CN109435444A - 实现精准烫印的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种能够实现精准烫印的烫印设备。烫印设备包括：烫印机构，其包括烫印模具；视觉定位系统，其配置成用于识别待烫印物品上的第一特征的第一位置和所述烫印模具上与所述第一特征对应的第二特征的第二位置；驱动机构，其配置成移动所述烫印模具；和控制装置，其配置成基于所述第一位置和所述第二位置指示所述驱动机构移动所述烫印模具，使得所述第一特征对准所述第二特征。本申请还公开了一种实现精准烫印的方法。

Description

实现精准烫印的设备和方法
技术领域
本发明属于印刷技术领域，并且特别地涉及用于实现精准烫印的设备和方法。
背景技术
烫印技术是印刷技术的一种，其通过借助一定的压力和温度，使待烫印的物品或物品表面与烫印模具在短时间内合压，从而将金属箔或彩色颜料箔根据烫印模具上预先形成的图文转印到被烫印物品的表面的印刷工艺。
在正式进行烫印之前，需要进行许多前期准备工作，例如准备和安装烫印版、垫版、设定烫印工艺参数、试烫和根据试烫结果进行设备和工艺参数的调整。通常，烫印版与待烫印物品之间的定位是通过手工操作(或辅以过机械工具)实现的。这些定位实现方式的缺点在于难以实现烫印版与待烫印物品之间的精准定位。出于定位精度方面的限制，目前的烫印工艺多为单色烫印，无法实现理想的多色套印或者到边印刷(即，直接印刷到物品的边缘，在物品边缘与印刷图案之间无留白)。
发明内容
本发明的目的在于提供能够实现精准烫印的设备及方法。
根据本发明的一个方面，提出了一种烫印设备。
根据一个示例性实施例，烫印设备可包括：烫印机构，其包括烫印模具；视觉定位系统，其配置成用于识别待烫印物品上的第一特征的第一位置和所述烫印模具上与所述第一特征对应的第二特征的第二位置；驱动机构，其配置成移动所述烫印模具；和控制装置，其配置成基于所述第一位置和所述第二位置指示所述驱动机构移动所述烫印模具，使得所述第一特征对准所述第二特征。
根据另一示例性实施例，所述烫印机构还可包括传送装置，所述传送装置配置成依次地将多个待烫印物品传递至所述烫印机构中的烫印位置。
根据又一示例性实施例，烫印设备可包括：烫印机构，其包括烫印模具；视觉定位系统，其配置成用于识别待烫印物品上的第一特征的第一位置和所述烫印模具上与所述第一特征对应的第二特征的第二位置；和伺服系统，其配置成基于所述第一位置和所述第二位置移动所述烫印模具，使得所述第一特征的位置与所述第二特征的位置对准。
根据又一示例性实施例，所述伺服系统可包括：驱动机构，其配置成移动所述烫印模具；和控制装置，其配置成基于所述第一位置和所述第二位置指示所述驱动机构移动所述烫印模具。
根据又一示例性实施例，所述烫印机构还包括传送装置，所述传送装置配置成依次地将多个待烫印物品传递至所述烫印机构中的烫印位置。
根据本发明的另一方面，还提出了一种实现精准烫印的方法。
根据一个示例性实施例，所述方法可包括：利用视觉定位系统确定待烫印物品上的第一特征的位置和烫印模具上与所述第一特征相对应的第二特征的位置；移动烫印模具，使待烫印物品上的第一特征的位置与所述烫印模具上的第二特征的位置对准；和执行烫印。
根据另一示例性实施例，利用视觉定位系统确定待烫印物品上的第一特征的位置和烫印模具上与所述第一特征相对应的第二特征的位置的步骤可包括：提供试烫物品；利用视觉定位系统确定所述试烫物品上的第一特征的位置；执行试烫，以在试烫物品上形成与烫印模具上的图文相对应的烫印图文；和利用视觉定位系统确定试烫物品上的烫印图文中与试烫物品上的第一特征相对应的第二特征的位置，烫印图文中的第二特征的位置与烫印模具上的第二特征的位置在与烫印平面垂直的方向上对准。
根据又一示例性实施例，所述的方法还可包括：利用所述视觉定位系统确定下一个待烫印物品上与所述烫印模具上的第二特征相对应的第一特征的位置；移动烫印模具以使所述烫印模具上的所述第二特征的位置与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征的位置对准；和执行下一次烫印。
根据另一示例性实施例，移动烫印模具以使所述烫印模具上的所述第二特征的位置与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征的位置对准的步骤可包括：将模具从执行前次烫印的位置直接移动到与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征对准的位置。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的详细描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，其中：
图1是根据本申请的一个实施例的烫印设备的方块原理图；
图2是根据本申请的一个实施例的烫印设备的结构示意图；
图3是根据本申请的一个实施例的示意图，示出了烫印模具表面的图文特征和待烫印物品表面的图文特征；
图4是根据本申请的另一实施例的示意图，示出了烫印模具表面的图文特征和待烫印物品表面的图文特征；
图5是根据本申请的一个实施例的烫印方法的流程图；以及
图6是根据本申请的另一实施例的烫印方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更容易理解，以下将结合附图及示例性的实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。需要说明的是，本发明不仅限于下文提出或在附图中图示的构造或细节。本发明还可具有其他实施方式或以其他方式实现。
应当理解，本文中使用的措词“包括”、“包含”、“具有”不排除其它元件或步骤，本文中使用的方位性术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”等，仅用于表示相应特征在附图中的定向或方位以便于说明和理解，而不应解释成是对本发明的结构的限定。
下文将结合附图所示的实施例对本申请的技术方案作详细说明。
图1是根据本申请的一个实施例的烫印设备的方块示意图，图2是根据本申请的一个实施例的烫印设备的示意图。如图1所示，烫印设备包括：烫印机构10，其包括烫印模具14(见图2)，用于对待烫印物品15(见图2)进行烫印；视觉定位系统20，其配置成用于识别烫印模具14的位置和待烫印物品15的位置，尤其是识别待烫印物品上的第一特征的第一位置和烫印模具上的与所述第一特征对应的第二特征的第二位置；驱动机构40，其配置成移动所述烫印模具，例如，沿图2和图3中所示的X和/或Y方向；和控制装置30，其配置成基于烫印模具的位置和待烫印物品的位置指示所述驱动机构移动所述烫印模具，使得烫印模具与待烫印物品的位置对准，尤其是，使待烫印物品上的第一特征的位置和烫印模具上的与所述第一特征对应的第二特征的位置对准。
具体地，如图2所示，烫印机构10包括运动臂11、安装在运动臂11下端的加热装置12、用于固定烫印模具的烫印模具座13和烫印模具14。加热装置12用于加热烫印模具14，在烫印过程中，加热后的烫印模具14将在其下方传送的烫印膜(图中未示出)上的色料转印到待烫印物品15的表面上。
视觉定位系统20可以是任一种已知类型的视觉定位系统，例如CCD视觉定位系统或CMOS视觉定位系统，只要其具有适当的视觉识别和定位功能。在图2所示的实施例中，视觉定位系统20包括两个图像获取单元21和22，图像获取单元21用于获取烫印模具14的图像，图像获取单元22用于获取待烫印物品15的图像。视觉定位系统20内部的处理器(图中未示出)将对由图像获取单元21和21获取的图像进行处理，例如，用于识别烫印模具14的轮廓、烫印模具14表面的图文的形状和轮廓、待烫印物品15的轮廓以及待烫印物品15表面的图文的形状和轮廓等，并确定烫印模具14、待烫印物品15(或它们的表面上的图文)上的某一特征(点)在该视觉定位系统20建立的坐标系中的位置坐标(例如，图2和3中所示的在平面X-Y坐标系中的坐标)。随后，视觉定位系统20可基于两位置坐标计算使烫印模具14上的某一特征与待烫印物品15上的相应特征对准时烫印模具14需要移动的方向和距离。
视觉定位系统20可将计算出的数据传送到控制装置30，由控制装置30指示驱动装置40移动烫印机构10的运动臂11以移动烫印模具14，从而使得烫印模具14上的特征与待烫印物品15上的对应特征对准。
实现烫印模具14上的特征与待烫印物品15上的对应特征对准的方式将结合图3加以说明。
图3示例性地示出了烫印模具表面的图文特征和待烫印物品表面的图文特征。烫印模具14的烫印表面上具有一个五角星图案141，待烫印物品15的待烫印表面上具有一个空心的五角星图案151，并且图案151的空心部分的形状和尺寸与图案141完全相同。在烫印过程中，期望将具有第一颜色的图案141套印在具有与第一颜色不同的第二颜色的图案151的空心部分中。
在执行烫印操作之前，视觉定位系统20的图像获取单元21可识别烫印模具14上的五角星图案141的形状，并确定该五角星图案141的一个角的顶点1411的位置(例如，在视觉定位系统建立的坐标系内的位置坐标，下同)，图像获取单元22可识别待烫印物品15上的五角星图案151的形状，并确定与顶点1411对应的该五角星图案151的中空的五角星形状的一个角的顶点1511的位置。识别算法可通过相应的程序实现，这对于本领域技术人员来说是已知的，因此在此不做赘述。
基于顶点1411的位置和顶点1511的位置，视觉定位系统20可计算出烫印模具14需要移动的方向和距离，以使顶点1411与顶点1511在坐标系中的位置坐标重合。烫印模具14的运动数据随后被传送到控制装置30，控制装置30指令驱动装置40移动烫印机构10的运动臂11并进而移动烫印模具14，使得烫印模具14上的图案141的顶点1411与待烫印物品15的待烫印表面上的图案151的内部空心五角星形状的顶点1511在烫印方向(例如，在与X-Y平面垂直的竖直方向)上对准。从而在烫印过程中，烫印模具14能够将烫印膜上的色料准确地烫印到待烫印物品15表面的图案151的中空部分中。
上述实施例通过图案套印的例子说明了如何通过本发明的烫印设备实现精准烫印。本发明的烫印设备还可以实现其他类型的精准烫印，例如，到边烫印。在进行到边烫印的过程中，视觉定位系统20可识别烫印模具14上的图文的轮廓在一方向的极值点，以及待烫印物品15的相对应的边缘上的对应点，通过类似的计算以及烫印模具14的移动，即可将所述极值点与所述对应点对准，此处不再赘述。
图2示出了视觉定位系统10具有两个图像获取单元的示例。然而，当视觉定位系统仅具有一个图像获取单元时，同样可以实现精准烫印。在示例性的实施例中，需要执行一次额外的试烫步骤，以确定烫印模具14的准确位置。下面将结合到边烫印工艺加以具体说明。
如图4所示，在进行试烫之前，先通过视觉定位系统的图像获取单元(例如，图像获取单元21)获取作为试烫样品的物品15’的图像，并识别和定位需要被烫印到的物品15’的边缘上的某一特征(例如，图4中所示的物品15’的一个角的顶点151’)的位置坐标。这意味着，需要精确地沿着物品15’的两个边进行烫印。
随后，可以将烫印模具14移动到作为试烫样品的物品15‘的范围内，然后进行试烫，以在物品15’的表面形成烫印图文141’(例如，图中所示为矩形)。随后，视觉定位系统的图像获取单元可获取烫印图文141’的图像，并识别和定位出与物品15’的角部顶点151’相对应的烫印图文141’的角部顶点1411’的位置坐标。图文141’的角部顶点1411’的位置坐标也就是烫印模具14上的图文的相应角部顶点的位置坐标。视觉定位系统可基于顶点151’和顶点1411’的位置坐标计算烫印模具14需要被移动的方向和距离，随后控制装置指令驱动系统移动烫印机构的运动臂，使得烫印模具14上的图文的相应角部顶点与物品15’的角部顶点151’对准，这样在正式烫印开始后，烫印模具14就能在正确的位置实现精准的到边烫印。通过类似的方法，也可以通过单个图像获取单元实现精准的多图文套印。
在生产中，可能多个待烫印物品15需要被依次运送至烫印设备中的烫印工位，如果用于运送待烫印物品15的运送机构16(见图2)具有足够的精度，则经过一次调整烫印模具14的位置，即可针对多个待烫印物品15依次进行精确的烫印。然而，实际上，待烫印物品15在运送机构上的固定可能会存在一定偏差，运送机构自身的定位也可能会存在一定偏差，从而导致多个待烫印物品15难以被全部精确地定位在同一烫印位置，而是存在微小的偏差。为解决这一技术问题，本申请提出以下技术方案。
在视觉定位系统20至少具有两个图像获取单元21，22的情况下，可以在每次烫印之前都按照上文实施例中所述的方法识别和定位烫印模具的位置和待烫印物品的位置，以精准地实现每次烫印。
作为第一种替换实施方式，视觉定位系统也可以预先记录烫印模具的初始位置坐标，每次烫印之后，控制装置指示驱动机构将烫印模具移动到所述初始位置坐标，然后在执行下次烫印之前通过视觉识别系统识别下一个待烫印物品(或其上某个特征)的位置坐标，然后基于所述初始位置坐标与所述下一个待烫印物品的位置坐标确定烫印模具的移动方向和距离。
作为第二种替换实施方式，视觉定位系统也可以记录烫印模具在前次烫印中的位置坐标(即，在下次烫印开始之前的烫印模具当前位置坐标)，在执行下次烫印之前再通过视觉识别系统识别下一个待烫印物品(或其上某个特征)的位置坐标，然后基于烫印模具当前位置坐标与所述下一个待烫印物品的位置坐标确定烫印模具的移动方向和距离。
作为第三种替换实施方式，视觉定位系统也可以将记录烫印模具在第一次烫印中的位置坐标设定为烫印模具的初始位置坐标，每次烫印之后，控制装置指示驱动机构将烫印模具移动到该初始位置坐标。在执行下次烫印之前再通过视觉识别系统识别下一个待烫印物品(或其上某个特征)的位置坐标，然后基于设定的烫印模具初始位置坐标与所述下一个待烫印物品的位置坐标确定烫印模具的移动方向和距离。
由于在第二次及以后的烫印过程中的待烫印物品仅会稍稍偏离第一次烫印过程中的待烫印物品的位置坐标，因此，在采用上述第二种和第三中替换实施方式的情况下，在执行下次烫印之前，烫印模具移动的距离很短，从而有利于提高连续烫印的效率。
在视觉定位系统仅具有一个图像获取单元的情况下，在试烫之后视觉定位系统即可以确定烫印模具的具体位置，后续只需要在执行每次正式烫印之前通过视觉定位系统识别和定位每个待烫印物品的具体位置，然后根据每个待烫印物品的具体位置调整烫印模具的具体位置。本领域技术人员可以意识到，烫印模具位置的调整可采用上述第一种、第二种和第三种替换实施方式中的任一种，此处不再赘述。
根据另一实施例，图1中所示的烫印设备10的控制装置30和驱动机构40可由一伺服系统300实现。伺服系统300配置成基于烫印模具上的第一特征的第一位置和待烫印物品的与第一特征相对应的第二特征的第二位置移动所述烫印模具，使得所述第一特征对准所述第二特征。示例性地，伺服系统300包括类似的驱动机构和控制装置，其中驱动机构配置成移动所述烫印模具；控制装置配置成基于所述第一位置和所述第二位置移动烫印模具。
根据本发明的另一方面，还公开了实现精准烫印的方法。
根据一个示例性的实施例，实现精准烫印的方法包括：利用视觉定位系统确定待烫印物品上的第一特征的位置和烫印模具上与所述第一特征相对应的第二特征的位置；移动烫印模具，使待烫印物品上的第一特征的位置与所述烫印模具上的第二特征的位置对准；和执行烫印。
根据进一步的实施例，利用视觉定位系统确定待烫印物品上的第一特征的位置和烫印模具上与所述第一特征相对应的第二特征的位置的步骤包括：提供试烫物品；利用视觉定位系统确定所述试烫物品上的第一特征的位置；执行试烫，以在试烫物品上形成与烫印模具上的图文相对应的烫印图文；和利用视觉定位系统确定试烫物品上的烫印图文中与试烫物品上的第一特征相对应的第二特征的位置，烫印图文中的第二特征的位置与烫印模具上的第二特征的位置在与烫印平面垂直的方向上对准。
根据一个示例性的实施例，实现精准烫印的方法还包括：利用所述视觉定位系统确定下一个待烫印物品上与所述烫印模具上的第二特征相对应的第一特征的位置；移动烫印模具，使所述烫印模具上的所述第二特征的位置与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征的位置对准；和执行下一次烫印。
根据进一步的实施例，移动烫印模具以使所述烫印模具上的所述第二特征的位置与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征的位置对准的步骤可包括将模具从执行前次烫印的位置直接移动到与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征对准的位置。该技术方案与前文所述的第二中替换实施方式相同。
上述这些实施例中所列的步骤已经在前文中结合烫印设备的实施例作出了相应的说明，此处不再赘述。
至此，已经通过举例的方式详细地描述了认为本发明的实施例，但是本领域的技术人员将认识到：在不背离本发明物的精神的情况下，可以对其进行进一步的修改和变化，并且所有这些修改和变化都应当落入本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种烫印设备，包括：
烫印机构，其包括烫印模具；
视觉定位系统，其配置成用于识别待烫印物品上的第一特征的第一位置和所述烫印模具上与所述第一特征对应的第二特征的第二位置；
驱动机构，其配置成移动所述烫印模具；和
控制装置，其配置成基于所述第一位置和所述第二位置指示所述驱动机构移动所述烫印模具，使得所述第一特征对准所述第二特征。
2.根据权利要求1所述的烫印设备，其特征在于，所述烫印机构还包括传送装置，所述传送装置配置成依次地将多个待烫印物品传递至所述烫印机构中的烫印位置。
3.一种烫印设备，包括：
烫印机构，其包括烫印模具；
视觉定位系统，其配置成用于识别待烫印物品上的第一特征的第一位置和所述烫印模具上与所述第一特征对应的第二特征的第二位置；和
伺服系统，其配置成基于所述第一位置和所述第二位置移动所述烫印模具，使得所述第一特征的位置与所述第二特征的位置对准。
4.根据权利要求3所述的烫印设备，其特征在于，所述伺服系统包括：
驱动机构，其配置成移动所述烫印模具；和
控制装置，其配置成基于所述第一位置和所述第二位置指示所述驱动机构移动所述烫印模具。
5.根据权利要求3或4所述的烫印设备，其特征在于，所述烫印机构还包括传送装置，所述传送装置配置成依次地将多个待烫印物品传递至所述烫印机构中的烫印位置。
6.一种实现精准烫印的方法，包括：
利用视觉定位系统确定待烫印物品上的第一特征的位置和烫印模具上与所述第一特征相对应的第二特征的位置；
移动烫印模具，使待烫印物品上的第一特征的位置与所述烫印模具上的第二特征的位置对准；和
执行烫印。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，利用视觉定位系统确定待烫印物品上的第一特征的位置和烫印模具上与所述第一特征相对应的第二特征的位置的步骤包括：
提供试烫物品；
利用视觉定位系统确定所述试烫物品上的第一特征的位置；
执行试烫，以在试烫物品上形成与烫印模具上的图文相对应的烫印图文；和
利用视觉定位系统确定试烫物品上的烫印图文中与试烫物品上的第一特征相对应的第二特征的位置，烫印图文中的第二特征的位置与烫印模具上的第二特征的位置在与烫印平面垂直的方向上对准。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括：
利用所述视觉定位系统确定下一个待烫印物品上与所述烫印模具上的第二特征相对应的第一特征的位置；
移动烫印模具以使所述烫印模具上的所述第二特征的位置与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征的位置对准；和
执行下一次烫印。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：移动烫印模具以使所述烫印模具上的所述第二特征的位置与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征的位置对准的步骤包括：将模具从执行前次烫印的位置直接移动到与所述下一个待烫印物品上的所述第一特征对准的位置。
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