点点滴滴的检测

JetXpert是一款由ImageXpert借助Allied Allied Vision Technologies的Stingray 高速数码相机设计的喷射墨滴分析系统,可供大型喷墨打印机、打印头和墨水制造商使用。

自1989年以来,美国新罕布什尔州纳舒厄市的 ImageXpert 公司就致力于生产用于打印和部件质量评估的图像质量测量软件及硬件系统。公司的专长包括机器视觉、运动控制、打印技术、软件开发、图像质量分析、成像科学、光学技术、照明、系统集成和应用工程。

挑战:为高质量打印实现完美的喷墨控制
由于网络和数码照片的普及导致价格大大降低,家家户户的电脑旁如今都有墨盒打印机。只要按下按钮,文件和图像就能在纸上打印出来。作为使用者,我们会轻易忘掉打印背后隐藏的一项重大技术成果,那就是:如何精准地控制墨水喷射,让数以百万计的小墨滴喷到纸上形成打印图像。不管是气泡喷墨还是压电技术,打印机和打印头制造商如今都面临着如何精确控制墨滴的大小,速度和轨迹,以打印出干净、清晰、照片级质量图像的技术难题。

解决方案:JetXpert加数码图像处理技术
为了在其开发和质量监控中为使用诸如德麦特克斯、赛尔、京瓷、柯尼卡美能达、爱普生和理光等制造商的打印头的各公司提供支持,ImageXpert开发了一个系统,通过相机、专用LED频闪技术以及分析软件来精确分析打印头的喷墨。

JetXpert系统应用Allied Vision Technologies的相机,有单相机和双相机两种组合。在单相机的情况下,打印头放置在相机前,并与相机轴成90°角,这样喷射出来的墨滴就能通过相机镜头和LED闪光灯之间的空隙。ImageXpert为此还研发了一个专门的闪光灯控制器来同步墨滴照明,使灯光能在启动脉冲后以指定的延时开始频闪。LED灯的位置在墨滴后面,这样墨滴喷射所形成的图像就只是一个轮廓,从而便于分析透明和半透明的液体。

频闪脉冲宽度只有250纳秒。ImageXpert的总裁YairKipman解释道:“一旦墨滴喷射出来,它们的移动速度大约是每秒10米。极短的频闪脉冲使我们能把图像的动态模糊降到最低。”
JetXpert利用单频闪事件,即每帧图像帧一次频闪,来捕捉每个墨滴喷射时的图像。借助专用高功率LED灯,这个拍摄图像的方法变成现实,能够把每帧多次频闪的系统中经常发生的、由于墨块凝聚而产生的图像模糊降到了最小。

顾客非常满意:AVT Guppy紧随AVT Stingray

所用的相机Stingray F-080b 是一款Allied Vision Technologies制造的相机。这款单色相机配有一个分辨率为XGA (80万像素)的图像传感器和一个高速FireWire IEEE 1394b接口。“Stingray F-080 每秒传送30帧图像,”Kipman说道,“然而,最可贵的是它可在48微秒到67秒之间自由调节快门速度,因此无论是像喷墨技术这样高速的喷射系统还是用于制造生物系列的低速分配系统,我们都能兼容。”

该相机还配备一个Moritex远心放大镜头,以确保图像中喷墨深度的细微变化不会导致比例发生变动。尽管墨水喷射的轨迹是相对于打印头的角度来进行测量,但要分析墨滴的全程喷射轨迹还是需要双相机组合来拍摄图像。

总的来说,系统十分小巧,可安装在研发和生产环境中,但也存在需要更小尺寸系统的应用。Yair Kipman说:“我们对AVT Stingray相机的性能及其满意,这就是为什么我们选择Guppy,另一款十分小巧紧凑的AVT相机来设计更加紧凑的JetXpert系统,以满足空间极小的应用需求。”

实践:从打印机制造商到生物科技

相机图像通过Stingray的FireWire接口传输到系统电脑中。在那里由ImageXpert开发的软件分析图像并测量墨滴的重要特性,如墨滴体积、轨迹、速度、连字长度、断字长度等。系统根据测量的墨滴半径来计算墨滴体积(以皮升为单位),而速度则常常通过两滴墨滴之间的距离和时间间隔以及已知的时间延迟来计算。系统还测量两维或三维上与打印头相对的墨水喷射轨迹。

JetXpert系统已由许多一流的打印机和墨水制造商使用,与涉及液体材料喷射和分配的市场和研究息息相关,如可印刷电子、粘合剂和生物科技。