便携式设备与图像的打印方法，该便携式设备的记录介质、笔以及基准点的制作方法

专利名称：便携式设备与图像的打印方法，该便携式设备的记录介质、笔以及基准点的制作方法
便携式设备与图像的打印方法，该便携式设备的记录介质、笔以及基准本发明涉及一种便携式设备以及在一材料基板上提供的一打印区域中打印图像的方法。本发明更涉及用于实现该打印方法的ー个数据记录介质、笔以及一基准点。本发明特别涉及“无接触”打印设备，也就是说，设备中的打印头不直接与其上产生打印的基板有物理接触。打印设备包括-至少ー个笔，此笔配备有在打印区域中可手动定位的打印头，-一测量单元，用于测量打印头的位置，-一控制单元，用于控制打印头且适合于控制该基板上的一预定义图像点的打印。举例而言，这种设备在美国专利申请US 5 861 877中有披露。在此第一所知的设备中，笔的位置使用加速度计或ー类似位置传感器測量。因此，笔的位置測量相对于它的出发点被测量。为了正确地打印图像，这意味着，笔的出发点关于其上待打印图像的基板正确的定位。手动执行此操作被证明是乏味的。此外，一旦打印过程已经开始，它必须继续完成。这是因为如果没有完成图像的打印时笔从基板撤回，则此打印只能通过将笔非常精确地定位干与先前使用的出发点相同的出发点再继续。不可能在打印区域的任何点恢复此图像的打印。与此第一设备并列，美国专利申请US 6 808 330已经提出一第二打印设备，第二打印设备中笔的位置通过纳入基板内部的位置标签测量。当笔经过这些标签之ー时，笔会读取它，以确定其相对于基板的位置。然而，第二设备不能够用以在缺乏位置标签的任何基板上打印图像。其他的打印设备，类似在专利申请DE 10 2005 003 333或WO 2004/015980中描述的一祥，使用标记以检测笔的位置。然而，这些设备不允许在基板上真正的“无接触”打印。举例而言，它们不能够用以在通过与笔的一部分简单的实体接触可变形或破裂的柔性或易碎基板上打印图像。此外，这些设备中没有提供任何装置，以避免不正确的打印距离。本发明的目的之一在于弥补至少ー个这些缺点。因此，本发明涉及一便携式打印设备，其中-该设备包括至少ー个可去除的基准点，这些基准点手动定位于基板上且按照独立于此基板上的基准点位置的预定义关系，与待打印的图像的ー对应点相联系，-測量单元适合于测量打印头关于基准点的位置，-控制单元适合于根据以下确定待打印的图像点 打印头相对于基准点实际测量的位置，以及 一图像点与此基准点相联系的预定义关系，以及-控制单元适合于从打印头的位置的測量确定笔和基板之间的距离以及防止如果此距离大于一预定阈值时，防止在基板上打印此图像。基板上至少ー个基准点的定位以及笔相对于基准点的位置測量用以在与此基准点一体的參考系中定位笔。因此，测量的位置独立于笔的出发点。因此，在上述设备中，不必要在一精确的出发点上定位笔。当打印已经中断时，还可能在打印区域的任何点恢复打印过程。基准点与基板为机械上独立。因此,上述设备允许在任何基板上打印。最后，避免笔与基板之间的ー过远距离的不正确打印。上述的打印设备的实施例可包括ー个或多个以下特点■測量単元还适合于测量打印头相对于基准点的定向且控制单元根据此测量的方向适合用于控制打印头；■此设备包括-至少两个基准点，-測量单元适合于测量这两个基准点之间的距离，以及-控制单元还适合于根据测量的这两个基准点之间的距离确定待打印的图像点，用以与此距离成比例伸长或收缩图像；■装置包括至少ー个中继标记，中继标记与基准点无关可手动定位，此中继标记与其相对于基板的位置无关，没有按照ー预定关系和ー图像点相联系，并且测量单元还包括-ー传感器，用于侦测在与中继标记一体的參考系中笔的位置，-ー传感器，用于侦测中继标记相对于基准点的位置，以及-ー变换器，用于将在与中继标记一体的參考系中表示的笔的测量位置转换为相对于基准点的位置；■测量单元包括-至少ー个磁场传感器以及至少ー个磁场源，磁场传感器或源容纳于笔中，而另ー个容纳于基准点或中继标记中，-一测定仪，用于从通过此传感器进行的磁场源辐射的磁场之測量中确定打印头相对于基准点的位置；■磁场传感器为三轴磁场传感器以及磁场源为三轴磁场源；■测量单元包括-一波的至少ー个发射器以及ー个接收器，适合于在笔和基准点或中继标记之间传播此波，发射器或接收器容纳于笔中，同时另ー个容纳于基准点或中继标记中，以及-一测定仪，用于从发射器与接收器之间的波传播时间确定打印头相对于基准点或中继标记的相对位置。此设备的这些实施例更具有以下优点-在打印期间考虑打印头相对于基准点的定方向，用以提高打印质量，-使用至少两个基准点与測量这两个基准点之间的距离，用以与此距离成比例伸长或收缩打印的图像，-使用中继标记用以增加打印区域的尺寸而不增加用以测量笔的位置的信号的功率，
-利用磁场传感器和磁场源以精确地测量笔相对于基准点的位置，-使用三轴磁场传感器和源使得可能在同一时间使用相同的传感器和相同的源，用以测量笔相对于基准点的位置和定向，-使用一发射器和接收器，用以从一波的传播时间测量笔的位置，并且因此获得准确的测量。本发明还涉及ー种图像的打印方法，此种图像的打印方法使用容纳于一笔中的打印头，在一材料基板上提供的打印区域中打印ー图像，其中笔手动可定位于打印区域中用于在基板上打印一预定义的图像点，此种图像的打印方法包括-在基板上手动定位至少ー个可去除的基准点，此基准点通过与基板上的基准点的位置无关的ー预定义的关系，与待打印的图像的ー对应点相联系，-測量打印头相对于基准点的位置，
-根据以下确定待打印的图像点 打印头相对于基准点的真实测量的位置，以及 将ー图像点与基准点相联系的预定义关系，-控制打印头用以在基板上打印预定义的图像点，-此种图像的打印方法包括从打印头的位置的測量中确定笔与基板之间的距离，以及如果此距离大于ー预定阈值则防止在基板上打印图像。本打印过程中的实施例可包括以下特征■此种图像的打印方法包括測量打印头相对于基板的定向，并且如果打印头相对于基准点的测量的定向不包含于通过一顶角及一预定义方向定义的喷墨授权锥体中，则防止在基板上打印此图像；以及■此种图像的打印方法包括测量笔相对于基板的定向且根据测量的定向调整基板上喷墨的数量。本发明还涉及ー种数据记录介质,此种数据记录介质包括ー些指令，当这些指令通过ー电子计算器执行时，用于实现上述打印方法。本发明还涉及ー种笔，用以实现上述的打印设备，此笔包括适合于測量打印头相对于基准点的位置的测量单元的这些元件中的至少一部分，还包括一控制单元，控制单元适合于从测量的打印头的位置中确定笔与基板之间的距离，并且适合于如果此距离大于一预定阈值则防止在基板上打印图像。最后，本发明还涉及ー种用于实现上述设备的控制单元，此控制単元程序化用以从打印头位置的測量中确定笔与基板之间的距离，并且用于当此距离大于ー预定阈值时防止在基板上打印此图像。本发明将自说明的阅读中得到更好的理解，本说明作为ー非限定性的例子提供，并且结合图式部分描述。-图I是本发明第一实施例的一打印设备之示意性透视图，-图2是使用图I中的打印设备的一打印方法之流程图，-图3是本发明第二实施例的一打印设备之示意性透视图，以及-图4是本发明第三实施例的一便携式设备之示意性平面图。在这些图式中，相同的參考标号是表示相同的元件。在以下的本说明中，将不详细描述本领域之技术人员所知的特点和功能。图I表示出在一水平材料基板4上打印ー图像的设备2。
在这里，图像是指可以在基板4上打印的任何类型的图案。这些图案可为黑色及白色或灰度或如果必要为具有色调的颜色。这些图案可对应照片、几何图案或其他。基板4具有一平坦和水平的顶面。基板4可由任何能够打印的材料形成。这里，基板4可由如果与打印头直接相接触时可被损坏的材料形成。举例而言，该材料可为ー柔韧性及易碎的薄膜，例如人体皮肤、蜘蛛网、牛奶膜、啤酒泡沫等。设备2为便携式的，也就是说，它由ー个人直接运输而不需要技术提升装置。为此目的，设备2的元件的总重量通常小于10千克(kg)，较佳小于5或I千克(kg)。为了便于运输，设备2的元件的总体积通常小于O. 15立方米(m3)，以及较佳小于10_3或10_4立方米(m3)。设备2包括ー笔8，笔8由一操作者可手动定位于基板4的顶面上的一打印区域上 方，其中基板4的内部待打印图像。笔8必须与基板4垂直分隔开一高度h，高度h比ー个非零阈值S3更大，以便避免在与基板直接相接触。这里，打印区域10为具有ー宽度L和长度Lg的矩形。笔8基本上沿着一纵向轴Al延伸。笔8的尺寸提供为，以使得笔8能够容易通过操作者的手处理。例如，笔8的长度小于20厘米(cm)且其宽度小于5厘米(cm)。笔8的重量通常小于I千克(kg)，以及较佳地小于200克(g)。笔8包括ー个打印头12，打印头12聚集用于在基板4上打印所需要的所有元件。举例而言，打印头12为ー配备有以下元件的喷墨打印头-—个或多个要投射于基板4上的墨之容槽，-至少ー个墨喷嘴，以及-至少ー个执行器，用以将墨自容槽转移至该墨嘴且将墨投射于基板4上。这里假定，每个墨喷嘴大致与轴Al相平行延伸。笔8还包括-一控制单元14，用于控制打印头12，-ー内存16，包括要在基板4上打印的图像，-一接 ロ 18，以及-ー电源(图未示)，用以其运作，例如电池。控制单元14与内存16相连接。记录于内存16中的图像在ー标准格式下，例如“位图”格式下编码。这里，待打印的图像为ー个矩形图像。控制单元14由适合于执行ー个数据记录介质上记录的指令的可编程电子计算器制造。为此目的，内存16包括ー些指令，当这些指令通过控制単元14执行时，用于执行图2中的方法。接ロ 18用以将笔8连接至一电脑用以将待打印的图像记录于内存16中。设备2还包括可去除基准点，这些可去除基准点在基板4上可手动定位。为了表示，在本发明之本实施例中，设备2包括四个基准点20至23。基准点20至23添加至已经存在的基板4上。因此，这些基准点机械地独立于基板4，并且能够由操作者自由地定位于基板4上。这里，这些基准点沉积于基板4上且仅仅通过重力在基板4上保持到位。每一基准点按照与基板上的基准点之位置无关的ー预定义关系，与待打印的图像点相联系。此预定义的关系例如记录于内存16中。这里，这个预定义关系表示每个基准点20至23对应于待打印的矩形图像的ー个角度。因此，这些基准点划定打印区域10。设备2包括一測量打印头12相对于基准点20至23的位置和定向的単元。该单元測量打印头的六个自由度。为此，打印头的位置和定向分别由在关于基准点20没有任何自由度的固定的正交XYZ參考系中，两个三元x、y、z和θχ、0y、θζ坐标表示。这里，XYZ參考系的X和Y方向平行于基板4的顶表面，而Z方向垂直地延伸。角度θχ、0丨以及θζ对应于轴Al与X、Y、Z方向产生的角度。为了确定打印头12的位置，在本发明之本实施例中，笔8和基准点20至23分别配备有电磁波发射器/接收器30及32。举例而言，发射器/接收器30及32为由首字母缩写词UWB更好所知的超宽带波的发射器/接收器。这些发射器/接收器的每ー个配备有用于测量波传输和接收时间的定时器，用以测量发射器/接收器30和32之间的波的传播时间。控制单元14还配备一测定仪33，用于由测量的传播时间确定笔8和基准点20至 23之间的传播时间。打印头的定向这里由与打印头作为一体的轴Al的定向表示。因此，打印头12之定向的測量包括測量角度Θχ、及ΘΖ。为此，測量单元还包括-一加速度计34以及ー磁强计36，关于笔8没有任何自由度固定，以及-多个加速度计38以及多个磁强计40，关于每一个基准点20至23没有任何自由度固定。举例而言，加速度计34与磁强计36容纳于笔8之内部。加速度计38与磁强计40容纳于每一基准点20至23之内部。加速度计34测量由轴Al与地球的重力场局部方向表示的垂直方向所产生的角度。磁强计36測量由轴Al与地球磁场的磁北产生的角度。较佳地，加速度计34和磁强计36放置于笔8离打印头12最远的部分中，用以提高轴Al定位测量的精确度。加速度计38測量由与基准点一体化的轴42与垂直方向产生的角度。磁强计40測量由轴Α2与磁北产生的角度。轴Α2的定向必须表示基板4的顶面之定向。为此目的，这里，每个基准点均遵照，以使得当它沉积于基板4之上时，轴Α2系统地垂直于基板4之顶面。举例而言，每一基准点包括至少ー个平面，该至少ー个平面垂直于轴Α2且倾向于在基板4的顶面直接支撑。较佳地，每个基准点包括不多于两个的这些平面，基准点的其他面为凹面。这里，每个基准点具有圆柱形，此圆柱形的的旋转轴为轴Α2。现在将关于图2的方法更详细地描述设备2之操作。较佳地，最初，在步骤50中，待打印的图像记录于内存16中。举例而言，为此，笔8经由接ロ 18连接至一台计算机。然后，在步骤52中，基准点20至23手动沉积于基板4上。这里，这些基准点的定位以便划定打印区域10的角度。在步骤54中，笔8通电然后进入打印区域10。然后，在步骤56中，測量打印头12相对于基准点20至23的位置。为此，測定仪33測量通过发射器/接收器30/32至基准点20至23传送的电磁波的传播时间。这些传播时间然后通过控制単元14以确定每个基准点20至23至打印头12的距离。类似地，在步骤56中，測量基准点20至23彼此之间的距离。根据这些不同的传播时间，控制単元14例如通过三角測量，确定打印头12在XYZ參考系中的x、y以及z的坐标。并行地，在步骤58中，还测量轴Al相对于X、Y以及Z方向的定向。为此，加速度计34和磁强计36分别测量轴Al相对于垂直以及磁北的定向。同时，每一基准点20至23的加速度计38和磁强计40分别测量轴A2相对于垂直以及磁北的定向。这些测量然后传送至控制单元14，控制单元14将这些測量相结合以获得轴Al在XYZ參考系中的θχ、0y以及θζ角坐标。根据笔8中的位置以及测量的定向，在步骤60中 ，控制单元14确定自打印头12至基板4的垂直距离h(图I)以及轴Al与垂直方向Z之间的角度θζ。在步骤62中，控制单元14检查是否该笔位于和基板之平面大致垂直的一墨投射授权锥体之内。例如，为此目的，距离h与角度θζ的绝对值与预定义的阈值S1以及S2相比较。如果距离h高于阈值S1或者如果角度θζ的绝对值高于阈值S2，则然后，在步骤64中，自动防止通过打印头12在基板4上喷墨。因此，阈值S1和S2定义喷墨授权锥体。当该笔没有在该锥体内部吋，也就是说，笔相距基板4太远或着对基板太倾斜吋，因为不能够正确执行，因此必须防止打印。在相反的情况下，该方法继续ー步骤66,在步骤66中计算在基板4上沉积的墨点P的坐标(图I)。点P为沉积通过打印头12喷墨的打印区域10的位置。点P的坐标从测量的打印头的坐标X、y、ζ以及θ χ、θ y、θζ·得。举例而言，点P的坐标通过计算由打印头喷射的墨之轨迹与打印区域10之间的交叉点的坐标得到。然后，在步骤68中，控制单元14识别与点P相关的内存16中记录的图像点，为此，使用与一图像点相关的每一基准点的预定义关系。举例而言，如果这一点没有已经完成，则在操作70期间，控制単元14自不同的基准点20至23关于笔8的位置计算打印区域10的大小。然后，在操作70期间，控制単元14计算拉伸因数，该拉伸因数能够用于将在XYZ參考系中表示的点P的坐标转换为要打印的图像的像素对应的ー个坐标。举例而言，沿着X及Y方向的两个拉伸因数Cx及Cy，分别使用下列公式计算Cx = (Limg/L)Cy = (Lgimg/Lg)其中Limg和Lgimg分别为待打印图像的宽度及长度。因此基准点之间的间距决定要打印的图像的尺寸。换句话而言，基准点之间的间距越宽，打印的图像越大。相反，基准点之间彼此越靠近，打印的图像越小。这里，在所有情况下，要打印的图像占据了整个打印区域。在这种特定情况下，由于打印区域与待打印的图像为矩形，因此拉伸因数Cx及Cy与点P的X、y坐标无关，保持不变。但是，如果打印区域与要打印的图像不具有相同的形状(例如，划定界限的打印区域为梯形并且要打印的图像为矩形)，然后拉伸因数Cx及Cy根据点P的χ、y坐标变化，以使得该图像始終完全充满打印区域。
一旦确定拉伸因数Cx、Cy，则在ー操作72期间，它们用以从该沉积点的χ及y坐标获得要打印的像素坐标。例如，X和I坐标分别通过拉伸因数Cx及Cy简单地倍乘。一旦确定要打印的像素，在步骤74中，単元14命令打印头打印在步骤68中确定的像素。较佳地，在该步骤中，喷射于基板上墨量根据笔8测量的方向调整。然后，在步骤77期间，打印像素的坐标储存于例如内存16中，然后单元14检查是否所有的图像像素已经被打印。如果所有的像素已经打印，则执行步骤78，步骤78期间自动停止打印过程。然后笔断电，基准点20至23从基板4上撤回。基板4上打印的图像将終止。 在相反的情况下，在步骤80期间，操作者朝向打印尚未完成的打印区域10的位置手动移动笔8。在完成这ー步骤80之后，只要待打印的图像的所有像素尚未在基板4上打印，则重复步骤56至80。图3表示一打印设备90，打印设备90除了用于测量打印头12的位置及方向的单元不相同之外，与打印设备2相同。更特别地，測量单元此次使用至少ー个三轴磁源以及至少ー个三轴磁场传感器制成。“三轴磁场源”表示能够在非共线方向的至少三个方向上传送磁场的磁场源。通常地，这些传输方向彼此正交。举例而言，这样的三轴源使用分别围绕三个相互垂直的绕组轴的三线圈制造。例如，每个线圈的匝数大致均匀分布于这三个绕组轴的交叉点O的两个边。这样ー个三轴磁场源由于集中于点O的三个磁点偶极子，因此能够形成为远场模式。当远离点O的距离被认为是三轴源最大尺寸的三至四倍时，则认为是远场。三轴源的最大尺寸，例如，等于线圈的最大长度。三轴源或者同时沿各传输轴或随着时间的推移顺次传输ー磁场。“三轴磁场传感器”表示能够测量在至少三个不共线的測量轴上磁场的发射的传感器。通常地，这些测量轴彼此正交。举例而言，制造这样ー个三轴传感器，除了线圈用于測量磁场的发射而不是发送一个磁场之外，按照与该三轴源类似的方式制造。在图3之实施例中，笔8由与笔8相同的ー笔92取代。然而，加速度计34和磁强计36由三轴磁场传感器94取代。传感器94加入至笔92，例如，容纳于该笔之内部。基准点20至23由基准点96至99取代，基准点96至99除加速度计38和磁强计40在基准点96中由一三轴磁场源102取代，以及在基准点97至99中由三轴磁场传感器104取代之外，与基准点20至23相同。发射器/接收器30及32保持为以允许笔和基准点96至99之间的数据交換。这些数据交換例如用以时间同步源102和传感器94及传感器104。测定仪33通过解析一方程组确定打印头12在关于基准点96没有任何自由度固定的XYZ參考系中的位置和定向。该方程组通过建模在三轴源102与三轴磁场传感器94之间的磁相互作用获得。在这个方程组中，打印头的x、y以及ζ和0x、0yW及θζ坐标为未知。关于这个方程组的更多数据例如可在专利申请EP 1502544中发现。也可參考专利申请 FR 0953462。打印设备90的操作，除了测量的打印头之位置以及定向不同之外，与关于图2描述的相同。图4表示一打印设备110，打印设备110例如，除其包括至少ー个中继标记之外，与打印设备90相同。为了简化图4中，仅表不出ー个中继标记112。中继标记112用以增加打印区域10的尺寸，而不必需増加用以测量打印头的位置和定向的信号之功率。更特别地，在本发明之本实施例中，由纳入于基准点96中的源102传送的磁场的有效范围由覆盖面积114表示。这里假设，覆盖面积114不足以延伸至包括基准点97及98。中继标记112包括发射器/接收器30/32，用以与其他基准点和笔92交換数据。中继标记112还包括ー个三轴磁场源，该三轴磁场源例如与 源102相同。这个源116的有效范围由覆盖面积118表示。中继标记112放置于覆盖范围内部以使得其自身的覆盖面积118充分延伸至包括基准点97和98。此外，这里，笔92位于覆盖面积118中且不位于覆盖面积114中。最后，中继标记112包括一个三轴传感器120,例如,三轴传感器120与传感器104相同。一坐标变换器122还安装于笔92中。由于基准点97及98与笔92仅仅位于覆盖面积118中，因此这些基准点97及98与笔92的位置和定向表示于ー个关于中继标记112没有任何自由度固定的V Y’ V參考系中(仅图4中所示的X’及Y’方向)。然而，由于中继标记112包括传感器120，因此中继标记112相对于基准点96的位置和定向被測量。从这些測量中，因为中继标记112在该XYZ參考系中的位置及定向已知，因此变换器122将在X’ Y’ V參考系中表示的x’、y’、z’坐标变换为在XYZ參考系中表示的坐标χ、y、ζ.从此以后，打印设备110的操作与打印设备90的操作相同。许多其他的实施例也是可行的。特别地，除喷墨打印之外的其他类型是可行的。举例而言，该打印头能够通过可以产生热转印、电子照相、或另一方法打印的另ー个打印头替换。基板可具有任何形状、任何关于垂直方向的倾斜、以及任何的大小或基板材料的类型。例如，基板可为ー张纸、一玻璃板、ー墙壁，一天花板，一村里等。仅墨随意地适应基板材料的类型。当该基板关于该垂直方向倾斜时，较佳地，这些基准点配备有将其附加于基板4的装置。举例而言，倾斜于和该基板相接触的这些基准点的平面涂覆有用于结合的粘接胶，以及然后从这些基准点或基板上手动拆卸下。如果打印区域比需要測量打印头的位置及定向所需要的信号范围更大，而不是使用中继标记，则这些基准点能够通过可以传送更大的功率及范围信号之基准点替换。基准点数目可超过四个。举例而言，超过四个的基准点简单地用以界定具有多于四个角度的打印区域，例如一五角打印区域。基准点的数量也可小于四个，并且，在一在简化的情况下，需要一単一的基准点。举例而言，在图3的实施例中，可省去打印设备90的基准点97至99。然而，在后一种情况下，拉伸因数已不再是两个基准点之间的距离的函数。因此，打印区域的尺寸为常数或系统地假设与该图像的尺寸相等或仅从该图像的尺寸中确定。或者，一图像像素与基准点相联系的预定义关系仅对于ー个或多个第一基准点预录，并且对于ー个或多个第二基准点不预先记录。举例而言，我们假定只有ー个第一基准点。然后，该预定义的关系通过计算为第二基准点确定。例如，该预定义的关系作为它们相对于第一基准点的位置测量的函数，以及来自于第一基准点与该图像的像素之间的预定义的关系，为第二基准点确定。基板4已描述为在要打印的面为平面的特定情况下。然而，另外，该面不必需为平面。举例而言，基板4可为半球形或有其他的折边。基于先前不同基准点之间的基板形状的知识，以及从笔相对于这些基准点的位置和定向的測量中，能够确定从笔到基板的距离。基准点不一定对应该图像的ー个角度。或者，例如，每个基准点与除该图像的ー个角度之外的该图像的预定点相联系。特别地，一个基准点可与该图像的中心相联系，而另ー个基准点与图像的上边缘的中点相联系。关于前述图式描述的在一方面，笔，另一方面，这些基准点之间不同元件的分布能够改变。另外，举例而言，控制单元和内存容纳于ー个基准点中。通常，在此描述的由笔的元件执行之所有功能可在笔和基准点之间具有不同的分配。其中记录有要打印的图像的内存也不一定在笔或ー个基准点中。举例而言，它可能位于通过一接ロ 18能够与笔8相联系的一计算机中。此种情况下，笔能够按照需要检索要打印的图像上的数据。对于磁源还可能在笔中且不在基准点中，或者对于多个磁源同时使用，其中至少一个位于基准点中以及其中至少ー个位于笔中。另外，源116与传感器120由三个线圈的相同的三轴组制造，其中该三个线圈的绕组轴不共线。此种情况下，三轴组在源模式或传感器模式下控制。当三轴组的线圈在源模式下控制时，它们用以产生磁场。在源模式下，三轴组与上述的一个三轴源相同。在传感器模式下，线圈不通电。因此，通过它们的外围磁通引起组成周围磁场之测量的电流的存在。在传感器模式下，三轴组与上述的三轴传感器之一相同。能够使用除超宽带波之外的其他类型的波。例如，能够使用声波。举例而言，拉伸因数可以独立地由两个基准点之间的距离确定。通常，此种情况下，这两个基准点用以标记要打印的图像的对角线，并且较佳地位于该对角线的两端。在另ー种选择中，省去拉伸因数的计算。此种情况下，打印区域的大小是固定的，否则只能从内存16中记录的图像的尺寸決定。另外，仅测量打印头的位置，而不测量它的方向。此种情况下，由于未知的数目减少，因此传感器和源的轴数能够減少。举例而言，双轴传感器或源可用以代替三轴传感器或源。使用的轴数也通过减少三轴传感器或源減少。笔的定向也可由四元代表。如果每一源不断产生具有ー个特定频率图案的周期的磁场，则然后源102与传感器94及传感器104之间通过发射器/接收器30、32的时间同步是不必要的。代替地，能够使用一同步检測。也可修改该打印方法。例如，能够省去自动打印的中断。此种情况下，在基板4上的打印通过操作者而不是自动停止。步骤77可进行改变，用以允许在打印区域的相同点上多个油墨层的叠印的连续打印。例如，在步骤77期间，在基板4的一点上的每一打印之后，记录打印的像素和打印的顔色。然后，在点P上的笔8的一第二通过期间，単元14自动选择点P上要打印的第二墨。 在相同点上笔的每次经过之间沉积的墨可相同或不相同。该相同点上的连续层上沉积的墨可混合或不混合。直到所有的涂料层已沉积于打印区域的每一点P上，打印才停止。步骤62可以修改，用以实施关于自动防止打印的机会的其他决策标准。例如，在一个简化的替代方式中，省去比较阈值S1或s2。在另ー种选择方式中，当测量的距离h小于预定义的阈值S3时，打印自动防止。当距离h降至阈值S3以下吋，ー个报警，例如声波信号自动触发，用以提醒用户笔8太接近于基板4,以及因此与基板相接触的风险。基板4与笔8之间的接触可损坏基板。在步骤68期间，打印头的控制可为轴Al定向的一函数。举例而言，墨喷射的流速或墨量根据轴Al关于垂直的定向调整。相反，可省去作为测量定向的ー个函数的喷墨量的调整。在另ー种选择中，设备2包括在相同打印区域中同时打印相同图像的多个笔。然后这样可能使得多个操作者在相同打印区域中，同时打印同一图像。为了通过每ー笔打印的相同图像的不同部分完全并列，它简单地在与基准点相联系的相同的參考系中，满足待 测量的每ー笔的位置。从属权利要求中所述的特征可与允许自动防止打印图像的特征无关而实施。特别地，如果笔太远离基板或对于基板过度傾斜，能够实现中继标记的使用而不实现防止打印图像的特征。
权利要求
1.一种便携式设备，用于在ー材料基板上提供的一打印区域中打印ー图像，其特征在干，该便携式设备包括 -至少ー个笔(8 ;92)，配备有在该打印区域中手动可定位的一打印头(12)， -至少ー个可去除基准点(20-23 ;96-99)，在该基板上手动可定位且通过与该基板上的该基准点的位置无关的预定义关系，与待打印的该图像的ー对应点相联系， -用于测量该打印头的该位置的一测量单元，适合于测量该打印头相对于该基准点的该位置， -一控制单元(14)，用于控制该打印头且适合于控制该基板上的一预定图像点的打印，该控制単元(14)适合于根据以下确定待打印的该图像点 籲该打印头相对于该基准点的实际测量的位置，以及 籲ー图像点与该基准点相联系的该预定义关系， 其特征在于，该控制単元(14)适合于从该打印头的该位置的測量中确定该笔与该基板之间的该距离且适合于当该距离大于ー预定阈值时，防止在该基板上打印该图像。
2.如权利要求I所述的便携式设备，其特征在于，所述的测量单元还适合于测量该打印头相对于该基准点的定向且该控制単元(14)还适合于根据该测量的定向控制该打印头。
3.如前述权利要求任意一项所述的便携式设备，其特征在于，所示的便携式设备包括 -至少两个基准点(20-23 ；96-99)， -该测量单元适合于测量该两个基准点之间的该距离，以及 -该控制単元(14)适合于还根据该两个基准点之间测量的该距离确定待打印的这些图像点，用以与该距离成比例伸长或收缩该图像。
4.如前述权利要求任意一项所述的便携式设备，其特征在干， -所述的便携式设备包括至少ー个中继标记(112)，该至少一个中继标记与该基准点无关手动可定位，该中继标记通过与其相对于该基板的位置无关的ー预定义关系，不与ー图像点相联系，以及 -该测量单元还包括 一传感器(94)，用于探测在与该中继标记一体化的參考系中该笔的该位置， 一传感器(120)，用于探测该中继标记相对于该基准点的该位置，以及 籲ー变换器(122)，用于将在与该中继标记一体化的该參考系中表示的该笔的该测量位置变换为一相对于该基准点的位置。
5.如前述权利要求任意一项所述的便携式设备，其特征在于，所述的测量単元包括 -至少ー个磁场传感器(94)以及至少ー个磁场源(102; 116)，该磁场传感器或该磁场源容纳于该笔中，而该另一个磁场传感器或磁场源容纳于该基准点或该中继标记中，以及-一测定仪(33)，用于通过该传感器，从由该磁场源辐射的该磁场的測量中，确定该打印头相对于该基准点或该中继标记的该位置。
6.如权利要求5所述的便携式设备,其特征在于,所述的磁场传感器(94)为一三轴磁场传感器且该磁场源(102;116)为三轴磁场源。
7.如权利要求I至4中任意一项所述的便携式设备，其特征在于，所述的测量単元包括 -一波的至少ー个发射器(30)及一个接收器(32)，该波适合于在该笔与该基准点或该中继标记之间传播，该发射器或该接收器容纳于该笔中，而该发射器或该接收器的该另ー个容纳于该基准点或中继标记之中，以及 -一测定仪(33)，用于从该发射器与该接收器之间的该波的传播时间，确定该打印头相对于该基准点或该中继标记的该位置。
8.一种图像的打印方法，该打印图像的方法使用容纳于一笔中的打印头，在一材料基板上提供的打印区域中打印ー图像，其中该笔手动可定位于该打印区域中用于在该基板上打印一预定义的图像点，该图像的打印方法包括 -在该基板上手动定位(52)至少ー个可去除的基准点，该基准点通过与该基板上的该基准点的该位置无关的一预定关系，与待打印的该图像的ー对应点相联系， -測量(56)该打印头相对于该基准点的该位置， -根据以下确定￠8)待打印的该图像点 籲该打印头相对于该基准点的该真实测量的位置，以及 籲将ー图像点与该基准点相联系的该预定义的关系， -控制该打印头用以在该基板上打印该预定义的图像点， 其特征在于，该图像的打印方法包括从该打印头的该位置的測量中确定￠0)该笔与该基板之间的该距离，以及如果该距离大于ー预定阈值则防止(64)在该基板上打印该图像。
9.如权利要求8所述的图像的打印方法，其特征在于，所述的打印图像的方法包括测量该打印头相对于该基板的该定向，并且如果该打印头相对于该基准点的该测量的定向不包含于通过一顶角及一预定义方向定义的喷墨授权锥体中，则防止在该基板上打印该图像。
10.如权利要求8或9所述的图像的打印方法，其特征在于，所述的图像的打印方法包括測量(58)该笔相对于该基板的定向且根据该测量的定向调整该基板上喷墨的数量。
11.ー种数据记录介质(16),其特征在于,该数据记录介质包括ー些指令，当这些指令通过ー电子计算器执行时用于实现如权利要求8至10项中的任何一项所示的图像的打印方法。
12.—种笔(8 ;92)，用以实现如权利要求I至7中任意一项所述的便携式设备，所述的笔配备有一打印头(12)，该打印头手动可定位于该打印区域中且该笔包括适合于测量该打印头相对于该基准点的该位置的该测量単元的这些元件中的至少一部分(30 ;94)，其特征在于，该笔包括一控制单元(14)，该控制单元适合于从测量的该打印头的该位置中确定该笔与该基板之间的该距离，并且适合于如果该距离大于ー预定阈值则防止在该基板上打印该图像。
13.—种控制単元(14)，用于实现如权利要求I至7中任意一项所述的便携式设备，其特征在于，所述的控制単元(14)程序化用以从该打印头位置的该测量中确定该笔与该基板之间的该距离，并且用于当该距离大于ー预定阈值时防止在该基板上打印该图像。
全文摘要
本发明涉及一种便携式设备，用于在一材料基板上提供的一打印区域中打印一图像，此种便携式设备包括至少一个可去除基准点，能够在基板上手动可定位且利用与基板上的此基准点的位置无关的预定义的关系，与打印的图像的一对应点相联系，一测量单元，能够测量打印头相对于基准点的位置，以及一控制单元，能够控制该打印头且适合于控制该基板上的一预定图像点的打印，该控制单元能够从打印头的位置的测量中确定笔与基板相分离的距离，并且适合于当此距离大于一预定阈值时，防止在基板上打印图像。
文档编号G06F3/033GK102648096SQ201080056108
公开日2012年8月22日 申请日期2010年11月10日 优先权日2009年11月12日
发明者薇薇安·凯汀, 马奎尔·奥宝 申请人:法国原子能源和替代能源委员会