TWI444608B - 用於邊緣偵測裝置之控制方法與相關控制裝置 - Google Patents

Description

用於邊緣偵測裝置之控制方法與相關控制裝置

本發明係關於印刷裝置中之邊緣偵測裝置，特指一控制方法與相關控制裝置，其係用以控制邊緣偵測裝置中一發光元件的輸出功率。

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。

習知的邊緣偵測的技術概念如第1圖。如圖所示，邊緣偵測裝置120包含有發光元件122用以產生一輸出光線，以及光感測器124用以接收該輸出光線，進而產生一感測訊號。邊緣偵測裝置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。由於待印刷物12與薄膜13材質的不同，當輸出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發射出的輸出光線直接打在薄膜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發射出的輸出光線打在待印刷物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。

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。

一般來說，臨界值TH大約為感測訊號最大值(波峰H處)與最小值(L處)的中間點，也就是第2A圖訊號波形中的臨界值TH。然而，由於感測訊號通常會受到雜訊的干擾，故實際上感測訊號的波形比較接近於第2B圖所示的訊號波形。另外，感測訊號最大值H與最小值L之間的差異隨著發光元件122的輸出光線強度而定，當發光元件122的輸出功率越大，則感測訊號最大值與最小值之間的差異也隨之越大，反之亦然。然而，當發光元件122的輸出功率高過一定程度時，反而會使感測訊號最大值與最小值之間的差異也變化，如第2C圖所示的訊號波形，該訊號波形係對應於當發光元件122為高功率輸出時，很明顯的，此時感測訊號之強弱差異：最大值H與最小值L之間的差異小於第2A圖與第2B圖。關於這樣的現象係為發光元件122的輸出光線功率過強，強到可以部分穿透待印刷物12的範圍，使得該範圍的感測訊號的最小值L提高，從而造成感測訊號之最大值H與最小值L之間的差異變小。在第2C圖的情形下，由於雜訊干擾造成訊號波形不明確(有一個以上的可能波峰)，且感測訊號之最大值H與最小值L又太過接近，故臨界值TH的決定變得相當困難。因此，需要一種可以適時控制發光元件之輸出功率的機制，使發光元件之輸出功率保持在適當的範圍，以便正確地進行邊緣偵測。

有鑑於此，本發明提出一種控制方法與相關控制裝置，其可用於邊緣偵測裝置中，控制其中之發光元件的輸出功率，使發光元件之輸出功率得以保持在適當的範圍，藉此避免過高的輸出功率造成邊緣偵測困難的情形。

本發明之實施例提供一種用於一邊緣偵測裝置之控制方法，其中該邊緣偵測裝置包含一發光元件，並接收該發光元件基於一驅動訊號所產生的一輸出光線來產生一感測訊號，該方法包含：決定對應於該感測訊號之強弱差異的一第一強弱差異值；調整該驅動訊號，並且決定該感測訊號基於該調整後之驅動訊號的一第二強弱差異值；比較該第一強弱差異值與該第二強弱差異值以產生一比較結果；以及依據該比較結果來調整該驅動訊號。

本發明之實施例提供一種用於一邊緣偵測裝置之控制裝置，其中該邊緣偵測裝置包含一發光元件，並接收該發光元件基於一驅動訊號所產生的一輸出光線來產生一感測訊號。該控制方法包含：一調整模組，用以調整該感測訊號；以及一感測訊號強度偵測模組，其係用以決定對應於該感測訊號之強弱差異的一第一強弱差異值，以及決定該感測訊號基於該調整模組調整後之驅動訊號的一第二強弱差異值；以及一差值計算模組，用以比較該第一強弱差異值與該第二強弱差異值以產生一比較結果；其中，該調整模組依據該比較結果來調整該驅動訊號。

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，其繪示感測訊號之強弱差異值(最大值與最小值的差)與發光元件之驅動訊號強度(其中，驅動訊號強度與發光元件之輸出功率又有一定的比例關係)之間的關係。如圖所示，在發光元件之驅動訊號強度值小於P時，感測訊號之強弱差異與發光元件之驅動訊號強度成正比，而當發光元件之驅動訊號大於P時，感測訊號之強弱差異與發光元件之驅動訊號強度成反比。因此，最理想的情況下，需將發光元件之驅動訊號強度控制在P值附近，此時感測訊號之強弱差異來到最大，也有利於邊緣偵測的進行。

以下將說明本發明控制電路500的運作，請同時參考第3圖與第4圖，第4圖係為本發明控制電路之示意圖。如圖所示，控制電路500耦接於一邊緣測偵裝置300，其中邊緣測偵裝置300包含一發光元件400與一感測器600，並且用以依據感測器600所產生之一感測訊號S_Light來調整用於驅動發光元件400之驅動訊號S_Drv，其中驅動訊號S_Drv可由控制電路500產生，或者由其他電路產生，隨後再由控制電路500來調整。如圖所示，控制電路500包含有一感測訊號強度偵測模組510、一差值計算模組520、一濾波模組530、一積分模組540、一斜率轉換模組550以及一驅動訊號調整模組560。感測訊號強度偵測模組510會計算感測訊號S_Light之最大值與最小值之間的差異，產生一強弱差異訊號S_Light_Diff，其中，感測訊號強度偵測模組510以感測訊號S_Light於一段時間內的相對最大值作為最大值，也就是對應於如第1圖所示之間隙11的中心點之處所產生的訊號波峰H，並且以感測訊號S_Light於一段時間內的平均值作為相對的最小值，也就是對應於如第1圖所示之待印刷物12的範圍內所產生的數值平均。當強弱差異訊號S_Light_Diff決定後，差值計算模組520會計算先前的強弱差異訊號S_Light_Diff’與目前的強弱差異訊號S_Light_Diff之間的一差值S_error，控制電路500係根據差值S_error來調整驅動訊號S_Drv的強度。

於控制電路500運作之初，驅動訊號調整模組560將驅動訊號S_Drv的強度值(其可為電壓或者是電流)由零調整至為A，此時，由目前的強弱差異值S_Light_Diff(驅動訊號S_Drv為A時造成的強弱差異)大於先前的強弱差異值S_Light_Diff’(驅動訊號S_Drv為零時造成的強弱差異)，因此，根據強度偵測模組510的結果，驅動訊號調整模組560會繼續增加驅動訊號S_Drv的強度，將驅動訊號S_Drv增加一個步階(step)，致使驅動訊號S_Drv的強度值會增加至B。應當注意的是，於本發明不同實施例中，驅動訊號調整模組560可直接輸出調整後的驅動訊號S_Drv，或者是輸出該步階，並透過外部的電路/模組來調整驅動訊號S_Drv。之後，直到驅動訊號S_Drv強度以遞增步階的調整方式至C時，此時，目前的強弱差異值S_Light_Diff(對應於驅動訊號S_Drv為C時的強弱差異)仍大於先前的強弱差異值S_Light_Diff’(對應於驅動訊號S_Drv為B時的強弱差異)。此時，於本發明不同實施例中，驅動訊號調整模組560可選擇繼續增加驅動訊號S_Drv的強度，或暫時停止增加驅動訊號S_Drv的強度。當驅動訊號調整模組560選擇繼續增加驅動訊號S_Drv的強度，且驅動訊號S_Drv的強度值增加至D時，此時根據強度偵測模組510的偵測結果可知，目前的強弱差異訊號S_Light_Diff小於先前的強弱差異值S_Light_Diff’，故會改變調降驅動訊號S_Drv的強度使得驅動訊號S_Drv的強度值落於C點或E點，結束原本以遞增步階來調整的方式，並且改用較為準確的微調方式，使驅動訊號S_Drv維持於一定的強度值。本發明的微調方式說明如下：首先，差值計算模組520會以目前驅動訊號S_Drv的強度值所對應的強弱差異值S_reference1或S_reference2(對應於C點或E點)來作為參考值，並且將參考值與目前感測訊號之強弱差異值S_Light_Diff比較，產生差值S_error。根據差值S_error，濾波模組530將產生一濾波結果。接著，積分模組540對該濾波結果進行一積分處理以產生一積分結果。之後，斜率轉換模組550將對該積分結果進行斜率轉換，以產生一驅動訊號補償值，其中斜率轉換係基於線段AB的斜率(或其它平行線段)來進行，原因在於，由差值計算模組520所產生的差值S_error係為對應於第3圖之Y軸上的數值差，也就是強弱差異值之間的差，若要依據該差值來產生發光元件400的增益補償值，則須將該差值轉換為X軸上的數值差。最後，驅動訊號調整模組560會依據該驅動訊號補償值來調整驅動訊號S_Drv的強度。透過以上電路的運作，當參考之強弱差異值(S_reference1或S_reference2)大於目前的強弱差異值(S_Light_Diff)時，則由以上電路所組成的調整模組570，將可藉由取差值、濾波、積分等一連串過程，調升驅動訊號S_Drv之強度值，反之，調整模組570調降該驅動訊號之強度值。在參數理想設定(例如：濾波模組或積分模組的時間常數)的情形下，將驅動訊號S_Drv的強度值將可穩定地維持於參考值S_reference1或S_reference2所對應的強度值C或E。也就是說，一旦發現驅動訊號強度調整後所對應之強弱差異值小於驅動訊號強度調整前的強弱差異值時，調整模組570將驅動訊號S_Drv的強度值將拉回目前的參考值。而在調整後的感測訊號之強弱差異值大於驅動訊號強度調整前的強弱差異值的時候，則持續增加驅動訊號S_Drv的強度值。

在某些情形下，若是將差值計算模組520的參考值選在P值所對應值S_reference3，並且目前的強弱差異值為S_reference2，則根據以上所述的調整機制，驅動訊號S_Drv的強度值將會往X軸的右方增加，依照這種趨勢繼續下去，則所計算出目前的強弱差異值(S_Light_Diff)將會持續下降，使得其永遠小於參考值S_reference3，如此一來，便無法達成原本穩定控制發光元件之的效果。為了避免這樣的情形發生，因此，若是驅動訊號調整模組560數次接收到為正值的驅動訊號補償值(由斜率轉換模組550所產生)，此時會認定目前的驅動訊號S_Drv的強度值為P，並且調降驅動訊號S_Drv的強度值，其可透過於驅動訊號調整模組560中設置一反相電路來處理驅動訊號補償值來達成。請注意，以上的控制裝置500可以軟體、軟體加硬體，或者是單純的硬體架構來實施，以上變化均屬本發明之範疇。

本發明之優點在於可避免雜訊干擾或者是發光元件本身的老化問題。如第5圖所示，若發光元件有老化的現象時，強弱差異值對上驅動訊號強度值的函數關係會偏移。此時，發光元件的較佳工作點將會取得不易，但透過本發明的機制，仍可有效地將發光元件之驅動訊號的強度值維持在一個相對理想的位置。

本發明之一實施例提供一種用於邊緣偵測裝置的控制方法，該方法之實施例請參考第6圖，其係一流程圖。如圖所示，本發明方法包含有：步驟610：決定對應於該感測訊號之強弱差異的一第一強弱差異值；步驟620：調整該驅動訊號，並且決定該感測訊號基於該調整後之驅動訊號的一第二強弱差異值；步驟630：比較該第一強弱差異值與該第二強弱差異值以產生一比較結果；以及步驟640：依據該比較結果來調整該驅動訊號。由於以上步驟已於先前說明，在此不另作贅述。

綜上所述，本發明的控制裝置與控制方法可以有效地維持邊緣裝置裝置中之發光元件的輸出光線強度，確保感測訊號的品質，提高邊緣偵測的正確性。

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。

120、300．．．邊緣偵測裝置

122、400．．．發光元件

124、600．．．感測裝置

10．．．待印刷物列

11．．．間隙

12．．．待印刷物

13．．．薄膜

500．．．控制電路

510~570．．．電路模組

第1圖係為習知的邊緣偵測裝置的示意圖。

第2A圖~第2C圖係為習知的邊緣偵測裝置之感測訊號的波形圖。

第3圖係為強弱差異值對驅動訊號之強度值的函數關係。

第4圖係為本發明控制裝置之實施例的功能方塊示意圖。

第5圖繪示發光元件之老化所造成的結果。

第6圖係為本發明控制方法之實施例的流程圖。

610~640．．．步驟

Claims (16)

1. 一種用於一邊緣偵測裝置之控制方法，其中該邊緣偵測裝置包含一發光元件，並接收該發光元件基於一驅動訊號所產生的一輸出光線來產生一感測訊號，該方法包含：決定對應於該感測訊號之強弱差異的一第一強弱差異值；調整該驅動訊號，並且決定該感測訊號基於該調整後之驅動訊號的一第二強弱差異值；比較該第一強弱差異值與該第二強弱差異值以產生一比較結果；以及依據該比較結果來調整該驅動訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中依據該比較結果來調整該驅動訊號的步驟包含：當該比較結果指出該第一強弱差異值小於該第二強弱差異值時，調升該驅動訊號之強度值；以及當該比較結果指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，調降該驅動訊號之強度值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中依據該比較結果來調整該驅動訊號的步驟包含：當該比較結果指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，調升該驅動訊號之強度值；以及當該比較結果指出該第一強弱差異值小於該第二強弱差異值時，調降該驅動訊號之強度值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中依據該比較結果來調整該驅動訊號的步驟包含：當該比較結果指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，調升該驅動訊號之強度值；以及若調升後的該驅動訊號仍使得該比較結果繼續指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，調降該驅動訊號之強度值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中依據該比較結果來調整驅動訊號的步驟包含：計算該第一訊號強度差異值與該第二訊號強度差異值之間的一差值；對該差值進行一濾波處理以產生一濾波結果；對該濾波結果進行一積分處理以產生一積分結果；以及依據該積分結果來調整該驅動訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之控制方法，其中依據該積分結果來調整該驅動訊號的步驟包含：對該積分結果進行一斜率轉換以產生一驅動訊號補償值；以及依據驅動訊號補償值來調整該驅動訊號；其中該斜率轉換係依據該第一強弱差異值與該第二強弱差異值對應於該驅動訊號調整前後之關係來進行。
7. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中決定該第一強弱差異值的步驟包含：決定該感測訊號於一特定時間內之一平均值；決定該感測訊號之一最大值；以及依據該平均值與該最大值來決定該第一訊號強弱差異值。
8. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中決定該第二強弱差異值的步驟包含：決定該感測訊號於一特定時間內之一平均值；決定該感測訊號之一最大值；以及依據該平均值與該最大值來決定該第二強弱差異值。
9. 一種用於一邊緣偵測裝置之控制裝置，其中該邊緣偵測裝置包含一發光元件，並接收該發光元件基於一驅動訊號所產生的一輸出光線來產生一感測訊號，該控制裝置包含：一調整模組，用以調整該驅動訊號；一感測訊號強度偵測模組，用以決定對應於該感測訊號之強弱差異的一第一強弱差異值；以及決定該感測訊號基於該調整模組調整該驅動訊號後所對應的一第二強弱差異值；以及一差值計算模組，耦接於該感測訊號強度偵測模組，用以比較該第一強弱差異值與該第二強弱差異值以產生一比較結果；其中該調整模組依據該比較結果再次調整該驅動訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之控制裝置，其中：當該比較結果指出該第一強弱差異值小於該第二強弱差異值時，該調整模組調升該驅動訊號之強度值；以及當該比較結果指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，調整模組調降該驅動訊號之強度值。
11. 如申請專利範圍第9項所述之控制裝置，其中：當該比較結果指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，該調整模組調升該驅動訊號之強度值；以及當該比較結果指出該第一強弱差異值小於該第二強弱差異值時，該調整模組調降該驅動訊號之強度值。
12. 如申請專利範圍第9項所述之控制裝置，其中依據該比較結果來調整該驅動訊號的步驟包含：當該比較結果指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，該調整模組調升該驅動訊號之強度值；以及若調升後的該驅動訊號仍使得該比較結果繼續指出該第一強弱差異值大於該第二強弱差異值時，該調整模組調降該驅動訊號之強度值。
13. 如申請專利範圍第9項所述之控制裝置，其中依據該調整模組包含：一差值計算模組，用以計算該第一訊號強度差異值與該第二訊號強度差異值之間的一差值；一濾波模組，耦接於該差值計算模組，用以對該差值進行一濾波處理以產生一濾波結果；一積分模組，耦接於該濾波模組，用以對該濾波結果進行一積分處理以產生一積分結果；以及一驅動訊號調整模組，耦接於該積分模組，用以依據該積分結果來調整該驅動訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之控制裝置，其中該調整模組另包含：一斜率轉換模組，耦接於該積分模組與該驅動訊號調整模組之間，用以對該積分結果進行一斜率轉換以產生一驅動訊號補償值，其中該驅動訊號調整模組依據驅動訊號補償值來調整該驅動訊號；其中該斜率轉換模組係依據該第一強弱差異值與該第二強弱差異值對應於該驅動訊號調整前後之關係來進行。
15. 如申請專利範圍第9項所述之控制裝置，其中該感測訊號強度偵測模組：決定該感測訊號於一特定時間內之一平均值；決定該感測訊號之一最大值；以及依據該平均值與該最大值來決定該第一訊號強弱差異值。
16. 如申請專利範圍第9項所述之控制裝置，其中感測訊號強度偵測模組：決定該感測訊號於一特定時間內之一平均值；決定該感測訊號之一最大值；以及依據該平均值與該最大值來決定該第二強弱差異值。