CN106945408B - 立式曲面喷印*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立式曲面喷印***，包括：一对弧形滑轨；横梁，其两端可滑动地设置于一对弧形滑轨上；一对第一驱动机构，同步工作，以驱动横梁的两端同步地沿着一对弧形滑轨滑动；喷头座，其可移动地设置于横梁上，且喷头座上安装有喷头，喷头连接至供墨***；第二驱动机构，其驱动喷头座沿着横梁往复移动；控制模块，其控制第一驱动机构、第二驱动机构以及供墨***重复执行以下动作：第二驱动机构驱动喷头座从横梁的一端移动至另一端，随着喷头座的移动，供墨***向喷头供墨，从而实现对一个与喷头等宽的待喷印区域的喷印，一对第一驱动机构驱动横梁沿着一对弧形滑轨移动一定距离。本发明实现了在飞机上进行立式曲面喷印，喷印效果好。

Description

立式曲面喷印***
技术领域
本发明涉及喷印设备，尤其涉及一种立式曲面喷印***。
背景技术
目前在平板喷印行业，都采用俯视平面的喷印方式。但当需要在飞机机身上喷印图案时，飞机的待喷印部位却是一个曲面，而不是一个平面，这增加了喷印难度，导致喷头难以找到准确的喷印位置。而且也不可能将飞机的某个部件拆卸进来，进行俯视喷印。目前国内还没有适用于飞机的，可以实现立式和曲面喷印的喷印设备。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种立式曲面喷印***。
本发明提供的技术方案为：
一种立式曲面喷印***，包括：
一对弧形滑轨；
横梁，其两端可滑动地设置于所述一对弧形滑轨上；
一对第一驱动机构，分别连接至所述横梁的两端，一对第一驱动机构同步工作，以驱动所述横梁的两端同步地沿着所述一对弧形滑轨滑动；
喷头座，其可移动地设置于所述横梁上，且所述喷头座上安装有喷头，所述喷头连接至供墨***；
第二驱动机构，其连接至所述喷头座，以驱动所述喷头座沿着所述横梁往复移动；
控制模块，其控制所述第一驱动机构、所述第二驱动机构以及所述供墨***重复执行以下动作：所述第二驱动机构驱动所述喷头座从所述横梁的一端移动至另一端，并且随着所述喷头座的移动，所述供墨***向所述喷头供墨，从而实现对一个与所述喷头等宽的待喷印区域的喷印，所述一对第一驱动机构驱动所述横梁沿着所述一对弧形滑轨移动一定距离，且所述距离与所述喷头宽度一致。
优选的是，所述的立式曲面喷印***，还包括：
第一位移检测装置，其包括沿着所述一对弧形滑轨设置的一对第一光栅尺以及设置于所述横梁上的一对第一光栅读数头，每个第一光栅读数头用于检测所述横梁的一端在一个弧形滑轨上的位置值；
第二位移检测装置，其包括沿着所述横梁设置的第二光栅尺以及设置于所述喷头座上的第二光栅读数头，所述第二光栅读数头用于检测所述喷头座在所述横梁上的位置值；
其中，所述控制模块根据所述第二光栅读数头所检测的所述喷头座在所述横梁上的位置值，来控制所述第二驱动机构驱动所述喷头座沿着所述横梁移动，并根据每个第一光栅读数头所检测的所述横梁的一端在一个弧形滑轨上的位置值，来控制所述一对第一驱动机构驱动所述横梁沿着一对弧形滑轨移动一定距离。
优选的是，所述的立式曲面喷印***中，所述一对第一驱动机构为一对同步伺服电机。
优选的是，所述的立式曲面喷印***中，所述供墨***包括墨路平衡装置，所述墨路平衡装置包括二级墨盒以及负压装置，其中，所述二级墨盒盛放有墨水，所述负压装置通过气路连接至所述二级墨盒，用于在所述二级墨盒的液面上方形成一负压空间，且所述气路上设置一负压传感器，所述负压传感器用于检测所述负压空间内的实时负压值，其中，所述喷头为压电式喷头，所述二级墨盒连通至所述喷头；
其中，所述控制模块内预先设定有一负压设定区间，所述控制模块根据所述负压传感器所检测的实时负压值，控制所述负压装置抽气或补气，以调节所述二级墨盒的负压空间的实时负压值处于负压设定区间。
优选的是，所述的立式曲面喷印***中，所述负压设定区间为-3.335～-3.350Kpa。
优选的是，所述的立式曲面喷印***中，所述负压传感器为Sensepa负压传感器。
优选的是，所述的立式曲面喷印***中，所述供墨***还包括墨桶和墨泵，其中，所述墨泵设置于所述墨桶与所述二级墨盒的连通路径上，所述二级墨盒内设置有一液位传感器，所述液位传感器用于检测所述二级墨盒内的实时墨水液位值；其中，所述控制模块内预先设定有墨水液位设定值，根据所述二级墨盒的实时墨水液位值，控制所述墨泵工作，以向所述二级墨盒供给墨水。
优选的是，所述的立式曲面喷印***，还包括：
图像预处理模块，其包括用于将待喷印曲面沿着竖直方向按照所述喷头宽度等分为若干个横向延伸的待喷印区域以及用于将原始图像按照所述喷头宽度等分为若干横向延伸的原始图像区域的图像分割模块，用于逐一将每个待喷印区域展开成一个平面并计算该平面与所述喷头宽度的比例的计算模块，用于按照所述比例对该待喷印区域对应的原始图像区域进行压缩以生成压缩图像区域的图像压缩模块；
其中，所述第二驱动机构驱动所述喷头座从所述横梁的一端移动至另一端，并且随着所述喷头座的移动，所述供墨***向所述喷头供墨，以使所述喷头在该待喷印区域喷印对应的压缩图像区域。
本发明所述的立式曲面喷印***提供了一对弧形滑轨和横梁，该横梁的的两端可滑动地设置在弧形滑轨上，横梁的两端分别连接至第一驱动机构，喷头座可滑动地设置在横梁上，喷头位于喷头座上，喷头座连接至第二驱动机构，喷印时，第一驱动机构驱动喷头座沿着横梁移动，并且随着移动，供墨***向喷头供墨，从而实现对一个与所述喷头等宽的区域的喷印，之后一对第一驱动机构再驱动横梁的两端同步地沿着一对弧形滑轨移动一定距离，接下来再由第一驱动机构驱动喷头座沿着横梁移动，从而实现对整个待喷印曲面的喷印。本发明实现了在飞机上进行立式曲面喷印，喷印效果好。
附图说明
图1为本发明所述的立式曲面喷印***的结构示意图；
图2为本发明所述的弧形滑轨的结构示意图；
图3为本发明所述的供墨***的结构示意图；
图4为本发明所述的图像预处理模块的处理过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1和图2所示，本发明提供一种立式曲面喷印***，包括：一对弧形滑轨2；横梁1，其两端可滑动地设置于所述一对弧形滑轨2上；一对第一驱动机构，分别连接至所述横梁1的两端，一对第一驱动机构同步工作，以驱动所述横梁1的两端同步地沿着所述一对弧形滑轨2滑动；喷头座，其可移动地设置于所述横梁1上，且所述喷头座上安装有喷头6，所述喷头6连接至供墨***；第二驱动机构，其连接至所述喷头座，以驱动所述喷头座沿着所述横梁1往复移动；控制模块，其控制所述第一驱动机构、所述第二驱动机构以及所述供墨***重复执行以下动作：所述第二驱动机构驱动所述喷头座从所述横梁1的一端移动至另一端，并且随着所述喷头座的移动，所述供墨***向所述喷头6供墨，从而实现对一个与所述喷头6等宽的待喷印区域的喷印，所述一对第一驱动机构驱动所述横梁1沿着所述一对弧形滑轨2移动一定距离，且所述距离与所述喷头6宽度一致。
喷印时，第一驱动机构驱动喷头座沿着横梁1移动，并且随着喷头座的移动，供墨***供墨，喷头6逐渐喷出墨水，从而实现对一个与喷头6等宽的待喷印区域的喷印，之后一对第二驱动机构工作，驱动横梁1的两端沿着一对弧形滑轨2移动，从而使横梁1向上或者向下移动一定距离；接下来，重复上一个动作，第一驱动机构再驱动喷头座移动，再完成一行喷印，横梁1再移动。最终将实现对整个待喷印曲面的喷印动作。
在上述过程中，横梁1的两端分别连接有一个第一驱动机构，一对第一驱动机构驱动横梁1的两端同步地移动。这可以保证横梁1的两端受力和质量分布均匀，保持横梁1稳定，进而保证横梁1的运行精度，避免出现落位不准的情况。
弧形滑轨2的弧面参数可以通过手册查询与实地测量的结合的方式取得，从而最大程度确保弧形滑轨2与飞机机身待喷印曲面的匹配性。进一步地，在为实现高精度圆弧运动，可以选择THK厂家生产的4方向等负荷型LM滚动导轨HSR型滑轨，该滑轨的钢球沿LM轨道和LM滑块上经过精密研磨加工的4列滚动面进行滚动，通过组装在LM滑块上的端盖板使钢球列循环运动。
在一个优选的实施例中，所述的立式曲面喷印***，还包括：第一位移检测装置，其包括沿着所述一对弧形滑轨2设置的一对第一光栅尺3以及设置于所述横梁1上的一对第一光栅读数头，每个第一光栅读数头用于检测所述横梁1的一端在一个弧形滑轨2上的位置值；第二位移检测装置，其包括沿着所述横梁1设置的第二光栅尺以及设置于所述喷头座上的第二光栅读数头，所述第二光栅读数头用于检测所述喷头座在所述横梁1上的位置值；其中，所述控制模块根据所述第二光栅读数头所检测的所述喷头座在所述横梁1上的位置值，来控制所述第二驱动机构驱动所述喷头座沿着所述横梁1移动，并根据每个第一光栅读数头所检测的所述横梁1的一端在一个弧形滑轨2上的位置值，来控制所述一对第一驱动机构驱动所述横梁1沿着一对弧形滑轨2移动一定距离。
为了确保喷头座的运行位移精确，该实施例提供了第一位移检测装置和第二位移检测装置。可以预先在控制模块中设定喷头座在横梁1上的运行路线以及横梁1在弧形滑轨2上的运行路线，之后，控制模块将控制第一驱动机构、第二驱动机构按照既定模式工作。在这个过程中，喷头座在横梁1上的位置则实时地通过第二光栅读数头所检测到的位置数据来进行监测，横梁1在弧形滑轨2上的位置则实时地通过第一光栅读数头所检测到的位置数据来进行监测。
而且，本实施例在一对弧形滑轨2分别设置了一个第一光栅尺3，横梁1的两端分别具有第一光栅读数头，即可以通过两个第一光栅读数头所检测的位置数据，来确保横梁1的两端的移动始终是同步地。一旦发现两个第一光栅读数头所检测的位置数据，可以通过控制某一个第一驱动机构工作的方式来进行调整。
具体地，第一光栅尺3可以通过粘贴的方式设置在弧形滑轨2上，采用金属光栅尺；第二光栅尺采用玻璃光栅尺。
在一个优选的实施例中，所述的立式曲面喷印***中，所述一对第一驱动机构为一对同步伺服电机。
该实施例中，一对第一驱动机构采用同步伺服电机。一对同步伺服电机同步运转，保证横梁1的两端受力均衡，位移一致。
请审阅图3，在一个优选的实施例中，所述的立式曲面喷印***中，所述供墨***包括墨路平衡装置，所述墨路平衡装置包括二级墨盒5以及负压装置8，其中，所述二级墨盒5盛放有墨水，所述负压装置8通过气路连接至所述二级墨盒5，用于在所述二级墨盒5的液面上方形成一负压空间11，且所述气路上设置一负压传感器7，所述负压传感器7用于检测所述负压空间11内的实时负压值，其中，所述喷头6为压电式喷头6，所述二级墨盒5连通至所述喷头6；其中，所述控制模块内预先设定有一负压设定区间，所述控制模块根据所述负压传感器7所检测的实时负压值，控制所述负压装置8抽气或补气，以调节所述二级墨盒5的负压空间11的实时负压值处于负压设定区间。
在立式曲面喷印过程中，由于喷头6是沿着曲面运动，喷头6移动至不同位置时，其对负压的需求是有差别的。为了改善喷印效果，要求负压控制的范围更小，精度更高。
当负压过高，则会导致断墨或者回流；当负压过低，则会导致滴墨或喷头6不喷墨。当负压空间11的压力处于合适的数值下，喷头6内的墨滴可以处于含而不漏的状态(此时可以获得最佳的喷印效果)。
本实施例提供一墨路平衡***，用于对喷头6中的墨滴进行更精确地控制。具体地，二级墨盒5内盛放有墨水，同时二级墨盒5的下部通过墨路连通至喷头6，二级墨盒5的液面以上的空间在负压装置8的作用下形成了负压空间11，喷头6采用压电式喷头6。
负压装置8与二级墨盒5的连接气路上设置有负压传感器7，负压传感器7可以实时地检测到负压空间11的压力，当负压空间11内的压力达到负压设定区间的上限时，则通过负压装置8抽气，从而降低负压空间11的压力；当负压空间11内的压力达到负压设定区间的下限时，则通过负压装置8补气，从而提高负压空间11的压力。
具体地，负压装置8采用真空泵。
在一个优选的实施例中，所述的立式曲面喷印***中，所述负压设定区间为-3.335～-3.350Kpa。
经过研究发现，负压空间11的压力控制在-3.335～-3.350Kpa。
在一个优选的实施例中，所述的立式曲面喷印***中，所述负压传感器7为Sensepa负压传感器7。
该Sensepa负压传感器7能够检测到0.001kpa以内的气压变化，可以进一步实现对负压空间11内的压力的高精度控制。
在一个优选的实施例中，所述的立式曲面喷印***中，所述供墨***还包括墨桶9和墨泵10，其中，所述墨泵10设置于所述墨桶9与所述二级墨盒5的连通路径上，所述二级墨盒5内设置有一液位传感器4，所述液位传感器4用于检测所述二级墨盒5内的实时墨水液位值；其中，所述控制模块内预先设定有墨水液位设定值，根据所述二级墨盒5的实时墨水液位值，控制所述墨泵10工作，以向所述二级墨盒5供给墨水。
在喷印一段时间之后，二级墨盒5内的墨水逐渐减少，当液位传感器4检测到液位下降至墨水液位设定值时，则墨泵10工作，将墨桶9中的墨水泵入二级墨盒5内。而当墨泵10向二级墨盒5内供给墨水时，由于负压空间11被压缩，为了保证二级墨盒5内的压力值处于负压设定区间内，控制模块会根据负压传感器7的检测数据来进行抽气动作。相应地，当二级墨盒5内的墨水逐渐被消耗，液面逐渐下降时，负压空间11会逐渐增加，为了保证负压空间11的压力值处于负压设定区间，则控制模块还会根据负压传感器7的检测数据来进行补气动作。
请审阅图4，在一个优选的实施例中，所述的立式曲面喷印***，还包括：图像预处理模块，其包括用于将待喷印曲面沿着竖直方向按照所述喷头6宽度等分为若干个横向延伸的待喷印区域以及用于将原始图像按照所述喷头6宽度等分为若干横向延伸的原始图像区域的图像分割模块，用于逐一将每个待喷印区域展开成一个平面并计算该平面与所述喷头6宽度的比例的计算模块，用于按照所述比例对该待喷印区域对应的原始图像区域进行压缩以生成压缩图像区域的图像压缩模块；其中，所述第二驱动机构驱动所述喷头座从所述横梁1的一端移动至另一端，并且随着所述喷头座的移动，所述供墨***向所述喷头6供墨，以使所述喷头6在该待喷印区域喷印对应的压缩图像区域。
飞机机身上的待喷印部位为一个曲面，当不对原始图像做任何处理，直接依照原始图像进行喷印时，最终在待喷印部位形成的图案会发生变形。为了克服这一点，本实施例还提供了图像预处理模块，对原始图像进行预处理。
具体地，图像分割模块将待喷印曲面沿着竖直方向等分成若干个横向延伸的待喷印区域12(图4所示出的是待喷印区域的投影图，因此所展示的每个待喷印区域的宽度都不相同)，每个待喷印区域12与喷头6宽度一致(换句话说，每个待喷印区域在竖直方向的高度与喷头6宽度是一致的)，还将原始图像按照喷头6宽度等分成若干个横向延伸的原始图像区域；可以将上述每个喷喷印区域近似看成是一个柱面，之后计算模块则逐一将每个待喷印区域展开成一个平面，并计算该平面宽度与喷头6宽度的比例；最后图像压缩模块对待喷印区域对应的原始图像区域进行压缩，生成相应的图像压缩区域13，压缩比例即为上述平面宽度与对应的原始图像区域的宽度比例。上述过程中，对每个待喷印区域均做同样的处理。最后，按照压缩图像区域13在待喷印区域13上打印，即可以得到与原始图像完全一致的喷印图像14，从而获得美观协调的喷印效果。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种立式曲面喷印***，其特征在于，包括：
一对弧形滑轨；
横梁，其两端可滑动地设置于所述一对弧形滑轨上；
一对第一驱动机构，分别连接至所述横梁的两端，一对第一驱动机构同步工作，以驱动所述横梁的两端同步地沿着所述一对弧形滑轨滑动；
喷头座，其可移动地设置于所述横梁上，且所述喷头座上安装有喷头，所述喷头连接至供墨***；
第二驱动机构，其连接至所述喷头座，以驱动所述喷头座沿着所述横梁往复移动；
控制模块，其控制所述第一驱动机构、所述第二驱动机构以及所述供墨***重复执行以下动作：所述第二驱动机构驱动所述喷头座从所述横梁的一端移动至另一端，并且随着所述喷头座的移动，所述供墨***向所述喷头供墨，从而实现对一个与所述喷头等宽的待喷印区域的喷印，所述一对第一驱动机构驱动所述横梁沿着所述一对弧形滑轨移动一定距离，且所述距离与所述喷头宽度一致；
图像预处理模块，其包括用于将待喷印曲面沿着竖直方向按照所述喷头宽度等分为若干个横向延伸的待喷印区域以及用于将原始图像按照所述喷头宽度等分为若干横向延伸的原始图像区域的图像分割模块，用于逐一将每个待喷印区域展开成一个平面并计算该平面与所述喷头宽度的比例的计算模块，用于按照所述比例对该待喷印区域对应的原始图像区域进行压缩以生成压缩图像区域的图像压缩模块；
其中，所述第二驱动机构驱动所述喷头座从所述横梁的一端移动至另一端，并且随着所述喷头座的移动，所述供墨***向所述喷头供墨，以使所述喷头在该待喷印区域喷印对应的压缩图像区域；
所述供墨***包括墨路平衡装置，所述墨路平衡装置包括二级墨盒以及负压装置，其中，所述二级墨盒盛放有墨水，所述负压装置通过气路连接至所述二级墨盒，用于在所述二级墨盒的液面上方形成一负压空间，且所述气路上设置一负压传感器，所述负压传感器用于检测所述负压空间内的实时负压值，其中，所述喷头为压电式喷头，所述二级墨盒连通至所述喷头；
其中，所述控制模块内预先设定有一负压设定区间，所述控制模块根据所述负压传感器所检测的实时负压值，控制所述负压装置抽气或补气，以调节所述二级墨盒的负压空间的实时负压值处于负压设定区间；
所述负压设定区间为-3.335~-3.350Kpa。
2.如权利要求1所述的立式曲面喷印***，其特征在于，还包括：
第一位移检测装置，其包括沿着所述一对弧形滑轨设置的一对第一光栅尺以及设置于所述横梁上的一对第一光栅读数头，每个第一光栅读数头用于检测所述横梁的一端在一个弧形滑轨上的位置值；
第二位移检测装置，其包括沿着所述横梁设置的第二光栅尺以及设置于所述喷头座上的第二光栅读数头，所述第二光栅读数头用于检测所述喷头座在所述横梁上的位置值；
其中，所述控制模块根据所述第二光栅读数头所检测的所述喷头座在所述横梁上的位置值，来控制所述第二驱动机构驱动所述喷头座沿着所述横梁移动，并根据每个第一光栅读数头所检测的所述横梁的一端在一个弧形滑轨上的位置值，来控制所述一对第一驱动机构驱动所述横梁沿着一对弧形滑轨移动一定距离。
3.如权利要求2所述的立式曲面喷印***，其特征在于，所述一对第一驱动机构为一对同步伺服电机。
4.如权利要求1所述的立式曲面喷印***，其特征在于，所述供墨***还包括墨桶和墨泵，其中，所述墨泵设置于所述墨桶与所述二级墨盒的连通路径上，所述二级墨盒内设置有一液位传感器，所述液位传感器用于检测所述二级墨盒内的实时墨水液位值；其中，所述控制模块内预先设定有墨水液位设定值，根据所述二级墨盒的实时墨水液位值，控制所述墨泵工作，以向所述二级墨盒供给墨水。
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