[發明專利]一種可提高印刷精度的墨水壓電控制系統及優化方法

有效

• 申請號: 202110430539.0
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113211979B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 寧洪龍;趙杰;彭俊彪;姚日暉;許偉;劉泰江;梁宏富;張觀廣;陳楠泓;李依麟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B41J2/01
• 分類號: B41J2/01;B41J2/14;B41J2/07
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鐘瑞敏

1.一種可提高印刷精度的墨水壓電控制系統，其特征在于，包括上位機、墨滴噴射控制系統、墨滴監測系統和溫度調控系統，墨滴噴射控制系統包括供墨模塊、壓電驅動模塊和壓電噴頭，溫度調控系統包括主控模塊、溫度采集模塊和調溫模塊；

其中，供墨模塊和壓電驅動模塊分別連接壓電噴頭，壓電驅動模塊連接上位機，并接收上位機指令以控制壓電噴頭噴射墨滴；

墨滴監測系統連接至上位機，墨滴監測系統連續采集墨滴下落過程中的多幅圖像并發送給上位機進行圖像分析，判斷是否有衛星液滴產生；

上位機通過主控模塊連接至溫度采集模塊和調溫模塊，溫度采集模塊連續采集壓電噴頭的溫度數據，上位機通過主控模塊接收溫度數據，并根據溫度數據和圖像分析結果生成相應的控制指令，主控模塊接收上位機的控制指令并根據該控制指令控制調溫模塊的工作狀態，以對壓電噴頭自動調溫，從而消除衛星液滴的產生；

上位機對采集到的多幅圖像進行灰度轉換、降噪、二值化和輪廓提取，將輪廓提取得到的墨滴輪廓圖像與預先設定的標準墨滴輪廓圖像進行對比分析，判斷是否有衛星液滴產生，再根據分析結果和溫度數據生成相應的控制信號；

將輪廓提取得到的墨滴輪廓圖像與標準墨滴輪廓圖像進行直徑對比，若提取出來的墨滴的直徑小于標準墨滴直徑的三分之一，說明有衛星液滴產生；

主控模塊在有衛星液滴產生的情況下，控制調溫模塊停止工作，以冷卻壓電噴頭，進而增大墨水的粘度和表面張力，消除衛星液滴的產生。

2.根據權利要求1所述的墨水壓電控制系統，其特征在于，供墨模塊采用氣壓泵和儲墨裝置；壓電驅動模塊采用任意波形發生卡和電壓放大器，上位機通過任意波形發生卡連接電壓放大器，電壓放大器連接壓電噴頭，任意波形發生卡采用PCI/PCIe總線傳輸協議與上位機通信；

墨滴監測系統包括LED頻閃燈、光源控制器、CCD，上位機連接CCD以及通過任意波形發生卡連接光源控制器，光源控制器連接LED頻閃燈。

3.根據權利要求1所述的墨水壓電控制系統，其特征在于，溫度調控系統還包括數據轉換模塊，主控模塊通過數據轉換模塊連接上位機；

主控模塊采用數據處理芯片，數據轉換模塊采用串口轉換模塊，溫度采集模塊采用溫度傳感器，調溫模塊采用加熱墊和連接主控模塊及加熱墊的單路繼電器。

4.一種可提高印刷精度的墨水壓電控制優化方法，其特征在于，所述方法應用于權利要求1～3中任一項所述的可提高印刷精度的墨水壓電控制系統，包括如下步驟：

S1、先令供墨模塊中的墨水輸送至壓電噴頭，并使噴嘴處彎液面與噴嘴邊緣持平；

S2、上位機給定指令給壓電驅動模塊，控制壓電驅動模塊噴射墨滴；

S3、在噴射的過程中，墨滴監測系統利用相位延遲技術采集墨滴下落過程中的多幅圖像，并將圖像發送到上位機；溫度采集模塊連續采集壓電噴頭的溫度數據，并通過主控模塊將溫度數據發送到上位機；

S4、上位機對采集到的多幅圖像進行灰度轉換、降噪、二值化和輪廓提取，將輪廓提取得到的墨滴輪廓圖像與預先設定的標準墨滴輪廓圖像進行對比分析，判斷是否有衛星液滴產生；再根據分析結果和溫度數據生成相應的控制信號；

在步驟S4中，將輪廓提取得到的墨滴輪廓圖像與標準墨滴輪廓圖像進行直徑對比，若提取出來的墨滴的直徑小于標準墨滴直徑的三分之一，說明有衛星液滴產生；

主控模塊在有衛星液滴產生的情況下，控制調溫模塊停止工作，以冷卻壓電噴頭，進而增大墨水的粘度和表面張力，消除衛星液滴的產生；

S5、主控模塊接收上位機的控制信號，并根據該控制信號控制調溫模塊的工作狀態，以對壓電噴頭自動調溫，從而影響下落墨滴溫度，減少衛星液滴的產生；

S6、經過多次溫度調控，上位機最終得到噴墨最佳溫度。