基于CAN-LIN协议的负压墨路系统的制作方法

本实用新型涉及喷墨打印机技术领域，具体涉及一种基于can-lin协议的负压墨路系统。

背景技术：

近年来，随着数码喷绘技术的飞速发展，负压墨路中的各种传感器和执行机构不断出现，负压墨路系统的系统设计也日益复杂。现有喷墨打印机的墨路控制系统大多是针对某一具体喷头类型或机器类型设计的，用can总线或485总线等进行系统级联，系统采用的是分布式采集，集中式处理的系统架构。即各分布节点的数据状态信息要通过通讯系统上传到中心控制板，中心控制板处理完，再将执行命令通过通讯系统下发到相应的节点执行。这种系统架构存在以下问题。

系统可靠性过度依赖通讯系统，例如：当系统出现通讯故障时，无法保证系统正常运行，而这对于singlepass系统的影响很大，can协议系统最佳节点数为20-40个，超过此数量，通讯易不稳定。系统的响应能力降低，例如：从命令发出到命令实际执行有一定的延时，容易造成控制不准确，而且用户体验也不好。中心控制板复杂度较高，例如：所有逻辑控制、数据处理都在中心控制板进行，中心控制板还要担负繁重的通讯任务，加大了中心控制板的复杂性，降低了系统的可靠性。系统灵活性差，例如：当喷头类型变化或用户需求变更时，往往要对控制系统进行系统升级。当用户需求变更较大时，还要重新设计系统。这加长了新产品的设计周期，增加了系统成本，降低了系统的可靠性。增加了系统成本，例如：为保证一定的适应性，预留了大量的信息采集点、执行控制点，无疑造成了成本上升。

技术实现要素：

有鉴于此，提供一种基于can-lin协议的负压墨路系统，以解决相关技术中负压墨路系统的可靠性低、灵活性差、复杂度高以及成本高的问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于can-lin协议的负压墨路系统，包括：can-lin网关模块、主控板、传感器模块、控制输入模块、执行模块和清洗模块，其中：

所述can-lin网关模块用于实现can协议到lin协议，以及，lin协议到can协议的转换，各个模块通过lin总线和所述can-lin网关模块与can总线相连；

所述主控板用于采集各个模块的状态信息，并将所述状态信息上报给ui界面模块和主控设备；

所述传感器模块包括压力控制模块和液位控制模块，其中，所述压力控制模块用于测量并调节各个压力自闭环控制节点的压力，并将当前压力状态信息传输给所述主控板；所述液位控制模块用于测量并调节各个液位自闭环控制节点的液位，并将当前液位状态信息传输给主控板；

所述执行模块根据所述控制输入模块输入的控制指令执行相应的动作；

所述清洗模块用于在触发带单喷头或多喷头的副墨盒上的压墨按键或排气按键时，控制相应气阀或液阀动作。

进一步，所述执行模块配置于各个执行机构，其中，各个执行机构包括墨桶搅拌装置、供墨液泵、大循环回墨液泵、小循环回墨液泵、气泵、加热器、制冷器和循环墨盒液位测量装置。

进一步，所述加热器按照设定的温度进行加热控制，当加热温度超过预设温度阈值时停止加热并报警。

进一步，若当前循环模式为小循环模式，则直接控制所述小循环回墨液泵工作；若当前循环模式为大循环模式，则控制所述供墨液泵和所述大循环回墨液泵工作。

进一步，所述传感器模块的类型包括开关量控制类型或动态平衡负压控制类型，其中：

所述开关量控制类型的传感器模块用于将实时采集的物理量与预设上下限进行比较，若所述实时采集的物理量大于对应的预设上限或小于对应的预设下限，则触发相应的执行机构动作；

所述动态平衡负压控制类型的传感器模块用于将实时采集的物理量和目标设定值输出pwm信号，根据所述pwm信号控制所述实时采集的物理量的值。

进一步，所述液位控制模块还用于当液位超过预设液位阈值时触发相应的执行机构动作。

进一步，所述压力自闭环控制节点包括高精度正负压控制节点和压墨压力控制节点；所述液位控制节点包括墨桶液位控制节点和废液液位控制节点。

进一步，所述清洗模块包括预设个数的喷头清洗电路板。

进一步，所述清洗模块包括清洗压墨模块和排气节点模块。

进一步，报警的形式包括语音报警和/或显示屏显示报警。

本实用新型采用以上技术方案，通过采用模块化硬件设计，可以按照用户需求组合出不同的负压墨路系统；可以根据需要选择不同原理的负压墨路系统，可以是开关量控制负压墨路系统，也可以是动态平衡控制负压墨路系统，可以满足用户不同精度的需求；另外，每个模块具备单一的功能，可靠性高，自闭环模块降低了对通讯的依赖程度，即使通讯出现故障，系统仍能正常运行；主控板主要负责通讯，不再负责逻辑和控制，降低了主控板的复杂度，提高了系统稳定性；故障报警采用模块自报和同时上报策略，实现了故障的快速定位；系统配置灵活，适应性强，维护成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种基于can-lin协议的负压墨路系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中适用的一种基于can-lin协议的负压墨路系统的原理图；

图3是本实用新型实施例中适用的一种can-lin网关模块的原理图；

图4是本实用新型实施例中适用的一种传感器模块的原理图；

图5是本实用新型实施例中适用的一种开关量输入模块的原理图；

图6是本实用新型实施例中适用的一种执行模块的原理图；

图7是本实用新型实施例中适用的另一种执行模块的原理图；

图8是本实用新型实施例中适用的一种清洗模块的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

首先，为了使本申请实施例的技术方案更容易理解，对本实用新型实施例中的lin协议进行说明，lin(localinterconnectnetwork)总线是基于uart/sci(universalasynchronousreceiver/transmitter/serialcommunicationinterface，通用异步收发器/串行通信接口)的低成本串行通信协议。主要用于智能传感器和执行器的串行通信，而这正是can(controllerareanetwork，控制器局域网络)总线的带宽和功能所不要求的部分。由于lin网络一般不独立存在，通常会与上层can网络相连，形成can-lin网关节点。

另外，lin总线采用的是单线传输形式，应用了单主机多从机的概念，两个电控单元间的最大传输距离为40m，总线电平一般为12v，传输速率最高限制为20kbps。由于物理层的限制，一个lin网络最多可以连接16个节点。除了宿主节点的命名之外，lin网络中的节点不使用有关系统设置的任何信息。因此，可以在不要求其它从属节点改变硬件和软件的情况下向lin中增加节点。

lin接口由协议控制器和线路接口组成，其中，协议控制器集成在微控制器中的一个标准的uart上实现，微控制器软件负责管理lin协议，实现以下功能：(1)发送/接收8位字节；(2)构成请求帧，接收对应帧；(3)发送帧。线路接口：(1)负责将lin总线的信号翻译成无干扰的rx(receive，接收)信号传入lin协议控制器；(2)将协议控制器的rx信号进行翻译传入lin总线。

lin有如下特点：网络由一个主节点与若干个从节点构成；低成本：基于通用uart接口，几乎所有微控制器都具备lin必需的硬件；从节点不需晶振或陶瓷震荡器就能实现自同步，节省了从设备的硬件成本；传输具有确定性，传播时间可以提前计算；lin具有可预测的emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性)性能，为了限制emc的强度，lin协议规定最大传输速率为20kbps；lin总线提供信号的配置、处理、识别和诊断功能，不需要改变lin从节点的硬件和软件就可以在网络上增加节点；典型的lin应用有车门、后视镜、导向轮、马达、照明以及其它智能传感器。lin不但定义了物理层和数据层，还定义了相关的应用软件层。这些都为lin方案提供商解决了设备兼容的问题。

实施例

图1为本实用新型实施例提供的一种基于can-lin协议的负压墨路系统的结构示意图。参考图1，该系统具体可以包括：can-lin网关模块101、主控板102、ui界面模块103、主控设备104、传感器模块105、控制输入模块106、执行模块107和清洗模块108。

其中，can-lin网关模块101用于实现can协议到lin协议，以及，lin协议到can协议的转换，各个模块通过lin总线和所述can-lin网关模块与can总线相连；主控板102用于采集各个模块的状态信息，并将所述状态信息上报给ui(userinterface，用户界面)界面模块103和主控设备104；传感器模块105包括压力控制模块1051和液位控制模块1052，压力控制模块1051用于测量并调节各个压力自闭环控制节点的压力，并将当前压力状态信息传输给主控板102；液位控制模块1052用于测量并调节各个液位自闭环控制节点的液位，并将当前液位状态信息传输给主控板102；执行模块107根据控制输入模块106输入的控制指令执行相应的动作；清洗模块108用于在触发带单喷头或多喷头的副墨盒上的压墨按键或排气按键时，控制相应气阀或液阀动作。

具体的，由于本申请实施例中涉及到的是基于can-lin协议的负压墨路系统的原理，则考虑到方案本身特点，这里引入节点的概念。在该系统中，有四类lin节点，第一类是自闭环控制节点，该类节点的特点是可接受设置参数，不需要系统干预可以通过闭环控制或直接控制执行机构完成一定的功能，仅向系统传输实时运行状态信息，例如墨盒加热控制、气压控制、墨桶搅拌、墨桶液位监控、废液液位监控、称重监控等，均可以视为自闭环控制节点；第二是控制输入节点，该类节点的特点是，当控制输入改变时不能通过节点自身完成控制动作，需要将信号通过网络传送到相应的执行机构的节点动作；第三类节点是执行节点，这类节点通过网络根据相应控制输入节点的控制指令产生动作；第四类节点是喷头清洗节点，这类节点的类型根据副墨盒带喷头的数量而不同，例如，当副墨盒带的是单喷头，则可简化为自闭环控制节点；当副墨盒带的是多喷头，则简化为控制输入节点。

需要说明的是，从系统的角度出发，本申请实施例中的负压墨路系统由各个硬件模块和软件模块构成，而从传输协议的角度出发，负压墨路系统中可以包括若干个节点，每个硬件模块可以当作一个节点，或者，每个需要监控或者获取数据的位置也可以当作是一个节点，这里只是用来举例说明，不形成具体的限定。

本实用新型采用以上技术方案，通过采用模块化硬件设计，可以按照用户需求组合出不同的负压墨路系统；可以根据需要选择不同原理的负压墨路系统，可以是开关量控制负压墨路系统，也可以是动态平衡控制负压墨路系统，可以满足用户不同精度的需求；另外，每个模块具备单一的功能，可靠性高，自闭环模块降低了对通讯的依赖程度，即使通讯出现故障，系统仍能正常运行；主控板主要负责通讯，不再负责逻辑和控制，降低了主控板的复杂度，提高了系统稳定性；故障报警采用模块自报和同时上报策略，实现了故障的快速定位；系统配置灵活，适应性强，维护成本低。

可选的，执行模块107配置于各个执行机构，其中，各个执行机构包括墨桶搅拌装置、供墨液泵、大循环回墨液泵、小循环回墨液泵、气泵、加热器、制冷器和循环墨盒液位测量装置。具体的，执行模块有若干个，每个执行机构中配置至少一个执行模块，各个执行机构具有不同的功能。例如，供墨液泵和大循环回墨液泵的数量可以用n表示，其中，n可以小于10，这里只是按照一般情况进行举例，并不形成具体的限定。

可选的，所述加热器按照设定的温度进行加热控制，当加热温度超过预设温度阈值时停止加热并报警。具体的，加热器作为加热控制节点，自身按成按照设定的温度进行加热控制，超过预设温度阈值时停止加热并进行报警。需要说明的是，预设温度阈值可以是预先设定，还可以根据实际需求进行修改，这里进行限定。

可选的，若当前循环模式为小循环模式，则直接控制所述小循环回墨液泵工作；若当前循环模式为大循环模式，则控制所述供墨液泵和所述大循环回墨液泵工作。具体的，当系统采用大循环模式时，循环墨盒液位节点可以当作是系统的控制输入节点，要控制供墨液泵和大循环回墨液泵工作，其中，大循环模式是指循环路径较远，例如在小车区和供墨区之间的循环；当系统采用小循环模式时，则循环墨盒液位节点可简化为自闭环控制节点，直接控制小循环回墨液泵工作，其中，小循环模式是指循环路径较近，例如只在小车区内的循环。

可选的，传感器模块105的类型包括开关量控制类型或动态平衡负压控制类型，其中：所述开关量控制类型的传感器模块用于将实时采集的物理量与预设上下限进行比较，若所述实时采集的物理量大于对应的预设上限或小于对应的预设下限，则触发相应的执行机构动作，其中，相应的执行机构可以是指与实时采集的物理量相对应的机构；所述动态平衡负压控制类型的传感器模块用于将实时采集的物理量和目标设定值输出pwm信号，根据所述pwm信号控制所述实时采集的物理量的值。

具体的，传感器模块采集各个物理量，例如温度、压力和液位高度等，该模块上设置有按钮，也可以接收通过lin总线设置模块的上下限参数。传感器模块将实时采集的物理量显示在oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)屏上，并与预设上限或预设下限进行比较，如果大于对应的预设上限或者小于对应的预设下限，则触发相应的执行机构动作，其中，相应的执行机构可以是指与实时采集的物理量相对应的机构。

另外，还可以通过蜂鸣器和rgbled(redgreenbluelight-emittingdiode，红绿蓝发光二极管)灯进行声光报警，另外，同时将报警信息通过lin上传至控制中心，实现开关量控制。

另外，动态平衡控制负压墨路系统可以根据实时物理量和目标设定值输出pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号，然后通过该pwm信号控制各个物理量的值，实现pid(proportionintegrationdifferentiation，比例积分微分)的闭环控制。

可选的，液位控制模块1052还用于当液位超过预设液位阈值时触发相应的执行机构动作，其中，相应的执行机构可以是调节液位的机构。

可选的，所述压力自闭环控制节点包括高精度正负压控制节点和压墨压力控制节点；所述液位控制节点包括墨桶液位控制节点和废液液位控制节点。

可选的，清洗模块108包括预设个数的喷头清洗电路板。其中，可以包括m个喷头清洗电路板，示例性的，m不大于8。

可选的，清洗模块108包括清洗压墨模块和排气节点模块。

可选的，报警的形式包括语音报警和/或显示屏显示报警。

在一个具体的例子中，图2示出了一种基于can-lin的负压墨路系统的原理图，根据负压墨路系统中各分部节点的物理位置和节点数量，将系统分为ui界面区、供墨区、储墨区、压力控制区和小车区。参考图2，can/lingateway表示can-lin网关模块。

具体的，在ui界面中，通过显示屏幕完成系统参数设置，简单运行状态监控等功能，其中，显示屏幕可以是lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)、oled或touchscreen等。主控设备完成系统参数配置，对上传的数据进行综合分析，运行状态监控、故障报警和历史数据分析等，其中，主控设备可以是一台计算机，可以用pc(personalcomputer，个人计算机)表示。

主控板完成各节点的状态信息采集和汇总上报给ui和pc，是系统的通讯主节点，将主控设备或者ui的参数设置下发给各个节点，也即，各个模块。供墨区通过can-lin网关连接供墨液泵和大循环回墨液泵，是该区的主要执行节点。压力控制区的节点通常是自闭环控制节点，根据系统或自身设定的压力参数，独立完成压力控制的节点，仅向系统报告当前的实时压力信息。储墨区主要也是在自闭环控制节点，该节点主要是各种液位监控，当液位状态变化时，自身节点能进行声光报警并将信息上传至控制中心。

小车模组区，该区节点主要完成副墨盒的液位、温度、循环控制、喷头清洗控制。其中，副墨盒液位节点是控制输入节点，当液位信号触发时要发送信号给供墨区的相应供墨泵动作。加热控制节点是自闭环控制节点，自己完成按设定的温度进行加热控制，超过预设温度阈值时报警。仅将状态信息上报控制中心。循环墨盒液位节点当系统采用大循环时是控制输入节点，要控制供墨区的循环泵动作，当采用小循环时可简化为自闭环控制节点，直接控制小车上的循环泵动作。清洗节点可以是喷头清洗节点，当系统为一副墨盒带单喷头时可简化为自闭环控制节点，当触发节点上的压墨或排气按键时，直接控制相应气阀、液阀动作。当系统为一副墨盒带多喷头时为控制输入节点，触发压墨或排气按键时要通过通讯控制其他节点上相应的气阀、液泵动作。

示例性的，图3示出了一种can-lin网关模块的原理图，lin主要工作在主机模式，是本lin网络的主机端。图4示出了一种传感器模块的原理图，该模块主要应用于气压控制模块、称重模块和加热控制模块等，这里只是用来举例，不形成具体的限定。

图5示出了一种开关量输入模块的原理图，图6示出了一种执行模块的原理图，图7示出了另一种执行模块的原理图。图8示出了一种清洗模块的原理图。具体的，参考图5，该模块接收到开关量触发信号产生动作，可以组成自闭环控制节点，也可以组成输入控制节点。模块选配一个小型oled屏，用于显示信息。模块接收到触发信号后可进行声光报警。该模块主要应用于液位控制模块。参考图6和图7，该模块有两种，一种接收到触发信号产生动作，通过led灯显示状态。另外一种配置有设置按钮和小型oled屏，可以设置一些运行参数。该模块主要应用于：执行机构如泵，搅拌电机。参考图8，该模块接收按键输入，或系统网络指令，执行动作输出，并进行声光提示。配置有设置按钮和小型oled屏，可以设置一些运行参数。该模块主要应用于清洗压墨以及排气节点模块。

需要说明的是，上述图3-图8中，的sound&lightalarm表示声光报警器，set为设置按钮，sensor可以表示传感器名称或者型号，lightstate表示灯光状态等。另外，本申请的技术方案保护的是整个基于can-lin协议的负压墨路系统，并不是对各个模块的芯片的类型或型号做了改进，因此，凡是能实现本申请技术方案的各个类型或型号的芯片均符合要求，这里不进行限定。图3-图8中的各个模块中应用的芯片的型号均不进行具体的限定。

综上，本申请实施例的技术方案该系统采用模块化硬件设计，各模块风格尽可能统一，具备以下有益效果。

(1)配置灵活，可扩展性强：系统采用模块化硬件设计，可以组合出满足高中低，不同用户需求的负压墨路系统。从简单的搭设实验环境的单墨路系统到复杂的多色多喷头scanning系统，singlepass系统都可以组建起来，满足不同用户需求。系统可以根据需要选择不同原理的负压系统，可以是开关量控制负压系统，也可以是动态平衡控制负压系统，满足不同的控制精度要求。

(2)可靠性高：每个模块完成一个单一功能，软硬件开发难度降低，模块可靠性提高。自闭环模块使系统对通讯的依赖降低到了最低，在某些情况出现通讯故障，系统仍能正常运行，可以在停机时再进行维修。这一特点对于流水线系统尤为重要。

(3)降低了中心控制板的复杂性：中心控制板主要负责通讯，不再负责逻辑和控制，大大降低了中心控制板的复杂度，系统稳定性得以提升。

(4)故障报警定位准确：由于故障报警采用模块自报和同时上报策略，真正做到了“故障可以报出，故障可以定位，故障可以解决”。故障发生时，模块上报故障的同时，自身可以声光报警，做到故障快速定位。故障处理也很明确，，例如，直接更换模块。

(5)降低了系统成本：系统硬件采用模块化设计，各模块风格统一降低了硬件成本。系统配置灵活，适应性强，软硬件变更需求少，系统漏洞会较快收敛，系统维护成本低。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。