一种绘图仪步进走纸自动校准方法及装置与流程

1.本发明属于绘图仪技术领域，涉及步进走纸设备，尤其是一种绘图仪步进走纸自动校准方法及装置。


背景技术：

2.绘图仪作为一种计算机的输出设备，多为喷墨打印方式，主要用于绘制各种测绘图、建筑设计图、布线图与照片影像等，随着绘图仪逐渐用于地形图、航空图、海岸图和高精度影像资料的输出，对绘图仪的打印精度要求越来越高，一般的绘图仪难以满足此类应用的精度要求。
3.绘图仪的输出精度主要由打印头自身精度、走纸精度与扫描定位精度决定，其中，走纸精度受纸张特性、摩擦特性、传动误差、控制精度等多种因素影响，精度提升困难，走纸精度低时对绘图仪的打印精度影响很大。
4.通过检索未发现与本技术相关的专利文献。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可在打印过程实时校准及补偿，实现高可靠性的纸张微米级步进运动精度提高绘图仪的走纸精度，满足高精度打印应用的需求的绘图仪步进走纸自动校准方法及装置。
6.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
7.一种绘图仪步进走纸自动校准装置，包括打印平台、送纸机构、扫描机构、图像采集模块以及控制系统，所述打印平台一侧设置有送纸机构，打印平台上方设置图形采集模块，所述扫描机构设置在打印平台的一侧，扫描机构的喷头位于打印平台上方，所述走纸机构带动纸张沿打印平台的纵向进行步进运动，所述扫描机构带动喷头沿横向进行扫描运动同时喷头喷射墨点；图像采集模块用于采集特定的校准图像；控制系统用于控制走纸机构及扫描机构运动，并解析图像采集模块采集的图像，根据结果进行参数优化。
8.而且，所述送纸机构包括走纸轴、压纸轮、传动组件以及第一驱动电机，第一驱动电机通过传动组件与走纸轴连接；所述传动组件包括同步带、送纸轴齿轮以及电机齿轮，所述走纸轴齿轮同轴安装在送纸轴一端，所述电机齿轮同轴设置在第一驱动电机一端，所述电机齿轮与送纸轴齿轮之间通过同步带传动连接，压纸轮与走纸轴相对设置，两者之间为纸张通过的空间，压纸轮压紧纸张，走纸轴旋转带动纸张沿纵向向前运动。
9.而且，所述扫描机构包括墨车、喷头、直线运动组件、第二驱动电机；所述墨车用于承载喷头，所述喷头下表面纵向排列的多列喷孔；每个喷孔通过喷头实现单独开关喷射，所述墨车通过直线运动组件实现沿横扫的往复直线扫描运动；喷头实现墨水喷射打印；第二驱动电机用于驱动直线运动组件运动；所述直线运动组件包括滑轨以及传动组件，所述滑轨用于滑动支撑设置墨车，滑轨下部设置传动组件，所述传动组件包括从动轮、主动轮以及传送带，所述从动轮与主动轮之间通过传送带连接，且主动轮同轴设置在第二驱动电机一
端，驱动第二驱动电机带动传送带传动。
10.而且，所述图像采集模块包括光学放大镜和ccd图像传感器，打印在纸张上的特定图像经光学放大镜放大后，被ccd图像传感器采集，并传输到控制系统。
11.绘图仪步进走纸自动校准装置的校准方法，其特征在于：包括如下步骤：
12.确定初始孔组和校准孔组，及确定初始孔组和校准孔组喷孔打印宽度；
13.打印特定图像一，即为打印初始组线：控制系统控制扫描机构做横向直线运动，过程中控制系统控制扫描机构的喷头的初始孔组，打印特定图像一；
14.完成打印特定图像一后，控制系统驱动送纸机构带动纸张沿打印平台向前运动步进距离后停止；
15.打印特定图像二，即为打印校准组线：控制系统控制扫描机构做横向直线运动，过程中控制系统控制扫描机构的喷头的校准孔组，打印特定图像二；
16.完成两次打印的图像随纸张运动到图像采集模块下方时，图像采集模块采集图像并传回控制系统，经控制系统解析图像后，通过控制系统反馈调节送纸机构的驱动参数，实现精准送纸打印。
17.而且，确定初始孔组和校准孔组及确定初始孔组和校准孔组喷孔打印宽度的具体步骤如下：将靠近打印平台一侧的一列喷孔为第一列喷孔，且靠近出纸口一端的第一列喷孔的若干个喷孔为初始孔组，从近至远分别为初始第一孔、初始第二孔、初始、、、初始第i孔，且i≥2；且远离出纸口一端的第一列喷孔的若干个喷孔为校准孔组，从远至近分别为校准第一孔、校准第二孔、、、校准第j孔，且j≥2，其中j＝i；喷孔打印宽度的计算公式为d＝nd，其中d为喷孔间的间距，n为喷孔个数，初始孔组的喷孔打印宽度为di＝id；校准孔组的喷孔打印宽度为dj＝jd。
18.而且，打印特定图像一后，送纸机构带动纸张沿打印平台向前运动步进距离为(h-i)d，其中h为该列喷孔的总共喷孔个数，i为选用初始孔组的喷孔个数，且步进距离不应超过初始孔组的打印宽度(h-i)d≤id。
19.而且，控制系统解析图像以及反馈调节送纸机构的驱动参数的依据分为正常打印状况依据和异常打印状况依据。
20.而且，正常打印状况依据：实际步进距离等于理论步进距离，初始组线的各线位置与校准组线对应的各线位置位置重叠；初始组线与校准组线的各线在横向上对齐，且中间部分重合，中间重合部分线条的宽度大于两侧未重合部分宽度。
21.而且，异常打印状况依据包括1)初始组线的各线位置均位于校准组线对应的各线位置的后侧；该状态为实际步进距离小于理论步进距离，通过控制系统分别计算初始组线各线与校准组线对应的各线之间的距离，求平均值，为需要增加的步进补偿值，在下次步进时更新参数；2)初始组线的各线位置均位于校准组线对应的各线位置的前侧，该状态为实际步进距离大于理论步进距离，通过控制系统分别计算初始组线各线与校准组线对应的各线之间的距离，求平均值，为需要减少的步进补偿值，在下次步进时更新参数；3)当校准组线与初始组线对应线条的对应情况不一致时，认为出现斜喷现象，此处数据无法作为校准参数，更换其他喷孔作为校准喷孔；4)当校准组线中缺失线条时，为喷孔堵塞，需更换其他喷孔作为校准喷孔。
22.本发明的优点和积极效果是：
23.本发明可在打印过程实时校准及补偿，实现高可靠性的纸张微米级步进运动精度，避免因纸张拉力变化、摩擦力变化、传动误差等因素影响导致步进精度降低。
附图说明
24.图1是本发明的装置结构示意图；
25.图2是本装置整体结构立体图；
26.图3是纸张打印特定图像一示意图；
27.图4是纸张步进后正常打印示意图；
28.图5是异常情况示意图一；
29.图6是异常情况示意图二；
30.图7是异常情况示意图三；
31.图8是异常情况示意图四。
具体实施方式
32.下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
33.一种绘图仪步进走纸自动校准装置，参见图1和图2，包括打印平台1.1、送纸机构、扫描机构、图像采集模块以及控制系统，所述打印平台一侧设置有送纸机构，打印平台上方设置图形采集模块2，所述图形采集模块靠近纸张的边缘位置，所述扫描机构设置在打印平台的一侧，扫描机构的喷头位于打印平台上方，走纸机构用于按照控制系统指令驱动纸张沿打印平台的纵向进行步进运动，所述扫描机构带动喷头沿横向进行扫描运动，过程中喷头喷射墨点；图像采集模块用于采集特定的校准图像；控制系统用于控制走纸机构及扫描机构运动，并解析图像采集模块采集的图像，根据结果进行参数优化；
34.所述送纸机构包括走纸轴1.3、压纸轮1.2、传动组件以及第一驱动电机1.6，第一驱动电机通过传动组件与走纸轴连接；所述传动组件包括同步带、送纸轴齿轮1.4以及电机齿轮，所述走纸轴齿轮同轴安装在送纸轴一端，所述电机齿轮同轴设置在第一驱动电机一端，所述电机齿轮与送纸轴齿轮之间通过同步带传动连接，压纸轮与走纸轴相对设置，两者之间为纸张1.5通过的空间，压纸轮压紧纸张，使得纸张于走纸轴之间形成稳定的压力，通过压力产生摩擦力，走纸轴旋转时可带动纸张沿纵向向前运动；打印平台置于走纸轴前段，用于承载向前运动的纸张；
35.所述扫描机构包括墨车、喷头3、直线运动组件、第二驱动电机；所述墨车用于承载喷头，所述喷头位于打印平台上方，所述喷头下表面纵向排列的多列喷孔；每个喷孔通过喷头实现单独开关喷射，所述墨车可通过直线运动组件实现沿横扫的往复直线扫描运动；喷头实现墨水喷射打印功能；直线运动机构可实现横向直线运动；第二驱动电机用于驱动直线运动组件运动；
36.所述直线运动组件包括滑轨以及传动组件，所述滑轨用于滑动支撑设置墨车，滑轨下部设置传动组件，所述传动组件包括从动轮、主动轮以及传送带，所述从动轮与主动轮之间通过传送带连接，且主动轮同轴设置在第二驱动电机一端，驱动第二驱动电机带动传送带传动；
37.所述图像采集模块包括光学放大镜和ccd图像传感器，打印在纸张上的特定图像经光学放大镜放大后，被ccd图像传感器采集，并传输到控制系统；
38.所述控制系统用于控制第一驱动电机、第二驱动电机及喷头，接收并分析图像采集模块采集到的图像数据。所述驱动控制系统控制第二驱动电机带动喷头做横向直线运动，过程中控制喷头工作打印特定图像一，完成后控制第一驱动电机带动纸张沿纵向步进一定距离，完成后再控制第二驱动电机带动喷头做横向运动，过程中控制喷头工作打印特定图像二，待两次打印完成的图像随纸张运动到图像采集模块下方时，图像采集模块采集图像并传回控制系统，经控制系统解析图像后，计算出步进误差，并对步进运动进行补偿，打印中此过程一直持续，避免因纸张拉力变化、摩擦力变化、传动误差等因素影响导致步进精度降低。
39.本发明还提供一种绘图仪步进走纸自动校准的方法，包括如下步骤：
40.步骤一：确定初始孔组和校准孔组，及确定初始孔组和校准孔组喷孔打印宽度；
41.将靠近打印平台一侧的一列喷孔为第一列喷孔，且靠近出纸口一端的第一列喷孔的若干个喷孔为初始孔组，从近至远分别为初始第一孔zs1、初始第二孔zs2、初始第三孔zs3、、、初始第i孔，且i≥2；且远离出纸口一端的第一列喷孔的若干个喷孔为校准孔组，从远至近分别为校准第一孔jz1、校准第二孔jz2、校准第三孔jz3、、校准第j孔，且j≥2，j＝i；喷孔打印宽度的计算公式为d＝nd，其中d为喷孔间的间距，n为喷孔个数，初始孔组的喷孔打印宽度为di＝id；校准孔组的喷孔打印宽度为dj＝jd；
42.初始孔组和校准孔组的喷孔个数至少为2个，以防出现斜喷或堵孔，导致线条偏离或缺失，无法进行校准；本实施例选用初始孔组和校准孔组的喷孔个数为3个；
43.步骤二：打印特定图像一，即为打印初始组线
44.控制系统控制第二驱动电机带动喷头做横向直线运动，过程中控制系统控制喷头的初始孔组，打印特定图像一，本实施例为打印出初始组线为线条a、b、c；见图3所示
45.步骤三：步进走纸
46.完成步骤二打印特定图像一后，控制系统驱动送纸机构的第一驱动电机，带动纸张沿打印平台向前运动(h-i)d的步进距离后停止，其中h为该列喷孔的总共喷孔个数，且步进距离不应超过初始孔组的打印宽度(h-i)d≤id；
47.步骤四：打印特定图像二，即为打印校准组线
48.控制系统控制第二驱动电机带动喷头做横向直线运动，过程中控制系统控制喷头的校准孔组，打印特定图像二，本实施例为打印出校准组线为线条a1、b1、c1；
49.步骤五：完成两次打印的图像随纸张运动到图像采集模块下方时，图像采集模块采集图像并传回控制系统，经控制系统解析图像后，通过控制系统反馈调节送纸机构的第一驱动电机的参数，实现精准送纸打印。
50.判断依据为特定图像一的初始组线与特定图像二的校准组线的位置关系及喷绘情况：
51.具体包括如下情况：
52.a、正常打印状况：
53.初始组线的各线位置与校准组线对应的各线位置位置重叠；
54.初始组线与校准组线的各线在横向上对齐，且中间部分重合，由于墨水叠加及扩
散效应，中间重合部分线条的宽度大于两侧未重合部分宽度；该状态为实际步进距离等于理论步进距离，此时控制系统无需调节送纸机构的第一驱动电机的参数；位置情况见图4所示；
55.b、异常打印状况：
56.1)初始组线的各线位置均位于校准组线对应的各线位置的后侧；
57.该状态为实际步进距离小于理论步进距离，此时通过控制系统分别计算初始组线各线与校准组线对应的各线之间的距离，例如线条a和a1、线条b和b1、线条c和c1之间的纵向间距，并求平均值，视为需要增加的步进补偿值，在下次步进时更新参数；具体位置情况见图5所示；
58.2)初始组线的各线位置均位于校准组线对应的各线位置的前侧
59.该状态为实际步进距离大于理论步进距离，此时通过控制系统分别计算初始组线各线与校准组线对应的各线之间的距离，例如线条a和a1、线条b和b1、线条c和c1之间的纵向间距，并求平均值，视为需要减少的步进补偿值，在下次步进时更新参数；具体位置情况见图6所示；
60.3)当校准组线与初始组线对应线条的对应情况不一致时，可以认为出现斜喷现象，此处数据无法作为校准参数，应更换其他喷孔作为校准喷孔；例如校准组线的线条a1、c1较初始组线的a、b靠前，校准组线的线条b1较初始组线的b靠后，见图7所示；
61.4)当校准组线中缺失线条时，应为喷孔堵塞，需更换其他喷孔作为校准喷孔；例如缺失线条c1，见图8所示；
62.本发明可在打印过程实时校准及补偿，实现高可靠性的纸张微米级步进运动精度，避免因纸张拉力变化、摩擦力变化、传动误差等因素影响导致步进精度降低。
63.尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。