一种智能无限打印机的制作方法

本发明涉及打印领域，具体涉及一种智能无限打印机。

背景技术：

目前，绝大多数的打印机都是固定在某个特定位置，打印模块按行打印，走纸机构转动来实现纸张的移动，从而完成打印。打印机的宽幅决定了可打印的最大宽度尺寸，同时，走纸结构一般采用旋转的方式来实现纸张的移动，使得目前的打印机一般只能在柔性材料上打印。

受结构所制，目前打印机存在如下问题：打印宽幅受限，只能在限定宽幅的纸张上打印，无法实现任意宽幅尺寸的打印；打印材质受限，一般只能够在柔性材料上打印，不能在类似墙面、地板等硬质材料上打印；应用范围受限：一般只能在特定的空间进行打印，无法完成室外墙体、室内天花板的打印任务，限制了其应用范围；大宽幅的打印机体积庞大，移动不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种智能无限打印机，解决了目前打印机由于自身结构原因无法实现任意宽幅尺寸打印的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种智能无限打印机，包括移动小车，所述移动小车上设置有打印模块及其打印驱动模块，以及用于控制所述移动小车和打印驱动模块的控制模块。

进一步的，所述移动小车包括壳体，所述壳体下方呈“十”字形设置有高精度的全向轮组a和全向轮组b，所述全向轮组a与全向轮组b分别包括两只相同的全向轮且全向轮间由车轴连接，所述全向轮组a与全向轮组b的轮毂大小不同使两根车轴位于不同的水平面，所述全向轮组a由驱动电机a驱动，所述全向轮组b由驱动电机b驱动，所述驱动电机a和驱动电机b连接控制模块。

进一步的，所述全向轮包括轮毂，所述轮毂外圆周上设置有支撑架，所述支撑架上设置有从动轮，所述从动轮的转动方向与所述轮毂的转动方向垂直，所述轮毂外圆周上共设置有3排从动轮，所述从动轮表面沿从动轮运动方向设置有纹路。

进一步的，所述轮毂的半径r和每排从动轮上从动轮的个数n＝24使公式

中的x≥6mm时，每排从动轮上设置24个从动轮，其中x表示从动轮的长度；

所述轮毂的半径r和每排从动轮上从动轮的个数n＝24使公式中的x＜6mm时，每排从动轮上从动轮的个数为且n取最大正整数。

进一步的，所述支撑架与轮毂注塑一体成型；所述支撑架一体成型有支撑转轴，所述从动轮设置在支撑转轴上，所述支撑转轴之间的间距小于从动轮的长度使从动轮固定且不会掉落；所述轮毂和支撑架为塑料材质，从动轮为弹性塑料。

进一步的，所述移动小车上设置有防撞感应器，用于防止所述移动小车与障碍物发生碰撞，所述防撞感应器与控制模块连接。

进一步的，无限打印机还包括远程控制端；移动小车上还设置有通讯模块，用于传输所述远程控制端和控制模块间的控制信号。

进一步的，所述移动小车上还设置有真空吸盘及其驱动装置，使移动小车能在墙面上移动，所述真空吸盘的驱动装置与控制模块连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明将打印头装在定位准确的移动小车上，根据打印需求，实现不受宽幅限制的大范围的打印，突破了传统打印对材料的限制，既可以在柔性材料上打印，也可以在硬质材料上打印。

2.本发明采用的移动小车实现了x和y方向的自由运动，运动精度高，运动精度达到0.50-1.00mm，该移动小车在运动较长距离时也能保持直线行驶，行走路径不会弯曲；本发明的智能无线打印机最小能够打印五号字体，字体之间的间距均匀，行与行之间不会重叠，打印效果良好。

3.本发明不仅能在水平面上进行打印，由于采用了真空吸盘，实现了在任意角度的墙面上进行打印；

4.本发明应用广泛，不仅可以用于广告打印，还能够用于室内彩绘等。

5.本发明采用远程控制方式，操作简单，使用方便，实现了全自动控制；扩展性好，更换不同的打印模块就能实现不同的打印功能。

6.本发明中全向轮每排从动轮中从动轮的个数多，使全向轮能够转动的最小角度更小，在相同控制条件下，移动的距离更加精确；在轮毂外圆周上设置3排从动轮，当一排从动轮中的一个支撑座损坏时，不影响另外两排从动轮上从动轮的运动，在极端条件下也可以保证运动的精度；在从动轮表面设置纹路，同时采用3排结构，可以防止全向轮运动时出现打滑现象，提高运动的精度；采用3排结构能分散全向轮承受的压力，提高全向轮的使用寿命，使应用该全向轮的小车更加容易被控制。

7.轮毂、支撑架、支撑转轴为一体成型，轮毂、支撑架、支撑转轴和从动轮均为塑料材质，一个全向轮的成本为5元左右，成本低，适合大规模生产；若采用金属材料，同种结构的全向轮的成本为600元；由于从动轮很小，安装不便，采用弹性塑料，可以仅利用小型工具即可将从动轮安装至支撑转轴之间，安装方便。

8.本发明中设置有防撞感应器，使小车在打印过程中能够避开障碍物，防止损坏。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明整体结构图的仰视图；

图3是本发明整体结构图的正视图；

图4是本发明中全向轮的侧视图；

图5是本发明中全向轮的正视图；

图6是本发明从动轮表面放大示意图；

图7是本发明中全向轮与车轴间连接部分的示意图；

图8是本发明硬件部分的组成结构图；

图9是本发明控制模块a的工作流程图；

图10是本发明控制模块b的工作流程图；

图11是本发明打印模块的工作流程图；

图12是本发明上位机的工作流程图；

附图标记：1-全向轮，101-轮毂，102-从动轮，103-支撑架，104-支撑转轴，105-正方形孔，106-纹路，2-连接螺帽，3-螺纹孔，4-螺母，5-车轴，6-壳体，7-全向轮组a，8-全向轮组b，9-驱动电机a，10-驱动电机b，11-控制模块，12-打印模块，13-防撞感应器，14-真空吸盘的驱动装置，15-真空吸盘，16-电源模块。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本发明作详细说明。

一种智能无限打印机(如图1-7所示)，包括移动小车，所述移动小车上设置有打印模块12及其打印驱动模块，以及用于控制所述移动小车和打印驱动模块的控制模块11。

所述移动小车包括壳体6，所述壳体6下方呈“十”字形设置有高精度的全向轮组a7和全向轮组b8，所述全向轮组a7与全向轮组b8分别包括两只相同的全向轮1且全向轮间由车轴5连接，所述全向轮组a7与全向轮组b8的轮毂101大小不同使两根车轴5位于不同的水平面，所述全向轮组a7由驱动电机a9驱动，所述全向轮组b8由驱动电机b10驱动，所述驱动电机a9和驱动电机b10连接控制模块11。

所述全向轮包括轮毂101，所述轮毂101外圆周上设置有支撑架103，所述支撑架103上设置有从动轮102，所述从动轮102的转动方向与所述轮毂101的转动方向垂直，所述轮毂101外圆周上共设置有3排从动轮102，所述从动轮102表面沿从动轮102运动方向设置有纹路106。

所述轮毂101的半径r和每排从动轮上从动轮102的个数n＝24使公式

中的x≥6mm时，每排从动轮上设置24个从动轮102，其中x表示从动轮的长度；所述轮毂101的半径r和每排从动轮上从动轮102的个数n＝24使公式

中的x＜6mm时，每排从动轮上从动轮的个数为

且n取最大正整数。

所述支撑架103与轮毂101注塑一体成型；所述支撑架103一体成型有支撑转轴104，所述从动轮102设置在支撑转轴104上，所述支撑转轴104之间的间距小于从动轮102的长度使从动轮102固定且不会掉落；所述轮毂101和支撑架103为塑料材质，从动轮102为弹性塑料。

所述移动小车上设置有防撞感应器13，用于防止所述移动小车与障碍物发生碰撞，所述防撞感应器13与控制模块11连接。

无限打印机还包括远程控制端；移动小车上还设置有通讯模块，用于传输所述远程控制端和控制模块11间的控制信号。

所述移动小车上还设置有真空吸盘15及真空洗盘的驱动装置14，使移动小车能在墙面上移动，所述真空吸盘的驱动装置14与控制模块11连接。

具体实施例1

本实施例中控制模块11包括控制模块a和控制模块b(如图8所示)，所述控制模块a包括sd卡模块、控制芯片a、按键模块、液晶显示模块和打印驱动模块，其中控制芯片a的型号为arduinomega2560；驱动电机a9和驱动电机b10均为步进电机，mega2560负责步进电机、真空吸盘的驱动装置14、打印驱动模块、电源模块16、sd卡模块、按键模块以及液晶显示模块的控制和驱动；所述控制模块b包括无线通讯模块和控制芯片b，所述控制芯片b的型号为arm9，arm9通过无线通讯模块接收app发送的文件信息并进行格式转换，将结果存储到sd模块的sd卡中。

其中电源模块16包括lm7824、lm7812、lm7805、mcp1700-330和滤波电路，分别输出输出3.3v、5v、12v和24v直流；3.3v为sd卡模块供电，5v为arduinomega2560供电，12v为步进电机供电，24v为打印模块12供电。

无线通信模块包括wifi模块和蓝牙模块，可替代传统串口线将数据通过pc端或手机app发送给控制模块11；利用蓝牙技术实现对传统串口线的代替，室内50米范围内实现0误差信息传输，蓝牙模块不加任何外围电路(比如led，max3232等)，室内10米范围内，无明显隔离障碍(比如密封墙，金属墙)，无强烈电磁干扰(比如超过100个蓝牙同时工作的环境)，蓝牙模块与适配器频点标准一致(假设厂家的蓝牙适配器的频点是非常统一精准的情况下，一般正规的手机蓝牙以及正品的蓝牙适配器的蓝牙频点认为是符合标准的)，蓝牙模块天线附近无吸收信号的走线、装置等(如天线下方pcb板有铺地的情况是不在测试范围内的)；利用wifi无线宽带技术实现对传统串口线的代替，是90米范围内实现0误差信息输入，串口wifi无线模块是将无线ap的wifi信号转换为串口的即插即用模块，基于标准uart接口符合ieee802.11b/g模式的wifi无线网络嵌入式模块。模块内置无线网络协议ieee802.11协议栈以及tcp/ip协议栈，能够实现用户串口数据到无线网络之间的转换。模块采用高性能低功耗ieee802.11b/g无线通信芯片，片内集成了高性能微处理器实现串口数据的透明传输，工作于2.4ghz全球开放ism频段免许可证使用，将串口接到计算机后用配置程序进行通信速率、格式、编码等的设定，无须其它任何编程装置；app通过串口wifi无线模块将打印文件信息发送给arm9。

sd模块内置文件系统、可直接进行文件读写，适用于单片机系统实现大容量存储方案；arm9接收到的打印文件信息通过sd卡模块直接存储在sd卡里。

驱动电机a9和驱动电机b10均采用型号为uln20033an的驱动芯片，该芯片高耐压，大电流的达林顿驱动器阵列，是个集电极开路(oc)输出的反向器；最大驱动电流可以达到500ma，最大输出电压为50伏；采用两片uln2003分别驱动x、y方向的步进电机。

按键模块主要控制打印模块12中打印头的定位、打印速度的调节以及打印、清洗喷头等；本实施例中的按键模块共有10个独立按键；两个按键用于控制步进电机x方向的前进与后退、两个按键用于控制步进电机y方向的前进与后退、菜单(menu)键、打印(print)键、校准(calibrate)、额外要求(extra)、x方向上的定位键和y方向上的定位键。

液晶显示模块则输出当前的工作状态；液晶显示模块的型号为lcd1602，可以显示2行每行16个字符，对比度可调、黄绿色背光；电源范围4.5v-5.5v，数据总线4/8线均可。各种打印信息和硬件信息通过液晶显示模块实时显示。

具体实施例2

移动下车下方设置有5个真空吸盘15，每个真空吸盘15分别设置一个驱动装置，真空吸盘15和真空吸盘的驱动装置14构成爬墙模块，分布在四角和中心位置，真空吸盘的驱动装置14为真空发生器，当吸盘完全接触到工作表面时，与之对应的电磁阀打开，同时与之相连的真空发生器工作产生真空，吸盘就吸附在工作表面上；真空吸盘15通过电磁阀的控制协调工作，从而使小车吸附在墙面实现爬墙功能。工作表面往往存在胶条、接缝及微小表面凹凸等，当真空吸盘15贴在上面的时候往往会漏气导致该吸盘的吸附力丧失；如果只是单个吸盘吸附力丧失，一般只会一定程度地削弱吸附系统的连接强度，并不会导致连接的失效。

具体实施例3

移动小车壳体6下方呈“十”字形设置有高精度的全向轮组a7和全向轮组b8，所述全向轮组a7与全向轮组b8分别包括两只相同的全向轮1且全向轮间由车轴5连接，连接方式具体为(如图7所示)：包括连接螺帽2、螺母4和车轴5，所述连接螺帽2连接处为正方形，连接处设置有螺纹孔3，车轴5两端分别设置有螺纹，所述螺纹与螺纹孔3配合，所述轮毂101中央设置有正方形孔105，所述正方形孔105与连接螺帽2的连接处配合，所述车轴5和轮毂101之间设置螺母4，使轮毂101固定；采用该结构，利用正方形孔105和螺母4，可以实现轮毂101的定位和固定，防止轮毂101沿车轴5方向滑动；

全向轮组a7中全向轮的轮毂101直径为70mm，全向轮组b8中全向轮1的轮毂101直径为55mm，从动轮102长度均为6mm，每只全向轮1上每排从动轮102的从动轮102个数均为24；由于两组全向轮轮毂101直径不同，因此连接这两组全向轮的车轴5不在同一水平面；所述全向轮组a7由驱动电机a9驱动，所述全向轮组b8由驱动电机b10驱动，驱动电机a9和驱动电机b10均连接有变速箱；驱动电机a9和驱动电机b10均与控制装置连接；

由于两组全向轮安装成为“十”字结构，且从动轮102的转动方向与所述轮毂101的转动方向垂直；令一组全向轮沿x方向运动，一组全向轮沿y方向运动，当全向轮组沿x方向运动时，y方向全向轮组上的从动轮102沿x方向运动，减少y方向全向轮对全向轮组运动的阻碍；同理，当全向轮组沿y方向运动时，x方向全向轮组上的从动轮102沿y方向运动，减少x方向全向轮对全向轮组运动的阻碍；采用该结构实现了全向轮组x和y方向上的高精度运动。

具体实施例4

该移动小车四角分别安装2个防撞感应器13，用于检测障碍物，防止车体发生碰撞，防撞感应器13采用超声波传感器，防撞感应器13采集的信号发送至移动小车控制子模块进行处理。

移动小车上设置的打印模块12为喷墨打印组件，型号为惠普51604a，可根据不同的打印需求进行更换。

具体实施例5

本实施例以实施例1为基础，为智能无线打印机的软件架构和开发环境。

该智能无线打印机中软件的开发环境为android，其中包括java开发工具(javadevelopmentkit，jdk)。arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，构建于开放原始码simplei/o介面版，并且具有使用类似java、c语言的processing/wiring开发环境。

该智能无线打印机由上位机和下位机组成，上位机即远程控制端，由app构成，app可安装至手机或者电脑，主要实现图片或者文档信息读取和向下位机传输数据。下位机为控制模块，下位机可以将从上位机获得的数据进行处理，通过打印指令，完成打印。同时，为了方便用户查看，在上位机中添加了一个可以生成报表的功能，使用户可以浏览自己的打印记录。除此以外，还添加一个提醒与删除数据库信息的功能。

其中控制芯片a即mega2560的工作流程为(如图9所示)：首先上电后，所有模块进行初始化操作，然后进入按键检测，如无按键，继续检测，直至有键按下。再根据按键情况进入不同模式，执行相应的功能。本系统中共有两种模式：菜单模式和正常模式。在菜单模式下，可调节x、y方向(即小车沿横向和纵向移动的速度)，也可调节喷墨打印机喷嘴的墨汁量；在正常模式下，可实现对x、y方向(即对小车上的打印头)的定位，和对打印头上喷嘴的清洗，并能完成文件的打印功能；在两种模式下，均可通过液晶显示出当前的工作状态。

控制芯片b即arm9的工作流程为(如图10所示)：首先上电后，系统会对所有模块进行初始化操作，然后进入文件接收查询状态，如无文件接收，继续检测，直至有文件接收到；当文件接收到后，通过mcu对文件进行格式转换处理，并将该处理后的文件存储到sd卡中。

打印模块的工作流程(如图11所示)为：按下打印按钮，从sd卡中打开文件，判断是否打开，若是，小车和打印头复位，开始打印，打印完成一列后，判断是换行或是继续打印下一列。

远程控制端的工作流程为(如图12所示)：采用手机作为上位机时，手机app读取手机中可打印的文件，用户通过界面进行操作。首先选择是否打开文件，选择是否要进行打印，若是则向下位机接收端发送打印文件的信息，否则直接返回app主界面；下位机通过wifi模块向上位机反馈是否打印成功，打印成功则生成用户打印记录的报表，若没有打印成功，用户可通过app选择是否重新打印，放弃打印直接返回app主界面，继续打印进程返回到向下位机发送打印信息。