专利名称：自校准媒体边缘传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及媒体传感器。更具体地，本发明提供用于例如在标签打印机中使用的媒体边缘传感器的方法和装置。
背景技术：
边缘检测被使用于识别媒体的前边缘和/或末尾边缘的通过，作为用于对于媒体的想要的区域执行的操作进行计数或精确的空间记录的措施。例如，标签打印机传送可释放地粘接到支撑输送带(web)的一系列标签通过打印头。发射器和检测器对被放置在支撑输送带的任一侧，以便检测在由标签覆盖的输送带的区域与每个标签间的未覆盖输送带的区域之间的输送带透明度的改变。当透明度从高到低改变或相反时，表示检测到标签边缘的信号被传送到打印机处理器。由此，使得能在每个标签上打印的标记的精确的空间取向。
当标签边缘通过传感器时，某些现有的边缘传感器使用孔来定位发射器输出和/或掩蔽检测器，作为用于提高在高的透明度与低的透明度状态之间的改变速率的措施。如图1所示，因为在输送带上出现的光散射，即使使用孔，也不出现陡峭地规定的过渡。部分由于纸纤维的存在或在输送带和/或标签上的非均匀性而生成的噪声，通过相对于实际的边缘位置改变其上检测到预置的过渡预置信号电平的点而引入另外的随机误差到检测器。
发射器、检测器、孔和它们之间的精确的放置引起传感器响应特性的变化的机会。传感器部件的性能特征可能随不同的批次而变化，因为不同的部件是从单个或多个供应者以及在部件灵敏度和/或输出电平恶化的时间接收的。再者，发射器、孔和/或检测器的环境的污浊将恶化传感器电路响应特性。
替换地，边缘检测可以通过照射输送带的背面和检测由于例如被定位在输送带的背面的黑色标记相对于标签边缘的通过造成的反射率改变而被执行。黑色标记也可被使用来表示媒体用完的情形。然而，在输送带和或印刷的标记上反射率和散射变化仍旧会产生如上所述的类似的信号响应随机误差特性。而且，传感器部件随不同的批次的不同的布置和性能特性，以及这样的部件随时间的环境污浊也会恶化传感器电路响应特性。
无论如何，用户预期标签和其它这样的打印机和设备与各种各样的不同的媒体和具有各种各样的它们的和/或光的散射特性的支撑输送带组合一同工作。所以，本发明的目的是提供克服现有技术中这样的缺陷的方法和设备。
被引入的和构成本技术说明书的一部分的附图显示本发明的实施例，以及连同以上给出的本发明的总的说明和下面给出的实施例的详细说明一起，用来说明本发明的原理。
图1是对于典型的现有技术发射器/孔/检测器媒体边缘透明度传感结构的代表性信号响应图。
图2是本发明的第一实施例的简化的电的示意图。
图3是孔掩模的示意图。
图4a是相对于输送带显示在媒体馈送期间其中两个孔都被标签覆盖的情形，图3的孔掩模的示意性俯视图。
图4b是相对于输送带显示在媒体馈送期间其中参考孔暴露到标签边缘但边缘孔没有暴露到标签边缘的情形，图3的孔掩模的示意性俯视图。
图4c是相对于输送带显示在媒体馈送期间其中两个孔都暴露到标签边缘的情形，图3的孔掩模的示意性俯视图。
图5是按照本发明的第一实施例的边缘传感电路的代表性信号响应图。
图6是具有发射极电流反馈控制的、按照本发明的第一实施例的简化电路图。
图7是具有发射极电流反馈控制的、按照本发明的第一实施例的边缘传感电路的代表性信号响应图。
图8A是对于第二实施例的、相对于输送带放置的本发明部件的示意性侧视图。
图8B是对于第三实施例的、相对于输送带放置的本发明部件的示意性侧视图。
图9是在黑色掩模检测模式下、按照本发明的第二实施例的边缘传感电路的代表性信号响应图。
图10显示按照本发明的实施例的、沿由打印机规定的馈送路径放置的媒体边缘检测装置。
图11显示输出电压分布作为对应于给定的媒体类型的半透明性分布的发射极电流的函数。
图12显示按照本发明的实施例的、媒体边缘检测装置的高级别框图。
图13是按照本发明的实施例的、图12的信号调节模块的简化电路图。
图14显示按照本发明的实施例的、虚拟接地偏移电压和将产生这个偏移电压的相应的接通-关断占空比对于给定的媒体是如何计算的。
图15显示按照本发明的实施例的、用于确定对于给定的媒体的虚拟接地偏移电压和将产生这个偏移电压的相应的接通-关断占空比的媒体传感器校准逻辑图。
图16显示按照本发明的实施例的、与确定对于给定的媒体类型的虚拟接地偏移电压和相应的接通-关断占空比有关的第一组可能情形，其中位置A是在标签上以及位置B是在间隙上。
图17显示按照本发明的实施例的、与确定对于给定的媒体类型的虚拟接地偏移电压和相应的接通-关断占空比有关的第二组可能情形，其中位置A是在间隙上以及位置B是在标签上。
图18显示按照本发明的实施例的、使用诸如垂直腔体表面发射激光器(VCSEL)那样的准直激光器的媒体边缘检测装置的高级别框图。
图19显示包括按照本发明的实施例的媒体边缘检测装置的装料杆组件。
发明内容
本发明寻求提供与各种各样不同的媒体和具有各种各样的穿透性和/或光散射特性的支撑输送带组合一起工作的媒体边缘检测装置。
在本发明的实施例中，描述了边缘检测器，用于检测改变输送带的能量穿透性的移动的输送带的媒体过渡边缘的通过，该边缘检测器包括第一发射器，被定位来发射能量穿过输送带到参考传感器和边缘传感器；参考传感器具有对应于从第一发射器接收的能量电平的参考传感器输出；边缘传感器具有对应于从第一发射器接收的能量电平的边缘传感器输出；参考传感器在前进的媒体的方向上具有比起边缘传感器更宽的视场；以及参考传感器输出和边缘传感器输出被耦合到比较器，比较器在参考传感器输出大于边缘传感器输出时具有第一输出，以及在参考传感器输出小于边缘传感器输出时具有第二输出，其中在比较器的第一输出与第二输出之间的过渡标记了媒体过渡边缘的通过。
在本发明的另一个实施例中，描述了边缘检测器，用于检测改变输送带的能量穿透性的移动的输送带的媒体过渡边缘通过，该边缘检测器包括发射器，靠近参考传感器和边缘传感器而定位，由此从发射器发射的能量由输送带反射到参考传感器和边缘传感器；参考传感器具有对应于从发射器接收的能量电平的参考传感器输出；边缘传感器具有对应于从发射器接收的能量电平的边缘传感器输出；参考传感器在前进的媒体的方向上具有比起边缘传感器更宽的视场；以及参考传感器输出和边缘传感器输出被耦合到比较器，比较器在参考传感器输出大于边缘传感器输出时具有第一输出，以及在参考传感器输出小于边缘传感器输出时具有第二输出，其中在比较器的第一输出与第二输出之间的过渡标记了媒体过渡边缘的通过。
在本发明的再一个实施例中，描述了用于检测在媒体路径中媒体边缘的方法，方法包括以下步骤调节参考传感器，使得它在媒体路径方面具有比起边缘传感器更宽的视场；沿媒体路径照射边缘传感器和参考传感器；以及比较边缘传感器的输出与参考传感器的输出。
在本发明的再一个实施例中，描述了用于检测改变输送带的能量穿透性的移动的输送带的媒体过渡边缘的通过的系统和方法，系统包括发射器，被定位来发射能量穿过输送带到传感器，传感器具有对应于从发射器接收的能量电平的传感器输出；信号调节模块，用于放大和移位来自传感器的传感器输出，以便把传感器输出归一化到一定范围的用于检测的电平；边缘传感模块，用于控制在输送带中的过渡边缘的检测，检测至少部分基于信号调节模块的归一化的传感器输出；以及处理器，被连接成与信号调节模块和边缘传感模块通信，处理器被配置成用于至少部分根据信号调节模块的归一化的传感器输出，确定分别对应于输送带的标签部分和标签间间隙部分的标签信号电平和标签间间隙信号电平；设置在标签和标签间间隙信号电平之间的标签/标签间间隙阈值；以及检测信号调节模块的归一化的传感器输出穿过标签/标签间间隙阈值的时间。
在本发明的再一个实施例中，描述了用于检测改变输送带的能量穿透性的移动的输送带的过渡边缘的通过的系统，系统包括诸如垂直腔体表面发射激光器(VCSEL)或面发射的激光器那样的准直光源，被定位来发射能量穿过输送带到传感器，传感器具有对应于从发射器接收的能量电平的传感器输出；信号调节模块，用于把传感器输出归一化到一定范围的用于检测的电平；边缘传感模块，用于控制在输送带中的过渡边缘的检测，检测至少部分基于信号调节模块的归一化的传感器输出；以及处理器，被连接成与信号调节模块和边缘传感模块通信，处理器被配置成用于至少部分根据信号调节模块的归一化的传感器输出，确定分别对应于输送带的标签部分和标签间间隙部分的标签信号电平和标签间间隙信号电平；设置在标签和标签间间隙信号电平之间的标签/标签间间隙阈值；以及检测信号调节模块的归一化的传感器输出穿过标签/标签间间隙阈值的时间。
具体实施例方式
现在参照附图更详细地描述本发明，图上显示本发明的某些，但不是所有的，实施例。确实，本发明可以以许多不同的形式被实施，以及不应当被看作为限于这里阐述的实施例；而是这些实施例被提供来使得本公开内容满足可应用的合法要求。在全文中相同的标号是指相同的单元。
本发明利用通常显示的参考和边缘传感器的输出作为用于比较器的输入。参考传感器被配置成具有宽的视场以及边缘传感器被配置成具有窄的、高增益的视场。所以，参考传感器具有对于边缘通过的宽的信号响应边缘传感器具有陡的和窄的信号响应。当两个信号被偏置成互相交叉时，比较器输出改变状态，表示边缘的通过。因为参考传感器提供与边缘传感器也接收的实时显示电平直接有关的基本信号，参考传感器提供沿积累大多数随机误差源的边缘传感器的过渡斜坡的开关点。所以，比较器输出是对于各种各样的不同的媒体透明度，自校准在输送带内嵌入的纤维的存在和改变传感器部件输出或灵敏度。
本发明的第一实施例使用能量发射器，照射到媒体、参考传感器2和边缘传感器4。传感器电路的简化电路图被显示于图2。参考传感器2和边缘传感器4感知传送通过在每个标签之间的输送带的第一发射器6输出。每个传感器的输出被输入到比较器8，它在边缘信号电平超过参考信号电平时切换状态。为了保证稳态“高”参考信号电平低于边缘信号“高”电平，可以经由修正把偏置引入到孔尺度和/或调节部件。在一个实施例中，如图2所示，可以通过调节一对下拉电阻值以使得R1大于R2而引入偏置。更一般地，然而，偏置可以以各种各样的方式，包括故意的传感器失配，在相应的部件(例如，下拉电阻值)或其它偏置源中的差值。另外，例如当使用A/D转换器时，偏置可以被引入到相关的软件中。可以以这些方式的任何方式以及当前未列出的其它方式被引入的偏置有助于消除当两个传感器2，4只看到标签时的杂散的输出。
如图3所示，具有被安排成垂直于边缘孔12的参考孔11的掩模10可被使用来使得参考传感器2提供宽的视角和边缘传感器4提供通过输送带13传送的第一发射器6输出的窄的、高增益的视角。替换地，孔11，12可以被形成在对于每个传感器2，4单独的掩模上。另外，掩模可以与每个传感器集成在一起，以及传感器被安装成使得孔11，12互相垂直。在第一发射器6是红外或可见光发射二极管(LED)的情形下，参考传感器2和边缘传感器4例如可以是光电晶体管或光电二极管。替换地，可以使用能够生成正比于所接收的能量电平的输出信号的能量发射器和相应的传感器。
媒体13移动经过参考传感器2和边缘传感器4(都被掩模10覆盖)，当两个传感器被标签14覆盖时，如图4a所示，两个传感器具有低的输出电平，具有低电平的参考传感器2被偏置成超过边缘传感器4的电平。在标签14之间的间隔接近传感器2，4，如图4b所示，平行于馈送方向对准的参考孔11变为在边缘孔12之前被照射的，由此在边缘传感器4处发生重大的增加之前，引起参考传感器2输出。当边缘孔12最后被照射时，如图4c所示，边缘传感器4输出电平快速上升，触发比较器8改变状态和通知处理器已检测到边缘。相对于媒体位置的信号电平上升以图的形式显示于图5。
对于系统可使用的媒体透明度的增加的范围以及对于随时间出现的降低的LED光输出的补偿，通过把参考传感器输出与被传递到第一发射器6 LED的当前的电平相联系，而被构建到传感器电路到一定的程度。如图6所示，参考传感器2输出可以与晶体管16相联系。如果传感器2输出减小，则晶体管16增加流入到第一发射器6LED的电流。这个装置的附加的闭环修正总的信号电平上升，如图7所示，但从比较器8输出到打印机处理器的最终结果是相同的。
本发明的第二实施例是在双模式之间可选择的。在第一模式，电路如上所述地工作，监视由于被放置在输送带的背面上的黑色掩模20的通过而造成的输送带透明度改变。如图8A所示，为了加上第二模式，第二发射器18放置在边缘传感器2和参考传感器4附近，以便照射输送带13的传感器一侧的面。如果闭环反馈被使用于如上所述的第一发射器6供应电流电平，则第二发射器18也可以同样地配置。
本发明的第三实施例包括“仅仅反射”版本。如图8B所示，这个实施例不需要发射器6的存在。因此，不是在双模式之间可选择的，电路只需要被配置成，监视由于被放置在输送带的背面上的黑色掩模20的通过而造成的输送带反射率改变。为了做到这一点，如图8B所示，发射器18放置在边缘传感器2和参考传感器4附近，以便照射输送带13的传感器一侧的面。正如其它实施例那样，闭环反馈可被使用于如上所述的发射器6供应电流电平。
对于在黑色掩模检测模式下的电路，第一发射器6被禁止，而第二发射器18被供应能量。正如图9的信号电平上升所表示的，电路工作在反转的稳态，因为参考传感器2和边缘传感器4接收来自输送带的第二发射器18输出反射，造成提升的参考传感器2和边缘传感器4输出。当黑色掩模20接近时，来自输送带的最终得到的减小的反射首先被被较宽视角的参考传感器2检测，造成参考传感器2输出电平的下降。
当黑色掩模20达到边缘传感器4的视场时，边缘传感器4输出下降到低于参考传感器2的电平，比较器8改变状态，表示检测到黑色掩模20。这里，再次地，参考传感器2生成与实时照射电平直接有关的基本信号，它也是边缘传感器4接收的，提供合并大多数随机误差源的边缘传感器4沿过渡斜坡的切换点。所以，比较器8输出对于不同的媒体13反射率被自校准，第二发射器18输出变化。
本领域技术人员将会看到，参考和边缘传感器可以具有或不具有孔并以互相相对不同的取向被安排。同样地，不是使用孔作为用于发射器输出的过滤器，而是可以使用圆柱形透镜来成形发射器输出引导到每个传感器。按照本发明，仅仅需要两个传感器中的一个传感器在另一个传感器之前对于过渡边缘的到达作出反应，这样，可以假设，另一个传感器将横截的信号输出电平，提供自校准信号电平过渡，然后由比较器作用在其上。
上述的自校准媒体边缘传感器装置相对于标签打印机详细地被演示。然而，本领域技术人员容易看到本发明的其它应用用于许多类型的具有过渡边缘的移动的输送带的媒体，例如包括照相负帧检测和/或监视在偏移输送带打印过程中使用的对准标记。
而且，上述的自校准媒体边缘传感器装置是相对于半导体比较器单元演示的。本领域技术人员将会看到，例如通过使用A/D转换器和在计算机处理器内信号电平的逻辑比较，也能达到按照本发明的比较器功能。在一个实施例中，比较器可包括一对A/D转换器，其中的一个A/D转换器被使用来采样参考传感器的输出，而另一个用于采样边缘传感器的输出。比较器还可包括处理器，被耦合到该对A/D转换器，它通过逻辑地比较A/D转换器的输出而生成第一输出或第二输出。在另一个实施例中，比较器可包括具有乘法器的单个A/D转换器，被使用来从参考传感器和边缘传感器的每个传感器取得交替的读数。被耦合到这样的A/D转换器的处理器然后可被使用来通过逻辑地比较由A/D转换器取得的各个参考传感器和边缘传感器读数而生成第一输出或第二输出。
因此，上述的媒体边缘传感器装置提供极精确的自校准边缘检测电路，包括最小数目的物理部件和很少或不需要主机逻辑块处理额外开销。
本发明也设想其它媒体边缘传感器装置。如上所述，透明度媒体传感器允许打印机，或其它这样的设备，确定每个标签的开始点用于垂直图像对准，和确定媒体供应用完的时间。透明的媒体传感器与两种通用类型的媒体一起工作带有凹槽或开孔的不透明(或几乎不透明)的媒体，和带有在标签之间的不太不透明的区域的局部不透明的媒体。这两种类型的媒体的例子是带有凹槽的卡座，和在连续衬垫上冲切(die cut)标签。第一种类型的不透明度分布在它移动到传感器时在凹槽或开孔期间具有短的时间间隔的0％不透明度的标签期间是100％不透明的。第二种类型的不透明度分布在它移动到传感器时在标签间的间隙期间具有短的时间间隔的较小的不透明度(B％)的标签期间是某个不透明度量(A％)。在这两种类型中，当媒体被用完时，由传感器看到的不透明度是0％。不透明度的范围，A％和B％，可以是非常宽的(例如从0％到100％)，以及在标签与间隙不透明度之间的差值(A％-B％)的范围也可以是非常宽的。
按照本发明的媒体边缘传感器配置可以在包括各种不同的类型的热打印机的各种各样的设备中被使用。例如，图10显示具有馈送路径32的标签打印机30的典型的例子，这是可以按照本发明的使用的类型。具体地，标签打印机30是其中不需要打字带条的直接热传送打印机。正如技术上已知的，打印是通过在媒体上打印头的选择地加热以创建加到每个标签的图像而执行的。在这种打印机中，媒体13的滚筒(未示出)被放置在主轴34，以及被馈送到可调节的导轨36和经过压纸滚筒38。打印机还包括打印头54，用于当在工作时盖子被关闭以使得打印头在媒体处在压纸滚筒38时与媒体接触时，打印在媒体13上。压纸滚筒38使媒体13前进，而同时打印头54选择地加热媒体，产生加到每个标签的图像。
为了监视沿馈送路径32移动的媒体13的不透明度分布，打印机还包括发射器76、传感器(或检测器)78和具有信号处理系统82(未示出)的主逻辑板80。虽然这种结构被显示为使用于标签，但它也可以使用于卡或其它类型的卡座，用于传感卡边缘和其它这样的媒体特性。通常，传感器78可以位于在媒体角色(在主轴34上)和压纸滚筒38之间的馈送路径32的任何地方。在图10的打印机上，传感器78沿在导轨36和压纸滚筒38之间的馈送路径32被放置，而发射器76被放置在打印机30的罩或盖子上。
在一个实施例中，发射器76是发光二极管(LED)，它发射红外能量到传感器78。传感器78响应于在它之前传送的媒体13的不透明度分布，产生输出电压信号。例如，图11显示传感器78的输出电压分布，作为发射器电流(或强度)的函数，对应于沿馈送路径32移动的给定的媒体13的半透明分布。在本例中，沿馈送路径32移动的媒体13的类型包括在连续衬垫上冲切的标签，以及具有沿它的半透明度分布的三个不同的不透明度级别“标签”，“标签间间隙”，和“媒体用完”。如图11所示，每个这些不同的不透明度级别对应于对于给定的发射器强度的不同的各个输出电压电平。
对于发射器电流的适当的调节，媒体不透明度分布将产生传感器输出信号，这些信号可以由在主逻辑板80上的信号处理系统82鉴别。因此，系统改变发射器76的发射器电流(强度)的能力提供对于产生具体的媒体13的想要的输出电压分布的控制的一种程度。控制的另一种程度是通过使用信号处理系统82达到的，正如下面描述的。
图12显示按照本发明的实施例的媒体边缘检测装置90的高级别框图。该装置90包括信号处理系统82，具有信号调节模块92、边缘传感模块94和处理器96。在处理器96的控制下，信号调节模块92内使用于把传感器输出信号归一化到一定的范围的、用于检测的水平，以及边缘传感模块94被使用来提供用于检测在这样的归一化的输出信号内的媒体过渡事件的逻辑。本发明的这些方面在下面详细地描述。处理器96还可被使用来执行多个其它功能，包括经由发射器控制电路98控制发射器76的操作。发射器76被定位来发射光束通过媒体13到传感器78。传感器78的输出可以被馈送到滤波模块100，该滤波模块可包括凹槽滤波器被使用来保住在某个频率范围内的信号而同时滤除环境光和可被检测的其它噪声。也可以包括放大器102，用来在信号被滤波后放大该信号。信号然后被提供到信号处理系统82，用于媒体边缘检测处理。
对于给定的发射器电流，传感器78响应于媒体13通过它时的不透明度分布产生输出电压信号。来自传感器78的输出电压信号可以由信号处理系统82进行分析。通过设置在对应于标签104和对应于标签间间隙106(或凹槽)的信号电平之间的阈值，处理器96可以确定媒体13中的这些点经过传感器78的时间。在一个实施例中，从传感器78的传感器点的到打印头54的打印行有一个固定的距离。假设媒体13不发生滑动，则在传感器78与打印行之间也有固定的电动机步长数目。结果，处理器96可以协调标签104的打印的开始点与自从标签经过传感器78的开始点以来走过的电动机步长的数目。
如上所述，处理器96也可被配置成改变加到发射器76的功率作为对于从传感器78产生想要的输出信号的一个控制的程度。微处理器产生和控制流过LED的电流和从而功率，可以有许多方法，包括任何数目的数字-模拟转换器。电器设计技术的技术人员将会看到，一个这样的方法是由数字控制的DC电压源通过固定的源电阻给LED提供电流。通过使用低输出阻抗的有源滤波器低通滤波脉冲宽度调制数字控制信号，可被使用来创建数字控制的DC电压源。这个方法在下面被假设，Di用来代表微处理器控制信号的接通关断占空比，该控制信号被低通滤波，以生成LED电流。
对于冲切的标签媒体类型，发射器电流被设置成使得标签104和标签间间隙106之间的信号差值最大化，而不把标签间间隙信号驱动到太接近媒体用完信号电平。信号处理系统82然后设置在标签与标签间间隙信号电平之间的、用于标签/标签间间隙标记的阈值，以及设置在标签间间隙信号电平与没有媒体存在信号电平之间的、媒体用完阈值。对于开凹槽的不透明的媒体，在发射器76中的电流，对于媒体13不存在，被设置得足够高，使得传感器的输出为最大值电平，和当标签104存在时被设置得足够高低，使得传感器的输出为最小值电平。在这种情形下，由于在凹槽与媒体用完之间没有不透明度差值，处理器96必须测量所有的凹槽的宽度，以及当凹槽超过最大规定的凹槽宽度某个余量时，假设媒体13是用完的。
图13显示按照本发明的实施例的、图12的信号调节模块92的简化的电路图。在高电平下，信号调节模块92被使用来放大和移位传感器78输出信号，以使得它们填充和处在处理器96的模拟数字转换器(未示出)的输入范围的想要的部分内的中心。在图13的实施例中，信号调节模块92是可变增益放大器，具有微处理器控制的增益和DC偏置调节。加到信号调节模块的输入“Vin”(或V1)是传感器78的输出(在由模块100和102执行的任何初级滤波和/或放大后)，以及信号调节模块的输出“Vout”(或V0)是处理器96的模拟-数字(A-D)转换器的输入。正如本领域技术人员将会看到的，图13所示的信号调节模块(或放大器)92的输出可被表示为如下Vout＝[(Vin-Voffset)*(1+R1/R2*Dgain)]，其中Voffset(或Vos)是“虚拟接地”偏移电压，以及Dgain是开关(SW)的微处理器控制的接通-关断占空比。
正如这个公式表示的， 图13所示的放大器的增益项由Gain＝1+(R1/R2)*Dgain限定，其中Dgain是用于开关(SW)的增益控制PWM(脉冲宽度控制)信号的接通-关断占空比，R1是反馈电阻，以及R2是从负的运算放大器输入端到虚拟接地(Voffset)的总的电阻。所以，Dgain＝(Gain-1)(R1/R2)。正如下面描述的，Voffset和Dgain提供用于控制信号调节模块92的输出的装置，它又提供用于控制被提供到边缘传感模块94和处理器96的输入的装置。微处理器产生和控制诸如Voffset的参考电压，可以有许多方法，包括任何数目的数字-模拟转换器。电器设计技术的技术人员将会看到，一个这样的方法是通过使用低输出阻抗的有源滤波器来对脉冲宽度调制的数字控制信号进行低通滤波。这个方法在下面被假设，De被使用来代表微处理器控制信号的接通关断占空比，该控制信号被低通滤波，以生成虚拟接地参考Voffset。
例如，通过使用在主逻辑板80上的固件，信号调节模块92可被使用来通过控制虚拟接地参考Voffset和开关SW的接通关断占空比Dgain中的一项或二者，而产生想要的输出信号Vout。具体的，通过使用处理器96控制这两个参数(Voffset和Dgain)，信号调节模块(或放大器)92可被使用来放大和移位传感器78输出信号，以使得填充和处在处理器96的A-D转换器的输入范围的想要的部分内的中心。因此，除了如上所述，通过改变发射器76的强度而提供的控制方面以外，本发明还提供对于给定的媒体13成形由边缘传感模块94和处理器96看到的不透明度分布的控制的另两个方面。使用这些参数作为用于放大和/或移位给定的媒体13的不透明度分布以便在处理器96的A-D转换器的输入范围的想要的部分内适配的装置，允许最佳检测媒体过渡事件。
图14显示对于其不透明度分布是在处理器96的A-D转换器的输入范围的想要的部分内适配的给定的媒体13，如何计算虚拟接地偏移电压Voffset和将产生这个偏移电压的脉冲宽度调制信号的相应的接通关断占空比Doffset。参照图14，V1和V2分别代表在由信号调节模块92处理之前在媒体13的标签部分和标签间间隙部分处取的实际的传感器电压(即，这些电压对应于图13上的Vin)。另一方面，Target_V1(或VT1)和Target_V2(或VT2)分别代表对应于V1和V2的想要的输出电压。换句话说，Target_V1和Target_V2规定处在处理器96的A/D转换器的工作输入范围内，但对应于在媒体13的标签与标签间间隙部分之间的实际的输入电压扩散(V1-V2)的、(来自信号调节模块92的)输出电压电平的想要的范围。
因此，信号调节模块92的目标是取得在媒体13的标签与标签间间隙部分之间的实际的输入电压扩散(V1-V2)，以及变换它，以使得它适配于由Target_V1和Target_V2规定的想要的电平范围内。例如，在图14的具体的实施例中，由Target_V1和Target_V2代表的想要的电平范围对应于处在处理器96的A/D转换器的工作范围的5％和50％之间的电平范围。
在知道对于媒体13的实际的(或采样的)输入值(V1和V2)和信号调节模块92的相应的目标输出值(Target_V1和Target_V2)后，放大器的需要的增益和虚拟接地偏移电压Voffset可以从下式进行计算Gain＝(Target_V2-Target_V1)/(V2-V1)。而且，由于图13所示的放大器的线性特性，也成立Gain＝(Target_V2-Voffset)/(V2-Voffset)。所以，由此得出Gain*(V2-Voffset)＝(Target_-V2-Voffset)；(V2-Voffset)*Gain+Voffset＝Target_V2；Voffset-(Gain*Voffset)＝Target_V2-(Gain*V2)；Voffset*(1-Gain)＝Target_V2-(Gain*V2)，以及最后Voffset＝(Target_V2-(Gain*V2))/(1-Gain)如上所述，图13所示的放大器的增益项由Gain＝1+(R1/R2)*Dgain限定，其中Dgain是用于开关SW的脉冲宽度调制信号的接通-关断占空比；R1是反馈电阻；以及R2是从负的运算放大器输入端到虚拟接地(Voffset)的总的电阻。所以，Dgain＝(Gain-1)(R1/R2)。
既然已计算想要的虚拟接地偏移电压Voffset，也可以找出生成这个虚拟接地Doffset的PWM信号的具体的占空比，因为偏移占空比与偏移电压的关系是线性的。具体地，因为这个关系是线性的，本领域技术人员将会看到(Doffset-De1)/(De2-De1)＝(Voffset-V1)/(V2-V1)，其中De1和De2分别是产生等于V1和V2的偏移电压的偏移电压生成PWM信号的占空比。正如下面更详细地描述的，关于图15，当找到标签和标签间间隙电压V1和V2时，也找到相应的虚拟接地偏移电压占空比De1和De2。如上所述，虚拟接地偏移电压占空比De代表被使用来生成虚拟接地参考Voffset的微处理器控制信号的接通-关断占空比。
正如本领域技术人员将会看到的，由于当对于图13所示的差分放大器，输入电压Vin等于虚拟接地Voffset时Vout＝Vin＝Voffset，与增益无关，有可能确定De1和De2。这变为明显的，如果调用图13上的公式，Vout＝Voffset+Gain*(Vin-Voffset)， 其中Gain＝1+(R1/R2)*Dgain。当Vin与Voffset之间的差值是零时，由此得出Vout＝Voffset，与增益无关，因为任何增益乘零仍旧是零。因此，确定对应于具体的输入电压Vin的虚拟接地偏移电压占空比的一个方法是调节放大器的虚拟接地Voffset，通过调节De直至增益改变时看不到Vout的改变为止。所以，回到(Doffset-De1)/(De2-De1)＝(Voffset-V1)/(V2-V1)，由此得出(Doffset-De1)＝(Voffset-V1)/(V2-V1))*(De2-De1)，以及最后Doffset＝(((Voffset-V1)/(V2-V1))*(De2-De1))+De1图15显示按照本发明的实施例的、用于确定对于规定的媒体13的虚拟接地偏移电压(Voffset)和生成这个偏移电压的相应的接通关断占空比(Doffset)的媒体传感器校准逻辑图。处理在步骤1开始，其中系统通过沿馈送路径32移动媒体13直至找到第一稳定的输出为止而找出第一稳定放大器输出媒体位置(“点A”)。然而，在媒体13从它的当前的位置(无论该位置在何处)被移动前，系统设置增益为最小值(1V/V)和增加LED(或发射器)电流Di，直至信号调节模块(或放大器)92的输出电压Vout等于VT2为止。如果发射器电流Di在输出电压Vout达到VT2之前达到最大值，则系统增加增益直至Vout＝VT2。这个过程通过把信号Vout放置在处理器96的A/D转换器的工作区域的中心(即，因为在图14的实施例中，VT2被设置为对应于A/D转换器的工作区域的50％点的电平)，允许媒体不透明度的小的改变的最佳检测。
通过发射器电流Di和这样设置的增益，媒体13然后沿馈送路径32移动，直至找到第一稳定输出为止。如果出现在微处理器96的模拟数字转换器处的信号(Vout)移动到转换器的工作范围以外，即，信号饱和/或截止，则增益从而发射器(LED)电流降低，直至信号返回到A/D转换器的工作范围。第一稳定输出是通过移动媒体13直至对于被认为足够大的以保证标签的边缘不处在发射器76和传感器78的检测器之间的距离得到稳定的信号(Vout)为止。这个媒体位置被称为点A。
在步骤2，系统找出LED电流Di，以使得信号调节模块92的放大器输出(Vout)等于上部电平目标值(VT2)，增益被设置为最小值(1V/V)。通过设置增益为最小值(1V/V)，放大器输出电压(Vout)等于放大器输出电压(Vin)，这样的电压的实际的数值是LED电流Di的函数。因此，对于被设置为最小值(1V/V)的增益，系统把Di从最小值增加到最大值，如果Vout＝VT2，则停止。在这个步骤结束时(即，当Vout达到VT2时或当D1达到它的最大值(DiMAX)时，无论哪个首先发生)，系统记录当前的输出电压(Vout)为VOA，其中VOA代表在点A时放大器92输入电压(传感器78输出电压)，LED电流Di被设置为在步骤2得到的数值。因为还不能确定点A是在媒体13的标签上还是在标签间间隙部分，所以还不知道VOA是对应于V1还是对应于V2，正如对于图14描述的。
处理过程在步骤3继续进行，其中系统找出对应于等于在点A时放大器92输入电压(VOA)的偏移电压的偏移占空比DeA。为了做到这一点，系统首先指出Vout，增益被设置为最小值(1V/V)。这个数值可被称为在点A时Vout的无增益值。系统然后进行设置增益为最大值，它应当使得Vout增加或饱和。接着，如图15的步骤3所示，系统把虚拟接地偏移电压占空比De从最小值增加到最大值，如果Vout降低到低于以前指出的点A的无增益值，则停止。在Vout降低到低于以前指出的点A的无增益值的这样的时间，DeA被设置为使得Voffset等于Vin的De的数值。系统然后设置增益为最小值(1V/V)，准备用于找出下一个稳定的放大器输出媒体位置(“点B”)。
下一个稳定的放大器输出媒体位置(“点B”)在步骤4找到。在一个实施例中，系统通过沿馈送路径移动媒体13发起这个步骤，直至找到下一个稳定的输出为止。下一个稳定的输出是通过移动媒体13直至对于被认为足够大的以保证标签的边缘不处在发射器76和传感器78的检测器之间的距离得到稳定的信号(Vout)为止。这个媒体位置被称为点B。如果这是这个步骤第二次被执行，则系统可以沿馈送路径32往回移动媒体13，而不是向前移动。一旦找到下一个稳定的输出，系统就记录当前的输出电压(Vout)作为VOB，其中VOB代表在点B时放大器92输入电压(传感器78输出电压)，LED电流Di被设置为在步骤2得到的数值。
处理过程在步骤5继续进行，其中系统找出对应于等于在点B时放大器92输入电压(VoB)的偏移电压的偏移占空比DeB。为了做到这一点，系统首先指出Vout，增益被设置为最小值(1V/V)。这个数值可被称为在点B时Vout的无增益值。系统然后进行设置增益为最大值，它应当使得Vout增加或饱和。接着，如图15的步骤5所示，系统把虚拟接地偏移电压占空比De从最小值增加到最大值，如果Vout降低到低于以前指出的点B的无增益值，则停止。在Vout降低到低于以前指出的点B的无增益值的这样的时间，DeB被设置为使得Voffset等于Vin的De的数值。系统然后设置增益为最小值(1V/V)，准备用于找出下一个稳定的放大器输出媒体位置，如果必须的话。
系统然后进到步骤6，其中确定是否需要减小LED电流Di。具体地，如果在点B，Di＞DiMIN和Vout＞VT2，则减小LED电流。如果这正是这种情形，则不用移动媒体13，校准过程返回到步骤2，其中系统再次找出LED电流Di，以使得信号调节模块92的放大器输出)Vout)等于上部电平目标值(VT2)，增益被设置为最小值(1V/V)。具体地，对于被设置为最小值(1V/V)的增益，系统把发射器电流Di从最小值增加到最大值，如果Vout＝VT2，则停止。系统然后进行如上所述的其余步骤的每个步骤。
另一方面，如果在步骤6系统确定不需要减小LED电流，因为Di已经等于DiMIN或Vout＜＝VT2，系统进到步骤7，在其中它对于点A和B归类放大器输出和偏移占空比值。换句话说，正在是在这时，系统确定是点A对应于标签和点B对应于标签间缝隙，还是反过来。具体地，如果VOA＞VOB，则V2＝VOA，De2＝DeA，V1＝VOB，和De1＝DeB。或替换地，如果VOB＞VOA，则V2＝VOB，De2＝DeB，V1＝VOA，和De1＝DeA。对于点A和B被适当地归类，系统进到步骤8，其中它按照以上对于图14讨论的以下公式计算最后的虚拟接地偏移电压(Voffset)和相应的占空比(Doffset)∶Gain＝(VT2-VT1)/(V2-V1)；Dgain＝(Gain-1)(R1/R2)；Voffset＝(Gain*V2-VT2)/(Gain-1)；和Doffset＝((Voffset-V1)/(V2-V1)*(De2-De1))+De1，其中占空比被限于在0％与100％之间的数值。
本发明的另一个方面包括使用平均技术来确定媒体13的所取得的不透明度测量值的平均值。这些平均值又可被使用来得到以上得到的相应的信号电平的甚至更好的估值或代表。除了例如由于存在标签与标签间缝隙造成的媒体13的不透明度改变以外，还有由于大多数媒体类型不是完全均匀而造成的、媒体不透明度的误差信号。误差信号也可以是由传感器部件的某些时变的性能特性引入的。媒体13中这样的非一致性和/或相关的传感器部件的性能特性产生噪声信号，在它移过传感器78的传感点时这些噪声信号基本上沿媒体的不透明度分布行进。
结果，在沿媒体13的第一点，诸如在校准的开始点，进行的不透明度测量(例如，V1，V2)不总是沿媒体遇到的其它点的代表。具体地，如果仅仅一组不透明度测量值被使用来取得如上所述的适当的信号电平以及这些测量值正好是沿媒体13的其它点的非典型的，则最终得到的增益和偏移值也是这样的其它的点的非典型的。因此，通过平均在不同的时间和在沿媒体13的不同的点取得的一系列不透明度测量值，系统可得到平均的标签不透明度更好的估值或代表，和同样地，对于媒体的平均的间隙不透明度的估值。
图16显示与对于给定的媒体13确定虚拟接地偏移电压(Voffset)和相应的占空比(Doffset)有关的第一组可能的情形，其中位置A在标签上以及位置B在间隙上。在图16的第一种情形下，标签不透明度足够高，以防止在位置A处传感器信号达到VT2，LED电流处在最大值。在位置B，间隙不透明度低于标签不透明度，但仍旧足够高，以防止传感器信号达到VT2，LED电流处在最大值。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图16的底部显示的相应的第一虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
在图16的第二种情形下，标签不透明度足够高，以防止在位置A处传感器信号达到VT2，LED电流处在最大值，以及间隙不透明度足够低，允许在位置B处传感器信号超过VT2。所以，如上所述，系统在间隙(新的点A’)处重新开始校准，然后移回到标签(新的点B’)。这将导致较低的LED电流，它又将导致传感器信号在标签处是较低的。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图16的底部显示的相应的第二虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
在图16的第三种情形下，标签不透明度允许在位置A处传感器信号达到VT2，LED电流处在最小值与最大值之间，以及间隙不透明度足够低，以便在位置B处传感器信号超过VT2，LED电流处在来自位置A的设置值。因此，系统在间隙(新的点A’)处再次重新开始校准，然后移回到标签(新的点B’)。这将导致较低的LED电流，并可导致最小电流，在点A’处传感器信号超过VT2。所以，传感器信号在标签处是较低的。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图16的底部显示的相应的第三虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
在图16的第四种情形下，标签不透明度足够低，以使得在位置A处传感器信号超过VT2，即使LED电流处在最小值。而且，间隙不透明度低于标签不透明度，使得在位置B处传感器信号超过在位置A处传感器信号和VT2，LED电流处在来自位置A的设置值。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图16的底部显示的相应的第四虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
图17显示与对于给定的媒体13确定虚拟接地偏移电压(Voffset)和相应的占空比(Doffset)有关的第二组可能的情形，其中位置A在标签上以及位置B在间隙上。在图17的第一种情形下，标签不透明度足够高，以防止在位置A处传感器信号达到VT2，LED电流处在最大值。间隙不透明度高于标签不透明度，导致在位置B处较低的信号。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图17的底部显示的相应的第一虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
在图17的第二种情形下，间隙不透明度足够低，以允许在位置A处传感器信号达到VT2，LED电流处在最大值与最小值之间。而且，标签不透明度高于间隙不透明度，导致在位置B处较低的信号。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图17的底部显示的相应的第二虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
在图17的第三种情形下，间隙不透明度足够低，以使得在位置A处传感器信号超过VT2，即使LED电流处在最小值。正如也是在这种情形下显示的，标签不透明度高于间隙不透明度，导致在位置B处较低的信号。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图17的底部显示的相应的第三虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
在图17的第四种情形下，间隙不透明度再次足够低，以使得在位置A处传感器信号超过VT2，即使LED电流处在最小值。而且，标签不透明度高于间隙不透明度，但不是足够高，导致在位置B处信号低于VT2。因此，在这种情形下，信号调节模块(或放大器)92以在图17的底部显示的相应的第四虚线表示的方式放大和移位传感器78的输出信号。
对于上述的自校准媒体边缘传感器装置，本媒体边缘检测装置也可被配置成工作在黑色标记检测模式(或反射模式)。例如，在一个实施例中，本发明是在双向模式之间可选择的。在第一模式下，传感器78和相关的信号处理系统82如上所述地工作，监视由于在标签之间的空间造成的输送带透明度改变。在第二模式下，传感器78和相关的信号处理系统82监视由于被放置在媒体13的背面的黑色标记20的通过而造成的输送带反射率改变。为了加上第二模式，第二发射器79可被放置在传感器78附近，以照射媒体13的传感器一侧。对于电路工作在黑色标记检测模式下，第一发射器76被禁止第二发射器79被供应能量。
正如前面在图8-9中类似地显示的，当传感器接收来自输送带的第二发射器79的输出反射，造成在黑色标记20之间的上升的输出时，传感器78的信号电平进程以反转的稳态工作。当达到黑色标记时来自输送带的最终得到的降低的反射由传感器78接收，造成传感器输出电平的下降。在一个实施例中，在黑色标记(或反射)检测模式下媒体13的不透明度分布可被反转，以使得最终得到的不透明度分布出现得如在传输模式下那样多。使用上述的技术，通过再次控制加到发射器电流的一个或多个功率和信号调节模块92的增益与虚拟接地偏移电压，系统将产生传感器输出信号，该输出信号可以由在主控制逻辑板80上的信号处理系统82鉴别。
本发明的另一个方面包括使用准直的光源，诸如VCSEL或用于传感媒体边缘检测事件的面发射激光器。以上的实施例最初是在使用用于发射器76的LED上下文中描述的。然而，LED的一个问题在于，它们没有把光束排成列，而是发出发散的和没有聚焦的光。因为LED没有聚焦，在相应的检测器窗口上的开孔必须相当宽，结果，检测器往往接收许多环境光和其它噪声。提供更聚焦的光束的改进的(例如，较低的功率，不太昂贵的)激光技术的到来允许改进的边缘检测性能，具有较小的噪声和与LED有关的其它问题。在某些情形下，这表明把边缘检测精度提高4倍或更多。
图18显示按照本发明的实施例的、使用例如VCSEL120的媒体边缘检测装置108的高级别框图。装置108包括信号处理系统110，具有信号调节模块112、边缘传感模块114和处理器116。处理器116可被使用来执行多个功能，包括经由VCSEL120控制电路118控制VCSEL120的操作。然而，应当指出，加到VCSEL120的功率典型地不是像以上关于加到LED发射器76的功率变化所描述的那样变化。在一个实施例中，所使用的激光器120是由Osram制造的、具有反射式发射机的型号SFH9210VCSEL。如图所示，VCSEL120被配置成发送红外光束通过媒体13到传感器122。
传感器122的输出信号可被馈送到滤波模块124，该滤波模块包括凹槽滤波器，被使用于保住在一定的频率范围内的信号而滤除环境光和可被检测的其它噪声。还可以包括放大器126，用于在信号被滤波后放大信号。信号然后被提供到信号处理系统110，其中信号调节模块112被使用来把信号归一化为一定的范围的电平，用于检测。在一个实施例中，信号调节模块112在呈现归一化的信号到边缘传感模块114之前调节信号到它的输入电平的约60％。边缘传感模块114然后可被使用来确定如上所述的、与媒体13有关的各种过渡事件。例如，通过使用以上的技术，边缘传感模块114可被使用来确定对于媒体13的标签信号电平和标签间间隙信号电平，这些电平又可被使用来设置适当的阈值，用于检测标签的边缘。
对于上述的其它实施例，应当指出，VCSEL120和相应的传感器122可被配置成对于给定的应用作用在媒体13的任一侧。同样地，VCSEL120也可以被配置成工作在反射模式，其中接收机/传感器(未示出)被放置在与VCSEL相邻或与VCEL集成，用于接收媒体13的一侧(例如，背面)反射的返回信号。在再一个实施例中，多个传感器122可以沿媒体13的一侧放置，以及VCSEL120可被配置成沿媒体路径来回移动，以便找出凹槽、黑色带条和在标签上的其它识别标记。
虽然上述的本发明是对于传感讨论的，其中标签的边缘是用于用标签对准打印机或打印头，以便在打印时在标签上有适当的记录和数据，但应当看到，这些技术具有在打印机内的各种其它使用。这包括有需要检测标签的存在的任何情形。例如，某些打印机包括诸如图19所示的装料杆组件，它允许标签在被打印后被剥离，以及以剥离的状态呈现给用户。组件128包括与媒体的衬垫或衬背相联系的装料杆130以及与压纸滚筒38相联系的装料滚筒132。在装料模式下，具有标签的媒体通过装料杆被馈送，以及衬垫在压纸滚筒38与装料滚轮之间被馈送。当媒体通过压纸滚筒前进时，衬垫或衬背与标签134分隔开，以及标签被呈现给用户。
在这个具体的例子中，典型地不希望打印机在用户除去以前的标签之前进行打印。否则，前面的标签可能跌落到地面或粘接到打印机上。这对于无标签媒体也可能是一个问题。例如，打印机可被使用于打印在连续的媒体，诸如打印收据，该收据在打印后可被剪切，部分剪切，或撕去。可能希望在取下前面的收据之前不打印下一个收据。而且，某些打印机使用在其背面有粘接剂的无衬垫媒体，它粘贴到打印机，或如果在下一次打印之前没有被取下，粘贴到地面。
图19显示可消除这种关心的本发明的实施例。具体地，实施例包括传感器136，它是装料组件的一部分或是在装料组件附近。传感器被引导到装料杆130的前面，用于感知是否存在标签。在一个实施例中，传感器可包括LED或准直光源，诸如面发射激光器，VCSEL或类似的激光器系统，把光引导到装料杆前面的位置。传感器还可包括光接收机。当存在标签时，来自光源的光从标签反射到传感器。一旦标签被去除，传感器不再传感反射的光。这个传感器指示可以由打印控制器监视，由此确定何时去除标签。这可以类似地被使用在无标签媒体应用，诸如收据打印机和使用无衬垫媒体的打印机。
图19显示其中传感器分别包括两个传感器138和140的具体的例子。其中的一个传感器138被引导到装料杆130前面的位置，以便感知标签的存在。另一个传感器140在它从装料杆130馈送到装料滚轮132时，被引导到衬垫或衬背材料。在这个结构中，传感器可监视在装料杆前面标签的存在和衬垫或衬背材料。传感器138表示标签何时存在。
传感器140可以有几个用途。例如，它可被使用来确定标签的装料是否有问题。如果标签没有从衬垫适当地剥离，则它将继续通过衬垫馈送到装料滚轮。当标签行进通过传感器140时，传感器将通知不透明度的改变以及告知打印控制器有阻塞或故障。
另外或替换地，传感器140也可以被自动使用来传感打印机的装料模式结构。具体地，大多数打印机被配置成从标签剥离或不剥离衬垫或衬背。某些打印机要求用户通过装料杆和装料滚轮主动馈送衬垫或衬背，而其它打印机提供向下触发装料杆机制，它在装料模式下由用户启动来放置打印机。不幸地，通过大多数这些传统的系统，用户必须人工地输入到打印机，工作在装料模式结构。然而，在本发明中，传感器140可被使用来传感衬垫或衬背何时存在在装料杆与装料滚轮之间，以及自动传递到打印机控制器，打印机处在装料模式。
在再一个另外的或替换的实施例中，任一个或两个或可能的几个传感器138和140可被打印机使用来保证用户适当地安装媒体。例如，传感器140在装料模式时可以沿衬垫或衬背的打算的馈送路径被放置。如果用户表示他/她正在装料模式下使用打印机，则这些传感器可以提供信息到打印机控制器，保证媒体通过装料杆和装料滚轮被适当地馈送。
传感器138和140也可被使用来传递有关标签和/或衬垫或衬背材料的信息。具体地，标签可包括机器可读的、在标签的背面上的信息，诸如标记、条形码等等，它们可被传感器138检测和当标签被剥离时被传递到打印机控制器。同样地，衬垫可包括当标签被剥离时可看见的、在顶部面上的信息。信息可被传感器140检测或读出，以及被传递到打印机控制器。
如图10所示，传感器76和78可被放置在打印机机壳内在媒体卷与打印头之间的位置。这个传感器或传感器系列也可被使用来确定被放置在打印机中的媒体的类型。例如，传感器可以传感在标签与衬垫之间的过渡，以及传递到打印机控制器媒体是有衬垫的标签库。打印机可以使用这个信息来把打印机放置在装料模式。
如上所述，实施例可以使用准直光源，诸如面发射激光器或VCSEL。如图19所示，光源和用于检测标签的存在的传感器可以放置在打印机外面或在打印机开孔附近。在这种位置时，外部光可以影响传感器性能。准直光源的使用允许使用具有更窄的光接受窗口的传感器，这又减小环境光对传感器的影响。
在以上的说明中，所提到的比值、整数或部件具有已知的等价物，这样的等价物在这里被合并成正好像单独地阐述的。
虽然本发明是通过实施例的说明被显示的，以及虽然实施例以相当详细的细节被描述的，但本申请人不打算限制或以任何方式限制所附权利要求的范围到这样的细节。本领域技术人员将会容易地看到附加优点和修改方案。所以，本发明在它的更加广泛的方面不限于具体的细节、代表的设备、方法和所显示和描述的说明性例子。因此，可以从这样的细节作出不同的内容但不背离申请人的一般性发明概念的精神或范围。而且，可以看到，可以作出改进和/或修改方案而不背离由以下的权利要求规定的本发明的范围或精神。
权利要求
1.用于检测移动的输送带的过渡边缘的通过的系统，其中过渡边缘改变输送带的能量穿透性，系统包括发射器，能够发射能量指向输送带，其中发射的能量是传送通过输送带或由输送带反射的至少一项；边缘传感器，被定位成接收在发射的能量与输送带互动后发射的能量，以及用于提供对应于从所述发射器接收的能量电平的输出信号；参考传感器，被定位成接收在发射的能量与输送带互动后发射的能量，以及用于提供对应于从所述发射器接收的能量电平的输出信号，其中所述参考传感器在移动输送带的方向上具有比起所述边缘传感器更宽的视场；以及比较器，与所述边缘传感器和所述参考传感器通信，并从它们处接收各个信号，所述比较器由从所述边缘传感器和所述参考传感器接收的信号确定输送带上的过渡边缘。
2.按照权利要求1的系统，其中所述参考传感器的更宽的视场是通过把参考传感器孔放置在输送带与所述参考传感器之间和把边缘传感器孔放置在输送带与所述边缘传感器之间而形成的；参考传感器孔被对准，与边缘传感器孔相比较，其孔区域的更大的部分沿媒体行进的方向取向。
3.按照权利要求2的系统，其中参考传感器孔总的沿平行于媒体行进的方向对准，以及边缘传感器孔沿总的垂直于媒体行进的方向对准。
4.按照权利要求1的系统，其中参考传感器输出信号包括偏置，该偏置限制参考传感器输出信号为大于边缘传感器输出信号的低电平和小于边缘传感器输出信号的高电平。
5.按照权利要求4的系统，其中通过在所述参考传感器与所述边缘传感器之间的故意的传感器失配而形成偏置。
6.按照权利要求4的系统，其中通过调节被连接到所述参考传感器的下拉电阻的电阻值而形成偏置。
7.按照权利要求1的系统，其中所述发射器是发光二极管以及由所述发射器发射的能量是红外光和可见光之一。
8.按照权利要求7的系统，其中被供应到所述发射器的电流电平具有与参考传感器输出信号反转的关系。
9.按照权利要求1的系统，其中所述参考传感器的更宽的视场通过被定位在输送带与所述边缘传感器之间的孔而被形成。
10.按照权利要求1的系统，其中所述参考传感器和所述边缘传感器被放置在输送带的第一侧，和所述发射器被放置在输送带的第二侧，其中从所述发射器发射的能量被发射通过输送带到所述参考传感器和所述边缘传感器。
11.按照权利要求10的系统，还包括位于所述参考传感器和所述边缘传感器附近的第二发射器，其中从所述第二发射器发射的能量被输送带反射到所述参考传感器和所述边缘传感器。
12.按照权利要求1的系统，其中所述发射器位于所述参考传感器和所述边缘传感器附近，其中从所述发射器发射的能量被输送带反射到所述参考传感器和所述边缘传感器。
13.按照权利要求1的系统，其中所述比较器当由所述参考传感器提供的信号大于由所述边缘传感器提供的信号时提供第一输出，以及当由所述参考传感器提供的信号小于由所述边缘传感器提供的信号时提供第二输出。
14.按照权利要求13的系统，其中所述比较器包括一对A/D转换器，被耦合到处理器，处理器通过逻辑比较A/D转换器的输出而生成第一输出与第二输出之一。
15.按照权利要求13的系统，其中所述比较器包括具有从每个所述参考传感器和所述边缘传感器获取交替的读出值的复用器的A/D转换器，A/D转换器被耦合到处理器，处理器通过逻辑比较由A/D转换器获取的各个参考传感器和边缘传感器读数值而生成第一输出与第二输出之一。
16.按照权利要求1的系统，其中所述参考传感器被调整为经由被放置在所述发射器与所述参考传感器之间的圆柱形透镜而具有比所述边缘传感器更宽的视场。
17.一种检测移动的输送带的过渡边缘的通过的方法，其中过渡边缘改变输送带的能量穿透性，所述方法包括以下步骤从发射器发射能量指向输送带，其中发射的能量是传送通过输送带或由输送带反射的至少一项；在边缘传感器处接收在发射的能量与输送带互动后发射的能量，边缘传感器提供对应于从发射器接收的能量电平的输出信号；在参考传感器处接收在发射的能量与输送带互动后发射的能量，参考传感器提供对应于从所述发射器接收的能量电平的输出信号，其中参考传感器在移动输送带的方向上具有比边缘传感器更宽的视场；以及从边缘传感器和参考传感器的输出信号确定在输送带上的过渡边缘。
18.按照权利要求17的方法，其中参考传感器通过用参考传感器孔覆盖参考传感器和用边缘传感器孔覆盖边缘传感器而被调整成在媒体路径上具有比边缘传感器更宽的视场。
19.按照权利要求18的方法，其中参考传感器孔总的沿平行于媒体行进的方向对准，以及边缘传感器孔沿总的垂直于媒体行进的方向对准。
20.按照权利要求17的方法，其中所述确定步骤包括使用与所述边缘传感器和所述参考传感器通信的比较器，所述比较器被配置成接收来自些传感器的各个信号。
21.按照权利要求20的方法，其中所述比较器当由所述参考传感器提供的信号大于由所述边缘传感器提供的信号时提供第一输出，以及当由所述参考传感器提供的信号小于由所述边缘传感器提供的信号时提供第二输出。
22.按照权利要求21的方法，其中所述比较器包括一对A/D转换器，被耦合到处理器，处理器通过逻辑比较A/D转换器的输出而生成第一输出与第二输出之一。
23.按照权利要求17的方法，还包括把参考传感器输出信号偏置为高于边缘传感器输出信号的低电平状态和小于边缘传感器输出信号的高电平状态的步骤。
24.按照权利要求17的方法，其中参考传感器输出信号的偏置包括调节参考传感器输出的下拉电阻的电阻值。
25.一种用于检测移动的输送带的过渡边缘的通过的系统，其中过渡边缘改变输送带的能量穿透性，系统包括发射器，被定位来发射能量指向输送带，其中发射的能量是传送通过输送带或由输送带反射的至少一项；传感器，被定位成接收在发射的能量与输送带互动后发射的能量，以及输出传感的信号；边缘传感模块，与所述传感器通信，用于从传感信号感知在输送带的过渡边缘；以及处理器，与所述边缘传感模块通信，其中所述处理器被配置成用于确定分别对应于输送带的标签部分和标签间间隙部分的标签信号电平和标签间间隙信号电平；设置在标签与标签间间隙信号电平之间的标签/标签间间隙阈值；以及检测何时传感的信号至少与标签/标签间间隙阈值一样大。
26.按照权利要求25的系统，还包括与所述传感器通信的信号调节模块，用于放大和移位来自传感器的传感器输出，以便把传感器输出归一化到一定范围的用于检测的电平。
27.按照权利要求26的系统，其中信号调节模块放大和移位来自传感器的传感器输出，以使得归一化的传感器输出填充所述用于检测的电平的一定范围并在所述范围的中心。
28.按照权利要求26的系统，其中信号调节模块包括可变增益放大器，具有处理器控制的增益和DC偏移调节，用于调节来自传感器的传感器输出。
29.按照权利要求25的系统，其中所述处理器还被配置成控制由所述发射器发射的能量电平。
30.按照权利要求25的系统，其中所述处理器还被配置成确定对应于在发射器与传感器之间不存在媒体的媒体用完信号电平；设置在标签间间隙与媒体用完信号电平之间的媒体用完阈值；以及检测信号调节模块的归一化的传感器输出何时穿过媒体用完阈值的时间。
31.按照权利要求30的系统，其中所述处理器还被配置成设置发射器能量为一个电平，该电平使得在标签与标签间间隙信号电平之间的信号差值最大化而不用驱动标签间间隙信号电平太接近于媒体用完信号电平。
32.按照权利要求25的系统，其中输送带包括标记在标签之间的各个标签间间隙的凹槽，以及所述处理器还被配置成测量每个凹槽的宽度，以确定是否发生媒体用完事件，所述确定至少部分地基于所述测量的宽度是否超过最大的规定的凹槽宽度一个设置的余量。
33.按照权利要求32的系统，其中所述处理器还被配置成设置发射器能量为一个电平，该电平对于使得传感器输出在没有媒体存在时成为最大电平是足够高的，以及该电平对于使得传感器输出在有标签存在时成为最小电平是足够低的。
34.一种检测移动的输送带的过渡边缘的通过的方法，其中过渡边缘改变输送带的能量穿透性，方法包括以下步骤发射能量指向输送带，其中发射的能量是传送通过输送带或由输送带反射的至少一项；接收在发射的能量与输送带互动后发射的能量，以及输出传感的信号；从传感信号确定分别对应于输送带的标签部分与标签间间隙部分的标签信号电平与标签间间隙信号电平；设置在标签与标签间间隙信号电平之间的标签/标签间间隙阈值；以及检测传感的信号何时穿过标签/标签间间隙阈值的时间。
35.按照权利要求34的方法，还包括放大和移位传感的信号，以便把传感的信号归一化到一定范围的用于检测的电平。
36.按照权利要求35的方法，其中所述放大和移位传感器输出的步骤使得归一化的传感器输出填充所述用于检测的电平的一定范围并在所述范围的中心。
37.按照权利要求35的方法，其中所述放大和移位传感器输出的步骤包括使用具有处理器控制的增益和用于调节传感器的传感器输出的DC偏移调节的可变增益放大器。
38.按照权利要求34的方法，还包括控制由所述发射步骤发射的能量电平以改变传感的信号的增益的步骤。
39.按照权利要求34的方法，还包括以下步骤确定对应于在发射器与传感器之间不存在媒体的媒体用完信号电平；设置在标签间间隙与媒体用完信号电平之间的媒体用完阈值；以及检测归一化的传感器输出何时穿过媒体用完阈值的时间。
40.按照权利要求39的方法，还包括设置发射器能量为使得在标签与标签间间隙信号电平之间的信号差值最大化而不用驱动标签间间隙信号电平太接近于媒体用完信号电平的电平的步骤。
41.按照权利要求34的方法，其中输送带包括标记在标签之间的各个标签间间隙的凹槽，以及方法还包括测量每个凹槽的宽度以确定是否发生媒体用完事件的步骤，所述确定至少部分地基于所述测量的宽度是否超过最大的规定的凹槽宽度一个设置的余量。
42.按照权利要求41的方法，还包括设置发射器能量为一个电平步骤，该电平对于使得传感器输出在没有媒体存在时成为最大电平是足够高的，以及该电平对于使得传感器输出在有媒体存在时成为最小电平是足够低的。
43.一种用于检测从打印机的开孔处延伸的媒体的存在的系统，包括打印头，用于打印在媒体上；压纸卷筒，被定位在所述打印头附近，用于推进所述媒体穿过所述打印头并朝向打印机的开孔前进；以及传感器，被定位在所述压纸卷筒附近，用于检测媒体存在的时间。
44.按照权利要求41的系统，其中所述传感器被定位在所述开孔附近。
45.按照权利要求41的系统，还包括被定位在所述压纸卷筒附近的剪切装置，用于在打印后剪切媒体，其中所述传感器被定位在与所述压纸卷筒相反的、所述剪切装置的一侧，用于传感媒体何时从打印机被取下的时间。
46.按照权利要求41的系统，还包括打印控制器，其中所述传感器确定媒体的特性和把该特性提供给所述打印控制器。
47.按照权利要求41的系统，其中媒体包括被定位在衬垫上的标签，所述系统还包括与所述压纸卷筒相邻的剥离组件，用于在标签被打印后把标签与衬垫分离开，其中所述传感器被定位在所述剥离组件附近，用于传感在标签与媒体的衬垫分离开后标签的存在。
48.按照权利要求41的系统，其中媒体包括被定位在衬垫上的标签，所述系统还包括与所述压纸卷筒相邻的剥离组件，包括剥离杆，用于在标签被打印后把标签与衬垫分离开，其中当衬垫围绕剥离杆的边缘卷绕时标签被分离，以及其中所述传感器包括被定位在所述剥离杆附近的传感器，用于传感在标签被取下后衬垫的存在。
49.按照权利要求41的系统，其中媒体包括被定位在衬垫上的标签，所述系统还包括与所述压纸卷筒相邻的剥离组件，包括剥离杆，用于在标签被打印后把标签与衬垫分离开，其中当衬垫围绕剥离杆的边缘卷绕时标签被分离，以及其中所述传感器包括被定位在所述剥离杆附近的第一传感器，用于传感在标签从衬垫处被取下后标签的存在；以及被定位在所述剥离杆附近的第二传感器，用于传感在标签被取下后衬垫的存在。
50.按照权利要求41的系统，还包括光源，用于发射能量指向媒体，其中发射的能量是传送通过媒体或由媒体反射的至少一项。
51.按照权利要求48的系统，其中所述光源发射准直的光。
52.一种用于检测从打印机的开孔处延伸的媒体的存在的方法，包括推进在压纸卷筒与打印头之间的媒体和进到打印机的开孔；以及在压纸卷筒附近的位置处进行传感，用于检测媒体何时存在。
53.按照权利要求50的方法，其中所述传感步骤在开孔附近的位置处进行传感。
54.按照权利要求50的方法，还包括在打印后剪切媒体，以及其中所述传感步骤传感媒体何时从打印机被取下。
55.按照权利要求50的方法，其中所述传感步骤确定媒体的特性。
56.按照权利要求50的方法，其中媒体包括被定位在衬垫上的标签，所述方法系统还包括在标签被打印后把标签与衬垫分离开，其中所述传感步骤传感在标签与媒体的衬垫分离开后标签的存在。
57.按照权利要求50的方法，其中媒体包括被定位在衬垫上的标签，所述方法还包括提供与所述压纸卷筒相邻的剥离组件，包括剥离杆；在标签被打印后把标签与衬垫分离开，其中当衬垫围绕剥离杆的边缘卷绕时标签被分离，以及其中所述传感步骤传感在标签被取下后衬垫的存在。
58.按照权利要求50的方法，其中媒体包括被定位在衬垫上的标签，所述方法还包括提供与所述压纸卷筒相邻的剥离组件，包括剥离杆；在标签被打印后把标签与衬垫分离开，其中当衬垫围绕剥离杆的边缘卷绕时标签被分离，以及其中所述传感步骤包括传感在标签从衬垫处被取下后标签的存在；以及传感在标签被取下后衬垫的存在。
59.按照权利要求50的方法，还包括发射能量指向媒体，其中发射的能量是传送通过媒体或由媒体反射的至少一项。
60.按照权利要求57的方法，其中所述发射步骤发射准直的光。
61.一种用于检测移动的输送带的过渡边缘的通过的系统，其中过渡边缘改变输送带的能量穿透性，系统包括准直光源，能够发射能量指向输送带，其中发射的能量是传送通过媒体或由媒体反射的至少一项；传感器，被定位成接收在发射的能量与输送带互动后发射的能量；以及边缘传感模块，与所述传感器通信，用于感知在输送带的过渡边缘。
62.按照权利要求59的系统，还包括与所述边缘传感模块通信的处理器，所述处理器被配置成用于确定分别对应于输送带的标签部分和标签间间隙部分的标签信号电平和标签间间隙信号电平；设置在标签信号电平和标签间间隙信号电平之间的标签/标签间间隙阈值；以及检测所述传感器的输出何时穿过标签/标签间间隙阈值的时间。
63.按照权利要求59的系统，还包括与所述传感器通信的信号调节模块，用于把所述传感器输出归一化到一定范围的用于检测的电平。
64.按照权利要求59的系统，其中所述准直光源是垂直腔体表面发射激光器(VCSEL)和面发射的激光器的至少一项。
65.一种用于检测移动的输送带的过渡边缘的通过的方法，其中过渡边缘改变输送带的能量穿透性，方法包括发射准直的能量指向输送带，其中发射的能量是传送通过输送带或由输送带反射的至少一项；传感在准直的能量与输送带互动后发射的能量；以及确定在输送带的过渡边缘。
66.按照权利要求63的方法，还包括确定分别对应于输送带的标签部分和标签间间隙部分的标签信号电平和标签间间隙信号电平；设置在标签信号电平和标签间间隙信号电平之间的标签/标签间间隙阈值；以及检测所述传感器的输出何时穿过标签/标签间间隙阈值的时间。
67.按照权利要求63的系统，把所述传感器输出归一化到一定范围的用于检测的电平。
全文摘要
公开了各种各样的边缘检测装置，包括利用通常显示的参考和边缘传感器的输出作为比较器的输入的边缘检测方法和装置。参考传感器被配置成具有宽度的视场，而边缘传感器被配置成具有窄的、高增益的、视场。所以，参考传感器对于边缘通过具有宽的信号响应，而边缘传感器具有陡的和窄的信号响应。当两个信号被偏置成互相交叉时，比较器输出改变状态，表示边缘的通过。因为参考传感器提供与边缘传感器也接收到的实时显示电平直接有关的基本信号电平，参考传感器提供合并大多数随机误差源的、沿过渡斜坡的边缘传感器的切换点。
文档编号G01N21/84GK1938209SQ200580009705
公开日2007年3月28日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月30日
发明者罗伯特·埃尔哈德, 马丁·施万, 劳伦斯·斯莫伦斯基, 菲利普·塞弗伦斯, 菲利普·马斯廷尼克, 克里斯·布拉范德 申请人:Zih公司