阅读说明：本技术 打印头状态检测方法、打印头检测系统及3d打印机 (Printing head state detection method, printing head detection system and 3D printer ) 是由 张睿智 高蕾 杜银学 虎成 郑栋娥 杨军 于 2020-04-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种打印头状态检测方法、打印头检测系统及3D打印机。所述3D打印机包括所述打印头检测系统,所述的打印头状态检测方法包括下述步骤：打印头根据预设规格打印测试纸；获取打印测试纸的打印图像；对打印图像进行降噪处理；对降噪处理后的打印图像选取若干检测区域；分别统计各检测区域的打印线条总数；比较各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数；根据上述比较结果判断打印头是否需要维修或更换。打印头状态检测方法、打印头检测系统及3D打印机,能够实现自动检测,从而有利于提高打印头状态检测效率。(The invention relates to a printing head state detection method, a printing head detection system and a 3D printer. The 3D printer comprises the printing head detection system, and the printing head state detection method comprises the following steps: the printing head prints the test paper according to the preset specification; acquiring a printing image of the printing test paper; carrying out noise reduction processing on the printed image; selecting a plurality of detection areas for the printed image after the noise reduction treatment; counting the total number of printing lines in each detection area respectively; comparing the total number of the printing lines of each detection area with the total number of the preset qualified lines; and judging whether the printing head needs to be maintained or replaced according to the comparison result. The printing head state detection method, the printing head detection system and the 3D printer can realize automatic detection, so that the printing head state detection efficiency is improved.)

打印头状态检测方法、打印头检测系统及3D打印机

技术领域

本发明涉及图像检测技术领域，特别是涉及一种打印头状态检测方法、打印头检测系统及3D打印机。

背景技术

目前3D打印技术在国内及国际范围内，都具有很高的知名度，且3D打印生产设备生产已量化，在设备日趋增多的情况下，设备调试、状态检测就成为设备维护的一大难题。现有技术中的3D打印机打印头状态检测基本为手动、人工肉眼检测的方式判断打印头状态是否正常是否需要进行更换，在此过程中需要专业检测人员进行检测，不仅检测误差大，且检测耗时久，需要极大的人力成本。

发明内容

基于此，有必要针对3D打印头的打印状态检测误差大、耗时久的问题，提供一种自动检测方法从而有利于提高检测效率的打印头状态检测方法、打印头检测系统及3D打印机。

一种打印头状态检测方法，所述的打印头状态检测方法包括下述步骤：打印头根据预设规格打印测试纸；获取打印测试纸的打印图像；对打印图像进行降噪处理；对降噪处理后的打印图像选取若干检测区域；分别统计各检测区域的打印线条总数；比较各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数；根据上述比较结果判断打印头是否需要维修或更换。

在其中一个实施例中，所述打印头根据预设规格打印测试纸的步骤包括：打印头的各个喷头在测试纸区域内，顺次执行奇数组喷孔喷墨、奇偶组喷孔同时喷墨与偶数组喷孔喷墨。

在其中一个实施例中，所述获取打印测试纸的打印图像步骤包括：采用工业摄像机拍摄打印测试纸。

在其中一个实施例中，所述对打印图像进行降噪处理的步骤包括：根据打印图像的像素分布、亮点以及颜色信息，采用OPENCV库算法对打印图像进行卡尔曼非线性滤波降噪。

在其中一个实施例中，所述对降噪处理后的打印图像选取若干检测区域的步骤包括：采用边沿检测法或阈值法对降噪处理后的打印图像提取图像特征值；根据图像特征值获取打印图像的上下边沿值；对比打印图像的空白特征值获取打印图像中各打印区域的左右边界值；依据打印图像的上下边沿值与各打印区域的左右边界值对应获取若干检测区域。

在其中一个实施例中，所述分别统计各检测区域的打印线条总数的步骤之前包括：采用模糊算法将各检测区域中的点图连接成若干直线并获取打印线条总数。

在其中一个实施例中，所述采用模糊算法将各检测区域中的点图连接成若干直线并获取总直线数的步骤包括：将各检测区域沿横向分割成三等份；分别获取奇数组喷孔打印的直线数与偶数组喷孔打印的直线数；将奇数组喷孔打印的直线数与偶数组喷孔打印的直线数合并后获取所述打印线条总数。

在其中一个实施例中，所述比较各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数的步骤包括：将各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数比较计算获取对应检测区域的打印头喷出率或连续丢帧率。

在其中一个实施例中，当对应检测区域的打印头喷出率小于或等于85％或连续丢帧率大于或等于15％时，则判断打印头需要维修或更换。

一种打印头检测系统，所述的检测系统采用所述的打印头状态检测方法进行检测。

一种3D打印机，所述的3D打印机包括所述的打印头检测系统。

上述打印头状态检测方法、打印头检测系统及3D打印机，3D打印机采用打印头检测系统进行的检测方法，具体通过获取打印头打印测试纸的打印图像，并对打印图像进行降噪处理，进一步地将降噪处理后的打印图像选取出若干检测区域，分别对各个检测区域的打印线条总数进行统计，从而便于与预设合格线条总数进行比较，从而可得出打印头打印状态的检测结果，以便及时对打印头做出调整更换或维修，有效提升了打印头状态检测的自动化处理效率。

附图说明

图1为一实施例的打印头状态检测方法的流程示意图。

图2为一实施例的打印头打印测试纸的打印图像。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一实施方式中，一种打印头状态检测方法，所述的打印头状态检测方法包括下述步骤：打印头根据预设规格打印测试纸；获取打印测试纸的打印图像；对打印图像进行降噪处理；对降噪处理后的打印图像选取若干检测区域；分别统计各检测区域的打印线条总数；比较各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数；根据上述比较结果判断打印头是否需要维修或更换。

在一实施方式中，一种打印头检测系统，所述的检测系统采用所述打印头状态检测方法进行检测。

在一实施方式中，一种3D打印机，所述的3D打印机包括所述打印头检测系统。

上述打印头状态检测方法、打印头检测系统及3D打印机，3D打印机采用打印头检测系统进行的检测方法，具体通过获取打印头打印测试纸的打印图像，并对打印图像进行降噪处理，进一步地将降噪处理后的打印图像选取出若干检测区域，分别对各个检测区域的打印线条总数进行统计，从而便于与预设合格线条总数进行比较，从而可得出打印头打印状态的检测结果，以便及时对打印头做出调整更换或维修，有效提升了打印头状态检测的自动化处理效率。

下面结合具体实施例对所述打印头状态检测方法进行说明，以进一步理解所述打印头状态检测方法的发明构思。

请参阅图1和图2，一种打印头状态检测方法，所述的打印头状态检测方法包括下述步骤：

S110：打印头根据预设规格打印测试纸；

在打印头执行正式打印操作前需要对打印头进行检测是否有喷孔堵塞的情况，在检测中使用到一定标准规格的测试纸进行打印。通常选用的测试纸的幅面宽度与打印头的宽度相适应，测试纸的幅面长度与打印头的打印形成长度相适应。即打印头在测试纸上先进行喷墨打印，然后通过检查测试纸的喷墨情况与打印头标准喷墨测试纸进行对比，从而可了解打印头的打印状态是否合格。

在其中一实施例中，所述打印头根据预设规格打印测试纸的步骤包括：打印头的各个喷头在测试纸区域内，顺次执行奇数组喷孔喷墨、奇偶组喷孔同时喷墨与偶数组喷孔喷墨。具体地，使打印头沿X方向移动，打印头上具有至少一个喷头组，每个喷头组包括沿X方向排列且彼此之间平行对齐的至少一个喷头，每个喷头具有沿着与X方向垂直的Y方向排列的多个喷孔；当喷头到达测试纸上的测试区域时，先后进行喷头奇数组喷孔喷墨，喷头奇偶组喷孔都喷墨，喷头偶数组喷孔喷墨，喷头完全通过测试区域后停止喷墨。这样通过在测试区域进行奇偶交错打印便于清楚计算得到各个喷墨区域的喷墨线条数是否符合预设合格线条总数。为了进一步说明本实施方案，假设选取具有256个喷孔的喷头，将256个喷孔设置成基偶两排，并设置各个喷孔之前的间距为0.254毫米。这样进行基偶交错打印时则交错两边形成128条线。假设选用具有三个喷头的喷头组，在进行打印时，该喷头组对应地在测试纸上沿Y方向打印出三个喷墨区域，每个喷墨区域理想情况下奇偶喷孔沿X方向连线形成128条直线，但是不可避免的有部分喷孔没有喷墨则实际中少于128条线，在打印标准设置下打印线条总数要接近128条线才说明打印正常，即标准设置下打印线条总数是预先确定的。

S120：获取打印测试纸的打印图像；

在其中一实施例中，所述获取打印测试纸的打印图像步骤包括：采用工业摄像机拍摄打印测试纸。即通过拍摄等方式将打印头打印后的测试纸上的打印图像转化成图片格式进行存储。

S130：对打印图像进行降噪处理；

在其中一实施例中，所述对打印图像进行降噪处理的步骤包括：根据打印图像的像素分布、亮点以及颜色信息，采用OPENCV库算法对打印图像进行卡尔曼非线性滤波降噪。即通过将打印测试纸的图像存储在计算机中，通过调取计算机程序中的OPENCV库算法程序对存储的打印图像进行非线性滤波降噪。在此过程中OPENCV库算法程序进行打印图片的降噪处理中依据的是打印图像的像素分布、亮点以及颜色信息等，将打印图片中多余的黑点或线条进行去除获取得到画面较为整洁的打印图片，有利于在后续步骤中清晰获取打印图像中所呈现的线条数量。

S140：对降噪处理后的打印图像选取若干检测区域；

在其中一实施例中，所述对降噪处理后的打印图像选取若干检测区域的步骤包括：采用边沿检测法或阈值法对降噪处理后的打印图像提取图像特征值；根据图像特征值获取打印图像的上下边沿值；对比打印图像的空白特征值获取打印图像中各打印区域的左右边界值；依据打印图像的上下边沿值与各打印区域的左右边界值对应获取若干检测区域。以具有三个喷头的喷头组为例，在进行测试纸打印时，由于各个喷头之间相互间隔设置，因此在打印测试纸上会形成三个相互间隔的打印区域，每个打印区域对应一个喷头的打印痕迹。执行打印测试则一张打印测试纸上会留存多个阶段的打印区域，此时为了确定打印头的打印状态，需要有选择地选择其中一个阶段的打印区域进行检测，则需要确定该打印区域的上下边沿和左右边界。在此过程中采用算法库中的沿检测法或阈值法算法确定好打印区域，且由于在一个打印区域内有三个喷头在打印，因此会形成有喷墨痕迹的多检测区域及未有喷墨的空白区域。而各个检测区域的上边边界值是确定统一的，其宽度方向的边界值以空白区域为参考确定。

S150：分别统计各检测区域的打印线条总数；

在其中一实施例中，所述分别统计各检测区域的打印线条总数的步骤之前包括：采用模糊算法将各检测区域中的点图连接成若干直线并获取打印线条总数。即采用模糊算法对各个检测区域的喷墨点进行连线处理，从而得到在各个检测区域的打印线条总数。

在其中一实施例中，所述采用模糊算法将各检测区域中的点图连接成若干直线并获取总直线数的步骤包括：将各检测区域沿横向分割成三等份；分别获取奇数组喷孔打印的直线数与偶数组喷孔打印的直线数；将奇数组喷孔打印的直线数与偶数组喷孔打印的直线数合并后获取所述打印线条总数。在本实施例中，由于打印头的各个喷头在测试纸区域内，顺次执行奇数组喷孔喷墨、奇偶组喷孔同时喷墨与偶数组喷孔喷墨，因此在各检测区域内沿横向方向形成基数组线条、奇偶数组线条和偶数组线条，而总线条数是256个喷孔喷出形成的线条，因此只要将两侧的基数线条和偶数线条合并即为总的检测区域内打印线条总数。这样通过该算法得到各个检测区域的打印线条数便于直观地与预设合格线条总数比较做出打印头状态的检测。

S160：比较各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数；

在其中一实施例中，所述比较各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数的步骤包括：将各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数比较计算获取对应检测区域的打印头喷出率或连续丢帧率。设定各检测区域的打印线条总数为n，预设合格线条总数为N，则对应的检测区域的打印头喷出率Per＝n/N；对应的检测区域的连续丢帧率Pflr＝(N-n)/N。通过该计算过程可明确地比较各检测区域的打印线条总数与预设合格线条总数。

S170：根据上述比较结果判断打印头是否需要维修或更换。

在其中一实施例中，当对应检测区域的打印头喷出率小于或等于85％或连续丢帧率大于或等于15％时，则判断打印头需要维修或更换。即，当对应检测区域的打印头喷出率小于或等于85％时，则说明该打印头的部分喷孔喷墨异常，喷墨质量不合格，需要维修或更换。当对应检测区域的打印头连续丢帧率大于或等于15％时，则说明该打印头的部分喷孔喷墨异常，喷墨质量不合格，需要维修或更换。

为了判断打印产品是否存在可能的断裂情况，在一优选实施例中，根据各个检测区域的打印线条数据，将每各检测区域内的丢失区域进行交叉对比，获取各检测区域是否存在都丢失的区域，如果存在则打印产品可能存在断裂的情况。具体地，以三个喷头形成的三个检测区域为例，当第一个检测区域的丢帧区域为100，当第二个检测区域的丢帧区域为200，当第三个检测区域的丢帧区域为300，交叉比较丢帧区域为100和200、200和300以及100和300，找出对比结果中是否存在都丢帧的区域，存在则很大程度上说明打印出的产品有可能存在断裂问题。

为了便于对打印头做出直线度调整，在一优选实施例中，所述的打印头状态检测方法还包括下述步骤：沿X方向对各检测区域进行数据交叉对比，获取X方向直线度偏差均值。具体地，以三个喷头形成的三个检测区域为例，同一位置处，第一个检测区域的线条是第101，第二个检测区域的线条是102，第三个检测区域的线条是103，则X方向的直线度偏差均值为2/3。这样，通过获取得到的直线度偏差均值即可选择调整打印头的直线度范围。

为了便于通过灵活对比可调节喷头的喷墨量，在一优选实施例中，所述的打印头状态检测方法还包括下述步骤：获取各检测区域的线条喷墨深浅度，调节对应喷头的喷墨量。应该理解的是，当检测得到的有部分线条喷墨颜色较深，对应地找到相应喷孔，调节减少其喷墨量比例；当检测得到的有部分线条喷墨颜色较浅，对应地找到相应喷孔，调节加大其喷墨量比例。这样通过检测打印线条的颜色深浅，可以防止因喷墨量异常导致打印产品异常的情况。

在一实施方式中，一种打印头检测系统，所述的检测系统采用所述打印头状态检测方法进行检测。即，所述的检测系统采用上述任一项所述打印头状态检测方法进行检测。在其中一实施例中，所述检测系统包括电性连接的打印测试单元、图像提取单元以及图像数据处理分析单元。其中，打印测试单元的任务为执行测试打印得到打印测试纸；图像提取单元的任务为执行打印测试纸上的喷墨图像的提取和转化存储于计算机系统中；图像数据处理分析单元中包括若干算法程序，其依据存储的打印图像进行数据分析得到有打印痕迹的区域内的打印线条数，从而与喷头的喷孔数量对比分析得到打印头的喷头的喷出率或连续丢帧率，以判断打印头是否需要更换或维护。

在一实施方式中，一种3D打印机，所述的3D打印机包括所述打印头检测系统。即，3D打印机配套设置有所述打印头检测系统。具体而言，在3D打印机上设置有检测分析面板，只要点击面板上的启动按钮则打印头检测系统根据检测命令对打印测试纸进行分析，从而直接检测结果反馈至分析面板中进行汇报，从而便于操控人员及时了解打印头的状态并做出及时的处理。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。