喷头驱动波形输出的实时监测方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及工业喷墨打印技术领域，尤其涉及一种喷头驱动波形输出的实时监测方法、装置、设备及介质。

背景技术

压电喷墨技术是将许多小的压电陶瓷放置到喷墨打印机的打印头喷嘴附近，利用压电陶瓷在电压作用下会发生形变的原理使喷嘴中的墨水喷出，在输出介质表面形成图案。

在打印系统中，打印控制板通过DAC(Digital-to-Analog Converter，数模转换器)输出连续不同的电压控制喷头内的压电晶体缩放去控制喷头出墨，这些连续不同的电压数据控制喷头喷一次墨被称之为波形。

目前喷头保护方式多为快熔保险，自恢复保险丝，TVS管等传统方式进行保护，大部分情况下无法在有效的时间内对喷头进行保护，且喷头在上电和下电以及打印时，由于设定波形可能存在参数设置失败或者设定波形不正确，打印和闪喷时，会导致喷头的使用寿命变短，甚至损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种喷头驱动波形输出的实时监测方法、装置、设备及介质，用以解决了现有技术中喷头在上电和下电以及打印时，无法在有效的时间内对喷头进行保护问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种喷头驱动波形输出的实时监测方法，用于实时监测打印控制板上控制喷头驱动电路的电压输出端点的输出电压上，包括：

S1:在所述喷头上电后，获取所述电压输出端输出的电压并记录获取所述电压的时间，得到电压数据和电压获取时间；

S2:依据所述电压数据和所述电压获取时间，得到实际波形数据；

S3:对比实际波形数据和预设波形数据，得到波形数据误差；

S4:当所述波形数据误差超过预设误差值时，实施保护措施；

S5：当所述波形数据误差未超过预设误差值时，循环执行步骤S1-S3。

优选地，所述步骤S2包括：

根据所述电压数据的幅值和对应的电压获取时间，将所述电压数据划分为上电电压数据、工作电压数据、下电电压数据以及空闲电压数据；

依据所述电压获取时间，通过预设数据处理方法分别对所述上电电压数据、运行电压数据、下电电压数据以及空闲电压数据进行处理得到实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据。

优选地，所述预设波形数据包括：预设上电波形数据、预设运行波形数据、预设下电波形数据和预设空闲波形数据。

优选地，所述S3包括：

获取所述实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据和预设上电波形数据、预设运行波形数据、预设下电波形数据和预设空闲波形数据的对比参数；

分别将实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据的对比参数和预设上电波形数据、预设运行波形数据、预设下电波形数据和预设空闲波形数据的对比参数进行对比，获得上电波形误差、运行波形误差、下电波形误差和空闲波形误差。

优选地，所述对比参数包括：斜率、波形维持时间以及波形幅值。

优选地，所述步骤S3还包括：

对所述上电波形误差、运行波形误差、下电波形误差和空闲波形误差进行加权运算，获得所述波形数据误差。

优选地，所述S4具体包括：

当所述上电波形误差和/或所述运行波形误差和/或所述下电波形误差和/或所述空闲波形误差超过预误差值时，断开喷头电源并发送警报；

对喷头初始驱动波形数据进行调整，得到备选波形；

采用备选波形进行测试打印，同时循环所述步骤S1-S3。

第二方面，本发明实施例提供了一种喷头驱动波形输出的实时监测装置，其特征在于，所述装置包括：

电压获取模块，用于获取所述电压输出端输出的电压并记录获取所述电压的时间，得到电压数据和电压获取时间；

波形获取模块，用于依据所述电压数据和所述电压获取时间，得到实际电压波形数据；

波形对比模块，用于将实际波形数据和设定波形数据进行对比，得到波形误差；

喷头保护模块，用于当所述波形数据误差超过预设误差值时，实施保护措施；

循环模块，用于当所述波形数据误差未超过预设误差值时，控制所述电压获取模块、波形获取模块、波形对比模块重复执行。

第三方面，本发明实施例提供了一种喷头驱动波形输出的实时监测设备，包括：

至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施方式中第一方面的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施方式中第一方面的方法。

综上所述，本发明的有益效果如下：

本发明提供的喷头驱动波形输出的实时监测方法，对喷头输出的电压进行采集，对得到的电压数据进行处理，并将处理后的实际波形数据与设定波形数据进行对比，在误差超过设定值时实施保护措施，实现喷头波形输出的实时监测，达到保护喷头的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，这些均在本发明的保护范围内。

图1为本发明实施例1中喷头驱动波形输出的实时监测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1中采集电压的流程示意图；

图3为本发明实施例1中将电压转换为实际波形数据的流程示意图；

图4为本发明实施例1中通过插值法对实际波形数据进行处理的流程示意图；

图5为本发明实施例1中计算实际波形数据的斜率和维持时间的流程示意图；

图6为本发明实施例2中调节初始喷头驱动波形数据的流程示意图；

图7为本发明实施例3中储存匹配初始喷头驱动波形数据的流程示意图；

图8为本发明背景技术中压电式喷墨技术的示意图；

图9为本发明实施例1中设定波形的示意图；

图10为本发明实施例4中喷头驱动波形输出的实时监测装置的结构示意图；

图11为本发明实施例5中喷头驱动波形输出的实时监测设备的结构示意图；

图中零件部件及编号：

1、压电陶瓷；2、墨水腔；3、墨水。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

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。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。

本文所讨论的压电式喷墨技术的喷墨过程与驱动波形的关系为，如图8所示：

将喷头喷墨过程分为四个阶段，上电阶段、运行阶段、下电阶段以及空闲阶段；上电阶段，压电单元被施加初始驱动电压；运行阶段，随着电压上升，压电单元具有初始形变，随着电压减少，压电单元形变减少，墨水被吸入墨水腔，电压上升，压点单元产生形变，墨水被挤出喷嘴，随后电压下降，压电单元形变减少，腔室压力减小，墨水尾部断裂，完成喷墨；下电阶段，恢复初始电压；空闲阶段，等待下一次喷墨。

实施例1：

本发明实施例提供了一种喷头驱动波形输出的实时监测方法，如图1所示，该方法包括：

S1:在所述喷头上电后，获取所述电压输出端输出的电压并记录获取所述电压的时间，得到电压数据和电压获取时间；

其中，电压数据通过电压读取电路采集，所述电压读取电路包括ADC芯片，ADC芯片可以采集连续变化、带宽受限的信号(即每隔一时间测量并存储一个信号值)，然后可以通过插值将转换后的离散信号还原为原始信号，这一过程的精确度受量化误差的限制，仅当采样率比信号频率的两倍还高的情况下才可能达到对原始信号的忠实还原，在所述喷头上电后，打印控制板上控制喷头驱动电路的电压输出端点的输出电压通过电压读取电路进行采集，电压读取电路包括ADC芯片，支持读取电压并将其转换为数字量，ADC芯片的采样率越高，获得的数据越精准。

S2:依据所述电压数据和所述电压获取时间，得到实际电压波形数据；

在一实施例中，所述步骤S2包括：

S21：根据所述电压数据的幅值和对应的电压获取时间，将所述电压数据划分为上电电压数据、工作电压数据、下电电压数据以及空闲电压数据；

S22：依据所述电压获取时间，通过预设数据处理方法分别对所述上电电压数据、运行电压数据、下电电压数据以及空闲电压数据进行处理得到实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据。

具体地，喷头喷墨过程分为四个阶段，上电阶段、运行阶段、下电阶段以及空闲阶段；上电阶段，压电单元被施加初始驱动电压；运行阶段，随着电压上升，压电单元具有初始形变，随着电压减少，压电单元形变减少，墨水被吸入墨水腔，电压上升，压点单元产生形变，墨水被挤出喷嘴，随后电压下降，压电单元形变减少，腔室压力减小，墨水尾部断裂，完成喷墨；下电阶段，恢复初始电压；空闲阶段，等待下一次喷墨；根据所述电压数据的幅值和对应的电压获取时间，可将将所述电压数据划分为上电电压数据、工作电压数据、下电电压数据以及空闲电压数据，之后依据所述电压获取时间，通过预设数据处理方法分别对所述上电电压数据、运行电压数据、下电电压数据以及空闲电压数据进行处理得到实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据，其中，所述预设数据处理方法包括插值法、线性拟合法，差值法和线性拟合法属于现有技术，在此不再赘述。

S3:对比实际波形数据和预设波形数据，得到波形数据误差；

在一实施例中，所述预设波形数据包括预设上电波形数据、预设运行波形数据、预设下电波形数据和预设空闲波形数据，所述步骤S3包括：

S31：获取所述实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据和预设上电波形数据、预设运行波形数据、预设下电波形数据和预设空闲波形数据的对比参数；

S32：分别将实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据的对比参数和预设上电波形数据、预设运行波形数据、预设下电波形数据和预设空闲波形数据的对比参数进行对比，获得上电波形误差、运行波形误差、下电波形误差和空闲波形误差；

具体地，在本实施例中，所述对比参数包括：斜率、波形维持时间以及波形幅值，在获取电压数据和电压获取时间后，通过可计算实际上电波形数据、实际运行波形数据、实际下电波形数据和实际空闲波形数据的斜率，斜率、波形维持时间以及波形幅值；在另一实施例中，可将电压数据和电压获取时间绘制在一二维坐标系中，所述二维坐标系以时间为横坐标，以电压值纵坐标，通过线性拟合或插值法，可获得对应波形曲线，通过所述波形曲线可获取相应的斜率、波形维持时间以及波形幅值，通过绘制波形曲线，能够更直观的将实际波形和预设波形进行对比。

在一实施例中，所述步骤S3还包括：

S33：对所述上电波形误差、运行波形误差、下电波形误差和空闲波形误差进行加权运算，获得所述波形数据误差；

具体地，在实际喷墨打印过程中，运行波形是喷头驱动波形中占比最多的波形，通过加权运算的方式，能够更加准确获取喷头驱动波形的误差。

S4:当所述波形数据误差超过预设误差值时，实施保护措施；

在一实施例中，所述步骤S4包括：

S41：当所述波形数据误差超过预误差值时，断开喷头电源并发送警报；

S42：对喷头初始驱动波形数据进行调整，得到备选波形；

S43：采用备选波形进行测试打印，同时循环所述步骤S1-S3。

具体地，当所述波形数据误差超过预误差值时，断开喷头电源并发送警报，避免喷头驱动板上DAC产生的波形与设置的波形差异很大或者电压过高对喷头造成损坏，警报可通过驱动喷头驱动板上的LED灯闪烁实现，或者通过向上位机发送相应提示信息，以提醒用户喷头驱动波形异常。

S5：当所述波形数据误差未超过预设误差值时，循环执行步骤S1-S3。

具体地，当所述波形数据误差未超过预设误差值时，循环执行上述步骤S1-S3，在喷头工作时持续对喷头的驱动波形进行检测。

本发明实施例1的喷头驱动波形输出的实时监测方法，可以对打印控制板上控制喷头驱动电路的电压输出端点的输出电压进行采集、处理及对比，并在出现差异后，断开喷头电源，然后软件进行报错，达到延长喷头寿命，保护喷头的效果。

实施例2：

如图6所示，本发明实施例2的喷头驱动波形输出的实时监测方法在实施例1的基础上进行了改进，本方法中S1至S5与实施例1中相同，在此不再赘述，在所述S5之后，所述方法还包括：

S7：对喷头初始驱动波形数据进行调整，得到备选波形；

其中，所述喷头初始驱动波形数据为打印前设置的喷头驱动波形。

S8：采用备选波形进行测试打印；

S9：重复S1～S4；

具体为，在误差超过设定值，断开喷头电源之后，软件根据设定波形对初始驱动波形数据进行调整，波形调整的具体过程为，通过改变初始驱动波形的各波段的加压速率和脉冲持续时间，得到一组新的加压速率的参数和一组新的脉冲时间的参数。

通过加压速率和持续时间自由组合或排列组合，得到一组驱动波形的参数，然后将该组参数输入已知的拟合公式中，得到第一驱动波形组；利用第一驱动波形组中的驱动波形进行测试打印，得到与第一驱动波形组中的驱动波形一一对应的测试图，将测试图中出符合要求的测试图对应的驱动波形作为备选驱动波形。

调整备选驱动波形的拟合度，得到第二驱动波形组，用第二驱动波形组中的驱动波形再次进行测试打印，得到与第二驱动波形组中的驱动波形一一对应的测试图像组；对测试图像组中的图像进行分析，筛选出符合要求的测试图像，将该测试图像对应第二驱动波形组中的驱动波形作为目标驱动波形；采用备选波形进行测试打印，并在测试打印过程中进行实时监测，当喷头输出电压波形与设定波形误差小于设定误差值时，打印机即可正常进行工作；本实施例2在实施例1的基础上做出进一步改进，在保护喷头的基础上，进一步提升了效率，实现对错误波形的调节。

实施例3：

如图7所示，本发明实施例3的喷头驱动波形输出的实时监测方法在实施例1的基础上进行了改进，本方法中S1至S5与实施例1中相同，在此不再赘述，在所述S5之后，所述方法还包括：

S10：将喷头初始驱动波形数据存入数据库；

其中，所述喷头初始驱动波形数据为打印前设置的喷头驱动波形。

S11：将喷头初始驱动波形数据和数据库中记录的错误波形数据进行匹配；

S12：根据匹配结果，得出相应误差原因，并将误差原因进行显示；

具体为，在误差超过设定值，断开喷头电源之后，软件将喷头初始驱动波形数据储存记录入数据库；软件将实际波形数据与数据库中的错误波形数据进行匹配，得到匹配结果；软件根据匹配结果，分析相应误差原因，并将误差原因显示在软件界面中。

本实施例3在实施例1的基础上做出进一步改进，在保护喷头的基础上，对出现错误的波形数据进行存储，当数据库储存的错误波形数据足够多时，便能实现快速的错误归因，大大减少人力成本的耗用，且还能避免人为分析测试结果数据时造成的误差，使用户能够对错误进行快速定位，节省时间，为用户提供便捷。

实施例4：

本发明还提供了一种喷头驱动波形输出的实时监测装置，如图10所示，所述装置包括：

电压采集模块，用于对喷头输出的电压进行采集，得到电压数据；

波形还原模块，用于对采集到的电压数据进行处理，得到实际波形数据；

波形对比模块，用于将实际波形数据和设定波形数据进行对比，得到波形误差；

误差判断模块，用于判断波形误差是否超过设定误差值；

喷头保护模块，用于发送第一信号，同时对喷头进行保护措施；

循环模块，用于控制所述电压采集模块、波形还原模块、波形对比模块和误差判断模块重复执行。

本发明实施例4的喷头驱动波形输出的实时监测设备，可以对打印控制板上控制喷头驱动电路的电压输出端点的输出电压进行采集、处理及对比，并在出现差异后，断开喷头电源，然后软件进行报错，达到延长喷头寿命，保护喷头的效果。

实施例5：

本发明实施例5公开了一种喷头驱动波形输出的实时监测设备，如图10所示，包括至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令。

具体地，上述处理器可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置为实施本发明实施例的一个或者多个集成电路。

在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器(HardDisk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例1中的任意一种喷头驱动波形输出的实时监测方法。

在一个示例中，喷头驱动波形输出的实时监测设备还可包括通信接口和总线。其中，如图10所示，处理器、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。

通信接口，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线包括硬件、软件或两者，将喷头驱动波形输出的实时监测设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。

实施例6：

另外，结合上述实施例1中的喷头驱动波形输出的实时监测方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种喷头驱动波形输出的实时监测方法。

综上所述，本发明实施例提供的喷头驱动波形输出的实时监测方法、装置、设备及存储介质。

本发明的喷头驱动波形输出的实时监测方法，通过电压读取电路对喷头输出电压进行采集，得到各阶段电压数据；通过软件将得到的各阶段电压数据、进行还原，得到实际上电波形，实际运行波形、实际下电波形以及实际空闲波形；通过软件将实际上电波形，实际运行波形、实际下电波形以及实际空闲波形分别与设定上电波形，设定运行波形、设定下电波形以及设定空闲波形相对比，得到对比结果，即误差值；当误差值大于等于设定值时，通过打印控制板向软件发送警报，同时断开喷头的供电；通过对喷头输出电压进行实时监测，以及在上电、下电以及打印闪喷的时对输出的波形进行校验，本发明可以对打印控制板上控制喷头驱动电路的电压输出端点的输出电压进行采集、处理及对比，并在出现差异后，断开喷头电源，然后软件进行报错，达到延长喷头寿命，保护喷头的效果。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(AS I C)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。