一种喷墨打印控制系统及方法

技术领域

本发明涉及打印领域，特别是涉及一种喷墨打印控制系统及方法。

背景技术

如图1所示，目前数字喷墨打印机中的打印文件渲染子系统、数据处理与喷头控制子系统普遍采用的是由上位机、主控系统和喷头控制模块组成的三级架构。打印时需要上位机对要打印的文件进行渲染，生成与特定打印机喷头和分辨率等匹配的可打印数据，并把渲染后的打印数据实时传输到主控系统，主控系统再将待打印数据实时分发并传输给喷头控制模块，喷头控制模块根据接收的打印数据对喷孔阵列进行控制从而完成打印。

由于在高速打印时，需要上位机实时地将渲染后的待打印数据传送到主控及控制模块，就要求上位机和主控系统以及主控系统和控制模块之间的传输带宽非常高，目前上位机和主控系统之间通常采用USB3.0或高速以太网进行数据传输，而主控系统与喷头控制模块之间主要采用以太网或专用总线进行信息交互。由于在打印时要对打印机喷头上大量的喷孔在极短的时间片段内完成控制，通常只能采用并行控制的方式才能满足实时性要求，由于经过渲染的待打印数据相比渲染之前的原始文件，尺寸会大幅度增大，因此在高速打印时，如果待打印数据是由上位机实时传输下去的，就要求上位机到主控系统，主控系统到喷头控制模块的数据传输满足高带宽、低延迟、低抖动等需求。目前已有的万兆网交换机已经渐渐满足不了工业生产中的拓打印宽幅需求。一味追求增加传输系统的带宽能力不仅增加了硬件成本，还增加了系统开发难度，阻碍了工业打印机的快速发展。目前主流的数字打印主控系统多采用纯FPGA的方式，这就决定了其只能采用纯硬件逻辑的方式处理数据传输、处理和喷头控制。因此FPGA主控系统与上位机间的通信通常会采用现场总线的方式，传输距离和速度都收到极大限制。

综上所述可知，现有打印技术在当前芯片工艺、成本、开发周期等限制下已难以满足数据实时传输、低抖动、高并发控制等需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷墨打印控制方法及系统，以解决现有技术中难以满足数据实时传输、高并发控制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种喷墨打印控制系统，包括：

传感器，用于采集打印机走纸速度；

同步信号控制板，与所述传感器连接，基于所述打印机走纸速度生成打印喷头同步信号；

上位机，用于将需打印的图片转换为打印数据；

交换机，与所述上位机和所述同步信号控制板连接，用于接收所述打印数据和所述同步信号；

多个SOC打印控制板，每个SOC打印控制板连接一个打印喷头，所述每个SOC打印控制板包括：

主控装置，用于通过所述交换机接收所述上位机分发的打印数据；

打印控制装置，与所述主控装置通过总线连接，基于所述主控装置接收的打印数据控制对应的打印喷头。

优选地，所述SOC打印控制板还包括：

内存，与所述主控装置连接，用于存储所述主控装置接收的打印数据。

优选地，所述交换机采用RJ45标准网络接口。

优选地，所述上位机、所述交换机与所述SOC打印控制板采用lwip协议栈进行数据通信。

优选地，所述传感器采用欧姆龙E6B2-C型号。

本发明还提供一种基于上述权利要求任一项所述的喷墨打印控制系统的打印方法，包括：

采集打印机走纸速度；

基于所述打印机走纸速度生成打印喷头同步信号；

将需要打印的图片转换为打印数据，并将所述打印数据和所述打印喷头同步信号分发至多个SOC打印控制板；

每个SOC打印控制板基于接收到的打印数据和所述打印喷头同步信号控制与所述每个SOC打印控制板对应的打印喷头完成打印任务。

优选地，所述将需要打印的图片转换为打印数据，并将所述打印数据和所述打印喷头同步信号分发至多个SOC打印控制板包括：

利用上位机将需打印的图片转换为打印数据，所述上位机调用lwip协议栈，搭建网络通路，将所述打印数据通过交换机分发至多个SOC打印控制板中。

优选地，所述SOC打印控制板将所述打印数据存储在内存中，根据所述打印数据对应的时序控制所述每个SOC打印控制板对应的打印喷头完成打印任务。

优选地，所述根据所述打印数据对应的时序控制所述每个SOC打印控制板对应的打印喷头完成打印任务包括：

将内存中串行打印数据重新排列组合，转换成所述打印喷头所需的并行打印数据。

优选地，所述基于所述打印数据和所述打印喷头同步信号控制打印喷头完成打印任务包括：

基于所述打印喷头同步信号生成打印时钟；

根据所述打印时钟将所述并行打印数据输出到所述每个SOC打印控制板对应的打印喷头的接口，完成打印任务。

本发明所提供的一种喷墨打印控制系统及方法，将主控装置和打印控制装置集成到一块SOC打印控制板上，省去了硬件布线成本，降低了信号的延时，提高了整个系统的抗干扰能力，减少上位机传输数据的压力，实现了芯片内的低延时、低抖动、高带宽，所述SOC打印控制板内部的数据通信带宽可以灵活设置，方便逻辑控制开发，增加了系统的通用性和稳定性，使用户可以方便快捷的搭建一套工业打印系统，降低了工业打印机的使用门槛和维护成本，便于工业打印机的打印宽幅拓展，提高了打印控制系统的灵活性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为现有喷墨打印系统结构图；

图2为本发明提供的一种喷墨打印控制系统框图；

图3为本发明提供的一种喷墨打印控制系统功能结构图；

图4为本发明所提供的一种喷墨打印控制方法的第一种具体实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种喷墨打印控制方法及系统，通过将主控装置和打印控制装置集成到一块SOC打印控制板上，省去了硬件布线成本，降低了信号的延时，提高了整个系统的抗干扰能力，减少上位机传输数据的压力，实现了芯片内的低延时、低抖动、高带宽。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本实施例提供一种喷墨打印控制系统，具体如下：

传感器，用于采集打印机走纸速度，所述传感器采用欧姆龙E6B2-C型号。

同步信号控制板，与所述传感器连接，基于所述打印机走纸速度生成打印喷头同步信号；

上位机，用于将需打印的图片转换为打印数据；

上位机主要分为两部分：软件界面的操作与控制，对数据进行管理和发送。上位机是与用户接触最对的一层，在该层主要有数据的准备以及用户可视化操作相关的功能；

交换机，与所述上位机和所述同步信号控制板连接，用于接收所述打印数据和所述同步信号，所述交换机采用RJ45标准网络接口。

本实施例提供的所述上位机、所述交换机与所述SOC打印控制板采用lwip协议栈进行数据通信，使用lwip协议栈在保持tcp/ip协议主要功能的基础上减少对内存的占用，使其良好运行。

在其他实施例也可使用tcp/ip协议进行数据通信；

多个SOC打印控制板，与所述交换机连接，基于所述同步信号输出打印数据，控制打印喷头完成打印，每个SOC打印控制板连接一个打印喷头；

数据以及喷头的同步控制与并行是高速打印机能脱颖而出的关键，实现了同步与并行，就能极大加快打印速度，通过对SOC打印控制办设计同步控制逻辑来实现对同一个计算与主控模块中所有打印喷头的控制，充分利用SOC打印控制板强大的并行处理能力和丰富的I/O，设计高速并行的控制结构来完成。对于跨计算与主控模块的喷头的同步控制，则需要通过工业以太网构成的系统，以软硬件结合的方式完成。

基于SOC打印控制板实现计算与主控模块，可以更方便地支持利用工业以太网进行上位机和计算与主控模块，以及计算与主控模块相互之间的通信，构成计算与主控模块阵列。通过计算与主控模块的增减就可以方便地实现系统规模的柔性伸缩。在单一设备中增加计算与主控模块，可以提供更宽幅面的打印，而对处于不同设备中的计算与主控模块进行控制，则可以同时控制多台打印机设备，完成大批量打印任务的快速处理。同时，采用工业以太网，传输距离不受限制，可以更灵活地部署上位机和下位打印设备。

所述SOC打印控制板包括：

主控装置，用于接收所述打印数据，并将打印数据存储至内存中；

打印控制装置，与所述主控装置通过高速总线连接，基于所述打印数据控制所述打印喷头。

本实施例将使用上位机与SOC打印控制板协同设计的方式进行开发，SOC打印控制板可以通过网络，接收并存储栅格化后的数据，根据对应的时序要求输出结果，形成一种动态、稳定的工作模式。分发的同时要控制不同数据达到哪个喷头所在的模块，为后续的同步控制与数据并行处理做准备。

本实施例以分布式多模组独立电压配置的方式控制打印喷头电压的衰减问题。

本实施例提供的一种喷墨打印控制系统，使用SOC打印控制板异构计算方式，不仅能通过软硬件协同设计的方式降低对网络传输的要求，还能通过任务并行与数据并行融合的方式使整个打印系统的吞吐量更高，进而达到同步高效控制喷头的目的，将原本在上位机处理的部分rip功能移交SOC打印控制板来实现，极大缩小了上位机传输打印数据文件的尺寸，从系统架构上优化数据传输过程中解决了高带宽、低延时问题。将所有设备都与交换机相连接，组成一套内部工业网络，进一步增加了系统的通用性和稳定性，使用户可以方便快捷部署一套工业打印系统，降低了工业打印机的使用门槛和维护成本，便于工业打印机的打印宽幅拓展，提高了打印控制系统的灵活性。将打印同步信号也通过交换机传输给SOC打印控制板，解决了同步信号硬件电路设计难度大和硬件再拓展难的问题。采取SOC打印控制板，把数字喷墨打印机目前采用的上位机、主控模块、喷头控制模块几个离散模块集成到一片SOC打印控制板上，将外部专用总线优化到芯片内部，增强了整个系统的抗干扰能力和传输带宽，降低了开发控制系统硬件电路的成本，提高了开发的灵活性。通过硬件的面向领域专用的标准化设计，有利于通过软件进行细分应用的功能定义，使得数字喷墨打印的核心模块从硬件开发走向软件编程，可以更快地推动行业的发展，为国产打印机喷头配套，共同推动我国数字打印行业的自主可控发展。

请参考图4，图4为本发明所提供的一种喷墨打印控制方法的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：

步骤S401：利用传感器采集打印机走纸速度。

步骤S402：基于所述打印机走纸速度生成打印喷头同步信号；

采集打印机走纸介质速度的传感器器连接一块同步信号控制板(由一块arm单片机控制)，同步信号控制板根据传感器输出处理产生喷头同步信号。

步骤S403：将需要打印的图片转换为打印数据，并将所述打印数据和所述打印喷头同步信号分发至多个SOC打印控制板；

将需打印的图片转换为打印数据；

调用轻型IP协议，搭建网络通路，将所述打印数据通过交换机分发至多个SOC打印控制板中，

步骤S404：基于所述打印数据和所述打印喷头同步信号控制打印喷头完成打印任务；

将内存中串行打印数据重新排列组合，转换成喷头所需的并行打印数据，根据所述打印数据对应的时序控制所述打印喷头完成打印任务；

所述SOC打印控制板及对应打印喷头的数量可基于打印任务增加或减少。

同步控制处理的需求，主要是因为随着印刷幅面的增宽，需要用更多的喷头模块拼接成更宽幅面的打印喷头。或者同时投入打印的设备数量增多，也会有更多的喷头模块同时投入工作。上述两种情况都会导致计算与主控模块阵列的扩展，而且规模增大之后仍然要确保所有喷头的同步性，实现同步的难度随着打印喷头数量的增多和打印速度的提高不断增大。对同一个计算与主控模块中所有打印喷头的控制，是通过对SOC芯片中的FPGA设计同步控制逻辑来实现的，充分利用FPGA强大的并行处理能力和丰富的I/O，设计高速并行的控制结构来完成。对于跨计算与主控模块的喷头的同步控制，则需要通过工业以太网构成的系统，以软硬件结合的方式完成。数据的并行处理是高速打印机能否实现高速的关键。数据并行主要是使用FPGA·SOC异构计算方式，不仅能通过软硬件协同设计的方式降低对网络传输的要求，还能通过任务并行与数据并行融合的方式使整个打印系统的吞吐量更高，进而达到同步高效控制喷头的目的。

本实施例提供了一种喷墨打印控制器方法，将主控装置和打印控制装置集成到一块SOC打印控制板上，上位机经过交换机直接与SOC打印控制板通信，采集打印介质位移的打印同步信号也经过交换机传输到SOC打印控制板。由于都采用RJ45的标准网络接口，去除了冗余的专用总线，简化了硬件线路，增加了打印机控制系统的可拓展性和通用性，降低了硬件开发难度，提升数据处理与喷头控制系统的通用性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本发明所提供的一种喷墨打印控制方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。