一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法技术

本发明专利技术属于喷墨打印视觉检测领域，具体涉及一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，包括：控制激光以垂直于墨滴飞行的方向准直打向待观测区域；控制喷头移动，依次使各喷孔所喷射飞行墨滴经过待观测区域，采用光电探测器采集经每个喷孔所喷射飞行墨滴阻挡后的激光信号并将其转换为电信号；根据电信号，计算所有喷孔所喷射飞行墨滴之间的平均飞行速度和平均体积；根据每个喷孔所喷射墨滴的飞行速度偏离平均飞行速度的程度以及体积偏离平均体积的程度，综合判断该喷孔异常与否；采用视觉观测的方式，抽样采集每个正常喷孔所喷射的飞行墨滴图像，用以确定正常喷孔所喷射飞行墨滴参数

【技术实现步骤摘要】
一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法


[0001]本专利技术属于喷墨打印视觉检测领域，更具体地，涉及一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法
。

技术介绍

[0002]喷墨打印技术是新型显示制造工艺的关键技术，因其具备无接触
、
无需模板的制造特点而与接触式印刷技术区别开来，它能够在常温常压条件下完成数字化柔性印刷，可满足大批量大面积的生产要求，能够有效实现柔性电子制造
。
喷墨打印过程中，由于喷头阵列中喷孔状态
、
墨水性质
、
打印环境等工艺参数的影响，可能存在喷孔堵塞
、
墨滴飞行偏斜
、
飞行墨滴
、
拖尾
、
墨滴体积及速度异常等不正常现象，降落在基板上将形成打印缺陷
。
喷墨打印大尺寸基板时，通常需要喷头阵列内多个喷头同时工作，待检测喷头数量巨大，因此需要高效率检测手段对飞行墨滴精确测量，有效控制打印质量
。
[0003]现有喷墨打印墨滴测量方法主要有称重法
、
感应法
、
激光干涉法
、
视觉测量等方法
。
称重法只能对墨滴体积有较高的测量精度，无法检测飞行墨滴的速度和角度，只适合作为验证方法；感应法用于阵列化压电喷嘴的实时检测时，只能粗略判断是否喷射而无法定量测量飞行墨滴参数；激光干涉法主要利用相位多普勒原理，通过干涉信号分析飞行墨滴参数，但成本较高；传统视觉测量主要基于频闪拍照方法对飞行墨滴进行观测，但通常只能单次检测单个喷孔，效率低下
。
考虑到实际生产中喷头阵列内多个喷头同时工作，且对工作节拍有实际要求的情况，如何设计一种新的墨滴快速检测系统，实现对阵列化飞行墨滴的高效率高精度检测，正构成为本领域亟待解决的关键技术需求
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其目的在于提高新型显示喷印制造中多喷头喷印场景下阵列化飞行墨滴的检测效率和精度
。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，包括：
[0006]控制激光以垂直于墨滴飞行的方向准直打向待观测区域；控制喷头移动，依次使各喷孔所喷射飞行墨滴经过所述待观测区域，采用光电探测器采集经每个喷孔所喷射飞行墨滴阻挡后的激光信号并将其转换为电信号；
[0007]计算所有喷孔所喷射飞行墨滴之间的平均飞行速度和平均体积，其中，根据飞行墨滴的喷射时刻和电信号中该飞行墨滴所对应的波形突变时刻，结合对应喷孔至激光光束的垂直距离，计算每个喷孔所喷射飞行墨滴的飞行速度；根据飞行墨滴阻挡激光信号的面积与其对应电信号的大小关系，确定飞行墨滴的半径，以计算每个喷孔所喷射飞行墨滴的体积；
[0008]根据每个喷孔所喷射墨滴的飞行速度偏离所述平均飞行速度的程度以及体积偏
离所述平均体积的程度，综合判断该喷孔异常与否；采用视觉观测的方式，抽样采集每个正常喷孔所喷射的飞行墨滴图像，用以确定正常喷孔所喷射飞行墨滴参数，完成新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测
。
[0009]进一步，所述电信号为电压波形
。
[0010]进一步，所述根据喷射墨滴阻挡激光信号的面积与其对应电信号的大小关系，确定该喷孔喷射墨滴的半径，具体为：
[0011]根据
H
＝
λπ
r2，确定该墨滴的半径
r
，式中，
H
表示电信号中该墨滴对应的波形突变幅度，
λ
为关系系数
。
[0012]进一步，所述综合判断该喷孔异常与否的方式为：
[0013]根据每个喷孔所喷射墨滴的飞行速度偏离所述平均飞行速度的程度以及体积偏离所述平均体积的程度进行加权求和，作为该喷孔与其它喷孔保持一致性的程度，表示为：
[0014][0015]式中，
v
i
为第
i
个喷孔所喷射墨滴的飞行速度，为所述平均飞行速度，
V
i
为第
i
个喷孔所喷射墨滴的体积，为所述平均体积，
λ1和
λ2分别为前后两项目的加权系数；
[0016]若所述加权求和
Δ
I
i
的结果超过阈值，则判定为异常喷孔
。
[0017]进一步，所述阈值为其中，
α
为飞行速度偏离平均飞行速度的阈值，
β
为体积偏离平均体积的阈值，根据不同任务需要，设定不同的
α
和
β
取值
。
[0018]进一步，每个正常喷孔所喷射飞行墨滴参数的确定方式为：
[0019]对该正常喷孔所喷射的飞行墨滴图像进行图像粗分割，得到包含所有墨滴的墨滴区域图像；对墨滴区域图像进行噪声滤波，之后进行进一步图像分割，得到多个单墨滴区域图像；对每个单墨滴区域图像进行图像形态学处理，提取并拟合经形态学处理后的各单墨滴区域图像中墨滴轮廓，用以计算该正常喷孔所喷射飞行墨滴的体积
、
飞行速度和飞行角度；
[0020]其中，提取并拟合经形态学处理后的单墨滴区域图像中墨滴轮廓的实现方式为：使用边缘检测算法，提取单墨滴区域图像中的墨滴边缘；采用二次曲线分段拟合方法，对墨滴边缘进行多段拟合，得到多段拟合边缘；修剪并合并所述多段拟合边缘，以得到连续光滑的墨滴轮廓
。
[0021]进一步，第
i
个正常喷孔所喷射飞行墨滴的体积的计算方式为：
[0022]将第
j
个单墨滴区域图像中的墨滴沿高度
Z
方向切片离散成厚度为
Δ
h
的圆柱体，将切片横截面视为直径为
d
j,k
的圆；
[0023]基于下式计算第
i
个喷孔所喷射飞行墨滴的体积
V
i
：
[0024][0025]其中，
j
表示采集到的该正常喷孔所喷射的飞行墨滴图像中第
j
个墨滴的编号，
j∈{1,2,
…
,L}
，
L
为由飞行墨滴图像分割得到的单墨滴区域图像总个数，
k
表示将单个墨滴离散成第
k
个切片的编号，
k∈{1,2,
…
,M}
，
M
为单个墨滴离散成的切片的总个数
。
[0026]进一步，第
i
个正常喷孔所喷射飞行墨滴的飞行速度和飞行角度的计算方式为：
[0027]合并
L
个单墨滴区域图像，确定合并后各墨滴区域的形心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其特征在于，包括：控制激光以垂直于墨滴飞行的方向准直打向待观测区域；控制喷头移动，依次使各喷孔所喷射飞行墨滴经过所述待观测区域，采用光电探测器采集经每个喷孔所喷射飞行墨滴阻挡后的激光信号并将其转换为电信号；计算所有喷孔所喷射飞行墨滴之间的平均飞行速度和平均体积，其中，根据飞行墨滴的喷射时刻和电信号中该飞行墨滴所对应的波形突变时刻，结合对应喷孔至激光光束的垂直距离，计算每个喷孔所喷射飞行墨滴的飞行速度；根据飞行墨滴阻挡激光信号的面积与其对应电信号的大小关系，确定飞行墨滴的半径，以计算每个喷孔所喷射飞行墨滴的体积；根据每个喷孔所喷射墨滴的飞行速度偏离所述平均飞行速度的程度以及体积偏离所述平均体积的程度，综合判断该喷孔异常与否；采用视觉观测的方式，抽样采集每个正常喷孔所喷射的飞行墨滴图像，用以确定正常喷孔所喷射飞行墨滴参数，完成新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测
。2.
根据权利要求1所述的一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其特征在于，所述电信号为电压波形
。3.
根据权利要求1所述的一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其特征在于，所述根据喷射墨滴阻挡激光信号的面积与其对应电信号的大小关系，确定该喷孔喷射墨滴的半径，具体为：根据
H
＝
λπ
r2，确定该墨滴的半径
r
，式中，
H
表示电信号中该墨滴对应的波形突变幅度，
λ
为关系系数
。4.
根据权利要求1所述的一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其特征在于，所述综合判断该喷孔异常与否的方式为：根据每个喷孔所喷射墨滴的飞行速度偏离所述平均飞行速度的程度以及体积偏离所述平均体积的程度进行加权求和，作为该喷孔与其它喷孔保持一致性的程度，表示为：式中，
v
i
为第
i
个喷孔所喷射墨滴的飞行速度，为所述平均飞行速度，
V
i
为第
i
个喷孔所喷射墨滴的体积，为所述平均体积，
λ1和
λ2分别为前后两项目的加权系数；若所述加权求和
Δ
I
i
的结果超过阈值，则判定为异常喷孔
。5.
根据权利要求4所述的一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其特征在于，所述阈值为其中，
α
为飞行速度偏离平均飞行速度的阈值，
β
为体积偏离平均体积的阈值，根据不同任务需要，设定不同的
α
和
β
取值
。6.
根据权利要求1至5任一项所述的一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其特征在于，每个正常喷孔所喷射飞行墨滴参数的确定方式为：对该正常喷孔所喷射的飞行墨滴图像进行图像粗分割，得到包含所有墨滴的墨滴区域图像；对墨滴区域图像进行噪声滤波，之后进行进一步图像分割，得到多个单墨滴区域图像；对每个单墨滴区域图像进行图像形态学处理，提取并拟合经形态学处理后的各单墨滴区域图像中墨滴轮廓，用以计算该正常喷孔所喷射飞行墨滴的体积
、
飞行速度和飞行角度；
其中，提取并拟合经形态学处理后的单墨滴区域图像中墨滴轮廓的实现方式为：使用边缘检测算法，提取单墨滴区域图像中的墨滴边缘；采用二次曲线分段拟合方法，对墨滴边缘进行多段拟合，得到多段拟合边缘；修剪并合并所述多段拟合边缘，以得到连续光滑的墨滴轮廓
。7.
根据权利要求6所述的一种新型显示喷印制造中飞行墨滴快速检测方法，其特征在于，第
i
个正常喷孔所喷射飞行墨滴的体积的计算方式为：将第
j
个单墨滴区域图像中的墨滴沿高度
Z
方向切片离散成厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，高锦程，尹周平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：