基于机器视觉定位的打印机的制作方法

1.本实用新型涉及打印技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉定位的打印机。


背景技术：

2.现有的工业打印技术应用越来越广泛，可以在各种打印介质上打印。在如一些较为平整的面上，如t恤、幕布、纸箱等上面进行打印的时候，通常采用打印机，以起到快速、高效、精准打印的效果。
3.目前市面上销售的打印机需要批量打印产品的时候，通常需要用到治具来承载打印介质，因此需要将治具放置在指定的位置，与打印机构对应，便于打印机构定位精准打印。因此，在实际生产中，需要人工或者机械将打印介质上料至治具，再摆正治具到指定的位置，有利于打印机构能够精准对位，以精准打印。但是这样的操作在生产过程中，需要人为参与较多，不符合现阶段无人工厂的发展理念。因此，现有技术中的打印机有待改进。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种基于机器视觉定位的打印机，用以解决现有技术中的打印机需要人为参与较多，不符合现阶段无人工厂的发展理念的技术问题。
5.第一方面，本实用新型实施例提供一种基于机器视觉定位的打印机，所述打印机包括：
6.打印小车，用于承载喷头并相对所述打印介质运动；
7.承载机构，用于承载打印介质，所述承载机构设有光线可穿透的透光部；
8.视觉定位机构，用于采集所述承载机构上的打印介质的图像以用来对所述打印介质定位；
9.光源，所述光源用于在所述视觉定位机构采集所述打印介质的图像时提供照明；
10.其中，所述光源发出的光线直接部分照射在所述打印介质上部分透过所述透光部和/或经所述透光部后照射在所述打印介质上，以便所述视觉定位机构采集所述打印介质的图像。
11.进一步，所述承载机构包括承载平台，所述承载平台至少部分覆盖所述透光部。
12.进一步，所述承载平台全覆盖所述透光部。
13.进一步，所述光源包括第一光源，所述第一光源与所述视觉定位机构分别位于所述承载机构的两侧。
14.进一步，所述视觉定位机构与所述打印小车位于所述承载机构的同一侧。
15.进一步，所述第一光源发出的光部分照射在所述打印介质上，用于对喷射在打印介质上的液体进行预固化。
16.进一步，所述打印机还包括：第二光源，所述第二光源的发射端朝向所述第一光源的发射端。
17.进一步，所述第二光源与所述视觉定位机构位于所述承载机构的同一侧。
18.进一步，所述光源为面光源。
19.进一步，所述打印机还包括驱动机构，所述驱动机构驱动所述打印小车沿扫描方向往复运动。
20.综上所述，本实用新型的有益效果如下：
21.在本实用新型中，不管是采用光源直接照射在打印介质中，提高环境的亮度，以提高对打印介质的定位；还是光源发出的光透过透光部照射在打印介质上，能够提亮视觉定位机构对打印介质的轮廓进行定位，均能够提高对打印介质的定位精度。因此，本实用新型提供的打印机，相比现有技术中的打印机而言，不需要人为参与摆放打印介质，当打印介质放置在打印平台后，光线穿透透光部或者直接照射在打印介质上，可精准对打印介质进行定位。本实用新型采用视觉定位打印介质相对于承载机构的具体位置，不需要额外设置治具承载打印介质，也不需要人工或者机械上料以及校正打印介质的具体位置，大大的减少了设备的组件降低了设备成本；同时也降低了人工的使用，有利于提高成产效率，降低生产成本，因此，本实用新型解决了现有技术中的打印机需要人为参与较多，不符合现阶段无人工厂的发展理念的技术问题。具有生产效率高、生产成本低下的优点。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本实用新型的保护范围内。
23.图1为本实用新型实施例中打印机的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例中打印机的分解图；
25.图3为本实用新型实施例中打印机的侧视图。
26.图中零件部件及编号：
27.1、打印小车；2、承载机构；3、第一光源；4、第二光源；5、支架；6、视觉定位机构；7、操作组件；8、第一驱动机构；9、第二驱动机构；10、万向轮。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备
中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本技术实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本技术的保护范围之内。
29.以下结合附图1-附图3对本实用新型进一步详细说明。
30.本实用新型公开一种基于机器视觉定位的打印机，一般用于t恤、幕布、纸板等的批量打印，优选的用于打印较为平整的打印介质。适用于无人工厂中，能够对打印介质进行高精度的定位。具体的，如图1所示，打印机包括：打印小车1，用于承载喷头并相对打印介质运动；承载机构2，用于承载打印介质，承载机构2设有光线可穿透的透光部；视觉定位机构6，用于采集承载机构2上的打印介质的图像以用来对打印介质定位；光源，光源用于在视觉定位机构6采集打印介质的图像时提供照明；其中，光源发出的光线直接部分照射在打印介质上部分透过透光部和/或经透光部后照射在打印介质上，以便视觉定位机构6采集打印介质的图像。
31.在本实施例中，视觉定位机构6包括图像采集单元以及定位系统，视觉定位机构6采用现有的基于图像进行定位的方法，其原理再此不再一一赘述。本实用新型基于视觉定位的基础上进行改进，提供一种高精度对打印介质定位的打印机，减少打印过程中人为的参与，使整个打印过程更加符合现代化无人工厂的发展理念。
32.在本实施例中，打印介质表面优选为平面，可以将整个设备看做是2d打印。打印小车1朝向打印介质表面喷射液体，液体可以是根据打印的需求设置为白墨、彩墨、光油、涂层以及处理液中的一种或者多种。
33.该打印机设置为uv平板打印机，打印小车1喷头的位置距离承载机构2的表面设置为2.0毫米，在其他的实施例中，打印机也可以设置为高落差的打印机，对应视觉定位机构则为三轴定位，能够实现高精度，快速的对打印介质进行定位。具体的打印小车1包括：喷头以及固化机构，固化机构分别设置在喷头的两侧，喷头沿着扫描方向往复运动，实现往复式扫描打印。此外，开启喷头两侧的固化机构，固化机构设置为uv固化灯，uv固化灯在喷头沿着扫描方向扫描打印的同时，对喷射的液体进行固化。
34.透光部是透明材质制成的；透光部安装在承载机构2上可以是对应打印介质整个轮廓透光，也可以是对应打印介质的部分轮廓透光；视觉定位机构6拍摄到打印介质相对透光部的位置，即可快速精准的对打印介质进行定位。
35.视觉定位机构6朝向承载机构2的承载面设置，用于拍摄打印介质在承载机构2上的位置信息，位置信息可以是拍摄的图像。具体的，视觉定位机构6的采集范围覆盖了整个承载机构2，能够采集到整个承载机构2的图像，进而可以根据打印介质在承载机构2上的相对位置，对打印介质进行定位。
36.在本实用新型中，光源发出的光部分直接照射在打印介质上的意思是，光源设置在承载机构2承载面的一侧上，在视觉定位机构6采集打印介质图像的时候，直接照射在打印介质上，相当于提高环境的亮度。这种方案，打印介质部分直接照射在打印介质上，提高照射打印介质的环境亮度，另外一部分光线透过透光部，照射出去，不会反射至打印小车1处，造成打印小车1的喷头的液体固化，堵塞喷头。
37.另一种方案，光源发出光透过透光部后照射在打印介质的方案，一种可以是将光源设置在背离承载机构2的承载面的一侧，光源发出的光直接透过透光部，然后照射在打印介质上，这种采用背部光源的方式，更加有利于图像采集，更加有利于对打印介质的定位，
使定位更加精准。另外一种方案可以是将光源设置在承载机构2承载面的一侧，在背离承载机构2的承载面的一侧设置有反光部件，将透光透光部的光线反射再经过透光部再照射在打印介质上。该方案中，光源从承载机构2的一侧照射，大部分光线透过透光部经过反射部件反射再次经过透光部照射在打印介质上。此时由于视觉定位机构6安装的高度高于打印小车1的高度，且反射的光线由于打印介质的遮挡，不会作用在喷头上，但能够被视觉定位机构6采集，避免喷头被照射固化堵塞喷头，同时有利于视觉定位机构6采集打印图像。另外，光源设置在承载机构2的承载面的一侧，大部分光线从透光部穿过，少部分光直接照射在打印介质上，对打印后的液体进行预固化。
38.优选的，本实用新型还包括控制系统(图中未展示)，该控制系统与打印小车1以及视觉定位机构6电连接，用于根据视觉定位机构6产生的电信号控制打印小车1移动。具体的，控制系统可以采用现有的视觉算法也可以采用plc控制器，视觉定位机构6采集到图像进行处理，得到打印介质相对承载机构2的位置信息，控制系统根据该位置信息驱动打印小车1至对应的位置，控制喷墨打印。能够实现将打印介质随意摆放，都能进行精准定位打印，大大的减少了设备的组件降低了设备成本；同时也降低了人工的使用，有利于提高成产效率，降低生产成本，因此，本实用新型解决了现有的打印机存在生产效率低下的技术问题。具有生产效率高、生产成本低下的优点。对于该打印机的应用不应当仅限于本实施例的列举，在其他的实施例中，该打印机应用在无人工厂上，可以采用agv小车或者机器人将打印介质放置在打印承载机构2上，然后进行定位打印，实现无人操作环境，提高效率。
39.在本实用新型中，不管是采用光源直接照射在打印介质中，提高环境的亮度，以提高对打印介质的定位；还是光源发出的光透过透光部照射在打印介质上，能够提亮视觉定位机构6对打印介质的轮廓进行定位，均能够提高对打印介质的定位精度。因此，本实用新型提供的打印机，基于现有技术中的打印机，不需要人为参与摆放打印介质，当打印介质放置在打印平台后，光线穿透透光部或者直接照射在打印介质上，可精准对打印介质进行定位。本实用新型采用视觉定位打印介质相对于承载机构2的具体位置，不需要额外设置治具承载打印介质，也不需要人工或者机械上料以及校正打印介质的具体位置，大大的减少了设备的组件降低了设备成本；同时也降低了人工的使用，有利于提高成产效率，降低生产成本，因此，本实用新型解决了现有技术中的打印机需要人为参与较多，不符合现阶段无人工厂的发展理念的技术问题。具有生产效率高、生产成本低下的优点。
40.优选的，承载机构2包括承载平台，承载平台至少部分覆盖透光部。
41.在本实施例中，透光部可以对打印介质的部分轮廓进行定位，在视觉定位机构6上可以得出打印小车1与透光部的相对位置关系，当将打印介质放置在透光部后，便可以直接得出打印介质相对透光部的具体位置。透光部可以设置多个，如对应打印介质的四个顶角(具体可以根据打印介质的形状进行布局)设置，将打印介质的四个顶角对应在透光部；视觉定位机构6对应打印介质的四个顶角定位，就能够得出整个打印介质的具体位置，以实现对打印介质进行定位。
42.结合图1以及图2所示，优选的，承载平台全覆盖透光部。
43.此外，承载机构2的承载平台采用的是透明材质制成，承载平台整个都为透光部，此时的将打印介质放置在承载平台的任意部位，光源均会对打印介质的全部轮廓照射，便于视觉定位机构6对打印介质精准的灵敏定位。
44.透明材质制成的承载机构2会对光线较少的反射和折射，便于视觉定位机构6能够清晰的采集打印介质的图像，有利于高精度的对打印介质进行定位。选择玻璃作为承载机构2的工作平台，当然，也可以采用透明的亚克力或者其他透明的材质替代。优选的，选择透光性比较好的材质制成，避免，光源照射在透光部后发生反射、折射以及被吸收等，不利于对打印介质的定位。
45.优选的，结合图1以及图2所示，光源包括第一光源3，第一光源3与视觉定位机构6分别位于承载机构2的两侧。
46.在本实施例中，第一光源3位于承载机构2的一侧，视觉定位机构6设置于承载机构2的另一侧，相当于设置背部光源照射打印介质的一侧，
47.优选的，视觉定位机构6与打印小车1位于承载机构2的同一侧。
48.在本实施例中，视觉定位机构6以及打印小车1均位于承载机构2的同一侧，具体的，视觉定位机构6以及打印小车1均位于承载机构2的上方，第一光源3为与承载机构2的下方，也就是说，视觉定位机构6与第一光源3始终分别位于承载机构2的两侧，承载机构2采用透明材质制成，采用背部光源的方式，进行高度照亮以便于视觉定位机构6拍摄高精度照片。背部的第一光源3穿过透明的承载机构2，被打印介质挡住，在打印介质的边缘处形成明显的边界。因此，位于上方的视觉定位机构6能够清晰的拍摄到打印介质的边缘，因此可以清楚的界定视觉定位机构6的轮廓相对于承载机构2的位置信息，有利于高精度对打印介质视觉定位。值得注意的是，在其他的实施例中，视觉定位机构6也可以设置在承载机构2的下方，也就是背离打印小车1的一面，此时，第一光源3与打印小车1同一侧设置，且均设置于承载机构2的上方，使第一光源3向下照射的时候，光线穿过没有打印介质的地方，使打印介质的轮廓有明显的边界感，有利于视觉定位机构6高精度的拍摄打印介质，进一步有利于高精度对打印介质进行定位。
49.第一光源3设置为led灯光源。为了便于适配透明度不同的打印介质，led灯采用可调节波长的led灯。对应不同材质的打印介质，led灯波长及能量均不同。且第一光源3设置为面光源，即一整块为发光的led面板。具体的与承载机构2层叠设置，使承载机构22的承载平台的整个面都受到均匀的光照。
50.优选的，第一光源3发出的光部分照射在打印介质上，用于对喷射在打印介质上的液体进行预固化。
51.在本实施例中，第一光源3发射出去的光，部分照射在打印介质上，另外一部分从打印介质的边缘轮廓处照射出。照射在打印介质上光具有一定的能量，能够对打印介质加热，使打印介质上的液体受热固化。另外一方面，在打印前就需要对打印介质进行定位，此时开启第一光源，使第一光源照射到打印介质的背部，对相当于对整个打印介质的背部进行加热，当打印机打印了不同分步打印不同墨水后，不会产生墨水混合的絮状物，提高了打印的精度；另外一部分光线从打印介质边缘的背部照射出去，为视觉定位机构提供了照明，提高了打印介质的定位精度。因此将第一光源3设置在打印介质的背部，能够对打印介质背部加热，同时，打印介质也不会反射光照射喷头，导致喷头堵塞。
52.优选的，结合图1以及图2所示，打印机还包括：第二光源4，第二光源4的发射端朝向第一光源3的发射端。第二光源4与视觉定位机构6位于承载机构2的同一侧。
53.在本实施例中，第二光源4设置也为面光源，与承载机构2层叠设置。设置第二光源
4，当需要对打印的产品进行正面光照，拍摄产品的轮廓。第一光源3以及第二光源4可以同时工作，也可以择一工作。在本实施例中，视觉定位机构6穿过第二光源4，并固定在第二光源4上，其采集端与第二光源4所在平面齐平。在其他的实施例中，视觉定位机构6的位置可高于或者低于第二光源4。
54.优选的，打印机还包括：支架5，支架5跨设于承载机构2的两侧，且位于承载机构2的上方，视觉定位机构6以及第二光源4设置于支架5上。
55.在本实施例中，支架5正对承载机构2的上表面设置，覆盖整个承载机构2在竖直方向上的投影。支架5支撑第二光源4的边缘处，视觉定位机构6穿设在第二光源4上。支架5与承载机构2分体设置，有利于搬运、安装第二光源4以及视觉定位机构6。在其他的实施例中，支架5与承载机构2也可以一体设置。
56.优选的，光源为面光源。
57.在本实施例中，光源为板状结构，具体的，其板状结构上均匀布置有多个led灯珠，且led灯珠的波长可调节。使整个承载机构2的光线较为均匀，便于视觉定位采集机构采集打印介质的图像。第一光源3以及第二光源4均设置为面光源，第一光源3与承载机构2的承载平台层叠设置，以使第一光源3照射在承载机构2上个点的光线强度一致。
58.优选的，视觉定位机构6包括多个图像采集单元，所有图像采集单元的采集范围铺满承载机构2表面。
59.在本实施例中，设置个图像采集单元，图像采集单元设置为工业相机。多个图像采集单元分别对应承载机构2的顶角处设置。即承载机构2设置为长方形平板状，4个图像采集单元的采集范围能够铺满整个承载机构2的表面，每个图像采集单元采集到的画面得到一整幅完整的图，有利于获取整个打印介质全部的轮廓图像，从而有利于对打印介质全部轮廓进行定位，有利于高精度定位，保证打印精度。
60.进一步，视觉定位机构6用于获取打印介质的轮廓相对承载机构2的位置信息。
61.在本实施例中，视觉定位机构6获取打印介质的轮廓，对整个打印介质的轮廓进行定位，有利于提高打印精度。在其他的实施例中，也可以采用第二光源4进行照射打印介质上的需要打印的打印区域，根据获得的打印区域的位置信息进行控制打印小车1运动，进行高精度的打印。
62.优选的，打印机还包括驱动机构，驱动机构驱动打印小车1沿扫描方向往复运动。
63.进一步，打印机还包括驱动机构，驱动机构驱动打印小车1沿扫描方向往复运动。
64.在本实施例中，驱动机构包括第一驱动机构8以及第二驱动机构9，第一驱动机构8驱动打印小车1沿着扫描方向往复运动进行扫描打印，第二驱动机构9驱动打印小车1沿着与扫描方向垂直的方向进行运动步进。实现打印介质宽幅叠加。此外，驱动机构根据控制系统发出的信号驱动打印小车1移动具体的位移，在需要打印的地方进行打印。
65.优选的，如图3所示，承载机构2的下方设置第一光源3，第一光源3的下方形成有配电柜，配电柜用于放置打印小车1等部件的电子元件，以及供墨系统。第一驱动机构8设置于承载机构2的上方，横跨承载机构2；第一驱动机构8的输出端与打印小车1连接，第二驱动机构9的输出端与第一驱动机构8连接，第二驱动机构9设置于承载机构2的一侧，驱动打印小车1步进叠加打印介质的宽幅。
66.承载机构2的操作部位还设置有操作组件7，操作组件7与供电系统电连接，以及与
控制系统电连接。操作组件7包括鼠标以及操作面板，控制操作组件7以对整个打印机进行控制操作。
67.优选的，承载机构2与驱动机构形成一体的打印机本体，支架5与承载机构2分体设置，在承载机构2的下方设置有配电柜，配电柜的底部设置有万向轮10，设置万向轮10可以随意推动打印机本体，因此可以根据实际需求操控打印机本体。
68.本实用新型实施的原理为：将打印介质放置在承载机构2上，启动第一光源3，照射在打印介质上；光线稳定后，启动视觉定位机构66，采集打印介质的图像，以获取打印介质相对于承载机构2的位置信息，以对打印介质进行定位，实现任意位置对打印介质进行视觉定位。
69.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。