RU2081753C1

RU2081753C1 - Method of picture recording of flat surface

Info

Publication number: RU2081753C1
Application number: RU94017266/28A
Authority: RU
Inventors: Григорий Григорьевич Алексеев
Original assignee: Григорий Григорьевич Алексеев
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1997-06-20

Abstract

FIELD: manufacture of advertising products, decorative designs, theater stage painting, stained-glass panels, decoration of various public actions, such as meetings, demonstrations, parades, etc. SUBSTANCE: picture is recorded in the process of line scanning of the surface with the help of jets of sprayed paint compounds of several colors. Simultaneously may be applied several, for instance, three combining components of monochrome color-separated pictures producing on the surface of a common synthesized colored picture due to mixing of paint compounds. Application of paint compounds is controlled by a program which contains information on a quantitative characteristics of applied paint compounds and also governs the succession of application of compounds and tying of record information to points of the surface by coordinate principle. EFFECT: higher efficiency. 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к техническим средствам нанесения изображений, преимущественно, большого формата (до десятков метров) на различные неподвижные плоские поверхности, и может быть применено в рекламе и декоративно-оформительском деле. The present invention relates to technical means for applying images, mainly of a large format (up to tens of meters) on various stationary flat surfaces, and can be used in advertising and decoration.

Известны растровые способы бесконтактной записи изображений и информации на поверхность носителя путем дозирования расхода красочных составов в направленных в сторону поверхности струях этих составов (цветообразующих красочных компонент изображения). При этом информация о градационных и цветовых характеристиках наносимого изображения используется для программного управления дозированием компонент. Указанные способы реализованы в многочисленных конструкциях струйных устройств. Например, способ формирования струй капель в струйных принтерах, патент Великобритании 2220892А, класс B 41 J 3/04, 1988 г. основан на использовании четырехцветной микрокапельной струйной головки, управляемой сигналами ЭВМ. В этой и других системах, близких по принципу действия, создается эмиссия чернильных капель из капиллярных сопел, а управление струей осуществляется изменением количества импульсов генерации капли, подаваемых на пьезоэлемент или за счет электрического поля, потока газа или иных физических явлений. Known are raster methods for non-contact recording of images and information on the surface of a medium by dispensing the flow rate of colorful compositions in the jets of these compositions directed towards the surface (color-forming colorful image components). At the same time, information on the gradation and color characteristics of the applied image is used for programmed dosing control of the components. These methods are implemented in numerous designs of inkjet devices. For example, the method of forming droplet jets in inkjet printers, UK patent 2220892A, class B 41 J 3/04, 1988 based on the use of four-color micro-droplet inkjet heads controlled by computer signals. In this and other systems that are close in operation, emission of ink droplets from capillary nozzles is created, and the jet is controlled by changing the number of droplet generation pulses applied to the piezoelectric element or due to an electric field, gas flow, or other physical phenomena.

Указанные системы используют метод построчного растрирования наносимого изображения, но поверхность носителя информации в них обычно не является плоской и неподвижной, поскольку переход от строки к строке осуществляется за счет перемещения носителя, который при этом подвергается изгибам и деформациям. Такой метод не позволяет наносить изображения на плоские, неподвижные и произвольным образом ориентированные носители информации, например, стены помещений. Кроме того, принцип формирования тонки дозированных струй микрокапеь диаметром в десятки микрометров и низкой интенсивности ориентирован: в основном, на использование в объектах оргтехники и записывающей аппаратуры, и связан с применением узкой номенклатуры носителей с требуемыми физико-механическими свойствами; это, как правило, листовая или рулонная бумага "настольных" форматов. Использование указанного принципа в способе нанесения изображений больших размеров на разнообразные плоские поверхности сопряжено с трудностями, связанными с необходимостью создания струй красочных составов в сотни раз более высокой интенсивности и достаточного сечения для покрытия больших площадей наносимых изображений. These systems use the method of line-by-line rasterization of the applied image, but the surface of the information carrier in them is usually not flat and motionless, since the transition from line to line is carried out by moving the medium, which is subjected to bending and deformation. This method does not allow applying images to flat, fixed and arbitrarily oriented information carriers, for example, room walls. In addition, the principle of forming thinly dosed jets of microdrops with a diameter of tens of micrometers and low intensity is oriented: mainly to use office equipment and recording equipment in objects, and is associated with the use of a narrow range of carriers with the required physical and mechanical properties; this is usually sheet or roll paper of "desktop" formats. The use of this principle in the method of applying large-sized images to a variety of flat surfaces is fraught with difficulties associated with the need to create jets of colorful compositions hundreds of times higher in intensity and of sufficient cross-section to cover large areas of applied images.

Известен способ записи, реализованный в системе формирования изображений на всевозможных поверхностях (патент США N 4.839.666, класс 346/75, июнь 1989 г. ), в которой используется пульверизационный принцип формирования струй красочных составов и программное управление нанесением их на поверхность. Как и заявленное решение, эта система позволяет наносить монохромные и цветные изображения на разнообразные поверхности, допуская возможность варьирования интенсивности струй, что трудно осуществить другими известными методами. Однако в этой системе не определен метод построения растрированного изображения на поверхности и организации подлежащей записи информации, не указан режим сканирования и принцип привязки информации к точкам (участкам) поверхности. Эти недостатки обусловлены тем, что описанная система предназначена для работы в составе различных устройств, в ней не определен алгоритм записи, обусловленный заданным структурным строением наносимого изображения. A known recording method implemented in an imaging system on various surfaces (U.S. Patent N 4,839,666, class 346/75, June 1989), which uses the spray principle of forming jets of colorful compositions and software control of applying them to the surface. Like the claimed solution, this system allows you to apply monochrome and color images on a variety of surfaces, allowing the possibility of varying the intensity of the jets, which is difficult to implement by other known methods. However, this system does not define a method for constructing a rasterized image on the surface and organizing the information to be recorded, the scanning mode and the principle of linking information to points (sections) of the surface are not specified. These shortcomings are due to the fact that the described system is designed to operate as a part of various devices, it does not define a recording algorithm due to a given structural structure of the applied image.

Известен способ программного распределения активных продуктов на поверхности земли, патент США N 5.077.653, класс 364/167, декабрь 1992 г. который позволяет осуществлять запись монохромных и цветных изображений большого размера на поверхности грунта. Как и заявленное решение, он характеризуется использованием пульверизационного принципа нанесения красочных составов, растрированием изображения и программным управлением режимом распыления. Он основан на использовании большого количества распыляющих форсунок и допускает несколько типов программного управления записью, например, использование оптического считывания оригинального изображения или управление при помощи магнитного запоминающего устройства, связанного с компьютером. Однако данный способ предназначен для применения в сельском хозяйстве, и предусматривает возможность записи изображений только на поверхности земли с применением дополнительного средства тяги, например, трактора или автомобиля. Кроме того, в отличие от заявленного решения, растр изображения состоит из отдельных полос большой ширины, а каждая из полос включает множество строк, образованных в результате действия форсунок. При этом изображение может наноситься на различные и произвольно ориентированные участки земли. Проводка полос может осуществляться в различных направлениях в зависимости от конфигурации участка и плана расположения полос на местности. Характерной особенностью способа является то, что общая программа управления записью распадается на отдельные части, каждая из которых относится к управлению записью в пределах наносимой полосы, а запуск каждой части программы выполняется оператором вручную, по местным признакам начала полосы. В отличие от этого, заявленное решение предусматривает выполнение записи в одном автоматическом цикле без дополнительного вмешательства оператора. Кроме того, данный способ предусматривает привязку информации записи к местности, используя отсчет от точки старта для каждой полосы отдельно, в то время, как заявленное решение предусматривает прямую координатную адресацию. При совпадении ряда признаков с заявленным, описанный способ не дает возможности наносить изображения на различные и произвольно ориентированные плоские поверхности, например, стены помещений и зданий, рекламные щиты и т.д. There is a method of programmatically distributing active products on the surface of the earth, US patent N 5.077.653, class 364/167, December 1992, which allows you to record monochrome and color images of large size on the ground surface. Like the claimed solution, it is characterized by the use of the spray principle of applying colorful compositions, screening the image and programmatically controlling the spray mode. It is based on the use of a large number of atomizing nozzles and allows several types of programmed recording control, for example, the use of optical reading of the original image or control using a magnetic storage device connected to a computer. However, this method is intended for use in agriculture, and provides the ability to record images only on the surface of the earth with the use of additional means of traction, for example, a tractor or a car. In addition, unlike the claimed solution, the image raster consists of separate strips of large width, and each of the strips includes many lines formed as a result of the action of the nozzles. In this case, the image can be applied to various and randomly oriented sections of land. Posting of strips can be carried out in various directions, depending on the configuration of the site and the plan for the location of the strips on the ground. A characteristic feature of the method is that the general recording management program breaks up into separate parts, each of which relates to recording management within the applied strip, and each part of the program is started manually by the operator, according to local signs of the beginning of the strip. In contrast, the claimed solution provides for recording in one automatic cycle without additional operator intervention. In addition, this method involves linking the recording information to the terrain, using the countdown from the start point for each strip separately, while the claimed solution provides for direct coordinate addressing. If a number of signs coincide with the declared one, the described method does not make it possible to apply images to various and randomly oriented flat surfaces, for example, walls of rooms and buildings, billboards, etc.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ изготовления копии изображения на плоской поверхности, патент Р. Ф. N 2004919, кл. G 03 F 7/23, зарегистр. 15.12.93. Closest to the technical nature of the claimed is a method of manufacturing a copy of the image on a flat surface, patent R. F. N 2004919, cl. G 03 F 7/23, registered. 12/15/93.

Как и заявленное техническое решение, этот способ предусматривает нанесение монохромных и цветных изображений на поверхность струями распыленных красочных составов и образование прямоугольной растровой картины изображения, состоящий из параллельных строк равной длины. Программа управления записью здесь задана в форме оптического изображения, сфокусированного вблизи и параллельно плоской поверхности. Это изображение используется в качестве оригинала, подлежащего воспроизведению. Процесс изготовления копии включает в себя два совместно протекающих процесса: построчную развертку считывания оптического изображения в плоскости его фокусировки и синтез копии этого изображения на поверхности. Как и заявленное решение, данный способ записи предусматривает использование режима построчного сканирования неподвижной плоской поверхности, что дает возможность наносить изображения на произвольно ориентированные плоские поверхности с различными физико-механическими свойствами. Способ характеризуется жесткой привязкой записываемой информации к точкам поверхности расположения изображения при сканировании за счет того, что сфокусированное оригинальное оптическое изображение не изменяет своего положения относительно поверхности в течение всего процесса записи. При этом запись протекает как один непрерывный автоматический цикл, и по окончании сканирования на поверхности остается красочное изображение, состоящее из последовательности попарно-смежных строк. Like the claimed technical solution, this method involves applying monochrome and color images to the surface with jets of sprayed colorful compositions and the formation of a rectangular raster picture of the image, consisting of parallel lines of equal length. The recording control program is here defined in the form of an optical image focused near and parallel to a flat surface. This image is used as the original to be played. The process of making a copy includes two processes proceeding together: a line-by-line scan of reading an optical image in the plane of its focus and synthesis of a copy of this image on the surface. Like the claimed solution, this recording method involves the use of line-by-line scanning of a fixed flat surface, which makes it possible to apply images to randomly oriented flat surfaces with various physical and mechanical properties. The method is characterized by tight binding of the recorded information to the points of the image location surface during scanning due to the fact that the focused original optical image does not change its position relative to the surface during the entire recording process. In this case, the recording proceeds as one continuous automatic cycle, and at the end of the scan, a colorful image remains on the surface, consisting of a sequence of pairwise adjacent lines.

Как следует из приведенного анализа, описанный способ является наиболее близким аналогом, так как он содержит большинство основных признаков, рассмотренных аналогов, а также и заявленного решения. As follows from the above analysis, the described method is the closest analogue, since it contains most of the main features considered analogues, as well as the claimed solution.

Недостатком описанного способа является его зависимость от внешнего освещения в связи с оптическим способом задания оригинала-программы записи изображения. Помехи в виде изменений внешнего освещения в пределах поля кадра изображения и по времени воспринимаются при считывании оптического оригинала и накладываются на воспроизводимую запись. Для устранения этого явления приходится вести процесс в темноте или в условиях строго равномерного и неизменного по времени внешнего освещения. Кроме того, реализация способа всегда требует значительного объема пространства для установки проекционной аппаратуры и ее надлежащей ориентации, что ограничивает применение способа и снижает его технологические возможности. The disadvantage of the described method is its dependence on external lighting in connection with the optical method of specifying the original image recording program. Interference in the form of changes in ambient lighting within the field of the image frame and in time is perceived when reading the optical original and superimposed on the reproduced recording. To eliminate this phenomenon, it is necessary to conduct the process in the dark or in conditions of strictly uniform and unchanged in time external lighting. In addition, the implementation of the method always requires a significant amount of space for installing projection equipment and its proper orientation, which limits the application of the method and reduces its technological capabilities.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей процесса записи изображений размерами до десятков метров на различные плоские поверхности. Его непосредственным техническим результатом явится повышение оперативности и удобства в работе за счет исключения проекционной аппаратуры и операций, связанных с ней, а также устранение влияния внешней засветки. При задании подлежащей записи информации не в оптической форме, процесс становится независимым от внешнего освещения. Для управления процессом могут быть использованы достаточно простые средства программного управления с накоплением информации. Использование компьютерных систем еще больше повысит удобства работы. Технические средства ввода изображений в компьютерные системы существуют. Применение компьютерных систем даст и дополнительные удобства, связанные с возможностью редактирования и внесения изменений в исходную управляющую информацию. Например, подлежащее записи на поверхность изображение можно выдать на экран дисплея для визуального контроля, изменить его градационные показатели и цветовой тон, внести дополнительные элементы, надписи или удалить лишние и т.д. Это позволит повысить оперативность работы и даст возможность удобно и быстро наносить изображения на самые разнообразные поверхности в информационных целях, для изготовления крупной рекламы и оформления зданий, как внутри, так и снаружи, нанесения рисунков на ткани и элементы одежды, изготовления цветных витражей и т.п. The aim of the invention is to expand the technological capabilities of the process of recording images up to tens of meters in size on various flat surfaces. Its immediate technical result is to increase the efficiency and convenience of work by eliminating projection equipment and operations associated with it, as well as eliminating the influence of external illumination. When specifying the information to be recorded not in optical form, the process becomes independent of external lighting. To control the process can be used fairly simple software management tools with the accumulation of information. The use of computer systems will further enhance the usability. Technical means of inputting images into computer systems exist. The use of computer systems will also provide additional conveniences associated with the ability to edit and make changes to the source control information. For example, the image to be recorded on the surface can be displayed on the display screen for visual control, change its gradation indicators and color tone, add additional elements, inscriptions or remove superfluous, etc. This will increase the efficiency of work and will make it possible to conveniently and quickly apply images to a wide variety of surfaces for information purposes, for the manufacture of large-scale advertising and the design of buildings, both inside and outside, the application of drawings on fabrics and clothing items, the manufacture of stained glass, etc. P.

Заявленный способ, как и описанный прототип, включает синтез прямоугольного строчного растра изображения на неподвижной плоской поверхности струями направленных перпендикулярно ей распыленных красочных компонент изображения и программное управление расходы компонент в процессе построчного сканирования поверхности. Суть отличий от прототипа сводится к замене формы задания программы управления и к связанному с этой заменой введению адресной координатной привязки информации к точкам поверхности. Для этого каждую строку растра разбивают на ряд прямоугольных элементов площади, расположенных вплотную друг за другом по длине строки. Количества элементов в строках одинаковы и, поскольку растр изображения имеет прямоугольную форму, все одноименные элементы строк располагаются один под другим. В результате на поверхности создается сетка взаимно перпендикулярных строк и столбцов этих растровых элементов. Параметры растрирования, т.е. допустимые значения ширины столбцов и строк растра изображения определяются, как и для прототипа, исходя из закономерностей восприятия, связанных с разрешающей способностью человеческого глаза и в зависимости от расстояния рассматривания изображения. Прямоугольная сетка растровых элементов допускает координатную адресацию информации записи по направлениям строк и столбцов, и позиция (адрес) любого элемента однозначно определена парой координат (или номеров) местоположений соответствующих строки и столбца. При таком методе адресации информация записи может задаваться заранее по каждому элементу при считывании или вводе ее в управляющее устройство и автоматически относится (приписываться) позиции элемента как к адресу, а в момент записи использоваться для управления нанесения красочных компонент. Такая информация задается в форме количественных характеристик, относящихся к каждой красочной компоненте, приходящейся на элемент. Такая форма задания имеет физический смысл. The claimed method, as well as the described prototype, involves the synthesis of a rectangular line raster of an image on a fixed flat surface with jets of colorful image components directed perpendicular to it and programmatically controlling the expenses of the components in the process of line-by-line scanning of the surface. The essence of the differences from the prototype is to replace the form of the task of the control program and to the introduction of an address coordinate reference of information to surface points associated with this replacement. To do this, each row of the raster is divided into a series of rectangular elements of the area, located closely next to each other along the length of the line. The number of elements in the rows is the same and, since the image raster has a rectangular shape, all the same elements in the rows are located one below the other. As a result, a grid of mutually perpendicular rows and columns of these raster elements is created on the surface. Screening options, i.e. allowable values of the width of the columns and rows of the image raster are determined, as for the prototype, based on the patterns of perception associated with the resolution of the human eye and depending on the viewing distance of the image. A rectangular grid of raster elements allows coordinate addressing of recording information in the directions of rows and columns, and the position (address) of any element is uniquely determined by a pair of coordinates (or numbers) of locations of the corresponding row and column. With this addressing method, the recording information can be set in advance for each element when reading or entering it into the control device and automatically refers (ascribes) the position of the element as an address, and at the time of recording it is used to control the application of colorful components. Such information is given in the form of quantitative characteristics relating to each colorful component per element. This form of assignment has a physical meaning.

Градационные и оптические характеристики записанного изображения определяются совокупностью взятых отдельно по каждой из цветообразующих красочных компонент значений оптических плотностей составляющих его элементов. The gradation and optical characteristics of the recorded image are determined by the totality of the optical densities of its constituent elements taken separately for each of the color-forming colorful components.

Существует соотношение, известное под названием закона Бугера-Бэра:
D=K•l
где D оптическая плотность светопоглощающего слоя,
K коэффициент, зависящий от свойства слоя,
l толщина слоя.There is a relation known as the Bouguer-Baire law:
D = K • l
where D is the optical density of the light-absorbing layer,
K is a coefficient depending on the properties of the layer,
l layer thickness.

Это соотношение устанавливает пропорциональную связь оптической плотности светопоглощающего слоя с его толщиной. This ratio establishes a proportional relationship between the optical density of the light-absorbing layer and its thickness.

Поэтому информация, определяющая количества наносимых на элементы изображения прозрачных красок будет определять значения толщин слоев красочных пленок, создаваемых на поверхностях площадок элементов, то есть, определять их оптические плотности. Так как значение оптической плотности определяется толщиной слоя и свойствами пленки краски, то для каждой точки (для каждого элемента) изображения оно будет зависеть от технологических факторов режима записи свойств применяемых красок (красочных компонент), скорости построчного сканирования поверхности, интенсивности красочных струй и диапазонов регулирования расхода клапанными устройствами. На этом основании формула изобретения указывает задание информации для каждого элемента изображения в форме набора относительных количественных характеристик по каждой в отдельности красочной компоненте, подлежащей нанесению на элемент. Therefore, the information determining the amount of transparent paints applied to image elements will determine the thicknesses of the layers of ink films created on the surfaces of the areas of the elements, that is, determine their optical densities. Since the optical density value is determined by the layer thickness and the properties of the paint film, for each point (for each element) of the image, it will depend on the technological factors of the recording mode of the properties of the applied paints (colorful components), the speed of progressive scanning of the surface, the intensity of the colorful jets and the adjustment ranges flow valve devices. On this basis, the claims indicate the specification of information for each image element in the form of a set of relative quantitative characteristics for each individually colorful component to be applied to the element.

Из всех элементов изображения один элемент (или группа элементов) будет иметь максимальное значение заданной количественной характеристики и, следовательно, максимальную оптическую плотность соответствующего участка изображения, а плотности остальных элементов будут пропорционально отличаться в соответствии со значениями своих относительных количественных характеристик. Такой принцип задания исходной информации позволяет настраивать технологические параметры процесса записи для получения желаемого интервала оптических плотностей готового изображения, т.е. его контрастности. Этот принцип дает возможность легко осуществлять считывание оригинальной информации о будущем изображении, а также ее подготовку и ввод, например, в устройство памяти с применением существующих аппаратных средств. Of all the image elements, one element (or group of elements) will have the maximum value of a given quantitative characteristic and, therefore, the maximum optical density of the corresponding image section, and the densities of the remaining elements will be proportionally different in accordance with the values of their relative quantitative characteristics. This principle of setting the initial information allows you to configure the technological parameters of the recording process to obtain the desired interval of optical densities of the finished image, i.e. its contrast. This principle makes it easy to read the original information about the future image, as well as its preparation and input, for example, into a memory device using existing hardware.

Нанесение каждой красочной компоненты при записи будет осуществляться по адресам позиций элементов, при этом количество наносимой компоненты по каждому адресу определится временем экспозиции элемента и задаваемым секундным расходом компоненты в струе в соответствии со значением относительной количественной характеристики компоненты из набора, приписанного соответствующей позиции элемента. При этом очевидно, что при записи цветного изображения все компонентные изображения совпадут и создадут синтезированное красочное изображение, если на каждый элемент будут наноситься количества компонент, отнесенные к его позиции на поверхности (адресу). Само адресное определение позиций соответствующих элементов может осуществляться различными методами, например, известными техническими приемами с использованием синхродатчиков положения по каждому координатному направлению. The application of each colorful component during recording will be carried out at the addresses of the positions of the elements, while the amount of applied component at each address will be determined by the exposure time of the element and the second flow rate of the component specified in the stream in accordance with the value of the relative quantitative characteristic of the component from the set assigned to the corresponding element position. It is obvious that when recording a color image, all component images coincide and create a synthesized colorful image if the number of components related to its position on the surface (address) is applied to each element. The very targeted determination of the positions of the corresponding elements can be carried out by various methods, for example, by well-known techniques using position synchromesh sensors in each coordinate direction.

На фиг. 1 изображена схема процесса записи изображения на плоской поверхности. In FIG. 1 shows a diagram of a process for recording an image on a flat surface.

На фиг. 2 изображена блок-схема устройства для осуществления записи. In FIG. 2 shows a block diagram of a device for recording.

На фиг. 3 изображен общий вид устройства для осуществления записи изображения. In FIG. 3 shows a general view of an apparatus for recording an image.

На фиг. 4 изображена структурная электрическая схема узлов сканирования и синхронизации устройства записи. In FIG. 4 shows a structural electrical diagram of the nodes of scanning and synchronization of the recording device.

На фиг. 5 изображена конструкция блока дозаторов расхода красочных компонент со схемой управления. In FIG. 5 shows the construction of the flow metering unit block of the colorful components with a control circuit.

Возможность осуществления заявленного способа иллюстрирует схема, приведенная на фиг. 1. Процесс ведется при использовании устройства, осуществляющего построчные сканирующие движения блока записи относительно неподвижной плоской поверхности. После каждого цикла записи строки в горизонтальном направлении блок записи смещается в вертикальном направлении на одну строку, а затем цикл записи повторяется. Перемещения по указанным направлениям осуществляется с помощью соответствующих приводов. Блок записи несет на себе дозаторы, включающие форсунки распыления и клапаны управления расходом жидких красочных компонент изображения, наносимых на поверхность. Информация записи передается к дозаторам от устройства управления, которое может находиться как на блоке записи, так и вне его. Предусмотрена также схема синхропривязки информации записи к участкам поверхности и процессе записи. The possibility of implementing the inventive method is illustrated by the circuit shown in FIG. 1. The process is carried out using a device that performs line-by-line scanning movements of the recording unit relative to a fixed flat surface. After each cycle of recording a line in the horizontal direction, the recording unit is shifted in the vertical direction by one line, and then the recording cycle is repeated. Moving in the indicated directions is carried out using the appropriate drives. The recording unit carries dispensers, including spray nozzles and valves for controlling the flow of liquid colorful image components applied to the surface. The recording information is transmitted to the dispensers from the control device, which can be located both on the recording unit and outside it. A synchronization scheme for recording information to surface areas and the recording process is also provided.

Блок-схема устройства изображена на фиг. 2. Она содержит блок записи 1 с дозаторами цветообразующих компонент 2, 3 и 4, управляющее устройство 5 и линии передачи информации записи к дозаторам 6, 7 и 8. Устройство реализует субстрактивный способ записи цветных изображений с использованием прозрачных красочных компонент трех дополнительных цветов голубого, желтого и пурпурного. Для повышения качества и контрастности изображения, как и в полиграфических процессах, возможно использование еще четвертой краски черного цвета. В этом случае устройство должно содержать еще один, четвертый, дозатор черной краски. Изображенный на блок-схеме узел дозаторов 2, 3 и 4 образует совместно с программными управляющими устройство 5 три цветовых канала записи информации. Блок управления приводами 9 имеет механические и электрические связаи с блоком записи и приводами горизонтального и вертикального перемещения 10 и 11. Блок синхронизации 12 предназначен для выработки и передачи синхросигналов управления в линии синхропривязи записываемой информации по столбцам 13 и строкам 14 расположения растровых элементов изображения по координатам сканирования. Он имеет связи с блоком управления приводами 9 и блоком записи 1. На фиг. 3 изображена конструкция устройства с механическими и электрическими элементами, а на фиг. 4 структурная электрическая схема узлов сканирования и синхронизации. A block diagram of the device is shown in FIG. 2. It contains a recording unit 1 with dispensers of color-forming components 2, 3 and 4, a control device 5 and transmission lines for recording information to dispensers 6, 7 and 8. The device implements a subtractive method for recording color images using transparent colorful components of three additional blue colors, yellow and purple. To improve the quality and contrast of the image, as in printing processes, it is possible to use a fourth black ink. In this case, the device should contain another, fourth, dispenser of black paint. The dispenser assembly 2, 3 and 4 shown in the block diagram forms, together with the software control devices 5, three color channels for recording information. The drive control unit 9 has mechanical and electrical connections with the recording unit and the horizontal and vertical movement drives 10 and 11. The synchronization unit 12 is designed to generate and transmit control clock signals in the synchronization line of the recorded information in columns 13 and 14 of the arrangement of raster image elements according to scan coordinates . It is in communication with the drive control unit 9 and the recording unit 1. In FIG. 3 shows the design of a device with mechanical and electrical elements, and FIG. 4 structural electrical diagram of the nodes of the scan and synchronization.

Устройство содержит стойки 15 (фиг. 3), по которым перемещается рама 16, подвешенная на двух тросах 17, намотанных на вал храпового колеса 18. Каретка блока записи 1 может перемещаться на роликах вдоль направляющих рамы 16. Для ее перемещения служит привод с электродвигателем 19 и тросом 20. По длине рамы 16 натянута синхролента 21 с прорезями, а к каретке блока записи прикреплена колодка 22 с прорезью для синхроленты. В отверстия колодки вставлены лампа 23 и фотодиод 24. С боков каретки блока записи установлены концевые выключатели 25 и 26. Система с рамой и блоком записи может двигаться вниз с помощью пассивного шагового привода, включающего храповое колесо 18, фиксатор 27, электромагнит 28 и размыкатель 29. Фотодиод 24 (фиг. 4) подключен к операционному усилителю 30, нагруженному на вход триггера Шмитта 31. Концевые выключатели соединены со входами установки и сброса триггера направления движения 32. Также показана схема коньюнкции 33, линии синхросигнала по столбцам 13 и строкам 14, транзистор 34а включения реле 35 с контактными группами 36 и 37, резистор 38 и тиристор 39. The device comprises racks 15 (Fig. 3) along which the frame 16 suspended on two cables 17 wound on the shaft of the ratchet wheel 18 moves. The carriage of the recording unit 1 can move on rollers along the guides of the frame 16. For its movement, the drive with an electric motor 19 and a cable 20. A synchro tape 21 with slots is stretched along the length of the frame 16, and a block 22 with a slot for the synchro tape is attached to the carriage of the recording unit. A lamp 23 and a photodiode 24 are inserted into the holes of the block. Limit switches 25 and 26 are installed on the sides of the carriage of the recording unit. A system with a frame and a recording unit can be moved down using a passive step drive, including a ratchet wheel 18, a latch 27, an electromagnet 28, and a disconnector 29 The photodiode 24 (Fig. 4) is connected to the operational amplifier 30, loaded at the input of the Schmitt trigger 31. The limit switches are connected to the inputs of the installation and reset of the trigger direction of movement 32. Also shown is a connection circuit 33, the clock line on the column m 13 and lines 14, the transistor 34 a relay 35 with contact groups 36 and 37, the resistor 38 and the thyristor 39.

На фиг. 5 изображена конструкция блока из трех дозаторов расхода красочных компонент совместно со схемой управления по трем цветовым каналам. Подробно изображена схема управления по одному из каналов (фиг. 2 поз. 2). Кодовые комбинированные 4-х разрядные входы позволяют подавать на дозаторы по 16 дискретных значений входного сигнала от управляющего устройства в двоичном коде от значения 0000 до IIII и, соответственно, воспроизводить на поверхности 16 значений оптической плотности по каждому из компонентных красочных изображений. Входы соответствуют линиям связи 6, 7 и 8 фиг. 2. Схема дозатора включает в себя входные инверторы 40^oC43 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), выполненный на транзисторах 44^oC47 и связанных с ними резисторах, а также аналоговый сервопривод клапана, включающий операционный усилитель 48, усилитель мощности на транзисторах 49^oC52, нагруженный на катушку линейного двигателя электродинамического типа 53 и потенциометр электромеханической обратной связи по перемещению 54. С катушкой 53 связана игла 55 клапана подачи красочной компоненты в эжекторную воздушную форсунку 56. Форсунка объединяет все три клапанных узла подачи компонент в единый блок смешения компонент и формирования общей красочной пульверизационной струи, направленной в сторону плоской поверхности.In FIG. 5 shows the construction of a block of three flow dispensers for colorful components together with a control circuit along three color channels. The control circuit for one of the channels is shown in detail (Fig. 2, item 2). Combined code 4-bit inputs allow to dispense 16 discrete values of the input signal from the control device in binary code from the value 0000 to IIII to the dispensers and, accordingly, reproduce on the surface 16 optical density values for each of the component colorful images. The inputs correspond to communication lines 6, 7 and 8 of FIG. 2. The dispenser circuit includes input inverters 40 ^o C43 and a digital-to-analog converter (DAC) made on transistors 44 ^o C47 and related resistors, as well as an analog valve servo drive including an operational amplifier 48, a power amplifier on transistors 49 ^o C52, loaded onto the coil of a linear motor of electrodynamic type 53 and a potentiometer of electromechanical movement feedback 54. A needle 55 is connected to a needle 55 of the valve for supplying the colorful component to the ejector air nozzle 56. The nozzle combines the entire e three valve assemblies for supplying the component into a single unit for mixing the component and forming a common colorful spray jet directed towards a flat surface.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Перед началом записи рама 16 находится в верхнем положении, а блок записи 1 в крайнем левом положении (фиг. 3). При этом контакт концевого выключателя 25 (фиг. 4) замкнут, а триггер 32 включен по входу S. Это обусловливает нулевое значение сигнала на линии синхронизации по строкам 14, включение транзистора 34, а также включение состояния реле 35. Двигатель 19 начинает перемещать блок записи 1 вправо. В момент засветки фотодиода 24 светом лампы 23 через первую прорезь в масочной синхроленте 21 на выходе операционного усилителя 30 появится первый синхросигнал. Сформированный триггером Шмитта 31, он поступит на схему коньюнкции 33, где совпадет с единичным сигналом с выхода триггера 32, в результате на линии синхронизации по столбцам 13 появится первый синхросигнал. Момент его появления жестко определен положением каретки по отношению к первой прорези в синхроленте, а, следовательно, и по отношению к первому вертикальному столбцу элементов растра будущего изображения на поверхности. При каждой следующей засветке фотодиода 24 будет формироваться следующий синхросигнал положения столбца элементов. Количество поступающих в управляющее устройство 5 по линии 12 синхросигнала определит количество пройденных блоком записи 18 местоположений вертикальных столбцов элементов наносимого изображения в процессе движения блока вдоль строки. Счет сигналов осуществляется в управляющем устройстве. Каждый выработанный синхросигнал, таким образом, является признаком достижения кареткой блока записи физической позиции элемента изображения на поверхности, адреса которого определен координатами пересечения соответствующего столбца с данной строкой. В управляющем устройстве каждой такой позиции (т.е. каждому адресу элемента) приписан набор значений относительных количественных характеристик всех красочных компонент, подлежащих нанесению на участок площади, занимаемый данный элементом, и эта информация выдается из управляющего устройства по каждому синхросигналу в шины 6, 7 и 8 в виде 4-х разрядных комбинаций сигналов в двоичном коде. Каждая из шин предназначена для передачи информации записи по одной из красочных компонент. Информация по шине 6 принимается на входные инверторы 40^oC43 соответствующего дозатора, который по схеме фиг. 5 показан подробно. По каждому следующему синхросигналу выдаваемая информация заменятся на информацию, соответствующую следующему элементу строки. После записи последнего элемента строки управляющее устройство, в соответствии с введенной в него программой, прекращает передачу информации записи. По достижении блоком записи крайнего правого положения срабатывает концевой выключатель 26, сбрасывающий триггер 32. При этом на линии 13 возникает единичный сигнал, который поступает в управляющее устройство 5 как признак окончания записи строки и перехода к следующей строке растра. Сброс триггера 32 выключает транзистор 34, который выключает реле 35. Переключение контактных групп 36 реле приводит к реверсу электродвигателя привода 19 и изменению направления движения каретки блока записи. Поступающий с триггера 32 на схему коньюнкции 33 нулевой сигнал блокирует в этом режиме выдачу в линию связи с управляющим устройством синхросигналов столбцов элементов. Цепь включения тиристора 39 через резистор 38 зашунтирована нормально замкнутым контактом группы 37 реле 35. Это шунтирование снимается на короткий момент перехода подвижного контакта данной группы с одного неподвижного контакта на другой при переключении реле. В результате тиристор 39 включается, подавая ток в катушку электромагнита 28, который притягивает рычаг фиксатора 27 и освобождает храповое колесо 17. Поднявшись, фиксатор 27 нажимает размыкатель 29, прекращая ток в цепи электромагнита 28, что приводит и к выключению тиристора 39. Затем фиксатор 27 возвращается в исходное положение, зацепляясь за следующий зуб на храповом колесе 17 при его повороте на одну позицию, в результате рама 15 с блоком записи 18 перемещается вниз на ширину одной строки. Тем временем блок записи 18 перемещается влево, но запись информации при этом отсутствует, так как блокирована передача синхросигналов столбцов к управляющему устройству по линии 12. В крайнем левом положении блока записи 18 срабатывает концевой выключатель 25 и восстанавливает режим движения вправо. При этом единичный сигнал с триггера 32 вновь разрешает выдачу синхросигналов столбцов элемента через схему конъюнкции 33 в линию связи 12 с управляющим устройством 5, а сигнал с инверсного выхода триггера 32 снимает сигнал окончания записи предыдущей строки. Этот возникающий один раз за цикл движения сигнал на линии связи 13 используется в управляющем устройстве 5 для счета числа записанных строк и организации режима выдачи информации записи. В момент засветки фотодиода 24 через первую прорезь в синхроленте 21, в линию 12 вновь выдается первый синхросигнал столбцов элементов, а далее цикл записи следующей строки повторяется как описано выше.Before recording, the frame 16 is in the upper position, and the recording unit 1 in the leftmost position (Fig. 3). In this case, the contact of the limit switch 25 (Fig. 4) is closed, and the trigger 32 is turned on at the input S. This causes the signal on the synchronization line to be zero at lines 14, the transistor 34 is turned on, and the state of the relay 35 is turned on. The motor 19 starts to move the recording unit 1 to the right. When the photodiode 24 is illuminated by the light of the lamp 23, the first clock signal will appear at the output of the operational amplifier 30 through the first slot in the mask sync tape 21. Formed by the Schmitt trigger 31, it will go to the connection circuit 33, where it will coincide with a single signal from the output of the trigger 32, as a result, the first clock signal will appear on the synchronization line in columns 13. The moment of its appearance is rigidly determined by the position of the carriage with respect to the first slot in the synchro tape, and, therefore, with respect to the first vertical column of raster elements of the future image on the surface. With each subsequent illumination of the photodiode 24, the next clock signal of the position of the column of elements will be formed. The number of clock signals arriving at the control device 5 via line 12 will determine the number of locations of the vertical columns of the applied image elements traversed by the recording unit 18 during block movement along the line. The signal count is carried out in the control device. Each generated clock signal, therefore, is a sign that the carriage has reached the recording unit's physical position of the image element on the surface, whose addresses are determined by the coordinates of the intersection of the corresponding column with this row. In the control device of each such position (i.e., each element address), a set of relative quantitative characteristics of all the colorful components to be applied to the area occupied by this element is assigned, and this information is issued from the control device for each clock signal to the buses 6, 7 and 8 in the form of 4-bit combinations of signals in binary code. Each of the buses is designed to transmit recording information on one of the colorful components. Information on the bus 6 is received at the input inverters 40 ^o C43 corresponding dispenser, which according to the scheme of FIG. 5 is shown in detail. For each subsequent clock signal, the output information is replaced with information corresponding to the next element of the line. After recording the last element of the line, the control device, in accordance with the program entered into it, stops transmitting the recording information. When the recording unit reaches the extreme right position, the limit switch 26 trips, resetting the trigger 32. In this case, a single signal appears on line 13, which enters the control device 5 as a sign of the end of line recording and transition to the next line of the raster. Resetting the trigger 32 turns off the transistor 34, which turns off the relay 35. Switching the contact groups 36 of the relay reverses the drive motor 19 and changes the direction of movement of the carriage of the recording unit. The zero signal coming from the trigger 32 to the connection circuit 33 in this mode blocks the output of the column of elements to the communication line with the control device. The thyristor 39 switching circuit through a resistor 38 is shunted by a normally closed contact of group 37 of relay 35. This bypass is removed for a short moment when the moving contact of this group passes from one fixed contact to another when the relay is switched. As a result, the thyristor 39 turns on, supplying current to the coil of the electromagnet 28, which attracts the lever of the latch 27 and releases the ratchet wheel 17. Having risen, the latch 27 presses the disconnector 29, stopping the current in the circuit of the electromagnet 28, which leads to the turn off of the thyristor 39. Then, the latch 27 returns to its original position, catching on the next tooth on the ratchet wheel 17 when it is rotated by one position, as a result, the frame 15 with the recording unit 18 moves down one row width. Meanwhile, the recording unit 18 moves to the left, but there is no recording of information, since the transmission of the column clock signals to the control device on line 12 is blocked. In the extreme left position of the recording unit 18, the limit switch 25 is activated and restores the movement mode to the right. In this case, a single signal from the trigger 32 again allows the output of the clock signals of the element columns through the conjunction circuit 33 to the communication line 12 with the control device 5, and the signal from the inverse output of the trigger 32 removes the signal for the end of the recording of the previous row. This signal that occurs once per cycle of movement on the communication line 13 is used in the control device 5 to count the number of recorded lines and organize the mode of issuing recording information. At the moment of illumination of the photodiode 24 through the first slot in the sync tape 21, the first sync signal of the element columns is again output to line 12, and then the recording cycle of the next row is repeated as described above.

Принятый на входные инверторы 40^oC43 код управляет состоянием транзисторов 44^oC47 ЦАП, с выхода которого сформированный аналоговый сигнал поступает через резистор 57 на вход операционного усилителя 48 сервопривода клапана, а с него на вход усилителя мощности на транзисторах 49^oC52. Резисторы 58 и 59 образуют делитель напряжения, задающий исходный статический сдвиг напряжения на выходе операционного усилителя 48, соответствующий закрытому состоянию игольчатого клапана дозатора при отсутствии входного сигнала. Игла 56 клапана механически связана с потенциометром 54 обратной связи сервопривода. Снимаемый с движка потенциометра сигнал пропорционален отклонению иглы и имеет знак, противоположный знаку приложенного к входу сервопривода сигнала. Острие иглы имеет форму, обеспечивающую линейность расходной характеристики игольчатого клапана, образованного кольцевым зазором между острием иглы и гнездом клапана, от перемещения иглы. В точке соединения резисторов 61 и 6 выделяется разность сигналов цепи управления с выхода операционного усилителя 48 и обратной связи с потенциометра 54. В зависимости от знака этой разности включаются транзисторы 49-50 или 51-52. Протекающий в результате через катушку 53 ток перемещает иглу 55 и связанный с ней движок потенциометра 54 до тех пор, пока разность сигналов не примет нулевое значение. При этом ток прекращается и механическая система останавливается. Это соответствует такому положению острия иглы, когда созданный ею зазор клапана обеспечивает заданный расход наносимой на поверхность цветообразующей компоненты через форсунку 56 в соответствии со значением поступившего на входы инверторов 40^oC43 информационного кода. Следует отметить, что входная информация может иметь любую форму, а исполнение дозаторов может быть различным.The code received at the input inverters 40 ^o C43 controls the state of the 44 ^o C47 DAC transistors, from the output of which the generated analog signal is fed through a resistor 57 to the input of the valve servo operational amplifier 48, and from it to the input of the power amplifier on transistors 49 ^o C52. Resistors 58 and 59 form a voltage divider that sets the initial static voltage shift at the output of the operational amplifier 48, corresponding to the closed state of the metering needle valve in the absence of an input signal. The valve needle 56 is mechanically coupled to a servo feedback potentiometer 54. The signal removed from the potentiometer engine is proportional to the needle deflection and has a sign opposite to that of the signal applied to the input of the servo drive. The tip of the needle has a shape that provides linearity of the flow rate characteristics of the needle valve formed by the annular gap between the tip of the needle and the valve seat from moving the needle. At the connection point of the resistors 61 and 6, the difference of the control circuit signals from the output of the operational amplifier 48 and the feedback from the potentiometer 54 is highlighted. Transistors 49-50 or 51-52 are switched on depending on the sign of this difference. The current flowing through the coil 53 moves the needle 55 and the associated potentiometer engine 54 until the signal difference reaches a zero value. In this case, the current stops and the mechanical system stops. This corresponds to the position of the needle tip when the valve gap created by it ensures a predetermined flow rate of the color-forming component applied to the surface through the nozzle 56 in accordance with the value of the information code received at the inverters 40 ^o C43. It should be noted that the input information can be of any form, and the performance of the dispensers can be different.

Claims

A method of recording an image on a flat surface, including line-by-line scanning of the surface and synthesis of the image raster by jets of sprayed color-forming colorful image components, as well as programmatically controlling the consumption of components, characterized in that they provide the spatial structure of the image raster as a structure of a rectangular flat matrix of identical area elements, indicate the lines and columns of elements and determine the position of elements by the coordinates of the intersections of rows and columns, and also specify inf A description of the gradation and color characteristics of each element in the form of a set of values of relative quantitative characteristics of all the colorful components to be applied to the element is assigned to the position of the element, the resulting set of values, and during scanning, each component is applied to the coordinates of the positions of the elements and the component consumption is set in proportion to its relative values quantitative characteristics from the sets assigned to the corresponding positions of the elements.