CN101177074A - 用于在工件上制作图案的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在工件(2)上制作图案的设备(1)，所述工件优选至少局部由木头、木质材料等构成，该设备具有：喷墨印刷装置(10)，该印刷装置具有多个可喷出墨滴的喷嘴(12)；工件承载装置(20)，该工件承载装置用于承载待制作图案的所述工件(2)；输送装置，该输送装置用于引起待制作图案的所述工件(2)与所述印刷装置(10)之间的相对运动。根据本发明设备的特征在于，该设备还具有至少一个图像检测传感器(46)。

Description

用于在工件上制作图案的设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于在优选至少局部由木头、木质材料等构成的工件上制作图案的设备。
背景技术
上述类型的设备例如从DE 100 31 030 B4可知，并且其具有附接至传送设备或门架上的用于粗略检测待印刷工件的轮廓和厚度的传感器。但是，已发现，使用这种类型的设备印刷的工件其印刷图像往往会失真、弄脏或者有缺陷和色差。
此外，由本申请人提交但尚未公开的欧洲专利申请EP 05 009 326.9也涉及一种根据权利要求1前序部分的设备。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于在工件上制作图案的通用设备，该设备可提高印刷图像的质量。
根据本发明，该目的可通过根据权利要求1的设备和根据权利要求7的方法实现。从属权利要求中指明了本发明的特别有利的改进。
本发明的基本思想在于通过目标预处理和/或后处理使印刷过程基于全新的信息。为此，根据本发明的设备设置成还具有至少一个图像检测传感器。设置至少一个图像检测传感器为印刷过程的控制和优化提供了全新的可能性。因此，例如能够甚至在印刷过程之前(“预处理”)就利用图像检测传感器确定工件相对于印刷装置的精确位置。这使得可消除或最小化由不适当的相对定位导致的印刷图像失真和弄脏。还可有效地防止“过喷”，即超过工件的自由边缘进行印刷而使墨雾沉积在工件的相邻表面上。
但是，即使在印刷过程之后(或在随后的印刷过程之前)，根据本发明设置的图像检测传感器仍可有效地用于对工件表面进行分析。例如，所述图像传感器可用于对工件表面进行与可能的缺陷、色差等有关的分析，从而在此基础上检查印刷装置并例如对其进行维修、清洁、调节等。
所述图像检测传感器的这些以及其他可能的应用使得印刷图像的质量可在现有技术之上大大提高。术语“图像检测传感器”在这种情况下至少是指在光学基础上进行操作并提供与形成的图像(人眼可见或不可见)有关的信息的任何装置，从而可使用宽范围的装置，包括例如具有或不具有(RGB)滤光器的分光光度计。
为了能够有效地实施图像检测传感器的上述以及其他可能的应用以提高印刷图像的质量，本发明的改进还使所述设备具有连接到所述至少一个图像检测传感器和所述喷墨印刷装置的控制装置。
在本发明的范围内，所述图像检测传感器可具有宽范围的配置。但是，对于相应工件表面的快速且精确的检测来说，本发明的改进使所述至少一个图像检测传感器具有摄像机和/或颜色测量设备。已证明CCD摄像机在这方面是尤其有利的，因为其可特别简单而迅速地将得到的数字数据转发给控制装置等。
在本发明的范围内，所述控制装置也可具有宽范围的配置。并不排除该控制装置在某些情况下需要操作者干预的可能性。但是，对于印刷图像的期望质量提高而言，本发明的改进使得所述控制装置配置成：优选至少针对每个工件的色谱和/或缺陷和/或几何形状和/或颜色空间(例如，RGB颜色空间)对所述图像检测传感器得到的图像数据进行分析。
具体地说，如果所述至少一个图像检测传感器不仅用于检测色谱还用于检测缺陷，则重要的是在检测时存在可再现的印刷图像。根据该背景，本发明的改进使得所述设备还具有干燥装置，尤其是紫外干燥装置。这使得可在进行相应的图像检测之前形成所施加的墨的预定干燥状态。
根据本发明的设备的上述优点可通过根据权利要求7的用于在工件上制作图案的方法尤其有利地实现。在这种情况下，尤其优选的是，尤其针对色谱和/或缺陷和/或几何形状和/或颜色空间(例如，RGB颜色空间)将通过图像检测得到的真实图像数据与期望图像数据进行对比。该期望/真实数据对比可有利地用作例如通过上述措施提高印刷质量的基础。
在这种情况下，本发明的改进使得根据期望/真实数据对比对所述控制装置发送给所述印刷装置的控制信号进行校正，以使得期望/真实数据之间的偏差最小。因此，所述控制装置可基于所述图像检测传感器进行的图像检测确保实际产生的印刷图像尽可能地接近期望印刷图像，即可得到最优的印刷图像质量。
为了实现这点，所述控制装置可采取宽范围措施。但是，已经证明，根据本发明的改进，尤其有效的是所述控制装置以这样的方式对发送给所述印刷装置的控制信号进行校正，即：改变发给所述印刷装置的至少一个喷嘴的控制脉冲的强度和/或路线。控制脉冲还可被一起分发，即：可以通过使一个或多个喷嘴打开或关闭的方式对所述控制装置发送给所述印刷装置的控制信号进行校正。
但是，可选择地或此外，所述控制装置还可确定或决定所测定的期望/实际数据之间的偏差是否是印刷头尤其是喷嘴的污染导致的。在这种情况下，根据本发明的方法的改进使得当期望/真实数据之间存在预定偏差时，可根据期望/真实数据对比进行所述印刷装置的清洁。所述控制装置还决定例如若校正措施不成功，就需要进行设备的基本维修甚至使设备紧急停机。
还应当指出的是，所述图像检测传感器可连续或不连续地操作，并且其可在设备的正常操作期间操作或者在设备的检查操作期间操作，例如在检查操作期间印刷预定的测试图案并通过图像检测传感器检测该测试图案。此外，所述图像检测传感器可定位在设备的任何期望位置，其中已经证明有利的是在印刷装置上设置至少一个图像检测传感器。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的用于在工件上制作图案的设备的示意性立体图；
图2是图1所示设备的示意性局部平面图；
图3是图1所示设备的示意性局部正剖视图；
图4示出了图1所示设备的印刷装置的进一步细节；
图5示出了图1所示设备的印刷装置的进一步细节；以及
图6示出了图1所示设备的操作。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
图1是作为本发明优选实施方式的用于在工件2上制作图案的设备1的示意性立体图。该设备用于在工件2上制作图案，合适的话还加工工件，在本实施方式中，该工件至少局部由例如在家具和厨房设计领域中通常所用的木头、木质材料、塑料材料等构成。
设备1包括喷墨印刷装置10，其在本实施方式中根据按需喷墨原理操作。如在图4中最清楚可见的，喷墨印刷装置10包括多个可喷出墨滴的喷嘴12，并且在本实施方式中，所述喷嘴以多列布置，每列设置成用于喷出预定颜色，例如青色、洋红色、黄色以及黑色。
如在图3中可最清楚地看到的，印刷装置10在本实施方式中设置在主轴单元6上或插入其内。主轴单元优选为还适用于可插入地或可更换地接收加工刀具或加工设备的主轴单元，并为此具有刀具接纳部6’和接口6”，其中该接口例如可配置成传送数据、动力、驱动、流体等等。
为使印刷装置(印刷单元)10能插入主轴单元中，印刷单元10在本实施方式中设有连接件18，该连接件可插入主轴单元的刀具接纳部6’中(参照图3)。此外，印刷单元10具有传送装置16(参照图3)，该传送装置能够与主轴单元的接口6”连通。这允许传送例如数据、动力、驱动、流体等等，特别是还可传送墨。另外，印刷单元10可具有墨储存器和/或无线数据传送装置，但是这并未在附图中示出。
主轴单元6设置成可在门架4上沿Y方向移动，而门架本身又配置成可沿X方向移动。在这种情况下，本实施方式中设置有两个门架4，每个门架均可承载一个或多个主轴单元6，所述主轴单元可任选地设置在相应门架4的相对侧上。应指出，就此而言门架4还可任选地配置成旋臂。
主轴单元6可通过分别设置在门架4处的刀具库32自动或手动地与加工刀具和/或加工装置30还有一个或多个印刷单元10装配在一起(图3)。换句话说，印刷单元10以还可安置在刀具库32中的方式配置。
在本实施方式的范围内，可使用宽范围的加工刀具和/或加工装置30，例如切削刀具(钻头、铣刀等)、封边装置、挤压装置、涂覆装置、层压装置、清洁装置、除油装置、用于提高待印刷表面的粘性和润湿特性的装置，以及用于减少待印刷表面的静电电荷的装置。显然，这些刀具和装置也可以是独立的装置(独立于主轴单元的装置)。
在本实施方式中，在门架4的下方延伸有工件台20，用于承载待被制作图案的相应工件2，该台可沿图1所示的X方向运动。工件台20具有宽的配置范围，并且例如还可以通过循环输送带等形成。由于其可动性，根据本发明，工件台20形成工件承载装置，同时形成输送装置的一部分。
图2是工件台20上的板状工件2的布置的详细平面图。在本实施方式中，工件台20具有可伸缩的止动销22，工件2可抵靠该止动销放置以粗略定位。在工件台20上还布置有多个距离传感器52，它们是粗略检测装置50的一部分。图2所示的距离传感器构造成检测传感器与各工件2的侧面(窄面)之间的距离。在本实施方式中，传感器52就此而言可绕垂直于工件台20的表面延伸的轴线旋转，并且任选地可平行于该表面移动。粗略检测装置50因而用于粗略检测各工件2的几何形状及定位。
图3中示出了工件台20的进一步细节，该图是图1所示设备的局部正剖视图。从图3可见，相应的工件2可例如通过真空抽吸装置24固定在工件台20上。还可将合适的抽吸装置或抽吸开口结合到工件台或工件带中。
根据本发明的设备1还包括检测装置40，该检测装置用于检测喷墨印刷装置10与工件2的待制作图案的相应表面的相对位置。在本实施方式中，检测装置40具有多种传感器42、46，这些传感器在图3、图4和图5中看得最清楚。在本实施方式中，检测装置40首先包括三个距离传感器42，它们与喷嘴12相邻地布置在印刷装置10上，并沿着与墨从喷嘴12喷射所沿的方向基本上平行的方向进行测量(图4)。一方面，这些距离传感器可用于确定印刷装置10与工件2之间的绝对距离；但是，此外，从所得到的距离数据还可推导出各工件2的精确轮廓。
如从图3和图5中最清楚可见，在印刷装置10上还布置有其他的距离传感器42，这些距离传感器均通过在本实施方式中能够枢转的元件44布置。可枢转的元件44使各传感器能够到达在图5中看得最清楚的延伸位置。在该位置，图5中所示的传感器42沿着与墨从喷嘴12喷射所沿的方向基本垂直的方向进行测量。这使得能检测待印刷的各区域的厚度或高度，从而避免过喷。
此外，在本实施方式中，在印刷装置10上与喷墨喷嘴12相邻地布置有两个图像检测传感器46，它们也沿与墨从喷嘴12喷射所沿的方向基本上平行的方向进行测量。然而，应指出，就此而言，可在设备的另一合适位置静止地或可动地替代布置或者增设一个或多个图像检测传感器。
图像检测传感器46例如可以是CCD摄像机等，其可产生相应工件2的待印刷或已印刷区域的完整图像。
尽管在附图中未示出，一方面，所有的传感器都与控制装置相连，另一方面，印刷装置以及优选地还有设备1的其余操作部件也与控制装置相连，该控制装置评价传感器采集到的相应数据并据此控制设备，特别是印刷装置的操作。在这种情况下，控制装置配置成至少针对已印刷或未印刷工件表面的色谱、缺陷和几何形状对图像检测传感器获取的图像数据进行分析。
印刷装置10上还设置有干燥单元14(图3)，例如紫外干燥器，其用于快速干燥印刷装置施加的墨，以防止印刷图像可能的变形或变脏。尽管附图中未示出，但是干燥单元14还可有利地设置在喷嘴12和图像检测传感器46之间，从而可在图像检测传感器46进行图像检测之前，通过干燥装置14使施加至相应工件2的墨至少部分干燥。
就此而言，根据本发明的设备可如下操作。首先，通过止动销22将工件2粗略定位在工件台20上，并通过真空抽吸装置24固定。接着，通过传感器52检测工件台20上的工件2的定位和/或轮廓，并将该数据转发给控制装置。
然后使工件台20沿X方向运动，从而使得工件2可被插入主轴单元6中的刀具、装置或印刷单元加工或精加工。就此而言，印刷装置例如按以下步骤操作。
根据来自传感器52的数据，印刷装置10与对应的主轴6一起沿门架4向待印刷的工件2运动。此时，传感器42、46连续地进行测量操作，从而可获知各工件存在与否，适当的话还可获知各工件的距离，此外(通过前图像检测传感器46)还可获知与工件2有关的其他信息。
控制装置根据这些数据向相应的喷嘴12(或者相关的压电致动器或热电偶)发出印刷信号，从而对工件2进行印刷。就此而言，可根据传感器42、46的检测数据打开或关闭单个喷嘴或成组喷嘴，以补偿工件2的尺寸、位置或其他公差或偏差。可选地或者附加地，在本发明范围内，对于印刷装置10的单个喷嘴或多个喷嘴来说还可通过压电调整装置等制造，以调整喷嘴相对于工件2的喷射位置或方向。
在对工件2的较大侧面进行印刷时，除了图像检测传感器46外，主要操作的是布置在喷嘴12附近且在图4中看得最清楚的传感器42。为了对工件2的窄面进行印刷，可选地或者附加地利用可通过可枢转的元件44伸缩的传感器42来检测该窄面的高度，从而防止过喷。
一旦已印刷了表面部分，就可任选地通过干燥单元14对该表面部分进行干燥，如有必要则和印刷过程同时进行。
此外，在印刷过程中，前图像检测传感器46(在印刷过程期间沿印刷单元10的运动方向位于前方的图像检测传感器46)和后图像检测传感器都进行图像检测。该真实图像数据被转发给控制装置，并且针对所施加的印刷图像的色谱以及可能的缺陷与该真实数据(即，与印刷过程所基于的图像数据)进行对比。如果在该真实/期望数据对比中确定存在偏差，控制装置就可采取各种措施。具体地说，控制装置可基于该偏差对发送给印刷装置的控制信号(控制脉冲)进行校正，例如针对控制信号的波形和/或幅值。可选地或此外，控制装置可使印刷过程在合适时刻中断并执行印刷装置的自动或手动清洁。如果期望/真实数据之间出现大的偏差，印刷装置还可完全停止设备的操作，或者发出故障信息声明例如印刷装置需要维修、必须使用其他印墨等。
图6示意性示出了印刷装置10和/或工件2的运动路径。图6的左手侧的图示出了被称为横向印刷的操作，其中印刷装置10与主轴单元6一起沿着门架4在Y方向上往复运动，而工件台20使工件2在X方向上进一步步进(clock)。
可选的是，还可以利用在图6的右手侧示出并被称为纵向印刷的印刷模式。在该模式中，在印刷过程中印刷装置10自身基本静止，而工件2与工件台20一起在X方向上往复运动。因此，印刷装置10仅在印刷完一个条纹(web)之后在Y方向上进一步步进。此外，在本发明的范围内，还可对两种操作进行组合，从而可印刷例如斜向布置的条纹。

Claims (12)

1.一种用于在工件(2)上制作图案的设备(1)，所述工件优选至少局部由木头、木质材料等构成，该设备(1)具有：
喷墨印刷装置(10)，该印刷装置具有多个可喷出墨滴的喷嘴(12)；
工件承载装置(20)，该工件承载装置用于承载待制作图案的所述工件(2)；
输送装置，该输送装置用于引起待制作图案的所述工件(2)与所述印刷装置(10)之间的相对运动；
其特征在于，
该设备还具有至少一个图像检测传感器(46)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还具有连接到所述至少一个图像检测传感器和所述喷墨印刷装置的控制装置。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述至少一个图像检测传感器(46)具有摄像机尤其是CCD摄像机，并/或具有颜色测量设备。
4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述控制装置配置成：优选至少针对色谱和/或缺陷和/或几何形状和/或颜色空间对所述图像检测传感器(46)获得的图像数据进行分析。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该设备还具有干燥装置(14)，尤其是紫外干燥装置。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述干燥装置(14)以这样的方式布置，即：可在所述至少一个图像检测传感器(46)进行图像检测之前，通过该干燥装置(14)使施加至各个工件(2)的墨至少部分干燥。
7.一种用于利用根据上述权利要求中任一项的设备(1)在工件(2)上制作图案的方法，所述工件优选至少局部由木头、木质材料等构成，该方法包括以下步骤：
利用所述印刷装置(10)印刷工件(2)的至少一部分；以及
利用所述图像检测传感器(46)在已印刷部分的区域中进行图像检测。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，优选至少针对色谱和/或缺陷和/或几何形状和/或颜色空间将通过所述图像检测得到的真实图像数据与期望图像数据进行对比。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据期望/真实数据对比对所述控制装置发送给所述印刷装置的控制信号进行校正，以使得期望/真实数据之间的偏差最小。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，以这样的方式对所述控制装置发送给所述印刷装置的控制信号进行校正，即：改变发给所述印刷装置的至少一个喷嘴的控制脉冲的强度和/或路线。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，可以通过使一个或多个喷嘴打开或关闭的方式对所述控制装置发送给所述印刷装置的控制信号进行校正。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，当期望/真实数据之间存在预定偏差时，可根据期望/真实数据对比进行所述印刷装置的清洁。
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