專利名稱：用于成像設備的介質檢測方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測要用于諸如打印機或掃描儀之類的成像設備中的介質的類型的概念。更具體地說，本發(fā)明涉及根據對介質背面的重復標記的檢測來識別介質類型的概念。本發(fā)明適用于諸如照相紙、熱敏紙或者噴墨打印紙之類的介質。
有許多檢測介質類型的方法。其中一些方法需要額外的制造工序，比如在介質上施加特殊標記、條碼或者槽口。這增加了制造介質的成本并且還在介質上造成了難看的記號。
在介質制造過程中，由于卷筒紙印刷制造方法，常常在介質背面按照重復圖案印上標志或其它標記。如果標記間隔對于每種產品類型都是唯一的，則標記間隔可以區(qū)分產品類型。
通過本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，采用在介質制造過程中設置在介質背面的標記來識別介質類型。也就是說，由于標記間隔對于每種介質類型可以是唯一的，所以標記間隔可以區(qū)分產品類型。如上所述，標記可以是在介質制造過程中設置在介質背面的產品標志、產品名稱或者其它類型的重復記號或圖案。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了一種低成本的識別介質類型的方法，因為它是基于現(xiàn)有的或添加的重復圖案、如印在照相紙背面的標志。另外，通過本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，在介質制造過程中不需要任何附加的工序，并且不必在介質上設置外來物質、如條碼或槽口。
因此，本發(fā)明提供了一種檢測供成像設備使用的介質的類型的方法。本發(fā)明包括以下步驟讀取介質背面以檢測介質背面上是否存在標記；測量所檢測的標記沿著介質縱向重復的頻率；確定介質背面上的所檢測的重復標記之間的空間距離；以及將所述空間距離與所存儲的參考介質上的標記的預定空間距離進行比較，從而確定介質類型。
本發(fā)明還涉及一種檢測供成像設備使用的介質的類型的方法，其中包括以下步驟將紅外光照明光束引至上面有重復標記的介質背面；檢測從介質背面反射的紅外光照明以提供第一信號；檢測所反射的紅外光照明在重復標記接收紅外光照明光束時的變化以提供第二信號；根據第一和第二信號計算標記的重復距離，并且將所計算的重復距離與所存儲的參考介質的標記重復距離進行比較，從而確定介質類型。
本發(fā)明還涉及一種成像設備，該設備包括讓介質從中通過的介質通道；用于將光束引至介質通道中的介質背面的光源；設置成接收來自光源的從介質通道中的介質反射的光的傳感器，該傳感器適合于當光從介質背面反射時提供第一信號，以及當介質背面的重復標記接收光束時響應反射光的量的變化而提供第二信號；以及控制器，適合于根據第一和第二信號計算標記重復距離，并且將所計算的重復距離與所存儲的參考介質的標記重復距離進行比較，從而確定介質類型。


圖1示意地說明成像設備或至少成像設備的一部分，其中詳細描述了用于檢測介質類型的本發(fā)明的介質通道和系統(tǒng)；以及圖2是圖1的控制系統(tǒng)的詳細視圖。
圖1所示的成像設備100包括用于介質1的進給輥1a以及卷取輥1b。介質1最好沿著由200表示的介質通道穿過成像設備100的多個站，例如曝光站、印刷站、剪切站等。在圖1的示例中，根據本發(fā)明的介質類型檢測系統(tǒng)是相對于介質通道200來說明的。
更具體地說，如圖1所示，在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中，成卷的介質1、如照相紙的背面上已經印刷了可檢測的重復標志圖案或標記2。介質1可以在光學傳感器3下面通過，或者作為選擇，光學傳感器3可以在固定的介質1上通過。紅外(IR)光源4將IR光束4a引導到介質1的正面或背面，而光學傳感器3檢測從介質4的表面反射的IR照明4b。吸收IR的標志、如標記2的存在，或者介質中的反射率差異會改變所反射的IR照明的量，從而改變傳感器3產生的信號。在圖1的實施例中，介質1是一卷照相紙或者連續(xù)饋送的介質，但是，可以采用具有可見或不可見的可檢測重復標記的任何介質、如切好的紙片。
在本發(fā)明的上下文中，使用IR照明，使得不會損害對可見光敏感的照相紙。但是，也可采用其它形式的檢測，比如使用可見或不可見照明、磁性墨水以及如厚度變化之類的其它物理特性，只要它可檢測并且按照已知的距離或速率重復。
如圖1所示，使來自傳感器3的信號通過調節(jié)電子電路5、如放大器或濾波器，從而改善傳感器信號，并且使其便于通過模-數轉換器7或者借助于微控制器或計算機6實現(xiàn)的數字化儀轉換成數字形式。然后，將數字數據放入緩沖器，以便由數字信號處理器(DSP)或者其它具有適當處理能力的計算機、如微控制器或計算機6來處理。系統(tǒng)操作由從主機或系統(tǒng)計算機8到微控制器6的啟動信號8a開始。此后，結果信號8b從微控制器6傳送到系統(tǒng)或主機8。
在本發(fā)明的操作的一個示例中，具有重復標記2的介質1從傳感器3下面通過。當來自紅外光源4的紅外照明光束4a從介質1背面中不包含重復標記2的部分反射出來時，第一值或強度的反射照明4a提供給傳感器3。傳感器3則向調節(jié)電子電路5提供表示這個第一值或強度的第一信號。當來自紅外光源4的光束4a被引至重復標記2上時，反射照明4b的強度由于IR照明被標記2吸收而改變。這產生了第二值或強度的反射照明4b，將其提供給傳感器3。傳感器3則向調節(jié)電子電路5提供表示這個第二值或強度的第二信號。隨著具有重復標記的移動介質卷經過傳感器3，第一和第二信號之間的重復交換提供了強度分布圖，它反映了介質背面的重復標記之間的間隔。
在本發(fā)明中，可以在主機8中提供包括多種代表參考介質的參考標記間隔的查找表。更具體地說，查找表可包括已知或參考介質的重復標記間隔。由此可以將所計算的由介質或卷1的通過而產生的重復標記間隔與參考間隔相比，從而確定介質類型。
關于控制器6的詳細說明，參照本申請的圖2，該圖說明本發(fā)明中的數據流。在圖2中，虛線框示意地表示控制器6。
在本實施例中，控制器6可以是Texas Instrument MSP430F149控制器，它具有芯片上12位數字化儀7、用作數據緩沖器的2K字節(jié)的RAM 9、用作程序存儲器的60K字節(jié)的閃速存儲器、以及快速硬件乘法器。如圖所示的控制器6的優(yōu)點在于，它提供了低成本和快速的硬件乘法器。許多其它控制器、DSP或計算機可以用于本發(fā)明的環(huán)境中。
關于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的操作，控制器6實質上在循環(huán)中等待來自主機8的啟動信號8a。啟動信號8a是對控制器6的數字輸入，它導致中斷。中斷處理程序啟動板上12位模-數轉換器7。轉換速率取決于介質速度、標記大小以及所需的重復距離值的分辨率。在本發(fā)明的上下文內，利用自相關來識別重復信號。自相關是眾所周知的技術，用于識別掩蓋在噪聲和其它隨機信號內的重復信號。在本發(fā)明中，最好是具有至少兩個重復距離性能的數據，以便自相關起作用。更多的重復會降低自相關結果中的噪聲量并產生更好的結果。
數據量、數字化的介質分辨率以及數據抽樣率都取決于卷速度或者對于固定介質和可變傳感器則取決于傳感器速度、標記間隔以及所需的標記間隔分辨率。例如，如果標記重復為3英寸并且所需標記間隔測量值的分辨率為0.1英寸，則在至少6英寸的距離上必須獲得每英寸至少20個樣值(0.05英寸/樣值)。
在這個實施例中，預期有4.25英寸的標志重復距離，并且選擇每0.5mm一個樣值?？刂破?具有足夠的RAM存儲器9來存儲1024個12位的帶符號數據點。必須留有一些RAM可用作暫時存儲器和堆棧空間，所以，例如獲取900個數據點是可接受的。這允許450mm或者大約17.7英寸的介質可以被抽樣。17.7英寸允許預期的4.25英寸重復介質的略微超過4個重復，還允許測量具有最大略微超過8英寸的重復的介質。抽樣率取決于介質速度(或者對于固定介質和可移動傳感器則取決于傳感器速度)。在該示例中，抽樣率固定在每秒37英寸。以每樣值0.5mm以及每秒37英寸的速度獲取900個數據點將耗費0.48秒。在其它實施例中，來自主機的信號可用來確定介質速度。速度在獲取數據期間應當是恒定的。
來自傳感器的模擬信號可能在數字化之前需要一些調節(jié)。信號調節(jié)可包括放大、濾波或電壓調整，以便滿足數字化儀7的要求，減小噪聲，或者把傳感器信號轉換成電壓，或者提供應用。在本實施例中，傳感器3最好是現(xiàn)成的反射傳感器。傳感器可包括用于照明的880nm IR LED和對該波長敏感的光電晶體管。IR照明成一定角度，使得在該波長的任何吸收或者表面反射率的任何變化將表現(xiàn)為傳感器3的光電晶體管響應的變化。改變介質上的表面反射率的示例包括、但不限于設有帶或不帶IR染料的凸起背面標志、具有形成圖案的IR染料、或者在照相紙的情況下修改樹脂涂層的表面。當然，這些僅僅是舉例，其它改變表面反射率的方法也適用于本發(fā)明的環(huán)境中。利用簡單的電阻將光電晶體管信號轉換成電壓。選擇IR照明是因為先前提到的對光敏感的照相紙。
在控制器6已獲得900個數據點之后，可以再對數據進行濾波，并且在圖2中應當去除其DC偏移(步驟50)，使得信號平均值為零。零平均值是自相關算法的要求。在本實施例中，由控制器6利用簡單的滑動平均來對信號進行濾波。因此，在濾波之后，下一步是去除數據的直流分量(步驟50)。計算數據的平均值，然后從各點減去該值。數據值被作為帶符號整數存儲。
然后分兩步計算自相關(步驟52)。自相關算法表示如下Ad=1CΣi=0N-d-1Vi×Vi+d]]>其中N是緩沖器中的數據點的數目；V是具有零平均值的輸入數據；A是歸一化的自相關結果；d是延遲；以及C用來將自相關輸出歸一化到1000，其中C=11000Σi=0N-1Vi×Vi]]>
在此計算中的第一步是確定零延遲輸出或者C的值。這個值總是最大的，并且用來使輸出數據歸一化以在零位置具有1000的峰值。結果A(d)是關于在d點的延遲下數據與其自身相關程度的度量。計算關于每個延遲值的輸出。這種操作是乘法密集型的，所以希望乘法在控制器6上的硬件中執(zhí)行。利用這個公式距離＝0.5mm*d，其中0.5mm是介質上的空間樣值間隔，可以把延遲值轉換成介質上的物理距離。自相關值僅需要對一半數目的數據點的最大延遲進行計算。這是因為最好是需要標記的至少兩個重復周期。
然后找出自相關輸出中的第二高峰值(步驟54)。最高峰值處于零位置，所以必須確保在尋找第二高峰值時不接近最高峰值。做到這一點的最簡單方式是假定最小重復距離并且在那里開始搜索。對于這個實施例，峰值搜索在30mm的重復處或者60個點的延遲處開始。假定沒有任何重復標記具有小于30mm的重復距離。這個值稍微有些任意。不存儲自相關數據的輸出。為了節(jié)省存儲空間，僅保存第二高峰值的高度和位置。第二峰值(見參考標號54a)的高度是關于標記彼此相關的程度的指示。低峰值指示很可能由低或有噪輸入信號引起的低相關。還可以不將自相關輸出歸一化，以便保留信號強度的指示，而不是對輸入信號進行單獨的峰間值測量。
然后使用峰值位置和峰值的值來搜索介質表10(步驟58)。表10是所存儲的參考介質的已知重復距離、最小峰值高度以及產品類型的列表。也可使用峰間值輸入信號與查找表中的預期值進行比較，從而幫助識別介質。
然后將標記重復距離與已知重復標記距離的介質表10進行比較，從而確定當前所用的介質是什么。作為搜索介質表10的結果，確定所測量的信息(即重復距離)或介質是否與介質表10中所存儲的信息匹配。也就是說，作為搜索介質表10的結果，確定是否已找到或識別出介質類型(步驟75)。如果是，則通過信號8a把所識別的介質類型提供給主機8(步驟80)。如果在介質表10中搜索的結果是未識別出介質，則可以通過信號8b把表示該介質是未知的這一事實的信號提供給主機8(步驟85)。查找表10可以嵌入微控制器6或者主機或系統(tǒng)計算機(8)。預期的重復距離實際上是一個值的范圍，以便將介質放置和測量誤差的可變性考慮在內。
對于這個實施例，輸出信號僅僅是指示表中介質之一是否存在的單個數字線。許多其它用信號通知的方法是可能的，例如通過串行線、多個數字線、并行線等?？梢园l(fā)送介質名稱，或者所檢測的介質的屬性，諸如測量的重復距離、測量的最大信號、信號的可變性等。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，應當指出，所測量的物理屬性應當可由傳感器來檢測。其次，標記之間的距離應當恒定。第三，當各個標記從傳感器下面通過時，傳感器應當檢測標記的相同部分，否則標記信號不會很好地彼此相關。
在圖2中，表示出強度分布圖60，作為傳感器3讀取或掃描上面有標記的介質背面的結果。強度分布圖60描述強度對介質上位置的分布圖。曲線的高點62基本上表示介質的白點或背景，而低點64表示存在標記，或更具體地說，傳感器3正在讀取標記。點64越低，介質背面的標記越暗。實質上，當傳感器3沒有讀取標記時(即傳感器3正在掃描介質背面沒有標記之處)，傳感器3提供第一信號。當傳感器3檢測到標記的存在時，傳感器3提供第二信號。
此后，如前所述，使強度分布圖60通過可以是放大器或濾波器的調節(jié)電子電路5，從而改善傳感器的信號并且提供強度分布圖60a。在通過輸入緩沖器9和DC偏移去除50之后，在自相關52之前，強度分布圖采取分布圖60c的形式。
因此，本發(fā)明提供了一種用于在諸如打印機或掃描儀之類成像設備中檢測介質類型、以便優(yōu)化介質的使用的系統(tǒng)和方法。傳感器3最好是放置在介質設備的曝光或印刷站之前。在本發(fā)明中，掃描或讀取介質背面，以便沿介質背面的縱向檢測是否存在標記。作為掃描或讀取介質背面的結果，可以測量沿介質縱向的所檢測標記的重復頻率?？梢允褂盟鶛z測標記的這個重復頻率來創(chuàng)建分布圖、如強度分布圖或者標記分布圖，表示介質背面的標記的重復。然后，可以將這個分布圖與查找表中所存儲的參考介質的分布圖或值相比較，從而確定正檢測的介質類型。根據對介質類型的認識，則可以適當地控制成像設備以與所檢測介質的要求一致。
本發(fā)明的系統(tǒng)測量介質上重復標記的間隔，并且采用這個值來檢測和確定介質類型。傳感器3對包含重復標記的介質進行空間順序測量。可以將該測量結果數字化并存儲在緩沖器中。一旦緩沖器裝滿，則使用數據的自相關來檢測重復頻率。根據數字化儀的抽樣間隔和移動介質或移動傳感器的速度，將此頻率轉換成空間重復距離。然后，將該重復距離與已知值進行比較，從而確定存在的介質類型。
權利要求
1.一種檢測供成像設備使用的介質的類型的方法，所述方法包括以下步驟讀取介質(1)的背面以檢測所述介質的背面上是否存在標記(2)；測量所檢測的標記沿著所述介質的縱向重復的頻率；確定所述介質的背面上的所檢測的重復標記之間的空間距離；以及將所述空間距離與所存儲的參考介質上的標記的預定空間距離進行比較，從而確定所述介質類型。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述標記包括所述介質上的背面標志。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述介質是成卷的形式或者是切片的形式。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述介質是照相紙。
5.一種檢測供成像設備使用的介質的類型的方法，所述方法包括以下步驟將紅外光照明光束(4a)引至上面有重復標記(2)的介質(1)的背面；檢測從所述介質的背面反射的紅外光照明(4b)以提供第一信號；檢測所反射的紅外光照明在所述重復標記接收所述紅外光照明光束時的變化以提供第二信號；根據所述第一和第二信號計算所述標記的重復距離；以及將所述計算的重復距離與所存儲的參考介質的標記重復距離進行比較，從而確定介質類型。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述標記包括所述介質上的背面標志。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述介質是成卷的形式或者是切片的形式。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述介質是照相紙。
9.一種成像設備(100)，包括讓介質(1)從中通過的介質通道(200)；用于將光束引至所述介質通道中的介質背面的光源(4)；設置成接收來自所述光源的從所述介質通道中的介質反射的光的傳感器(3)，所述傳感器適合于當光從介質背面反射時提供第一信號，以及當介質背面上的重復標記接收所述光束時響應反射光的量的變化而提供第二信號；以及控制器(6)，適合于根據所述第一和第二信號計算標記重復距離，并且將所述計算的重復距離與所存儲的參考介質的標記重復距離進行比較，從而確定介質類型。
10.如權利要求9所述的成像設備，其特征在于，所述光源是IR光源。
全文摘要
一種為成像設備(100)檢測介質(1)類型的系統(tǒng)和方法。在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中，掃描或讀取介質背面以檢測介質背面是否存在標記(2)。測量介質上重復標記之間的間隔，以便檢測介質類型。也就是說，本發(fā)明的系統(tǒng)包括傳感器(3)，該傳感器對包含重復標記的移動介質進行順序空間測量以確定標記的重復頻率和重復距離。然后將重復距離與已知值進行比較，從而確定當前的介質類型。
文檔編號B41J11/00GK1458585SQ031234
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權日2002年5月13日
發(fā)明者P·J·圭圭茲安 申請人:伊斯曼柯達公司