成像模組、具有一噴嘴板之至少一個列印頭，該噴嘴板具有複數個噴嘴，該噴嘴板界定橫向於一列印方向之一縱向軸線，該方法包括： a.  提供一卡盤及一基板； b.  沿著該列印方向以一預定距離自每一噴嘴在該卡盤上之一參考部位處列印複數個墨滴； c.  使用一初步變換因子，判定複數個列印墨滴之一預期部位； d.  使用該成像模組，俘獲對應於藉由應用該初步變換因子判定之該預期部位之一預定視場（FOV）的至少一個影像； e.  識別該預期部位處之列印點； f.  將一實際部位映射至每一墨滴之一參考部位； g.  使用該映射，自經映射參考部位計算以下各者中之至少一者：一平移誤差、一旋轉誤差及任何其他變換； h.  基於該平移誤差、旋轉誤差及任何其他變換中之至少一者，對準以下各者中之至少一者：該列印頭之開始位置，及該噴嘴板之縱向軸線相對於該列印方向的印表機橫偏角度。
  2. 如請求項1之方法，其中將該實際部位映射至每一點之對應參考部位的步驟包括： a.  使用該初步變換因子，確定每一點之該預期部位； b.  數位化自該預期部位獲得之所俘獲影像中之每一者； c.  針對每一列印點而呈現經大小設定及組態以對稱地內接該預期部位之一矩形，及/或該等所俘獲影像中之每一者上的一所關注區域； d.  偵測內接於預期點部位之對應矩形中之每一者內的實際列印點； e.  對於作為一整個圖案之實際上內接的列印點，計算實際列印點部位與對應參考點部位之間的一仿射變換因子，因此提供以下各者中之至少一者：該平移誤差及列印開始位置偏移； f.  將該仿射變換因子應用於每一參考點部位，因此提供一經變換點部位；及 g.  計算實際列印點部位與對應經變換點部位之間的一平均誤差向量。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包括在計算所有實際列印點部位與該等對應經變換點部位之間的該平均誤差向量的步驟之前，針對由每一噴嘴沿著該列印方向所列印之所有點，計算每一實際列印點部位與該對應經變換點部位之一每噴嘴誤差向量。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包括使用離散誤差向量：對每一對應噴嘴執行一統計分析；及偵測失效噴嘴。
  5. 如請求項4之方法，其中該統計分析進一步包括計算一每噴嘴平均圓度、每個噴嘴之一每墨滴平均體積及每個噴嘴之一每墨滴平均面積中的至少一者。
  6. 如請求項1之方法，其中計算該初步變換因子進一步包括在該基板上列印複數個一幾何元素，其中每一幾何元素經組態以由界定於該噴嘴板中之複數個噴嘴列印。
  7. 如請求項6之方法，其中該複數個幾何元素係沿著該列印方向以兩列交錯對列印，且以每一噴射部分之間的一預定距離進行之預定數目個墨滴噴射的校準圖案包夾於該兩列之間。
  8. 如請求項7之方法，其進一步包括： a.  使用該成像模組，圍繞該兩列幾何元素中之每一列俘獲具有一FOV的至少一個影像，每一幾何元素具有一代表性尺寸，其中該FOV經組態為以一預定程度重疊； b.  數位化複數個影像； c.  提供該幾何元素中之每一者的部位；及 d.  匹配每一幾何元素之代表性尺寸與對應幾何元素之代表性尺寸的一經程式化列印部位，其中該對應幾何元素之代表性尺寸的該經程式化列印部位提供一參考部位。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包括計算所有匹配幾何元素與其匹配參考部位間的一第一仿射變換因子。
  10. 如請求項9之方法，其中該幾何元素為一圓且該代表性尺寸為該圓之一中心。
  11. 如請求項3之方法，其中該系統進一步包括： a.  一中央處理模組； b.  一顯示模組；及 c.  一使用者介面模組。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括： a.  使用顯示器，顯示具有經裁剪矩形之校準圖案的經數位化影像； b.  藉由使用者介面，允許一使用者進行鍵入實際點部位及移除實際點部位中之至少一者； c.  更新該實際點部位；及 d.  重複如請求項3之步驟
  13. 一種用於在一三維（3D）及二維（2D）印表機中之至少一者中自動地對準以下各者中之至少一者的電腦化系統：至少一個列印頭之一開始位置及橫偏角度，該系統包括： a.  一2D及3D噴墨印表機中之至少一者，該噴墨印表機包括至少一個列印頭，該至少一個列印頭經調適用於與界定複數個噴嘴之一噴嘴板對準，該噴嘴板界定橫向於一列印方向之一縱向軸線，其中該至少一個列印頭經調適以關於該開始位置及該橫偏角度進行對準； b.  一卡盤及一基板； c.  視情況選用之一成像模組，其可操作地耦接至該至少一個列印頭； d.  一中央處理模組（CPM），其與該至少一個列印頭及該成像模組通信，該CPM進一步包括至少一個處理器及耦接至一記憶體之一處理器可讀媒體，該記憶體上具有在執行時經組態以使該至少一個處理器進行以下操作的一可執行指令集： i. 以一預定距離自每一噴嘴在該基板上之一期望參考部位處列印預定數目個墨滴； ii. 應用一初步變換因子以判定一預期列印部位； iii. 使用該成像模組，在該預期部位處俘獲對應於一預定視場（FOV）之至少一個影像； iv. 在該預期部位處，識別及定位實際列印墨滴，從而提供實際點部位； v. 將該實際部位映射至每一墨滴之參考部位； vi. 使用所有經映射墨滴之實際部位，計算以下各者中之至少一者：一平移誤差、一旋轉誤差、一剪切誤差及任何其他變換；及 vii. 基於以下各者中之至少一者：該平移誤差、該旋轉誤差、剪切誤差及噴嘴特定統計分析，對準以下各者中之至少一者：該列印頭之開始位置、該列印頭之橫偏角度、該噴嘴板之縱向軸線相對於該列印方向的剪切力，且潛在地修改一噴嘴特定列印參數並修改一列印輸入檔案。
  14. 如請求項13之系統，其中該可執行指令集一旦執行便經組態以使該至少一個處理器在一期望參考部位處列印複數個幾何元素，每一幾何元素具有一預定代表性尺寸，且其中每一幾何元素經組態以由該噴嘴板中之複數個噴嘴列印。
  15. 如請求項14之系統，其中該複數個幾何元素包括沿著該列印方向以兩列交錯對列印之至少3個幾何元素，且以每一噴射之間的一預定距離進行之預定數目個墨滴噴射的校準圖案包夾於該兩列之間。
  16. 如請求項13之系統，其中在經執行時，該可執行指令集經進一步組態以使該至少一個處理器進行以下操作： a.  數位化所俘獲影像； b.  針對每一列印點而呈現經大小設定及組態以對稱地內接該預期部位之一矩形； c.  將每一矩形裁剪數個像素，該矩形經組態以在裁剪後內接該預期部位處之一單個點； d.  偵測內接於對應經裁剪矩形中之每一者內的實際列印點； e.  對於作為一整個圖案之實際上內接的列印點，計算實際列印點部位與由該經裁剪矩形界定之對應參考點部位之間的一仿射變換因子，因此提供該平移誤差； f.  將該仿射變換因子應用於每一參考點部位，因此提供一經變換點部位；及 g.  對於每一噴嘴，計算實際列印點部位與該對應參考點部位之間的一每噴嘴平均誤差向量。
  17. 如請求項16之系統，其中在經執行時，該可執行指令集進一步使該至少一個處理器計算每一實際列印點部位與該對應參考點部位之間的該誤差向量。
  18. 如請求項15之系統，其中在經執行時，該可執行指令集經進一步組態以使該至少一個處理器進行以下操作： a.  圍繞該兩列幾何元素中之每一列俘獲至少一個影像； b.  數位化複數個影像；及 c.  自動地計算複數個所俘獲幾何元素中之每一者的實際部位。
  19. 如請求項18之系統，其中該CPM經組態以俘獲複數個重疊影像，且其中獲得該複數個幾何元素之該部位經組態以針對每一偵測到之幾何元素而得到複數個部位。
  20. 如請求項19之系統，其中在經執行時，該可執行指令集進一步使該至少一個處理器計算所有匹配幾何元素及其匹配參考部位間的一第一仿射變換因子。
  21. 如請求項13之系統，其中該系統進一步包括一顯示模組及一使用者介面模組。
  22. 如請求項21之系統，其中在經執行時，該可執行指令集進一步使該處理器執行以下操作： a.  使用顯示器，顯示校準圖案之經數位化影像； b.  藉由使用者介面，由一使用者輸入及/或移除實際點部位； c.  更新該實際點部位；及 d.  使該至少一個處理器在一期望參考部位處列印複數個幾何元素，每一幾何元素具有一預定代表性尺寸，且其中每一幾何元素經組態以由該噴嘴板中之複數個噴嘴列印。
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