宽幅单PASS喷墨印刷控制系统研究

摘要

数字印刷现已成为印刷行业里的热门技术，并对传统的物理印刷形成了极大的挑战。目前实现宽幅印刷的方式主要有两种，分别为多PASS模式和采用“wide-scan”喷头的单PASS模式，但二者都存在明显的不足，前者的输出速度低，工作效率不高，后者的成本过高。
　　本文以多个小型喷头组成的宽幅单PASS印刷控制系统为主要研究对象，多个喷头组成喷头阵列在PASS模式下可以实现高速度、宽幅面输出，克服了多PASS模式输出速度低和“wide-scan”喷头成本过高的缺点，此外，该方法还可以灵活配置喷头数目以适应不同大小幅面的需求，具体作了以下几个方面的工作和研究:
　　1.分析印刷系统的需求特点，搭建了系统的控制平台。该平台以ARM/FPGA为核心，降低了对于PC机的依赖，甚至可以独立地工作，具有更好的移植性。
　　2.以FPGA为核心，解决了大容量印刷数据在传输过程中的缓存和异步读取问题，该方法对于其它大容量数据传输场合也具有一定的普遍意义;在FPGA内部构建双口RAM，实现了多个喷头的并行驱动，集成度高，抗干扰性强;给出了该模式下彩色印刷时套色和数据传输的解决方案;研究了该模式下分辨率控制方法，并通过对增量式光电编码器的倍频实现了高分辨率输出。
　　3.对本文设计的个主要模块进行了仿真和验证，保证了设计的正确性;通过分析印刷系统中纠偏控制系统的特点，提出了一种针对纠偏控制系统的补偿办法，该办法在一定程度上弥补了纠偏控制系统的不足，具有响应快、精度高的优点。
　　4.搭建实验平台验证了设计的可行性和正确性，最后对本文工作作了总结和展望。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要工作及内容安排

第2章 喷墨印刷控制系统总体设计

2．1 喷墨印刷系统工作原理及需求分析

2．1．1 印前处理

2．1．2 工作流程

2．1．3 需求分析

2．2 控制系统总体设计

2．2．1 硬件平台构建

2．2．2 数据缓存方案选择

2．2．3 喷头的工作原理及喷头选型

2．3 本章小结

第3章 基于FPGA的控制系统设计

3．1 FPGA原理

3．1．1 FPGA组成及选型

3．1．2 Verilog HDL

3．2 ARM与FPGA的接口设计

3．2．1 EBI接口

3．2．2 EBI驱动移植

3．2．3 接口模块设计

3．3 数据缓存与异步读写

3．3．1 SDRAM工作原理

3．3．2 SDRAM控制器

3．3．3 SDRAM的状态控制

3．3．4 两块SDRAM的读写切换控制

3．4 多喷头并行驱动

3．4．1 XAAR500喷头

3．4．2 数据处理

3．4．3 构建双口RAM

3．4．4 喷头并行驱动模块设计

3．5 彩色印刷研究

3．5．1 套色实现

3．5．2 分色传输

3．6 分辨率控制

3．6．1 分辨率控制原理

3．6．2 增量式光电编码器原理

3．6．3 增量式光电编码器信号的倍频

3．7 本章小结

第4章 仿真与验证

4．1 FPGA的设计流程

4．2 Modelsim和SignalTap Ⅱ

4．3 各主要模块的Modelsim仿真和Signaltap Ⅱ验证

4．3．1 ARM与FPGA接口模块的Signaltap Ⅱ验证

4．3．2 SDRAM操作仿真

4．3．3 喷头并行驱动仿真

4．3．4 系统的SignalTap Ⅱ验证

4．3．5 编码器信号的倍频仿真

4．4 一种针对纠偏控制系统的补偿办法仿真研究

4．4．1 纠偏控制系统特点

4．4．2 补偿办法原理

4．4．3 补偿办法仿真

4．5 实验验证

4．6 本章小结

第5章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果