[发明专利]一种阵列式精密喷印设备的喷印控制方法与系统

说明书

[所属技术领域]

本发明专利涉及适用于PCB高速喷印、陶瓷印花、EL冷光板印制等领域的多喷头阵列式喷印设备，是属于工业高速喷墨打印的印制制造技术。

[背景技术]

PCB制造业是我国珠三角地区的优势制造业，印制电路板常规制造工艺是铜箔蚀刻法，也称减成法，它是用覆铜箔层压板为基板，经网版印刷或光致成像形成抗蚀线路图形，由化学蚀刻得到电路。PCB制造过程复杂、工序多，耗用大量的水与电，耗用许多铜与化学品材料，产生大量的废水和污染物。喷墨印制电子(Printed Elec-tronic)技术是正在兴起一项PCB技术革命，，它采用数字喷墨打印技术，把功能性油墨直接在绝缘基材上进行喷墨印制，直接形成抗蚀/抗镀、导电层电路、标注的图形。新技术可以减少传统工艺的60％以上的生产过程，节省60％以上的抗蚀/抗镀的油墨/干膜等材料，减少90％以上有机废水的处理与排放，并可提高产品的合格率和缩短生产周期，降低“图形转移”的成本。喷墨打印替代传统的丝印是技术发展的趋势，高速喷墨打印要求采用多个喷头组成喷头阵列，并行工作，设计一种能协调多喷头同步精准喷印、分发与调度喷印任务的系统是本发明专利设计的主要内容。

本发明专利技术也可以应用到陶瓷印花、EL冷光板印制等领域。

[发明专利内容]

本发明专利涉及一种阵列式精密喷印设备的喷印控制方法，设计一套阵列式精密喷印设备的数据传输及控制协议及采用所述协议的喷印控制系统，解决2-120个喷头组成的喷头阵列的喷印作业生成、数据快速传输、任务分发与协同、精准同步喷印的问题，适用于PCB高速喷印、陶瓷印花、EL冷光板印制等领域。基于三层硬件架构：上位机、NUSB中控系统、喷头控制板卡阵列，设计喷印数据结构、通信及控制协议，喷印作业调度算法，喷印作业由喷印点火数据、计划方案指令、临时方案指令组成，系统按计划方案或临时方案调度喷印作业；上位机生成作业数据与指令，NUSB进行解析指令、管理作业、分发任务、控制执行并统计，喷头控制板卡执行喷印任务。

各部分的具体结构及工作原理如下：

1.本发明专利涉及多喷头阵列式喷墨印制设备

本发明专利所述的多喷头阵列式喷墨印制设备具有2-120个喷头组成的喷头阵列，喷头阵列固定安装在设备基台上，喷头阵列处于静止状态，喷印物件则处于运动状态，喷印物件被传送经过喷头阵列下方时，喷头进行精准的对位喷印，喷印过程示意如图2所示。

多喷头阵列式喷印设备的多喷头排布成纵横阵列，各喷头的平台位置坐标不同，各喷头喷印的内容及点火喷印的时刻也不一致，为了能进行精准的对位喷印，需要有一个精确的喷印时间基准，在喷头阵列前方20cm处设置有光电传感器及影像采集装置，采用装置发出的脉冲信号为计时复位基准，并对采集的影像进行定位分析，采用其结果来补偿偏移误差(具体方法在后面描述)。设备机械平台及喷头布局结构如图3所示。

2.本发明专利所述的阵列式喷印设备喷印控制系统

(1)所述喷印控制系统由上位机、NUSB中控系统、喷头控制板卡阵列组成，在上位机与喷头控制板卡阵列之间设置有NUSB中控系统，喷印控制系统的硬件特征上表现为三层结构。上位机通过千兆网与NUSB中控系统进行通信，具有基于共享密码的安全认证机制；NUSB中控系统与喷头控制板卡间通过USB2.0进行通信，一个NUSB中控系统带有10-30个USB口，可以连接10-30个喷头控制板卡；喷头控制板卡与喷头之间通过喷头配套排线进行通信，一个喷头控制板卡可以驱动连接1-4个喷头，设备最多可具有120个喷头，喷印控制系统的结构示意如图1所示。

(2)所述喷印控制系统上位机

一方面，上位机根据准备喷印的图形、生产批次任务、每个喷头的位置坐标、设置的喷印时间基准、喷印物件速度、喷头孔位参数，按后面描述的帧生成算法进行运算处理，为每个喷头生成喷印作业指令及数据，封装为喷印点火数据帧、计划方案指令帧、临时方案指令帧(各类帧结构在后面定义说明)，发送给NUSB中控系统；

另一方面，上位机根据用户的设备操作、墨路定时自动维护动作，生成机构运动指令帧，墨路操作指令帧，发送给NUSB中控系统。上位机通过主动询问或被动接收NUSB中控系统的设备状态管理帧，分析、确认设备的状态。

(3)所述喷印控制系的NUSB中控系统

NUSB中控系统工作在上位机与喷头控制板卡阵列之间，负责传输数据、解析指令，进行作业调度与任务分发。