一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機及方法

一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，用于實現光柵板基體上的立體打印，該打印機包括打印系統、視覺測量系統和糾偏處理系統，其中，所述視覺測量系統用于獲得打印系統上的光柵板圖像以檢測其位置和角度，所述糾偏處理系統根據該位置和角度計算其與打印圖像的位置偏差，然后根據該偏差控制所述打印系統作相應的位置糾偏，從而在精確位置進行打印獲得立體圖像。該發明針對現有光柵立體圖像印刷工藝中打印精度低、操作復雜、難以實現自動化等缺陷，采用機器視覺測量定位、機械和視覺輔助糾偏的方法，實現基于光柵板進行立體圖像的打印，可提高材料適應性、操作方便、打印精度高。
【專利說明】 一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種平板打印機，尤其是一種針對光柵板可自動對齊的進行立體圖像打印的平板打印機。
【背景技術】
[0002]光柵立體圖像一般由2幅以上的具有水平視差的圖像合成，經過光柵折射，觀眾不需配戴特殊眼鏡即可觀看立體畫面。立體圖片可將人類的視覺由二維空間轉入三維空間，借以將景物的深度在立體圖片上復原以增加圖片的真實感。立體影像技術包括全息立體影像、光柵影像，以及半柱狀透鏡影像處理技術等。其中，采用光柵板來生成立體圖片的技術較為容易，主要涉及透鏡成像原理，是現在使用最廣泛的一種立體影像處理技術。該技術可使普通的平面圖像具備層次分明、立體可觸、結構隨意的效果，給人以全新真實的視覺孚受。
[0003]目前，光柵立體印刷工藝主要有以下幾種:一種是直接印刷在光柵板的非凸面覆膜上；另一種是印刷在普通介質上，再進行對齊覆合在光柵板非凸面上。不同設備可與不同工藝組合使用，可以是經CTP制版后直接使用UV膠印機印刷在光柵板上或是應用銅版紙膠印后覆合在光柵板上，另有使用噴墨打印機直接打印在光柵板上或打印紙上后覆合。
[0004]當采用圖像覆合的方法時，將打印介質覆合到光柵板的過程相當復雜耗時，難以保證圖像和光柵板棱柱精確對齊，另外該方法需要大量的膠黏劑，使打印介質與光柵板牢固地粘貼在一起，其打印速度較慢，生產成本較高。
[0005]此外，平板打印機不需要像絲網印刷般制版，同時還可以完成絲網印刷實現不了的過渡色，可以根據客戶的需求小批量、個性化生產，甚至每次只生產一個產品，免除了昂貴的制版費用。平板打印機是一種“與物體非接觸”的噴墨印刷型高科技數碼打印設備，打印介質在打印過程中保持靜止狀態。與傳統噴墨打印機相比，平板打印機具有一些顯著優點，如打印介質無限制、打印介質表面無限制和打印介質厚度無限制等，突破了噴墨技術只能在軟質材料上打印的限制，為開辟新的市場應用領域帶來全新的商機。
[0006]在此的立體圖像，是對普通平面圖像進行立體處理后，再將其覆加到光柵材料非凸面，人眼從光柵材料凸面定角度觀察才能觀看到立體效果。而光柵材料的折射非常精確，如果圖像的位置和角度與光柵板棱柱的重疊方式有偏差，立體圖像的前景和背景就不可避免會產生重影，導致人眼在觀看立體圖像時產生暈眼、眼花的現象。為使圖像達到好的立體效果，須保證立體處理后的圖像與光柵板的棱柱按一定的匹配規律精確對齊。
[0007]在現有的各種光柵立體圖片印刷工藝中，為保證這一點，均采用人工對齊的方式，耗時費力，且圖片的立體效果精度難以保證。

【發明內容】

[0008]本發明的主要目的在于克服現有立體圖像打印機的不足，提供一種可實現立體圖像與光柵板棱柱自動匹配對齊，所打印圖片立體效果顯著、清晰的打印方法和平板打印機>J-U ρ?α裝直。
[0009]為實現上述目的，根據本發明一個方面的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，用于實現光柵板基體上的立體打印，其特征在于，該打印機包括打印系統、視覺測量系統和糾偏處理系統，其中，所述視覺測量系統用于獲得打印系統上的光柵板圖像以檢測其位置和角度，所述糾偏處理系統根據該位置和角度計算其與打印圖像的位置偏差，然后根據該偏差控制所述打印系統作相應的位置糾偏，從而在精確位置進行打印獲得立體圖像。
[0010]作為本發明的進一步優選，所述的打印系統包括打印機主體，該打印機主體具有:第一方向驅動模塊，其設置在底座上，用于實現相對該底座沿第一方向的平動；設置在該第一方向驅動模塊上的第二方向調節模塊，其可在該第一方向驅動模塊上相對其沿第二方向平動；載物臺，其設置在所述第二方向調節模塊上，其作為打印平臺以支撐打印圖像；第三驅動模塊，其通過立架設置在所述載物臺的上方，其上設置有打印頭，該第三驅動模塊可帶動所述打印頭相對所述載物臺沿第三方向平動，從而實現打印頭相對基座的三維運動，以實現立體打印。
[0011]作為本發明的進一步優選，所述第一驅動模塊包括直線驅動模組和直線導軌，該直線導軌上設置有可相對滑動的滑塊，通過該直線驅動模組驅動該滑塊在該直線導軌上滑動，實現所述沿第一方向的平動。
[0012]作為本發明的進一步優選，所述滑塊上設置有第一傳動板，所述第二方向調節模塊包括設置在該第一傳動板上。
[0013]作為本發明的進一步優選，所述第三驅動模塊包括設置在立架上的第三驅動模組，所述打印頭與該第三驅動模組動力相連，可驅動該打印頭相對所述載物臺在第三方向平動。
[0014]作為本發明的進一步優選，所述打印機主體還具有轉動模塊，其設置在所述第二方向調節模塊上，并與所述載物臺固定連接，其可帶動所述載物臺在所述第一方向和第三方向構成的平面上轉動，以實現對所述載物臺的角度控制。
[0015]作為本發明的進一步優選，所述第二方向調節模塊具有第二傳動板，所述調節模塊包括設置在該第二傳動板上的兩對心布置的圓弧滾動導軌，各圓弧導軌上設置有可相對滑動的滑塊，所述載物臺與所述兩滑塊固定連接，通過該兩滑塊帶動所述載物臺在平面上的轉動。
[0016]作為本發明的進一步優選，所述載物臺的板面上分區域開有細孔，以作為真空吸附孔，不同區域細孔下方分別密封聯接不同氣體管道，各氣體管道另一端與真空發生器相聯接，通過真空發生器產生負壓，對載物臺上的打印介質進行吸附固定。
[0017]作為本發明的進一步優選，所述打印機主體還包括裝夾模塊，其具體包括若干個L形夾具，以及輔助夾緊單元，用于實現光柵板的固定。
[0018]作為本發明的進一步優選，所述視覺測量系統包括第一方向驅動定位裝置、設置在該第一方向驅動定位機構上可相對其沿第二方向運動的第二方向位置調節機構、設置在該第二方向位置調節機構上可相對其沿第三方向平動的第三方向位置調節機構，以及相機，該相機固定設置在所述第三方向位置調節機構上，所述相機通過該第一方向驅動定位機構、第二方向位置調節機構和第三方向位置調節機構的協調進行三維立體運動，實現對打印系統上的光柵板圖像的位置和角度的檢測。
[0019]按照本發明的另一方面，提供一種利用上述的打印機進行光柵立體圖形平板打印的方法，其特征在于，該方法具體包括:
[0020](I)在所述載物臺上適當位置鋪設打印紙，并在打印紙上打印初始基準線；
[0021](2)利用所述視覺測量系統采集圖像，通過數字圖像處理測得所述初始基準線在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X正向的角度Θ。；
[0022](3)在載物臺上布置光柵板，調節裝夾模塊對所述光柵板進行粗定位及固定，開啟光柵板所在區域的真空吸附，光柵板在夾具及負壓作用下得以固定；
[0023](4)通過數字圖像處理測得光柵板棱柱線在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X正向的角度Q1，從而計算得出所述初始基準線與光柵板棱柱線的角度差δ = O1-O05
[0024](5)將所述初始基準線旋轉對應的角度偏差δ，并再次打印旋轉后的基準線，理論上其應與光柵板上的棱柱線平行；
[0025](6)測量旋轉后基準線的X向基準線與光柵板上任一光柵棱柱線的距離L ；
[0026](7)根據所述角度偏差和距離對所需打印的立體圖像進行印前旋轉和平移操作，使得打印圖像與光柵棱柱的位置對齊，之后即可通過打印頭進行打印，實現立體圖像打印。
[0027]作為本發明的進一步優選，所述的步驟(7)中，具體旋轉和平移過程為:首先，控制所述轉動模塊使載物臺旋轉角度差δ，然后，修改所需打印的光柵立體圖像的打印參數，使其在圖像中平移距離L對應的像素數，即可實現打印圖像與光柵棱柱的位置對齊。
[0028]作為本發明的進一步優選，所述角度值Qtl和Q1均為多次測量取均值的結果，以提高精確度和減小數字圖像處理的誤差。
[0029]作為本發明的進一步優選，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直，形成空間三維方向。
[0030]本發明的打印系統用于施行圖像打印任務及輔助糾偏工作，視覺測量系統實現立體圖像和光柵板棱柱的角度、位置測量；糾偏處理系統完成檢測圖像的計算處理和立體圖像的糾偏工作。
[0031]本發明的打印系統包括底座、外殼、上翻保護蓋、打印機主體、墨盒以及控制面板。所述底座上安裝打印機主體X向驅動模塊、立架、外殼以及視覺檢測模塊安裝座；所述外殼上安裝布置了打印機第二控制面板，內部設置一箱體，放置各控制組件。所述上翻保護罩通過鉸鏈與立架連接。所述打印機主體包括載物臺、X向驅動模塊、Z向調節模塊、轉動模塊、立架、打印頭、Y向驅動模塊以及裝夾模塊。所述立架左右兩側分別安裝墨盒，墨盒內有不同墨水的多個儲液盒，頂部安裝所述Y向驅動模塊，前側安裝布置了打印機第一控制面板。
[0032]所述X向驅動模塊安裝在所述底座上，包括一個直線驅動模組以及分別布置于兩側的支承用的直線導軌，X向傳動板連接著直線導軌上的滑塊；所述Z向調節模塊安裝在X向傳動板上，包括布置在前側的兩根導桿、在后側的兩組滾珠絲桿及其驅動電機和制動器，其中一滾珠絲杠受電機及制動器驅動控制，兩組滾珠絲杠副通過同步帶實現運動的一致性，可實現對安裝于其上的Z向傳動板的位置控制；若干型材通過連接件安裝在Z向傳動板上，型材構成的桁架的兩側分別安裝圓弧滾動導軌，導軌上分別有兩個滑塊，兩側圓弧滾動導軌同心布置，其圓心位于載物臺中心；所述載物臺與圓弧滾動導軌上的滑塊連接，其中心位置連接驅動電機，以實現載物臺的角度位置控制。[0033]本發明中，所述轉動模塊受計算機系統控制，可根據糾偏中的計算機處理結果實現相應指定角度的偏轉。
[0034]本發明中，所述Z向調節模塊可實現對載物臺Z向位置的手動調節，以適應不同厚度產品的打印。
[0035]本發明中，所述裝夾模塊包括L形夾具和輔助夾緊單元，L形夾具布置在載物臺的一角，輔助夾緊單元布置在載物臺的右側。所述L形夾具為一種磁吸性材料，在所述載物臺右側角處，嵌入了電磁鐵，外置了控制開關，通過控制載物臺內部電磁鐵的得電與否，可實現L形夾具的固定與否的控制。所述輔助夾緊單元包括薄型壓片、導向安裝件和旋鈕，其X方向位置可通過調節型材內嵌的螺帽的位置進行調整；所述導向安裝件連接安裝在與載物臺固定連接的型材框體上，并開有兩個導向孔；所述薄型壓片一側焊接了兩根螺栓，該螺栓穿過所述導向安裝件與所述旋鈕配合使用，通過旋轉調節旋鈕，可對薄型壓片的上下位置進行調節。所述裝夾模塊可實現打印介質的快速粗定位及對打印介質的夾緊固定和放松動作。
[0036]本發明中，所述載物臺板面上分區域開有細孔，不同區域細孔下方分別密封聯接不同氣體管道，氣體管道另一頭與一真空發生器相聯接；所述載物臺在真空發生器作用下，可對置于其上進行打印的光柵板所在區域進行吸附，配合裝夾模塊實現打印介質的快速定位及保證光柵板在打印過程中保持位置固定。
[0037]本發明中，所述立架與載物臺在Y方向留有足夠間隔空間，保證載物臺在某一范圍內角度旋轉后不會與立架發生干涉或碰撞。
[0038]本發明中，所述打印頭，受所述Y向驅動模塊控制，實現Y向運動和定位。
[0039]本發明中，所述視覺測量系統包括X向驅動定位裝置、Z向位置調節機構、Y向位置調節機構、相機和光源；所述視覺測量系統安裝在所述底座的一特定安裝座上。所述X向驅動定位裝置可實現自動控制，運動區域可覆蓋打印頭至載物臺最前端。所述Z向位置調節機構和Y向位置調節機構均可手動操作。
[0040]本發明中，所述的光源為相機進行視覺測量提供光照環境，確保相機對圖像的成功采集。所述相機安裝在Y向位置調節機構上，相機的位置由X向驅動定位裝置、Z向位置調節機構和Y向位置調節機構共同作用確定。
[0041]本發明中，所述糾偏處理系統可實現數字圖像處理，并根據處理結果對所需打印的立體圖像進行打印參數修改，執行定量旋轉和平移操作；以及可將處理結果傳輸至控制器，控制所述打印系統中轉動模塊進行指定角度旋轉。
[0042]本發明中為實現圖像與光柵板的匹配和準確對齊，提供了一種基于機器視覺的圖像檢測糾偏辦法。主要包括以下步驟:
[0043](I)打印前，需在載物臺上適當位置鋪設一層打印紙，首先在所述打印系統中輸送板上的打印紙上打印初始基準線；
[0044](2)開啟視覺測量模塊，采集圖像，通過數字圖像處理方法測得上述(I)中打印的初始基準線在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X正向的角度Θ。；
[0045](3)在所述打印系統中載物臺上的合適位置布置光柵板，調節裝夾模塊對其進行粗定位及固定，開啟光柵板所在區域的真空吸附管路；通過數字圖像處理方法測得光柵板棱柱線在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X正向的角度Q1(所述角度值Qtl和Q1，均為多次測量取均值的結果，由此可提高精確度和減小數字圖像處理的誤差)，從而計算得出上述
(I)中初始基準線與光柵板棱柱線的角度差δ = Θ Θ0；
[0046](4)將上述(I)中的初始基準線旋轉對應的角度偏差δ，再次打印該基準線(旋轉后基準線)，所述旋轉后基準線理論上應該與光柵板上的棱柱線完全平行；
[0047](5)利用數字圖像處理的方法測量上述(4)中旋轉后基準的X向基準線與光柵板上某一光柵棱柱線的距離L(因旋轉后的基準線與光柵板棱柱平行，因此距離測量的位置不影響測量的距離，該測量值也為多次測量取均值的結果)；
[0048](6)對所需打印的立體圖像進行印前旋轉和平移的糾偏操作，具體操作方法為:首先，通過控制器控制轉動機構旋轉角度差δ，解決角度偏斜問題，然后，修改打印參數設置，使圖像平移距離L對應的像素數，以解決打印圖像與光柵棱柱的位置對齊問題。至此，圖像糾偏操作完畢，下面即可進行打印操作。
[0049]總體而言，本發明利用視覺系統進行圖像采集，再通過數字圖像處理的方式進行數據處理，據此對所打印圖像進行旋轉和平移，并結合載物臺的定角度旋轉，實現圖像與光柵板的匹配和精確對齊。具體地，其相對現有技術具有如下技術優勢:
[0050](I)采用機器視覺自動定位和機械裝置自動姿態調整的方式，避免了傳統手工定位、主觀對齊勞動強度大、效率低等缺陷；
[0051](2)將傳統的二維圖像抽條立體化、視覺測量、機械糾偏控制融為一體，降低了操作人員的操作復雜度，方便使用；
[0052](3)該基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機具有對打印介質無限制，打印介質表面無限制，打印介質厚度無限制等優點，突破了傳統噴墨技術只能在軟質材料上打印的局限性，為開辟新的市場應用帶來全新的商機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1是本發明實施例的平板打印機整體結構三維圖；
[0054]圖2是本發明實施例的平板打印機三維結構分解圖；
[0055]圖3是本發明實施例的平板打印機主體結構三維圖(拆去底座、保護殼、打印頭前側擋板)；
[0056]圖4是本發明實施例的平板打印機轉動模塊機構三維圖；
[0057]圖5是本發明實施例的平板打印機裝夾模塊及載物臺裝配分解圖；
[0058]圖6是本發明實施例的平板打印機裝夾模塊輔助夾緊單元三維圖；
[0059]圖7是本發明實施例的打印機在打印過程中對圖像進行視覺檢測過程的示意圖；
`[0060]圖8中a-e分別是圖像檢測糾偏辦法流程各步驟的示意圖。
[0061]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同部件或結構，其中:
[0062]100-打印機主體182-導向安裝件
[0063]110-打印系統X向驅動模塊 183-旋鈕
[0064]120-立架184-L形夾具
[0065]130-打印系統Z向調節模塊 200-視覺檢測系統
[0066]140-打印系統轉動模塊210-相機X向驅動定位裝置
[0067]141-轉動模塊連接件220-相機Z向位置調節機構[0068]142-轉動模塊桁架結構230-相機Y向位置調節機構
[0069]143-圓弧滾動導軌240-相機
[0070]144-圓弧導軌滑塊300-墨盒
[0071]150-載物臺400-上翻保護蓋
[0072]160-打印頭Y向驅動裝置510-第一控制面板
[0073]170-打印頭520-第二控制面板
[0074]180-裝夾模塊600-底座
[0075]181-薄型壓片700-外殼
[0076]801-真空吸附孔807-旋轉后基準線
[0077]802-計算機 808-糾偏后圖像相對于輸
[0078]803-控制器送板的打印位置
[0079]804-光柵板809-初始圖像相對于輸送
[0080]805-初始基準線板的打印位置。
[0081]806-視覺測量對象框
【具體實施方式】
[0082]為使本發明的技術方案與優點表達得更加清楚明白，下面通過實施例，并結合附圖，作進一步的說明。此處說明若涉及到具體實例時僅僅用以解釋本發明，并不限定本發明。此外，下面描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0083]如圖1和圖2所示，本實施例的打印系統包括打印機主體100、墨盒300、控制面板500、底座600以及上翻保護蓋400和外殼700。在設備中，底座600上安裝打印機主體的X向驅動模塊、立架、外殼以及視覺檢測系統安裝座；外殼700上安裝布置了打印機第二控制面板520，主要功能是實現打印機主體各運動模塊的手動控制、對視覺測量模塊中相機的X向位置進行調節以及氣路控制；外殼700內部設置一箱體，放置各控制組件；上翻保護蓋400通過鉸鏈與打印機主體連接。
[0084]如圖1和圖3所示，打印機主體100包括X向驅動模塊110、立架120、Z向調節模塊130、轉動模塊140、載物臺150、打印頭Y向驅動模塊160、打印頭170以及裝夾模塊180。
[0085]其中，立架120的左右兩側分別安裝墨盒，墨盒內有不同墨水的多個儲液盒，通過輸液軟管連通打印頭，頂部安裝打印機主體的Y向驅動模塊160，前側安裝布置了打印機第一控制面板510，主要控制設備電源、打印機設置等。
[0086]載物臺150受X向驅動模塊110控制，實現X向運動和定位；載物臺150還具有Z向自由度，通過Z向調節模塊130可實現Z向位置的手動調節，以適應不同厚度產品的打印；載物臺150還受轉動裝置140控制，可實現在XY平面上的角度位置的調整。載物臺150板面上分區域開有細孔(真空吸附孔801，如圖4所示)，不同區域細孔下方分別密封聯接不同氣體管道，氣體管道另一頭與一真空發生器相聯接。目的在于通過真空發生器產生負壓，對載物臺上的打印介質進行吸附固定，吸附孔分屬不同管路控制，可根據輸送板上打印對象規格大小以及所在的位置的不同而開啟不同區域的控制管路，實現分區域吸附。
[0087]X向驅動模塊110安裝在打印機底座600上，包括一個直線驅動模組以及分別布置于兩側的直線導軌，X向傳動板連接著直線導軌上的滑塊。Z向調節模塊130安裝在X向傳動板上，包括布置在前側的兩根導桿、在后側的兩組滾珠絲桿副及其驅動電機和制動器，其中一滾珠絲杠受電機及制動器驅動控制，兩組滾珠絲杠副通過同步帶實現運動的一致性，可實現對安裝于其上的Z向傳動板的位置控制。
[0088]如圖4所示，轉動模塊140的實現是通過將若干型材通過連接件141安裝在Z向傳動板上，型材構成的桁架142的兩側上分別安裝圓弧滾動導軌143，導軌上分別有兩個滑塊144,兩側圓弧滾動導軌同心布置,其圓心位于載物臺150的中心。載物臺150與圓弧滾動導軌上的滑塊連接，其中心位置連接步進電機及減速器，以實現載物臺150的角度位置控制。轉動模塊140受計算機系統控制，可根據糾偏辦法中計算機處理結果偏轉相應指定角度。另外，立架120與載物臺150在Y方向留有足夠間隔空間，保證載物臺在某一范圍內角度旋轉后不會與立架發生干涉或碰撞。
[0089]如圖5和圖6所示，裝夾模塊180包括L形夾具184以及輔助夾緊單元，L形夾具184布置在載物臺的一角，輔助夾緊單元布置在載物臺的右側。所述L形夾具184為一種磁吸性材料，在載物臺右側角處，嵌入了電磁鐵，外置了控制開關，通過控制載物臺內部電磁鐵的得電與否，可實現L形夾具184的固定與否的控制。所述輔助夾緊單元包括薄型壓片181、導向安裝件182和旋鈕183，其X方向位置可通過調節型材內嵌的螺帽的位置進行調整。其中，導向安裝件182連接安裝在與載物臺固定連接的型材框體上，并開有兩個導向孔；薄型壓片181—側焊接了兩根螺栓，該螺桿穿過導向安裝件的導向孔與旋鈕183配合使用，通過旋轉調節旋鈕，可對薄型壓片181的上下位置進行調節。所述裝夾模塊180可實現打印介質的快速粗定位及對打印介質的夾緊固定和放松動作。
[0090]打印頭170受一 Y向驅動裝置160控制，實現Y向運動和定位。
[0091 ] 如圖3所示，視覺測量系統200包括X向驅動定位裝置210、Z向位置調節機構220、Y向位置調節機構230、相機240以及光源(圖中未畫出)。X向驅動定位裝置210可實現自動控制，運動區域可覆蓋打印頭至載物臺最前端；Y向位置調節機構220和Z向位置調節機構230均可手動操作；相機240安裝在Y向位置調節機構230上。相機240的位置由X向驅動定位裝置210、Ζ向位置調節機構220和Y向位置調節機構230共同作用確定。光源為相機240進行視覺檢測提供照明。
[0092]如圖7所示，本平板打印機對應的計算機軟件處理系統根據計算處理結果可對所需打印的立體圖像進行打印參數修改，執行定量旋轉和平移操作，以及可將處理結果傳輸至控制器以控制所述打印系統中轉動模塊進行指定角度旋轉。
[0093]進行光柵立體圖像打印時，首先將平板打印機進行初始化設置，進入準備打印狀態；然后開啟視覺測量系統，并對相機進行粗定位，以方便后期對相機視野的精確定位。打印前需在所述平板打印機載物臺上適當位置鋪設一層可更換的小型打印紙。光柵立體圖像平板打印機視覺糾偏方法的步驟如下所示:
[0094]1、開啟光柵立體圖像平板打印機并進行初始化設置，如圖8_a所示，在所述打印紙上打印出沿X、Y方向的初始基準線805 (即零位線)。
[0095]2、開啟視覺測量系統，如圖8_b所示，通過數字圖像技術測量出所述初始基準線805在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X正向的角度Θ。。
[0096]3、根據基準線位置適當布置光柵板804，調節裝夾模塊180進行粗定位及固定，所述光柵板非凸面朝上，其棱柱方向沿X方向布置，根據光柵板在載物臺上所在區域開啟對應區域的真空管路，對光柵板進行吸附固定。如圖8-C所示，通過數字圖像技術測量出所述光柵板棱柱線在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X正向的角度Q1(所述角度值Qtl和Q1,均為多次測量取均值的結果，由此可提高精確度和減小數字圖像處理的誤差)。
[0097]4、根據所述測量得到的角度Θ ^和Θ i，可計算得出所述初始基準線805與光柵板棱柱線的角度差S = Θ r0 ^，再將所述初始基準線805旋轉對應的角度偏差δ，如圖8-d所示，打印另一基準線(旋轉后基準線807)，所述旋轉后基準線807與初始基準線805的角度差等于所述初始基準線805與光柵板804棱柱線的角度差δ，理論上所述旋轉后基準中沿X向基準線應該與光柵板上的棱柱線完全平行。
[0098]5、如圖8-d所示，通過數字圖像處理的方法測量所述旋轉后基準的X向基準線與光柵板上某一光柵棱柱線的距離L(因旋轉后的基準線與光柵板棱柱平行，因此距離測量的位置不影響測量的距離，該測量值也為多次測量取均值的結果)。
[0099]6、如圖8_e所示，對所需打印的立體圖像進行印前旋轉和平移操作，具體操作方法為:首先，通過控制程序驅動轉動模塊140旋轉角度差δ，解決角度偏斜問題；然后，修改打印參數，將所需打印的立體圖像平移距離L對應的像素數，以解決打印圖像與光柵棱柱的位置對齊問題。
[0100]7、為確保精度，可另行打印一經旋轉和平移對應量值后的基準線，再通過數字圖像處理技術測量其與光柵板棱柱線偏差，當此時對齊效果不佳時，還應進行角度位置和距離的微調。這一工作做好后，將所需打印的圖像旋轉對應角度，平移對應像素數后進行打印操作。
[0101]至此，若排除如圖像預處理、墨水等的干擾，所得打印的光柵立體圖像應是立體效果著且清晰的。
[0102]以上內容是結合具體實施例對本發明所做的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明，本發明所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例進行各種各樣的修改或補充或采用類似方式替換，但并不偏離本發明的精神，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，用于實現光柵板基體上的立體打印，其特征在于，該打印機包括打印系統、視覺測量系統和糾偏處理系統，其中，所述視覺測量系統用于獲得打印系統上的光柵板圖像以檢測其位置和角度，所述糾偏處理系統根據該位置和角度計算其與打印圖像的位置偏差，然后根據該偏差控制所述打印系統作相應的位置糾偏，從而在精確位置進行打印獲得立體圖像。
2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述的打印系統包括打印機主體，該打印機主體具有: 第一方向驅動模塊，其設置在底座上，用于實現相對該底座沿第一方向的平動； 設置在該第一方向驅動模塊上的第二方向調節模塊，其可在該第一方向驅動模塊上相對其沿第二方向平動； 載物臺，其設置在所述第二方向調節模塊上，其作為打印平臺以支撐打印圖像； 第三驅動模塊，其通過立架設置在所述載物臺的上方，其上設置有打印頭，該第三驅動模塊可帶動所述打印頭相對所述載物臺沿第三方向平動，從而實現打印頭相對基座的三維運動，以實現立體打印。
3.根據權利要求2所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述第一驅動模塊包括直線驅動模組和直線導軌，該直線導軌上設置有可相對滑動的滑塊，通過該直線驅動模組驅動該滑塊在該直線導軌上滑動，實現所述沿第一方向的平動。
4.根據權利要求3所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述滑塊上設置有第一傳動板，所述第二方向調節模塊包括設置在該第一傳動板上。
5.根據權利要求2-4中任一項所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述第三驅動模塊包括設置在立架上的第三驅動模組，所述打印頭與該第三驅動模組動力相連，可驅動該打印頭相對所述載物臺在第三方向平動。
6.根據權利要求2-5中任一項所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述打印機主體還具有轉動模塊，其設置在所述第二方向調節模塊上，并與所述載物臺固定連接，其可帶動所述載物臺在所述第一方向和第三方向構成的平面上轉動，以實現對所述載物臺的角度控制。
7.根據權利要求6所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述第二方向調節模塊具有第二傳動板，所述調節模塊包括設置在該第二傳動板上的兩對心布置的圓弧滾動導軌(143)，各圓弧導軌上設置有可相對滑動的滑塊，所述載物臺與所述兩滑塊固定連接，通過該兩滑塊帶動所述載物臺在平面上的轉動。
8.根據權利要求2-7中任一項所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述載物臺的板面上分區域開有細孔，以作為真空吸附孔，不同區域細孔下方分別密封聯接不同氣體管道，各氣體管道另一端與真空發生器相聯接，通過真空發生器產生負壓，對載物臺上的打印介質進行吸附固定。
9.根據權利要求2-8中任一項所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述打印機主體還包括裝夾模塊，其具體包括若干個L形夾具，以及輔助夾緊單元，用于實現光柵板的固定。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的一種基于機器視覺的光柵立體圖像平板打印機，其特征在于，所述視覺測量系統包括第一方向驅動定位裝置(210)、設置在該第一方向驅動定位機構(210)上可相對其沿第二方向運動的第二方向位置調節機構(220)、設置在該第二方向位置調節機構(220)上可相對其沿第三方向平動的第三方向位置調節機構(230)，以及相機(240)，該相機(240)固定設置在所述第三方向位置調節機構(230)上，所述相機(240 )通過該第一方向驅動定位機構(210)、第二方向位置調節機構(220 )和第三方向位置調節機構(230)的協調進行三維立體運動，實現對打印系統上的光柵板圖像的位置和角度的檢測。
11.利用權利要求1-10中任一項所述的打印機進行光柵立體圖形平板打印的方法，其特征在于，該方法具體包括: (1)在所述載物臺上鋪設打印紙，并在打印紙上打印初始基準線； (2)利用所述視覺測量系統采集圖像，通過數字圖像處理測得所述初始基準線在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X方向正向的角度Θ。； (3 )在所述載物臺上布置光柵板，調節所述裝夾模塊對所述光柵板進行粗定位及固定，開啟光柵板所在區域的真空吸附，光柵板在夾具及負壓作用下得以進一步固定； (4)測得光柵板棱柱線在圖像坐標系中相對于圖像坐標系X方向正向的角度Θi，從而計算得出所述初始基準線與光柵板棱柱線的角度差S = Q1-0O; (5)將所述初始基準線旋轉對應的角度偏差δ，并再次打印旋轉后的基準線，使得其與光柵板上的棱柱線平行； (6)測量旋轉后的X方向基準線與光柵板上任一光柵棱柱線的距離L； (7)根據所述角度偏差δ和距離L對所需打印的立體圖像進行印前旋轉和平移操作，使得打印圖像與光柵棱柱的 位置對齊，之后即可通過打印頭進行打印，實現立體圖像打印。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述的步驟(7)中，旋轉和平移具體過程為:首先，控制所述轉動模塊使載物臺旋轉角度差δ，然后，修改所需打印的光柵立體圖像的打印參數，使其在圖像中平移距離L對應的像素數，即可實現打印圖像與光柵棱柱的位置對齊。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述角度值Qtl和0)勾為多次測量取均值的結果，以提高精確度和減小數字圖像處理的誤差。
【文檔編號】B41J3/407GK103465638SQ201310352832
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】陳建魁, 尹周平, 唐偉, 溫雯, 梅爽, 布寧斌, 鐘強龍, 張步陽 申請人:華中科技大學