CN117470158B

CN117470158B - 一种用于刻字机的巡边检测方法及***

Info

Publication number: CN117470158B
Application number: CN202311812715.2A
Authority: CN
Inventors: 艾敏; 尹立军; 熊官宏
Original assignee: Hunan Sijiu Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Sijiu Technology Co ltd
Priority date: 2023-12-27
Filing date: 2023-12-27
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2043-12-27
Also published as: CN117470158A

Abstract

本发明涉及刻字机技术领域，尤其涉及一种用于刻字机的巡边检测方法及***，方法包括以下步骤：使用可按照预设路径自动移动的传感器步进式扫描放置于刻字机的平台上的带有定位标记的膜材，并读取传感器的坐标值及传感器在平台上的相对位置；当传感器扫描到膜材上的第一标记点时，获取第一标记点的位置坐标以及第一标记点与平台原点的相对位置，计算膜材的偏移值；偏移值包括位置偏移值；根据膜材的位置偏移值确定膜材的第一位置。本发明能够可以准确确定膜材的偏移位置，达到了刻字与打印的图案相吻合的效果。

Description

一种用于刻字机的巡边检测方法及***

技术领域

本发明涉及刻字机技术领域，尤其涉及一种用于刻字机的巡边检测方法及***。

背景技术

刻字机是一种通过刻刀对膜材进行切割或者刻印获得想要的图案的机器。刻字机在进行切割或者刻印之前需要对膜材的位置进行判断。

现有技术中通常采用固定位置的传感器采集膜材的位置，针对传感器读取到的数值进行处理，采用固定的位置数值区间来判断是否有膜材存在。然而由于传感器安装、老化程度、品控问题以及传感器型号问题，并且不同型号、品牌，甚至是同一台打印机使用不同的硒鼓所打印的打印物都有细微的差别，部分打印机甚至默认缩放到了98%。加大了检测以及计算的难度。因此，采用固定的位置数值区间可能会产生大量的失败的情况，且很难找到具体是哪个环节出现的问题，因此难以提高刻字位置的精度。

由此可见，现有技术无法精准的确定膜材的边界，从而无法保证刻字的准确位置。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于刻字机的巡边检测方法及***，其解决了现有技术无法精准的确定膜材的边界，从而无法保证刻字的准确位置的技术问题。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种用于刻字机的巡边检测方法，包括以下步骤：

使用可按照预设路径自动移动的传感器步进式扫描放置于刻字机的平台上的带有定位标记的膜材，并读取传感器的坐标值及传感器在平台上的相对位置；

当传感器扫描到膜材上的第一标记点时，获取第一标记点的位置坐标以及第一标记点与平台原点的相对位置，计算膜材的偏移值；偏移值包括位置偏移值；

根据膜材的位置偏移值确定膜材的第一位置。

本发明实施例提出的用于刻字机的巡边检测方法，通过检测第一标记点的位置确定位置偏移值，能够基本确定膜材相对于其标准位置的位置偏移程度，从而能够找到图案与膜材的真实相对关系，能够保证刻字时基本能够保持与图案匹配。

可选地，偏移值还包括第一方向的缩放比例；

方法还包括：

根据第一标记点的位置坐标，结合预设的膜材的理想宽度以及偏移值，计算第二标记点的理想位置坐标；

使用可移动的传感器扫描第二标记点的理想位置，获取第二标记点的实际位置坐标；

根据第一标记点的位置坐标与第二标记点的实际位置坐标，计算第一标记点到第二标记点的实际宽度；

将实际宽度与理想宽度的比值作为膜材的第一方向的缩放比例。

可选地，偏移值还包括第一角度偏移值；

方法还包括：根据第一标记点的位置坐标、第二标记点的理想位置坐标与第二标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第一角度偏移值。

可选地，偏移值还包括第二方向的缩放比例；

方法还包括：

根据第二标记点的实际位置坐标，结合预设的膜材的理想长度以及偏移值，计算第三标记点的理想位置坐标；

使用可移动的传感器扫描第三标记点的理想位置，获取第三标记点的实际位置坐标；

根据第二标记点的实际位置坐标与第三标记点的实际位置坐标，计算第二标记点到第三标记点的实际长度；

将实际长度与理想长度的比值作为膜材的第二方向的缩放比例。

可选地，偏移值还包括第二方向的缩放比例；

方法还包括：

根据第一标记点的实际位置坐标，结合预设的膜材的理想长度以及偏移值，计算第四标记点的理想位置坐标；

使用可移动的传感器扫描第四标记点的理想位置，获取第四标记点的实际位置坐标；

根据第一标记点的实际位置坐标与第四标记点的实际位置坐标，计算第一标记点到第四标记点的实际长度；

可选地，偏移值还包括第二角度偏移值；

方法还包括：根据第二标记点的实际位置坐标、第三标记点的理想位置坐标与第三标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第二角度偏移值。

可选地，偏移值还包括第二角度偏移值；

方法还包括：根据第一标记点的位置坐标、第四标记点的理想位置坐标与第四标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第二角度偏移值。

可选地，第一标记点、第二标记点、第三标记点以及第四标记点均为直角标记点，其坐标位置为各直角的顶点坐标位置；可移动的传感器数量为两个，两个传感器分别用于沿长度方向和宽度方向进行步进式扫描。

可选地，所述步进式扫描中，传感器每经过一个最小步数扫描一次，扫描预设次数之后获得一个数组，以数组中的最大值为起点，向左右进行检索，计算两端大于平均数的数字数量、范围内的数字的平均数/>，以及除去波峰的前后端数字的平均值和/>；

将，/>与/>两两进行比较，当/>与/>，/>，差值大于设置的最小值，/>，/>之间的差值不大于设置的最大值时，判定为标记线。

第二方面，本发明实施例提供一种用于刻字机的巡边检测***，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。

（三）有益效果

本发明的有益效果是：本发明的用于刻字机的巡边检测方法及***，用户在使用机器的过程中，通过软件使用打印机将想要的图案打印于可打印的膜材上，此时打印出来的膜材带有标记点，然后将膜材放置于平台通过传感器的扫描识别从而能够准确得将想要的图案刻下来。由于采用根据标记点的位置来确定膜材的偏移值，相对于现有技术而言，其可以准确确定膜材的偏移位置，达到了刻字与打印的图案相吻合的效果。

附图说明

图1为本发明优选实施例的膜材以及标记点位置示意图；

图2为本发明优选实施例的用于刻字机的巡边检测方法的流程示意图；

图3为本发明优选实施例的用于刻字机的巡边检测方法的用于三个标记点场景的检测流程图；

图4为本发明优选实施例的标记点的检测过程的流程图；

图5为本发明优选实施例的标记点的判断的流程图；

图6为本发明优选实施例的步进式扫描过程图；

图7为本发明优选实施例的标记点的波形检测的中数组的示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明实施例提出的用于刻字机的巡边检测方法及***，使用可移动的传感器扫描放置于平台上的带有定位标记的膜材，并读取传感器的坐标值及传感器在平台上的相对位置；当传感器扫描到膜材上的第一标记点时，获取第一标记点的位置坐标以及第一标记点与平台原点的相对位置，计算膜材的偏移值；偏移值包括位置偏移值；根据膜材的位置偏移值确定膜材的第一位置。由于采用根据标记点的位置来确定膜材的偏移值，相对于现有技术而言，其可以准确确定膜材的偏移位置，达到了刻字与打印的图案相吻合的效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

用户在使用刻字机的过程中，通过软件使用打印机将想要的图案打印于可打印的膜材上，此时打印出来的膜材带了标记点，将膜材放置于平台上并通过传感器的识别从而确定膜材的边界，并根据计算机中的原有打印图案与膜材的位置关系，能够确定膜材的边界，从而准确得将想要的图案刻下来。

参见图1，本实施例中膜材选用A4大小的膜材为例，在其上可以设置至少一个标记点，也可以设置二、三或四个标记点，分别称为第一标记点（A点）、第二标记点（B点）、第三标记点（C点）和第四标记点（D点），当仅设置一个标记点时，第一标记点（A点）通常设置于膜材的左上角，如图1中的A点；当设置两个标记点时，可以设置A点与任意其他点的组合，本实施例以A点+B点为例进行说明。当设置为三个标记点时，可以设置A点+B点与任意其他点的组合，本实施例以A点+B点+C点为例进行说明。当设置为四个标记点时，本实施例以A点+B点+C点+D点为例进行说明。实际应用时，膜材的形状和标记点的数量都可以灵活设置，不受本实施例举例的限制，只要能扫描到第一标记点，或再以第一标记点为基准扫描到其他的标记点，便可以实现本发明的方法。

本实施例中第一方向优选为宽度方向，第二方向优选为长度方向。本实施例中的带有定位标记的膜材可以是透明或者不透明的膜材，可以是带有单色的均质的片状的或者页面形状的膜材。

参见图2，本实施例的一种用于刻字机的巡边检测方法，包括以下步骤：

S1：使用可按照预设路径自动移动的传感器步进式扫描放置于刻字机的平台上的带有定位标记的膜材，并读取传感器的坐标值及传感器在平台上的相对位置；步进式扫描的每一步为一个坐标单位；本实施例中通常采用每一步为0.01mm，实际使用时也可以通过调整每一步的距离从而调节扫描精度。

S2：当传感器扫描到膜材上的第一标记点（A点）时，获取第一标记点的位置坐标以及第一标记点与平台原点的相对位置，计算膜材的偏移值；偏移值包括位置偏移值；

S3：根据膜材的位置偏移值确定膜材的第一位置。在只能检测到A点的情况下默认纸张没有角度偏移及x、y方向（轴）的缩放。

确定了位置偏移值能够基本确定膜材相对于其标准位置的位置偏移程度，从而能够找到图案与膜材的真实相对关系，能够保证刻字时基本能够保持与图案匹配。

实施时，本发明实施例提出的用于刻字机的巡边检测方法，能够通过检测到的检测点的数量灵活改变偏移量的计算方式，但是A点是必须的，否则会失败。

实施时，检测到的标记点的数量越多，计算越准确，出错几率越低。

据此，实施时，当标记点数量为两个（A+B）时，参见图3，还可以进行以下步骤：

S4：根据第一标记点的位置坐标，结合预设的膜材的理想宽度以及偏移值，计算第二标记点的理想位置坐标；

S5：使用可移动的传感器扫描第二标记点的理想位置，获取第二标记点的实际位置坐标；

S6：根据第一标记点的位置坐标与第二标记点的实际位置坐标，计算第一标记点到第二标记点的实际宽度；

S7：将实际宽度与理想宽度的比值作为膜材的第一方向的缩放比例。

例如采用如下方式：

通过A点和B点/>的实际距离（实际宽度）与计算得到理想位置坐标B_n点与A点的理想宽度(width，已知)的比值得到缩放比例Mx。

；

通过上述步骤，可以得知，本实施例中的偏移值的内容在设置有两个标记点时，还可以包括第一方向的缩放比例。本实施例中，即宽度方向（x方向）的偏移值。除此之外，如果执行如下步骤：

S8：根据第一标记点的位置坐标、第二标记点的理想位置坐标与第二标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第一角度偏移值。偏移值便还可以包括第一角度偏移值。

通过A点的位置坐标计算偏移值后，得到B点的理想位置坐标以及B点的实际位置坐标/>。通过三点法计算/>的大小。

设：，/>，/>，/>，则：/>；

如果小于0；/>；

此处即为第一角度偏移值。

当标记点的数量大于二时，例如设置A+B+C点三个标记点时。参见图3，还可以执行如下步骤：

S9：根据第二标记点的实际位置坐标，结合预设的膜材的理想长度以及偏移值，计算第三标记点的理想位置坐标；

S10：使用可移动的传感器扫描第三标记点的理想位置，获取第三标记点的实际位置坐标；

S11：根据第二标记点的实际位置坐标与第三标记点的实际位置坐标，计算第二标记点到第三标记点的实际长度；

S12：将实际长度与理想长度（height，已知）的比值作为膜材的第二方向的缩放比例。此时，偏移值还可以包括第二方向的缩放比例，即长度方向（y方向）的缩放比例My。

。

实施时，还可以获得角度偏移值。

S13：根据第二标记点的实际位置坐标、第三标记点的理想位置坐标与第三标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第二角度偏移值。此时，偏移值还可以包括第二角度偏移值。

得到三个标记点的位置后，除了计算出位置偏移值、x轴方向的缩放和的角度外，采用如下方式，还能计算/>的角度。

；

其中，为第二角度偏移值。

另一方面，在执行S9步骤之前，还可以从B点返回A点，从A点向长度方向移动后，扫描C点的位置。此时，也可以采用以下步骤确定第二方向的缩放比例：

S9A：根据第一标记点的实际位置坐标，结合预设的膜材的理想长度以及偏移值，计算第四标记点的理想位置坐标；

S10A：使用可移动的传感器扫描第四标记点的理想位置，获取第四标记点的实际位置坐标；

S11A：根据第一标记点的实际位置坐标与第四标记点的实际位置坐标，计算第一标记点到第四标记点的实际长度；

S12A：将实际长度与理想长度的比值作为膜材的第二方向的缩放比例。

实施时，还可以获得角度偏移值。

S13A：根据第一标记点的位置坐标、第四标记点的理想位置坐标与第四标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第二角度偏移值。此时，偏移值还可以包括第二角度偏移值。

实施时，第一标记点、第二标记点、第三标记点以及第四标记点均优选为直角标记点，其坐标位置为各直角的顶点坐标位置，四个标记点分别设置于膜材的四个角上靠近边缘的位置（顶点朝向膜材的四个边角）。本实施例中可移动的传感器数量为两个，两个传感器分别用于沿长度方向和宽度方向进行步进式扫描（实施时，步进式扫描的最小步数根据第一标记点到膜材边缘的距离设定，需结合实际膜材的尺寸以及打印机的型号来实际测定）。从两个相互垂直的方向扫描直角标记点，能够更准确的确定标记点的位置坐标。

参见图4，图5，以下举例说明本实施例的扫描的执行过程，包括标记点检测流程以及标记点判断流程。

（1）标记点检测流程（参见图4，图6）。

a.在检测过程中预设路程是根据可打印纸粘贴于垫板左上角来规定的检测范围。如果纸张不粘贴左上角会导致找不到标记点检测预设距离。在第一步时，如果检测失败，不会返回失败，将探测器位置的y值向下移动5个单位（步进式，例如从图6中位置1移动到位置2；或者x值向右移动5个单位，例如从图6中位置3移动到位置4），再次进行尝试。如无法检测到，则返回失败。

b.根据标记线（直角标记中，边为标记线，顶点为标记点，即两条垂直标记线的交点为标记点）到边缘的距离，定义一个最小步数（步进的步数范围）。当机器行进的步数大于此阈值才是有效的。是为了防止机器误检测到垫板的线条或者杂质。

当第一步检测到点确认时，则第二点的理想位置则是，检测则设置为/>。

第三点的x轴线检测线为，检测范围为预设的值，如成功检测到第三点第四点的检测范围则是/>，检测完四个辅助点后，计算出A点的位置坐标/>，计算出B点的理想位置坐标/>，则B点的第一个检测点检测坐标范围则是/>。第二个检测点则根据第一个检测点的实际位置进行计算。以此类推。

（2）标记点判断流程（参见图5，图7，采用波型检测）。

传感器每经过一个最小步数扫描一次，扫描预设次数之后获得一个数组，例如：扫描50次获得一个50个数值组成的数组。当50个数值组成的数组最大值为第25个时，进行下一步计算。

a.以数组的第二十五个数为起点，向左右进行检索，计算两端大于平均数的数字数量。并且计算此范围内的数字的平均数/>。(为了适配多种类型的传感器，因此对于传感器的数值不做绝对的定义，只对波型进行判断)；

b.计算除去波峰的前后端数字的平均值，/>。(波峰长度/>要大于所设置的检测线最小长度/>)。以免垫板或纸张上的杂点导致检测失败。

，/>与/>两两进行比较，/>与/>，/>的差值要大于所设置的最小值/>，/>，/>之间的差值不能大于所设置的最大值/>（最大值与最小值是通过实际实用场景测试得到的。综合了各种可能情况得到的数值）。如满足以上条件则认定所检测为标记线。波型如下图7所示。图7中，横坐标是检测数组的位数，现阶段使用的标记线为1mm，配合传感器的移动速度以及收集信息的频率，50个数据完全可以将检测线包含并且留出计算波型的数据。波型检测的检测方式能够适配多种型号的传感器以及不同的机械结构，不同型号以及使用时间不同的传感器对颜色的敏感度不同，只要经过测试灵活调整阈值可以满足多样化的需求。

本发明的用于刻字机的巡边检测方法及***，用户在使用机器的过程中，通过软件使用打印机将想要的图案打印于可打印的膜材上，此时打印出来的膜材带有标记点，然后将膜材放置于平台通过传感器的扫描识别从而能够准确得将想要的图案刻下来。由于采用根据标记点的位置来确定膜材的偏移值，相对于现有技术而言，其可以准确确定膜材的偏移位置，达到了刻字与打印的图案相吻合的效果。根据能够检测到的检测点的数量灵活改变偏移量的计算方式。检测到的点的数量越多，计算越准确，出错几率越低。并且，采用波型检测的检测方式能够适配多种型号的传感器以及不同的机械结构，不同型号以及使用时间不同的传感器对颜色的敏感度不同，只要经过测试灵活调整阈值可以满足多样化的需求。本发明通过第一个检测点的位置来推断出其他标记点的位置，可以灵活的应对不同缩放比例的打印物。最大可以检测到缩放达到92%的打印物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims

1.一种用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

当传感器扫描到膜材上的第一标记点时，获取所述第一标记点的位置坐标以及第一标记点与平台原点的相对位置，计算膜材的偏移值；所述偏移值包括位置偏移值；

根据膜材的位置偏移值确定膜材的第一位置；在只能检测到第一标记点的情况下默认膜材没有角度偏移及第一方向和第二方向的缩放；

所述第一标记点为由两条标记线相交组成的直角标记，其坐标位置为直角的顶点坐标位置；

所述步进式扫描中，传感器每经过一个最小步数扫描一次，扫描预设次数之后获得一个数组，以数组中的最大值为起点，向左右进行检索，计算两端大于平均数的数字数量、范围内的数字的平均数/>,以及除去波峰的前后端数字的平均值/>和；

将，/>与/>两两进行比较，当/>与/>，/>的差值大于设置的最小值，/>，/>之间的差值不大于设置的最大值时，判定为标记线。

2.如权利要求1所述的用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，所述偏移值还包括第一方向的缩放比例；

所述方法还包括：

根据所述第一标记点的位置坐标，结合预设的膜材的理想宽度以及偏移值，计算第二标记点的理想位置坐标；

根据所述第一标记点的位置坐标与所述第二标记点的实际位置坐标，计算第一标记点到第二标记点的实际宽度；

3.如权利要求2所述的用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，所述偏移值还包括第一角度偏移值；

所述方法还包括：根据所述第一标记点的位置坐标、第二标记点的理想位置坐标与所述第二标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第一角度偏移值。

4.如权利要求3所述的用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，所述偏移值还包括第二方向的缩放比例；

所述方法还包括：

根据所述第二标记点的实际位置坐标，结合预设的膜材的理想长度以及偏移值，计算第三标记点的理想位置坐标；

根据所述第二标记点的实际位置坐标与所述第三标记点的实际位置坐标，计算第二标记点到第三标记点的实际长度；

5.如权利要求3所述的用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，所述偏移值还包括第二方向的缩放比例；

所述方法还包括：

根据所述第一标记点的实际位置坐标，结合预设的膜材的理想长度以及偏移值，计算第四标记点的理想位置坐标；

根据所述第一标记点的实际位置坐标与所述第四标记点的实际位置坐标，计算第一标记点到第四标记点的实际长度；

6.如权利要求4所述的用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，所述偏移值还包括第二角度偏移值；

所述方法还包括：根据所述第二标记点的实际位置坐标、第三标记点的理想位置坐标与所述第三标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第二角度偏移值。

7.如权利要求5所述的用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，所述偏移值还包括第二角度偏移值；

所述方法还包括：根据所述第一标记点的位置坐标、第四标记点的理想位置坐标与所述第四标记点的实际位置坐标，通过三点的连线位置计算得到第二角度偏移值。

8.如权利要求4-7任一所述的用于刻字机的巡边检测方法，其特征在于，第二标记点、第三标记点以及第四标记点均为直角标记点，其坐标位置为各直角的顶点坐标位置；所述可移动的传感器数量为两个，两个所述传感器分别用于沿长度方向和宽度方向进行步进式扫描。

9.一种用于刻字机的巡边检测***，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至8中任一所述方法的步骤。