CN113858835A - 基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法及***，包括以下步骤：步骤S1:获取喷墨头图像；步骤S2:确定定位标识图像；步骤S3:根据定位标识图像判断对应的标识位置,并通过计算机程序计算出喷头位置在预设范围内的偏转角；同时获取喷墨头水平度以及喷墨基板水平度，确定喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角；步骤S4:根据喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角，进行判断，当水平度夹角大于预设角度值,生成水平度报警信息，根据所获得的图像信息对喷墨头进行实时监控，提示所述喷墨头所在平面的水平度需调整；步骤S5:判断喷头检测是否完成并根据角度偏移量对喷头进行调整。本发明能够解决喷墨打印由于喷头偏移造成的打印不均匀和不完整的问题，实现薄膜大面积均匀性和完整性打印。

Description

基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法及***

技术领域

本发明涉及喷墨打印技术领域，具体涉及一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法及***。

背景技术

喷墨打印技术由于其直接图形化、低成本、高效、高产率,可柔性等优势,应用场景极其广泛如光电器件制备,柔性可穿戴印刷电子等。更具体地,在进行0LED器件的制作时,通过喷墨打印设备的喷墨头,采用喷墨打印的方式,将墨水打入至玻璃基板的像素坑内,形成0LED器件上的一层材料薄膜。目前有提出相关的喷墨打印的控制方法有：1.根据喷墨打印速度与墨水材料的喷出频率的比值来确定喷墨打印的方向,进而避免发生***只能进行单一方向的打印导致墨水的损失引起材料的膜厚的不均匀性。事实上,这种打印控制方式仅仅在设备工艺打印方式控制方面确保墨水落在像素坑里，没有考虑到喷嘴形位误差，并不能保证其均匀性和完整性。2.根据喷嘴沿打印方向的前端位置与后端位置形成的温度差来对墨滴的出射角度进行定量的校正，通过调节温度提高喷墨打印的精度。这种控制方式需要在每个喷嘴上都需要提供一个温控件，当喷嘴数量太多时，效率低成本高，与此同时由于温度的不可控属性，一旦当打印环境发生改变时，此方式的不稳定性也加速上涨。3.对喷头进行检测确定其偏移补偿量，通过喷墨打印头无缝拼接的方法来对喷墨打印头的位置进行调整。这种方式无法完全保证喷头与喷头连接处的打印图像失真问题，打印图像品质差。由于喷嘴在制造过程中，往往都存在一些形位上的误差,在长期的喷墨打印中,喷头的位置也可能会发生偏移或者堵塞，因此产生的墨滴往往带有一定的出射角度或者是体积误差。当喷墨头的位置发生偏移,喷墨头喷出的墨水会有一部分滴落在像素坑之外,璃基板上各个像素坑内的墨水材料不均,影响材料薄膜的膜厚均匀性和完整性，从而影响到OLED器件的质量问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法及***，能够解决喷墨打印由于喷头偏移造成的打印不均匀和不完整的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法，包括以下步骤：

步骤S1:待测喷墨头在基板上滴落墨滴并获取喷墨头图像；

步骤S2:根据获得的喷墨头图像确定定位标识图像；

步骤S3:根据定位标识图像判断对应的标识位置,并用计算机程序计算出喷头位置在预设范围内的偏转角；同时获取喷墨头水平度以及喷墨基板水平度，确定喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角；

步骤S4:根据喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角进行判断，当水平度夹角大于预设角度值,生成水平度报警信息，根据所获得的图像信息对喷墨头进行实时监控，提示所述喷墨头所在平面的水平度需调整；

步骤S5:判断喷头监测是否完成，若否，则继续选取未检测喷墨头；若是，则确定喷头角度偏移量，根据角度偏移量对喷头进行调整。

进一步的，所述步骤S1具体为：生成与待测喷墨头对应的若干个图像采集位置，采集与若干个图像采集位置对应的图像,得到所述多个喷墨头图像。

进一步的，所述定位标识图像对应的标识位置为定位标识图像的图像采集位置；所述标识位置具有若干个,每个标识位置具有对应的基准标识位置。

进一步的，所述生成水平度报警信息,具体为：分别计算若干标识位置与对应的基准标识位置的距离,得到若干标识偏移量，当其中任意一个标识偏移量大于预设偏移量范围值,生成水平度报警信息。

进一步的，所述确定喷头角度偏移量，根据角度偏移量对喷头进行调整,具体为：确定标志图像的几何中心，获得与相应喷墨头图案与几何中心之间的偏移量，得到多喷嘴偏移量的平均值，通过Matlab对偏转角进行计算。

一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的***，包括打印模块、控制模块、墨滴输入模块、基板接收模块、图像获取模块、确定模块、位置获取模块、位置生成模块、水平度获取模块、夹角获取模块、夹角计算模块和水平度报警模块；所述打印包括与墨滴输入模块和基板接收模块分别连接；所述控制模块与图像获取模块、确定模块、位置获取模块、位置生成模块、水平度获取模块、夹角获取模块、夹角计算模块和水平度报警模块分别连接；所述打印模块与控制模块连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明在不改变喷墨打印设备前提下，通过计算机辅助设备实时监控喷头位置，用反馈回来的喷墨打印头图像来判断所述标志位，根据标志位生成报警信息，从而来调整喷墨打印头的位置，使得此打印技术更加适应产业化，更有利于实现大面积，高性能，低成本的印刷工艺，提高了喷墨打印的良率。

附图说明

图1是本发明一实施例中喷墨打印头工作原理示意图；

图2是本发明一实施例中标定喷嘴的示意图；

图3是本发明一实施例中方法流程图；

图4是本发明一实施例中***示意图；

图5是本发明一实施例中控制器结构示意图；

图6是本发明一实施例中定位标志的示意图；

图7是本发明一实施例中多喷嘴同时喷射的墨滴序列图；

图8是本发明一实施例中墨滴出射角度示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

在本实施例中，请参照图1，是一种用于制作OLED器件的喷墨打印的工作原理，喷墨头向基板注射墨滴，同时基板在一个二维空间进行移动，通过数字脉冲驱动器对喷嘴进行控制。然而,在长期的喷墨打印中,可能会存在多方面的因素,导致喷嘴的实际位置发生偏移或者形成堵塞。在喷墨打印之前,用户可以对喷嘴进行校正。校正的具体过程中,需要用户手动标定喷嘴的位置。然而,在喷嘴数量过多的情况下，此种方法完全不切实可行，不仅浪费大量人力，效率低下，还会由于用户操作不当或者操作偏差等原因,可能会导致喷嘴标定的位置与实际的位置之间产生一定的误差。请参照图2，是现有技术的一种标定喷嘴,从图中可见,通过采集一排喷嘴的图像,将该图像显示在喷墨控制终端的显示屏的标定界面上,标定界面上可以具有一个用于标识喷嘴的十字光标202,用户将十字光标202移动至第一个喷嘴204的中心,喷墨控制终端则会记录十字光标当前的坐标,作为喷嘴204的坐标,从而针对第一个喷嘴204标定位置,然后,用户可以十字光标移动至最后一个喷嘴206的中心,喷墨控制终端则会记录十字光标当前的坐标,作为图2喷嘴的坐标,从而针对最后一个喷嘴206标定位置。由于喷嘴之间的间隔距离固定,根据喷嘴204和喷嘴206所标定的位置,即可确定全部喷嘴的位置。

喷墨打印头的重要技术指标包括液滴的定位精度、喷墨液滴体积、印刷可靠性和产量等。液滴下落的目标位置由显示屏的几何图案确定，液滴体积主要由打印头直径决定。由于显示屏的像素尺寸一般在微米量级，分辨率越高要求液滴的体积越小、定位越精确。比如在像素分辨率为100- 150ppi（子像素大小约为85-55μm），35.56cm 的彩色显示基板上沉积1-2千万个直径约25μm液 滴，液滴定位稍有偏差，就可能引起整个像素基板的印刷错误，所以要求打印头尺寸为10pl左右，液滴下落精度在±10μm内，才能获得印刷定位精确、高分辨率的器件。液滴定位偏差主要是由打印平台的机械偏移和液滴在打印头出口的偏移角度引起的。用于制造喷墨打印显示屏的设备一般都具备专业的高精度印刷平台（如气浮轴承平台），其可以达到机械位移精度的要求。

液滴在打印头出口处的偏移角度受由打印头的设计和墨水的配方影响，因为用于生产显示屏的打印头都是经过专门设计制造的，对液滴偏移影响越来越小，液滴偏移角一般不超过10mrad。通过 打印头的设计和墨水的优化，液滴偏移角度可达 ±2mrad，对应的印刷分辨率则可达到200ppi。此外，通过优化墨水的化学组成、调控基材表面的化学组成或物理结构等方法可以减少喷射墨滴的尺寸或者控制墨滴在基材表面的铺展润湿行为，也可以 有效提高喷墨打印的分辨率。在制作OLED显示屏中，这些提高印刷分辨率的方法都是非常重要的。每个打印头都有其对应的喷墨位置，根据喷墨头确定标志图象，根据所使标志图像调整喷墨头的位置。

故，参考图3，本实施例提供一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法，包括以下步骤：

步骤S1:待测喷墨头在基板上滴落墨滴获取喷墨头图像；

步骤S2:根据获得的喷墨头图像确定定位标识图像，具体如下：提取所述喷墨头图像的图像特征，当所述喷墨头图像的图像特征与设定的标识特征匹配,将喷墨头图像作为定位标识图像；

步骤S3:根据定位标识图像判断对应的标识位置,并计算出喷头位置在预设范围内的偏转角；同时获取喷墨头水平度以及喷墨基板水平度，确定喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角；

步骤S4:根据喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角，进行判断，当水平度夹角大于预设角度值,生成水平度报警信息，根据所获得的图像信息对喷墨头进行实时监控，提示所述喷墨头所在平面的水平度需调整；

步骤S5:判断喷头监测是否完成，若否，则继续选取未检测喷墨头；若是，则确定喷头角度偏移量，根据角度偏移量对喷头进行调整。

在本实施例中，优选的，步骤S1具体为：生成与待测喷墨头对应的若干个图像采集位置，采集与若干个图像采集位置对应的图像,得到所述多个喷墨头图像。

在本实施例中，优选的，所述定位标识图像对应的标识位置为定位标识图像的图像采集位置；所述标识位置具有若干个,每个标识位置具有对应的基准标识位置。

在本实施例中，优选的，生成水平度报警信息,具体为：分别计算若干标识位置与对应的基准标识位置的距离,得到若干标识偏移量，当其中任意一个标识偏移量大于预设偏移量范围值,生成水平度报警信息。

在本实施例中，优选的，确定喷头角度偏移量，根据角度偏移量对喷头进行调整,具体为：确定标志图像的几何中心，获得与相应喷墨头图案与几何中心之间的偏移量，得到多喷嘴偏移量的平均值，通过Matlab对偏转角进行计算，具体的根据公式：

进行计算。

在Matlab中用编码表示反正切函数如下：

figure(1)

x=-pi/2:0.01:pi/2;

y=tan(x);

plot(y,x);

set(gca,'YTick',[-pi:pi/2:pi])

set(gca,'ytickLabel',{'-π','-π/2','0','-π/2','π'})

grid on

axis([-1.2 2*pi -1.2 2*pi])。

在本实施例中，还提供一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法及***，包括打印模块、控制模块、墨滴输入模块、基板接收模块、图像获取模块、确定模块、位置获取模块、位置生成模块、水平度获取模块、夹角获取模块、夹角计算模块和水平度报警模块；所述打印包括与墨滴输入模块和基板接收模块分别连接；所述控制模块与图像获取模块、确定模块、位置获取模块、位置生成模块、水平度获取模块、夹角获取模块、夹角计算模块和水平度报警模块分别连接；所述打印模块与控制模块连接。

优选的，图像获取模块,用于针对喷墨头获取多个喷墨头图像；确定模块,用于在所述多个喷墨头图像中,确定定位标识图像；位置获取模块,用于获取所述定位标识图像对应的标识位置；位置报警模块,用于根据所述标识位置生成报警信息;所述报警信息用于提示所述喷墨头的位置需调整。

在本实施例中，优选的，参考图5,图5示意性出示了控制器的硬件结构503。以一个处理器501为例，处理器501和存储器502可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的打印方法对应的程序指令/模块。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的打印方法。优选的，存储器502可以包括存储程序区和存储数据区，其中,存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据喷墨打印机的打印装置的使用所创建的数据等。此外,存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至喷墨打印机的打印装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

请参照图5,所述一个或者多个模块存储在所述存储器502中，当被所述至少一个处理器501执行时，执行上述任意方法实施例中的打印方法，例如，执行以上描述的图3中的方法步骤。

在本实施例中，请参考图6,当承载治具606沿X轴移动、图像采集装置604沿Y轴移动时，在到达某个图像采集位置(x,y)时,图像采集装置604可以针对墨水填充件608的定位标识,或者,针对承载治具606的定位标识，进行图像采集，得到的喷墨头图像中包含有定位标识，即该喷墨头图像为定位标识图像。具体实现中，可以将定位标识图像对应的图像采集位置,作为标识图像对应的标识位置，即定位标识当前所处的位置。例如，在到达某个图像采集位置(x,y)。

请参考图8,当墨滴产生形如当前偏转角时，则计算机设备生成相应的报警信息，根据偏转角计算出所需补偿量，再根据补偿量进行相应的调整。执行上述实施例中的打印方法，例如，执行图3中的步骤。

根据本实施例，当喷头位置产生一定范围内的偏移，通过检测喷头与基板之间的水平夹角，在大于预设角度时，***可以给出提示信息，避免由于位置偏移使得墨滴滴落在预定位置之外，从而提高了LED器件的质量。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:待测喷墨头在基板上滴落墨滴并获取喷墨头图像；

步骤S2:根据获得的喷墨头图像确定定位标识图像；

步骤S3:根据定位标识图像判断对应的标识位置，并通过计算机程序计算出喷头位置在预设范围内的偏转角；同时获取喷墨头水平度以及喷墨基板水平度，确定喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角；

步骤S4:根据喷墨头水平度和喷墨基板水平度的水平度夹角进行判断，当水平度夹角大于预设角度值，生成水平度报警信息，根据所获得的图像信息对喷墨头进行实时监控，提示所述喷墨头所在平面的水平度需调整；

步骤S5:判断喷头监测是否完成，若否，则继续选取未检测喷墨头；若是，则确定喷头角度偏移量，根据角度偏移量对喷头进行调整。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：生成与待测喷墨头对应的若干个图像采集位置，采集与若干个图像采集位置对应的图像，得到所述多个喷墨头图像。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法，其特征在于，所述定位标识图像对应的标识位置为定位标识图像的图像采集位置；所述标识位置具有若干个,每个标识位置具有对应的基准标识位置。

4.根据权利要求3所述的基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法，其特征在于，所述生成水平度报警信息，具体为：分别计算若干标识位置与对应的基准标识位置的距离,得到若干标识偏移量，当其中任意一个标识偏移量大于预设偏移量范围值,生成水平度报警信息。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的方法，其特征在于，所述确定喷头角度偏移量，根据角度偏移量对喷头进行调整,具体为：确定标志图像的几何中心，获得与相应喷墨头图案与几何中心之间的偏移量，得到多喷嘴偏移量的平均值，通过Matlab对偏转角进行计算。

6.一种基于图像处理实时监控喷墨打印头角度的***，其特征在于，包括打印模块、控制模块、墨滴输入模块、基板接收模块、图像获取模块、确定模块、位置获取模块、位置生成模块、水平度获取模块、夹角获取模块、夹角计算模块和水平度报警模块；所述打印包括与墨滴输入模块和基板接收模块分别连接；所述控制模块与图像获取模块、确定模块、位置获取模块、位置生成模块、水平度获取模块、夹角获取模块、夹角计算模块和水平度报警模块分别连接；所述打印模块与控制模块连接。

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