CN112912253B - 按需喷墨-表面涂层 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及借助于多通道涂布头(5)在物体(1)的二维或三维表面(2)上的涂层区域(3)中产生的涂层介质的涂层，该涂层由涂覆点(8)沿着一个或多个涂覆路径(6)的轨迹(7)构成，其特征在于是至少一个轨迹(7)的起始涂覆点(AP)与起始轮廓(AK)对准，和并且轨迹(7)的末端涂覆点终止涂覆点(EP)和与末端轮廓最终轮廓终止轮廓(EK)对准。

Description

按需喷墨-表面涂层
本发明涉及涂层、方法以及装置。
本发明涉及无接触涂层技术领域，该无接触涂层是物体1的平坦(2D)或弯曲(3D)表面2的涂层，(物体1)尤其用于工业产品，诸如汽车、飞机、轮船或火车的交通工具或交通工具零件。使用基于液滴或喷头(jet)的应用头(以下称为涂布头)的液体涂覆剂(例如油漆、清漆、油墨、密封剂或粘合剂)，这些涂布头由涂布机器人在表面上引导，(涂布机器人)在这里通常指通过移动机器人或工业机器人(操作的)机械、自动笛卡尔(坐标系)和/或极(坐标式)移动设备，例如具有6个运动轴或其组合的移动机器人或工业机器人，即具有任意设计的可编程运动自动设备。在本发明的意义上，涂布头是任何种类的流体涂布器，将涂覆剂以离散的(discrete)液滴、液滴云或喷头的形式通过几个或大量喷嘴，以自由飞散的方式沉降在表面2。多功能或多通路功能是具有高表面涂覆率的生产性涂层过程的基本要求。涂布头主要是多通路按需喷墨(DOD)头，例如，通过高速开关阀或根据另一种工作原理进行工作，喷射加压流体。对于特定的应用，常规的墨水喷头也可以理解为涂布头，其使用压电或加热元件来建立瞬态压力以喷射墨水。为了获得高涂覆率，必须在涂布头中使用尽可能多的印刷喷嘴。然而，涂布头的涂覆宽度通常小于涂覆区域3的宽度，因此涂层剂通常涂覆在多个横向连接的涂覆路径6中。在这里，涂覆区域3是表面2上的涂层或涂层图案的几何形状。涂覆区域3基本上由其边缘轮廓4进行几何上的限定。
尤其是当用粘性涂覆剂涂覆表面时，由于在纳升范围内，物理上导致的液滴尺寸，与平面图形喷墨印刷相比，存在只能获得低印刷图案分辨率的问题。
当使用当今的正交网格技术时-涂覆点排列在严格的x-y网格中-这可能导致在涂覆边缘形成高度可见的色阶；参见例如图2(现有技术)。如果栅格的边缘相对于这样的栅格的垂直线或水平线在+/-5°以内，则色阶的形成尤其令人担忧，参见图4(现有技术)，其中排除了精确的垂直线和水平线。
如果包含涂覆区域3的区域1具有区域曲率(凸形或凹形)，则上述临界角也会更频繁地出现，就像上述应用区域一样。在二维表面曲率的情况下，例如，从最近的涂覆路径的角度来看，涂覆路径6总是呈凸形弯曲，因此，为了实现无缝连接，该涂覆路径必须具有凸形弯曲的边缘9。由于涂布头中的喷嘴行是刚性的，即各个喷嘴相对于3D表面具有不同的距离和方向，因此无缺陷地涂覆3D表面(“伪像”)的难度会随着表面曲率半径的减小而增加。
从理论上讲，如果将所有点用一个喷嘴自由地施加到表面上，所有这些问题都可以轻松解决。然而，涂覆的生产性工作过程不可能以这种方式进行。因此，依赖于涂布头的使用，这种涂布头具有尽可能多的喷嘴数量、具有尽可能大的总涂覆宽度并因而具有足够高的平坦涂覆率，以用于工业目的。
已知的现有技术包括以下内容：为补偿涂覆区域(例如车顶)的较小的不平行度，公开文献DE 10 2014 017 707 A1可供参考。后者基于使用非旋转对称的涂覆剂喷头，并主张在路径运动过程中涂布器绕喷头轴旋转。因此，可以通过倾斜涂布器来改变路径方向上的有效施加宽度，并且可以在一定程度上再现弯曲的边缘。涂覆剂喷头的远侧由于路径运动和旋转的叠加而在旋转期间相对于表面以不同的速度运动，这直接影响涂层的厚度，因此总体上仅允许较低的旋转速度。
在DE 10 2014中提出，对于3D表面(尤其是车辆)的平面图形喷墨印刷，印刷图像应由许多直线路径段组成，每个直线路径段应相互对角延伸，优选地以大约45度的角度(135度)延伸，无论如何要远离上述临界角。在运动过程中通过扭曲喷墨头而偏离印刷路径的矩形形状的可能性也纳入考虑范围。尽管如此，这限制了完整印刷任何多曲线3D表面并且无伪像的可能性。
DE 10 2012 005 650.8提出了一种用于通过手动、自动或机器人引导来涂覆油墨或清漆的涂覆装置。包含在其中的DOD涂布头可以执行弯曲的路径，甚至可以进行狭窄的圆周运动。这使涂布头在线形运动过程中可以绕垂直表面旋转，但这意味着不同的喷嘴每次必须传送不同数量的涂覆点，因此所有喷嘴的涂覆点彼此之间保持相同的距离。与现有技术中仅为所有喷嘴提供单个喷射频率的涂布头控制器相反，各个喷嘴可以在任何时间喷射，或以不同的喷射频率进行控制。但是，该公开文件没有提供用于避免在与涂覆路径6的方向不垂直或不平行的涂覆区域的边缘处形成色阶的解决方案。
因此，本发明的目的是创建合适的印刷图像以及合适的印刷过程和设备，以便通过固定布置具有尽可能多的印刷喷嘴的涂布头，形成任何涂覆区域3而不会在边缘形成明显的色阶，其中喷嘴固定布置于一条直线上，尤其是喷嘴间距低至毫米范围时；并且在无伪影的涂层内，以在二维或三维表面上相邻涂覆路径之间的局部底部涂层或顶部涂层的形式，具有以每分钟数平方米的范围的较高涂覆速率。
该任务通过根据本发明的印刷图像和过程得以解决，其基于以下事实：必须以某种方式将涂覆区域3划分为一个或多个涂覆路径6。它们(涂覆路径6)必须完美地且无色阶地适配相邻的涂覆路径6或涂覆区域3的边缘。这通过将涂覆点8定位在根据本发明的涂覆路径6内的轨迹7上的方式来实现，从而可以最佳地再现轮廓。本发明提供了用于减少在涂覆区域3的边缘处的形成色阶的方法和装置。在这种情况下，印刷的图像应理解为包括涂层区域3的所有涂覆点8的整体。干燥后单个涂覆点8实际上是否仍然可见，或单个涂覆点8是否完美运行无关紧要。
因此，根据本发明，多通路涂布头5在物体1的二维或三维表面2上的涂覆区域3中产生的涂覆剂的涂层(所涂覆的层)，由涂覆点8沿着一个或多个涂覆路径6的轨迹7构成，其特征在于至少一个轨迹7的起始涂覆点AP与起始轮廓AK对准，轨迹7的终止涂覆点EP与终止轮廓EK对准。
根据本发明的印刷的图像偏离正交网格；从涂布头的印刷喷嘴进行输送液滴的过程可以描述为异步的，因为由涂布头5产生的不同涂覆路径7的涂覆点8彼此相互偏移，并且相互可以具有不同的距离d_p。网格图像或矢量平面图形形式的涂覆区域3的模板必须通过数据处理系统(DP system)转换为根据本发明的数据格式，并且在表面处理和涂布头控制方面都需要根据本发明进行印刷过程控制。
起始或终止轮廓可以是笔直的、弯曲的，并且本身可以由多个轮廓组成。它可以是一条纯粹的辅助线，并且在印刷图像中保持不可见，例如用于生成其他涂覆点8，或者是表面2上实际存在的轮廓，例如涂覆区域3的边缘或另一个涂覆路径6。
根据本发明，轨迹7上的另外进一步的涂覆点8被适配在起始涂覆点AP和终止涂覆点EP之间。
根据本发明，这优选地应用于所有轨迹7和所有涂覆路径6的轨迹部分。因此，涂覆路径6的轨迹7被理解为由涂布头5的特定印刷喷嘴在起始涂布点和末端涂布点之间产生的涂覆点8的数量。可以将通过涂布头5的印刷喷嘴在涂覆路径内施加的所有涂覆点8的数量称为总轨迹。因此，整个轨迹可能会很好地跨越多个起始和终止轮廓，这会导致出现多个轨迹，例如，如果涂覆区域3内部包含其他平面图形、字母或图形，或者边缘区域与相邻的涂覆路径6互锁。
涂覆路径7本身可以具有任何曲率。前述轮廓可以与路径的走向成对角线或垂直取向，并且它们本身可以具有任何期望的曲率。
例如，通过使相邻涂覆点的点间距尽可能准确地对应于轨迹间距的方式，可以适配轨迹7上AP和EP之间的其余涂覆点。通过这种方式，可以获得与经典网格以及相应的正交(xy)网格相同的点密度。但是原则上也可以考虑任何点间距。
例如，根据以下计算规则来确定相邻涂覆点8、轨迹7之间的点距离：计算在AP和EP之间的轨迹长度LS；轨迹长度的整数除以标称点距离d_xy得出点数n；整数除法(模)的余数除以点数n，得到距离校正ddp；最后，结果是点间距
d_p＝d_xy+ddp。
如果使用图2中的现有技术正交网格图来观察图3b中根据本发明的印刷图像的结果，则在上边缘和下边缘都可以看到边缘质量的强烈改善，并且无法看到色阶形成。边缘的重塑几乎是完美的。
与通常的网格主导的印刷图像相反，根据本发明的印刷图像既实现了更好的轮廓重塑又实现了没有缺陷的表面涂层，这是因为涂覆路径6的过渡处之间出现较少的缺陷，例如底部涂层或顶部涂层。
因此，根据本发明的方法创造了将低分辨率印刷技术用于实际上需要更高光学成像质量的应用的可能性。或者，可以进一步提高现有高分辨率涂布头的印刷质量。
根据本发明，起始和/或终止涂覆点可以与轮廓对准，其精度远低于原始点间距p_xy，例如，与具有点间距p_xy的栅格图形相比，其为栅格尺寸的1％至10％。在这一点上，应该明确指出，涂覆点8不一定必须是同义于点状或圆形。事实是，这种想法代表了在实际技术中很少发生的理想状况。
因此，涂覆点在这里也应理解为具有不同的形状，例如椭圆形、细长形或横向散口(frayed)的形状。特别地，将表面上的一个或多个涂覆点8设计为与涂覆路径6的轨迹7一致的细长线或完整的线可以是有益的。因此，总而言之，将涂覆点8理解为在表面上沉积的、单独离散的、可控制量的涂覆剂。
每个轨迹7的起点和终止涂覆点都尽可能切向地与相应的起点或终止轮廓相切。可替代地，这些点可以相对于轮廓居中、相切或任意偏移，以使它们的中心点与轮廓重合或相距任何距离。因此，在本发明中不应以“在”边缘处的对准或“具有”边缘的对准或具有正或负偏移的对准来解释这种方式，以排除其他情况中的一种。然而，有了偏移，为用户提供了一种补偿涂覆剂的流动动力学的装置，该装置取决于许多因素，其方式使得最终结果是涂层的光学边缘与期望的光学边缘重合，例如模板中给出的预先计划的涂覆区域3。
附有几个附图以解释本发明及其所有实施例、应用和相关过程。
涂覆点8在AP和EP之间的轨迹7上的适配原则上可以根据需要进行。本发明的又一个有利的实施例是，在至少两个轨迹7的起始涂覆点AP和终止涂覆点EP之间，各个轨迹7上的其余涂覆点8在整个长度上或至少在部分长度上等间距。
可能有利的是，轨道6上的不同涂覆点组8具有不同的点间距d_1。例如，可以规定至少一个第一组的点间距，同时确定至少一个其余组的点间距，以使具有令人满意的最终结果的轨迹的点插入轨迹的起始涂覆点和终止涂覆点EP之间，使涂层没有光学缺陷。如果至少一组直接连接到起始涂覆点AP或终止涂覆点EP，则可以简化印刷图像的生成。
如果轨迹7的涂覆点8之间的各个距离d_k,i沿着轨迹在正或负轨迹方向上相对于相邻点具有小的偏移量Δd，则这也是有利的。这些偏移量可以通过固定的计算规则确定性地生成，也可以通过随机值随机地生成，并叠加在轨迹7所选的涂覆点或所有涂覆点8的原始或校正位置上。例如，涂覆点小于点间距的20％、<10％或<5％的随机偏移，是通过减少印刷图像中对缺陷的视觉感知(例如线条或波纹效果)，使眼睛整体上看到更均匀的印刷图像。
如果对于DOD应用假定涂料的液滴体积恒定，则点间距的减小伴随着涂层厚度的增加，点间距的增大伴随着涂层厚度的相应减小。点间距与膜厚成反比。根据本发明，可以通过调节液滴尺寸来补偿涂层厚度的差异。对于轨迹上的每个点，调整层厚度，使得其与相邻点的至少一个相关联的点间距d_k成反比。
V_drop～1/d_k
因此，根据本发明，以这样的方式调节涂覆点8的液滴体积，使得涂覆厚度平均地对应于目标涂覆厚度。
例如，如果轨迹7包含数百到数千个涂覆点8，则上述在轨迹7上在起始涂覆点AP和结束涂覆点EP之间分配涂覆点的规则可以以如下方式实施：涂覆点的轨迹必须以最大不超过一个点间距的方式拉伸或压缩。例如，如果假设在一个轨迹k中为所有涂覆点选择了恒定的点间距d_k，则在这种情况下，点间距d_k与原始轨迹距离d_xy的相对改变为1/100到<<1/1000。对于例如0.5毫米的轨迹距离，点间距d_k的校正因此相对于原始轨迹距离d_xy在小于百分之一的范围内，即使对于非常短的(＜5cm)轨迹7也是如此。
因此，以5cm长的轨迹为例，取决于在轨迹上的点布置是拉伸还是压缩，涂覆剂的涂层厚度也将减少或增加最大1％。对于50厘米长的轨迹，这将是0.1％。由于这些精度(a)通常低于涂层规格；(b)低于加工误差(process inaccuracies)的总和(涂覆剂的波动特性、涂覆剂的输送、涂布头、基材波动、运动轨迹和速度的公差，等)，仍然有可能通过调整液滴尺寸来执行(dispense)涂层厚度校正。同样，涂布头技术可能无法提供以1％或更少的步幅控制液滴大小的技术。
因此，当一组涂覆点8具有恒定的点间距p_k，1时，使用液滴尺寸调整方法是有意义的，该点间距与原始点间距p_xy相差较大的相对因子F，例如1％、5％或10％。在这种情况下，从与涂层有关的技术条件中指定因子F是有用的。在下一步中，可以确定一组涂覆点8的点间距p_k,1，以便最终根据涂覆点8的轨迹是否在一个在组内被拉伸或压缩，确定p_k,1/p_xy＝F或p_k，1/p_xy＝1/F是否适用。
可以例如通过涂布头的最小可寻址液滴尺寸增量，通过涂覆剂供应中的压力源的精度或通过保持涂覆剂的材料特性(例如流变学)的精度，来给出因子F的值。
在提出根据本发明的进一步的设计和装置、过程、可能的路径形式和涂覆策略之前，下面的列表旨在提供附图的概述：
图1用来定义所使用的术语。
图2以网格平面图形示出了当前现有技术的涂覆区域3的涂覆结果。
图3a示出了使用示例性涂覆路径6的根据本发明的印刷图像的元素，该涂覆路径6具有轨迹7和结合边缘轮廓4的涂覆点8。
图3b示出了根据本发明原理的如图2所示的涂覆区域3的涂覆结果的示例。
图4以网格平面图形示出了当前现有技术的两个相邻的涂覆路径6a和6b的涂覆结果，其路径方向的角度差小于5度。
图5示出了在应用本发明的教导和印刷策略之后，图4情况下的涂覆结果。
图6示出了在应用本发明的教导之后的涂覆结果以及具有四个弯曲边缘的涂覆区域的印刷策略。在此，涂覆点8分布在轨迹7上，其轨迹是由于在涂布头8沿着涂覆路径6运动期间涂布头8同时旋转而产生的。
图7a示出了用于印刷任何形状3的涂覆区域的三种策略。
图7b示出了涂覆策略的示例，该涂覆策略用于再现印刷图案“P”而没有色阶形成，并且具有在圆周上延伸的涂覆路径。
图8放大了图7a中的细节A，从而可以识别各个涂覆点8，从而示出了在不同时间的涂覆路径引导和涂布头5的角度位置。
图9示出了用于表示圆形或椭圆形点图案的涂覆策略的示例。
图10a示出了两个涂覆路径6a和6b通过使用锯齿轮廓的重叠区域10(“缝合”)的横向连接的示例。
图10b示出了通过重叠区域10连接两个涂覆路径6a和6b的示例，其中涂覆点8在两个涂覆路径一致的轨迹7之间基本上自由地分布。
图11示出了与涂覆点有关的基本术语-在一个轨迹si，j上生成。
图12示出了例如当沿着弯曲的涂覆片段运动时，涂布头5的七个印刷喷嘴8的喷射时间的时间顺序的示例。
图13示意性示出了根据本发明的用于将涂覆区域3施加到物体1的三维表面2上的系统结构。
图14示出了实时头控制器18内的微处理器算法的基本元件，该实时头控制器18用于时间异步地控制涂布头5的印刷喷嘴。
图15示出了用于将印刷数据传送到实时头控制器18的可能数据格式的示例。
图16示出了根据本发明的用于创建涂覆策略、涂覆路径以及点图案的数据处理系统中的处理流程的基本步骤的示例。
图17示出了用于通过在数据处理系统中的多个层L上分布涂覆点8来降低两个涂覆路径6之间的连接的感光性的另一策略。
图18示出了在2层上循环的涂覆步骤BS的顺序，其中两层的单个结构20是线。
图19示出了涂覆点的六边形图案，以示出相关的涂覆策略。
符号和字母缩写参考列表：
1 物体
2 表面
3 涂覆区域
4 边缘轮廓
5 涂布头
6 涂层
6a 第一涂覆路径
6b 第二涂层
7 喷嘴的轨迹
8 涂覆点
9 涂覆路径的边缘
10 重叠区域
11 旋转轴
12 喷射时间
14 涂布机器人
15 3D测量单元
16 DP系统
17 实时过程控制器
18 实时头控制器
20 单个结构
21 间隙、空隙
HR(H1，H2，H4，H4) 主方向一个涂覆路径
AK 起始轮廓
EK 终止轮廓
SKA 涂覆路径的侧边缘
AP 起始涂覆点
EP 终止涂覆点
BS 涂覆步骤
L 层
A 部分
PM 层(涂层)的点图案
如上所示，根据本发明的涂覆区域有助于将起始轮廓和终止轮廓上的色阶形尽可能地减至最小。因此，为了以所描述的方式再现它们(起始轮廓和终止轮廓)，第一可能是相对于总体轮廓布置涂层路径6，(总体轮廓)例如涂覆区域3的边缘或另一个涂覆路径6，它们代表涂覆路径的起始轮廓AK或终止轮廓EK，因此起始涂覆点AP或终止涂覆点EP与该轮廓对准。有利的是，如果涂覆路径6或每个轨迹7的主方向HR的边缘在与轮廓的相交处形成角度，优选在15°至165°之间，尤其优选在60°至120°之间。
原则上，根据本发明的涂覆过程(参见下文)允许弯曲的涂覆路径6的常规使用，因为通过单独的单个喷嘴控制，可以以这种方式补偿印刷喷嘴的轨迹7的不同表面速度v_S，通过将喷嘴的各个喷墨频率调节至其各自的表面速度v_S，其(v_S)可以独立地变化。
在数字印刷准备阶段(传统：印前)，通过(或主要)使用弯曲的涂覆路径6可以规划涂覆路径6。这在三维曲面2的情况下尤其有利。
因此，根据本发明，也可以使涂覆路径6与弯曲轮廓对准。涂覆路径6的一侧边缘SKA与轮廓精确对准或与其有一定偏移地平行，即正偏移或负偏移。
基本上，该涂覆路径6的轨迹7的轨道长度根据轨迹曲线的曲率半径而有所不同。内部轨迹7比外部轨道短。根据本发明，在每个轨迹7的起始和终止涂覆点之间的轨迹7插入了如此多的涂覆点，使得点距d_k尽可能接近原始点距p_xy。以这种方式，即使在存在曲率的情况下，涂覆路径6的层厚度在整个宽度上也保持恒定。
涂布头的旋转导致涂布头的喷嘴行相对于涂覆路径的主方向HR随时间而改变，从而自动导致涂覆路径的宽度发生变化。图5依据根据本发明的印刷图像和过程示出了这种可能性。为了避免当印刷宽度减小时涂层厚度的增加，因此，根据本发明的印刷图像和过程的应用包括如下可能性：涂层路径6的宽度至少在一部分上减小，并且液滴体积和/或涂覆点8彼此之间的距离适配于该部分。因此，点间距和液滴体积这两个参数可用于涂层厚度校正。
这些可能性导致了多种涂覆策略，可使用弯曲涂覆路径6涂覆任意形状的涂覆区域3。图7a示出了2两种可能策略的使用。在涂覆区域3的边缘的附近，涂覆路径6相对于涂覆区域3的笔直或弯曲的边缘轮廓4沿切线方向主要向内切向偏移一倍或以上，并且涂覆路径6彼此无间隙地相邻。
不同的涂覆路径6可以以不同的方式彼此连接，特别是在起始和终止区域中。图7a中的细节A、B、C和图7b中的细节D示出了一个小的选择(一种示例)。
如果第一涂覆路径6a的侧边缘SKA与第一轮廓重合并且第二涂覆路径6b的侧边缘SKA与第二轮廓重合，且两个轮廓围成优选地在60°至120°之间的角度，则细节A所示的两个涂覆路径的连接是有利的。这在图8中放大显示。在这种情况下，该第二轮廓优选用作涂覆路径6的起始AK或终止轮廓EK。在图7a和图8的情况下，所述第一轮廓和第二轮廓均为涂覆区域3的边缘轮廓4。如图7a和8所示，连接到第一涂覆路径6a的第二涂覆路径6b以其起始轮廓AK附接到第一涂覆路径6a的侧边缘SKA。第二涂覆路径6b的侧边缘SKA和第一涂覆路径6a的终止轮廓在与涂覆区域的边缘轮廓4重合的共同轮廓上。
如果第一涂覆路径6a的侧边缘SKA与第一轮廓重合并且第二涂覆路径6b的侧边缘SKA与第二轮廓重合，且两个轮廓围合成优选在120°至180°之间的角度，则图7a中细节B所示的两个涂覆路径的连接是有利的。在这种情况下，两个涂覆路径6a和6b的连接被设计为使得第一涂覆片材6a的终止轮廓EK与第一涂覆路径6a的起始轮廓AK重合。图7b中的细节D旨在说明在涂覆路径6内也可以实现小半径。在这种情况下，不必连接另一个涂覆路径。
如图7a的中心所示，涂覆区域3的另一部分包含涂覆路径6，其主要具有平行、笔直或弯曲的涂覆路径6。它们具有起始和终止轮廓，在所示的示例中主要是其他涂覆路径6的侧边缘SKA。
尽管使用弯曲的涂覆路径6有很多可能性，但是以涂覆路径6的形式仍有可能无法最佳地涂覆各个较小的区域，特别是在拐角处。根据本发明，在此提出，涂覆区域3的各个区域元件包含自由点图案，该自由点图案由涂布头5的单个印刷喷嘴产生。可能有利的是，使用不同尺寸的涂覆点8，并选择涂覆点的位置及其单个液滴体积，考虑到流量，使得区域元素(area element)被涂覆以给定的涂覆厚度。因此，涂层包含具有自由点图案的区域，该自由点图案区域包含涂覆点8，该涂覆点8与涂覆区域3的涂覆点8的平均尺寸明显不同；参见图7a中的细节C。
根据本发明，在物体1的表面2上的涂层的一部分可以具有点图案8，该点图案围绕轴线11布置成圆形。例如，这可以如图9所示，垂直于表面2，但也可以在空间中成任何角度。因此，例如，子区域中的表面2本身可以是一维表面轮廓在空间中绕轴11旋转的结果。例如球形、金字塔形、圆锥形或雪茄形或飞机的机身。为了涂覆这些表面，各个涂覆路径6彼此平行并围绕旋转轴11呈圆形延伸，从而至少单个涂覆路径6可以执行360度的完整旋转，以使终止轮廓EK与相同涂覆路径6a或6b的起始轮廓起点AK重合(图9)。根据本发明，涂覆路径6随后还可以以这样的方式布置，使得它们也关于旋转轴10相对于表面2旋转对称。因此，根据本发明，提出了一种涂层，其特征是于位于物体1的表面2上的涂覆区域3中，该涂覆区域3至少部分地围绕轴线11旋转对称地形成，涂覆路径6布置主方向HR的方式使其至少在旋转方向上与表面2相切。
一种特殊情况的特征在于，涂覆区域3的至少一部分包含旋转图案，从而至少在涂覆区域3的一部分中，涂覆点8位于圆形轨迹7上，圆形轨迹7的旋转轴11与涂布头5的印刷喷嘴的轴线重合。在这种情况下，涂布头发生了单纯的旋转。请参阅图9中的涂覆路径6b。
在特殊情况下，涂层的特征还在于轨迹7的起始涂覆点AP和终止涂覆点EP相同。在这种情况下，所形成的圆形的但优选为细长形或线形的涂覆点8可以与起始轮廓AK和终止轮廓EK对准，以使其(涂覆点8)被相对侧上的这些轮廓接触。
可以考虑多种其他涂覆策略，例如基于分段弧形图案、六边形图案、或螺旋或椭圆形路径的涂覆。一种困难常在于，如何以看不到涂层缺陷的方式将两个涂覆路径6a和6b连接在一起。眼睛对即使细微的迹象和线条也特别敏感，如果可能，应避免涂层缺陷。从印刷技术已知的“缝合”技术也可以应用于根据本发明的过程：在此，两个相邻的路径6a和6b的定位方式使得它们在重叠区域10中彼此重叠。然后将辅助轮廓插入该重叠区域，该区域不对应于细长线。例如，在缝合中，这是锯齿形的线。然后，在该区域中的涂覆点在两个涂覆路径6a和6b之间分配。这种情况在图10a中示出。
因此，根据本发明，提出了一种图层，特征是两个涂覆路径6a和6b重叠，由其中由辅助轮廓限定的重叠区域10在第一涂覆路径6a和第二涂覆路径6b之间划分。涂覆路径6a的任何边缘轮廓可以与另一涂覆路径6b的任何边缘轮廓重叠。另外，重叠区域内的两个涂覆路径6a和6b的各个轨迹7不需要是一致的。
作为示例，图10b示出了可以在重叠区域10中将各个涂覆点8或涂覆点组自由地分配给涂覆路径6a或6b。为此，有利的是，涂覆路径6a和6b以这样的方式重叠，使得涂覆路径6a的至少一个轨迹7a与涂覆路径6b的轨迹7b一致，并且在涂覆路径6a和6b中划分这些轨道的涂覆点8。因此，根据本发明，提出了一种图层，其特征在于，两个涂覆路径6a和6b在横向上以此方式重叠：在重叠区域10中第一涂覆路径6a的至少一个轨迹7a和第二涂覆路径6b的一个轨迹7b在基本上是一致的，并且这些轨迹的涂覆点8在轨迹7a和7b之间划分，使得轨迹7a和7b一起形成连续的涂层。重叠区域10中的至少一个涂覆点8可以比其相邻的涂覆点小至少20％。
在根据本发明的另一个实施例中，涂覆剂是釉面的，即至少部分透明的，例如釉面漆或釉面清漆。特别地，这也可以是黄色、品红色、黑色或青色中的一种原色的清漆或油墨。特别是，它也可以在涂层区域3内包含任何平面图形。如果使用釉面涂覆剂，则基材或涂层下面存在的其他涂层的光学性能可能会穿透涂层。在这种情况下，如果涂覆剂含有明显大于散射光波长的颜料或散射颗粒，但仅以很小的剂量存在于涂覆剂中，以至于涂覆剂生成的图层至少部分透明，则该涂覆剂也应被视为釉面的。
根据本发明，涂覆区域3包含至少另一种涂层的另一种涂覆剂。
在这一点上，应该注意的是，根据本发明的涂层可以起到两种功能目的，例如保护表面免受环境影响或改变表面的物理或化学性质(润湿性、光泽、反射率、电学性能、导电性或绝缘性、平滑性和填充性、耐石材冲击性等)，但基本上也用于上述表面2的光学装饰或平面图形设计。因此，鉴于以下描述的用于印刷数据准备和控制印刷头的过程仍然被执行，本发明的教导还可以转移到喷墨印刷领域。这样，仅通过智能运动自动化和涂层处理技术就可以提高当今印刷过程的有效分辨率，或者可以使用仅提供较低分辨率的更具成本效益的印刷头来实现所需的分辨率。
为此目的，没有必要将本发明的方法应用于图像的所有细节。根据本发明的发明性教导的应用，使用图案识别算法，提取选定的高对比度平面图形元素，例如角、边界和边缘，并将它们分配给轮廓即已足够。
根据本发明的涂层的产生需要以下装置和过程：
为了解释用于制造根据本发明的涂层的创造性过程，图11中的命名法基于涂覆路径Bi的轨迹si，j，在该轨迹上涂覆点Pi，j被定位：其到其随后的涂覆点Pi，j，k+1具有距离di，j，k。轨迹si，J从起始涂覆点AP延伸到并且包括终止涂覆点EP。参数含义如下：
路径参数：i＝1...m
路径上的轨道参数：j＝1..b
涂覆点8在以下位置的参数：k＝1...n
轨迹的数量b对应于涂布头5的印刷喷嘴的数量，其中在轨迹7内可以存在多个轨道片段，如图10a中的路径6a的轨迹7a的情况一样，其由三个轨道片段组成。在这种情况下，可以将根据本发明的布置涂覆点8的方法应用于这些轨道片段的每一个中。
参数k表明在不同轨迹7上的涂覆点n的数量不是常数而是变量。例如，在圆形轨迹的情况下，具有最大轨迹半径的轨迹具有最多的涂覆点。越过一个或多个定义了无涂层区域的轮廓的轨迹，涂覆点8的数量较少。
时间控制的基本原理在图12中使用具有曲率的短路径片段进行了说明。该片段的涂覆(coating)在起始时间t1和终止时间t2之间进行。各个印刷喷嘴在涂布头5中以圆圈显示。在该时间间隔内，涂布头5已经运动并旋转。喷射时间12的计算方式是，每个轨迹的涂层点到其下一个点的距离均为di，j，k。这与前述得出的值d_p对应。圆周运动导致了对于每个轨迹上的每个印刷喷嘴，在喷射时间12之间产生不同的时间间隔Δt。喷嘴或轨迹s1至s7的喷射时间12的时间顺序显示在7图表中。
为了说明参数，给出了已选定喷射时间的时间间隔Δti，j，k，例如轨道s1中的Δt111和Δt112，和轨迹s7中的Δt171或Δt171。时间间隔Δti，j，k是由轨迹速度vi，j，k得出的，该轨迹速度是从主方向H的轨迹速度和涂布头的旋转之中矢量地得出的，本领域普通技术人员已经知晓。vi，j，k是在施加涂覆点k时轨迹j的涂覆路径i的印刷喷嘴的速度。结果是：
Δti，j，k＝di，j，k/vi，j，k
为了确定用于每个轨迹j的输送单个涂覆点8的目标时间12，将值Δti，j，k加到前一个点的喷射时间上。该程序的实施要求对于涂布头的所有运动和旋转都遵守准确的时间和顺序计划，这必须由涂覆机器人来确保。该过程是实时运行的，因此通常在计算中根据全局运行变量时间t跟踪值vi，j，k(t)或Δti，j，k(t)。附加地或替代地，用于输送涂覆点8的运动和同步可以包括实际运动运动学(时间、位置、速度)的实时跟踪，例如，根据传感器的测量结果，即根据运动过程的实际数据，或基本上基于特定于轨迹的运行变量ξ(见图11)，该变量既可以是时间变量，也可以表示覆盖的距离。
总体上，需要各种系统组件以能够实施根据本发明的涂覆过程。在图13中，最重要的组件仅以简化形式显示。在数据处理系统16中，程序员根据本发明的教导离线进行涂覆路径计划。此过程也可以称为印前。为此目的，物体1的表面2和涂覆区域3的数据得到处理。表面2的数据可能已经从物体1的设计文档中以数字形式存在。可选地，也可以使用光学3D测量15通过表面测量获得它们(表面2的数据)。作为印前阶段的结果，至少一个印刷数据集被传输到实时头控制器(head control)18，该数据集包含路径相关的印刷数据，其格式在本发明的以下内容中提出。涂覆机器人17的运动数据和控制数据被传输到实时数据处理系统17，进一步的配置和控制数据被传输到实时头控制器18。
实时过程包括对涂覆机器人14的运动控制、通过实时头控制器18对涂布头中印刷喷嘴的控制，以及涂覆剂供应的所有功能，-压力调节-温度控制、涂覆剂的更换和漂洗步骤、涂布头的维护和清洁以及涂层过程的实时监控、表面准备和涂层干燥。
根据本发明，提出了一种可以称为异步印刷过程的数据格式。由于在喷墨印刷技术中，涂布头5中的所有喷嘴同时喷射，因此仅基于像素的数据集就足够了。通常，仅单个像素的色值传输到喷嘴，以此方式使得它们可以在下一个喷射时间并行地足够快地被处理。
根据本发明的方法要求每个涂布点8至少有一对数据信息：第一值是关于在路径i上的轨迹j上的涂覆点k的喷射时间的时间信息θi，j，k。该值可以是绝对值Ti，j，k，其随着每个涂覆点而连续增加，或者可以是增量值，例如上述时间间隔Δti，j，k。如常规数据格式中那样，第二值是定义液滴体积Vi，j，k的值。因此，具有数据对(θi，j，k，Vi，j，k)的每个涂覆点8唯一确定。
以数据格式存储数据对有很多可能性，可以尽可能高效、轻松地串行检索数据对。
一种可能性是以例如这种递阶(hierarchical)的方式存储所有涂覆点的所有路径的所有轨迹。或者总是可能例如通过数据三元组(n，θi，j，k，Vi，j，k)存储的数量为n、连续的相同数据对。例如，在具有笔直或恒定弯曲的涂覆路径6的情况下，该路径已经覆盖了许多情况。
通常，可以将涂覆路径划分为几个片段，以便以数据块的形式获得最有效的数据表示。在图14中，提出了一种格式，该格式包括路径片段类型形式的简单分类，从而实现了节省资源的实时处理。在此应注意，由于在以下图15的描述中(路径)分为路径片段，因此假设使用路径片段相关数据对，这些数据对使用片段参数i而不是路径参数i：(θξ，j，k，Vξ，j，k)。就数据技术而言，路径的不同片段被视为不同的路径。头处理器(header)可能包含项目数据(物体、表面、模板涂覆区域、客户、涂覆剂、稀释剂、印刷参数...)或有关印刷作业的详细信息(路径数量、片段、轨迹、涂覆点、校准值、平面图形类型、数据格式、编码)，在头处理器之后例如根据包括路径片段ξ在内的涂覆路径来构造文件。
路径片段ξ的数据块包含类型规格(类型1：矩形图案，类型2：圆弧，类型3：任何图案)，其后是每个轨迹的点数n，在各种情况下，后跟数据对(θξ，j，k,Vξ，j，k)。
例如，在最简单的矩形图案情况下，为轨迹7指定涂覆点的数量即以足够，因为如果它是一个没有任何其他内部图案的涂覆区域(→类型1)，那么所有轨迹都是相同的，并且只有一个数据对(θξ，j，k，Vξ，j，k)。在圆弧的案例下中，必须为每个轨迹sj指定一个数据对(θξ，j，k，Vξ，j，k)，尽管轨迹速度不同，但若(数据对)已计划完毕，则在每个轨道上各个常数点间距d_p都是给定的(→类型2)路径片段类型3保留用于一般情况，在这种情况下，为每个涂覆点8分配一个单独的液滴体积和一个单独的喷射时间。
应该注意的是，这里仅计算出单个片段类型并将其作为示例给出，并且无法详尽地处理多种可能性。所有这些都是基于本发明的所有涂覆路径6的所有轨迹7的涂覆点8的产生。
以下是对实时涂布头控制过程的描述：为了实现数据对的低延迟处理，必须先将它们临时存储在工作存储器、缓冲区或数据缓冲区中，然后才能在其中进行快速检索。与传统的涂布头控制器相反，根据本发明的涂布头控制器具有用于每个印刷喷嘴的单独的时间控制器，其能够将各个喷射时间转换成无延迟的喷射命令。在每次输送涂覆点8之前，可以定义单独的喷射时间。在一个单独的喷嘴上说明时间控制的原理：第一步，加载时间信息和液滴尺寸指示(θξ，j，k，Vξ，j，k)中的数据对。时间信息已在此处以简化形式提供，即喷射时间T_next。在一个循环中，将微处理器的系统时间与目标喷射时间T_next持续进行微秒的精确度进行比较(“查询”)，并且在超过该时间后立即触发液滴释放。然后加载轨迹上下一个涂布点的数据对，并重复该过程。
如果涂布头具有更多个印刷喷嘴，则在子循环中对所有印刷喷嘴依次执行时间查询，并在触发喷嘴j之后重新加载该喷嘴的相应数据对；参见图14中的流程图。根据印刷喷嘴的数量，可能已经需要功能强大的微控制器。特别地，新的印刷数据的喷射和重新加载总是需要较高数量的时钟周期，如果两个印刷喷嘴的喷射时间非常接近，则可能导致印刷图像受损。因此，并行计算机例如FPGA通常更适合于此目的。还应该提到的是，给定编程事件的实时触发信号总是从实时过程控制传输到实时涂布头控制，例如开始、暂停或停止印刷液滴生成过程，或者启动预编程的处理周期以清洁或更改涂覆剂或更改参数集。
因此，根据本发明，借助于涂布头5在物体1的二维或三维表面2上以涂覆区域3的形式产生涂层的方法，该涂布头沿着一个或多个引入由一个或多个涂覆剂的涂覆点8的轨迹7组成的涂覆路径6被引导，也以距离DD在表面2上被引导，其特征是至少一个轨迹7的起始涂覆点AP与起始轮廓AK对准，轨迹7的终止涂覆点EP与终止轮廓EK对准。轨迹7上的其他涂覆点8可以以合适的方式施加在至少一个轨迹7的起始涂覆点AP和终止涂覆点EP之间，形成涂层。
从生成涂覆数据到图层涂覆的技术过程大致可以通过以下步骤来描述：
(a)在描述物体表面2的第一数据集和描述涂覆区域3的第二数据集的基础上，在数据处理系统中实现印刷数据生成，经由以下子步骤；参见图16。
-加载两个数据集并建立几何关系。这些描述了涂覆区域相对于表面2的几何数据的几何位置。
-生成涂覆路径Bi及其轨迹sj的方式要考虑到涂覆区域3至少完全被涂覆路径覆盖，这要考虑到涂布头中喷嘴的数量和距离，以及距离DD需要在涂布头5和表面2之间保持。为了进一步使用，针对所有轨迹sj计算了预期的涂布头速度vj(ξ)和曲率φj(ξ)。
-确定与轨迹7交叉的轮廓4上的所有轨迹7的起始涂覆点APi和终止涂覆点EPi。
-如有必要，在起始涂覆点AP和末端涂布点EP之间填充轨迹7上的其他涂覆点8，并确定轨迹7上相邻涂覆点8之间的点间距。如果在大多数情况下，如果在轨迹7上的涂覆点等距分布，则在后续步骤中，首先确定所有印刷路径i的轨迹片段sj的路径长度Lj，然后相邻涂覆层8的点间距dj用于计算所有轨迹j印刷路径i的点；点间距被转换成控制时间，用于印刷喷嘴的喷射以喷射液滴。为此，上面计算的所有轨迹sj的速度vj(ξ)和曲率φj(ξ)用于此处计算。
-如果需要，对涂覆点8的液滴尺寸进行校正，以实现目标涂覆厚度。
-生成印刷数据集，其中包含特定于涂布点的数据元素，每个数据元素至少包含一个或多个涂布点8的一个或多个与时间或位置有关的信息以及与体积有关的信息。
-在考虑距离DD的情况下产生用于控制涂覆机器人的运动数据。
(b)将印刷数据集传输到实时涂布头控制。
(c)将运动数据传输到涂布机器人的控制。
(d)最后，基于印刷数据和包括干燥过程的运动数据来执行涂覆过程。
使用一种设备执行涂覆过程，该设备用于在物体1的二维或三维表面2上形成涂覆区域3形式的涂层，该涂覆区域是由涂覆剂的涂覆点8组成，它们沿着一个或多个涂覆路径6的一个或多个轨迹7排列，特征是：
数据处理系统16，用于生成印刷数据记录，该数据记录包含特定于涂布点的数据元素，每个数据元素至少包含一个或多个涂布点8上与时间或位置有关的信息以及与体积有关的信息，并且生成涂布过程的路径和控制数据，
实时过程控制器17，
涂布机器人14，将涂布头运动到物体1的表面2上方一定距离DD，
实时涂布头控制器，该控制器配置为异步控制涂布头的至少两个印刷喷嘴，以使轨迹7的起始涂覆点AP和终止涂覆点EP适合于与7交叉的轮廓4，
带有至少一行印刷喷嘴的5涂布头，适用于以离散的量将涂覆剂不接触地涂在表面上。
除了在图10a和图10b中描述的用于减小在涂覆区域3内的两个涂覆路径6(例如6a和6b)之间的连接的感光性的措施之外，根据本发明的其他策略也是合适的，如下所述：
这些其他策略的基本思想是，在第一个处理步骤A中涂覆区域3的涂覆点8(图17：示例点图案)被分配成n个虚拟涂层,在以下简称为L层。涂覆点8在不同层Li(i＝1..n)上的分配是在数据处理系统或印刷机驱动程序中完成的。因此，每个层Li包含涂覆区域3的所有涂覆点8的子集，这被称为层Li的点图案PMi。在将所有层L加工成完整涂层之后，所有层Li的点图案PMi彼此互补。
如图17所示，点图案PM由点、点组或线(图18)组成，优选地以规则的间隔布置在涂覆区域3上，在下文中称为单独结构20，在其之间间隙21被定位，由剩余层L的单个结构20填充。
一个基本特征是，各个层Li的点图案PMi使得它们占据另一层Lj的点图案PMj中的间隙，并且不同层的涂覆点8不是局部一致的，即不具有相同的位置。因此，不同层L的点图案PM是互补的。完整的涂层需要处理所有Li层。
在第二个处理步骤B中，将不同的层Li施加到表面2(图18：示例线图案)，根据使用涂布头5的加工策略，具有一个或多个但通常是多个(n个)涂覆步骤BS1至BSn。涂覆步骤BS仅包括单层L的所有单个结构20。例如，如果涂布头5在物体上被引导，则涂覆步骤BS包括来自层L的单个涂覆路径6的所有单个结构20。
与相同层L相关联的涂覆点8在表面2上可以具有相同或不同的点大小，对应于相同或不同线宽的线。类似地，与不同层Li相关联的涂覆点8可以在表面2上具有相同或不同的点尺寸，对应于相同或不同的线宽的线。点大小和线宽由按需喷墨的液滴尺寸、动力学和表面条件决定。
目的应当是在处理顺序中，在表面2的一个点上施加的第一涂覆步骤BS1中选择足够小的液滴大小或线宽，以使L层i的各个结构20(点或线)与BS1关联的对象在表面上成像为孤立的单个结构20，即作为孤立的点和/或线，这些孤立的点和/或线彼此不接触或仅彼此轻微接触，并且彼此不重合或仅彼此稍微重合。应当确保，由于例如按需喷墨技术、涂覆工艺或基材特性(例如，表面纹理或润湿性的局部差异)的公差，上述印刷点或线之间可能发生孤立的接触或接触增加。
如果在处理顺序中在表面2上的某个点施加的最后一个涂覆步骤BSn的液滴尺寸或线宽大于在先前的涂覆步骤BSi中在此点施加的液滴尺寸或线宽也可以是有利的，并选择足够大(的液滴尺寸或线宽)以确保涂层中的任何缝隙完全被涂层材料填充。
优选的处理策略描述如下。至关重要的是，在涂覆步骤BS中处理的单个结构20仅源自一个单独的层L。
优选地，由于涂布头5在相邻的涂覆路径6中的有限宽度，因此其在(三维)物体1的表面2上被引导。优选地，施加由相应的涂覆路径6覆盖的层L的所有单个结构20。在涂覆步骤BS中施加到表面2的各个结构20源自单层L。
根据第一处理策略，层Li的所有单个结构20首先通过一个或多个涂覆步骤BS来涂覆，然后是其余层的涂覆。这意味着，例如，在两层L(n＝2)的情况下，两层L1和L2各自的单个结构20通过例如多种涂覆路径6，被一个接一个地完全施加到表面2上。
由于按需喷涂过程中的表面涂层是基于这样的事实，即相邻的涂覆点必须在保持湿润的同时相互接触，以便通过涂覆剂的相互交错(流动)来形成粘结层因此，仅在确保在第一步中应用的第一层L1的各个结构20仍然足够潮湿的情况下，才可以应用刚刚描述的处理策略。通常，这意味着涂覆区域3为此必须足够小。
因此，根据本发明，总是在第一层L1的孤立的单个结构20和第二层L2的孤立的单个结构20之间形成渐变(gradient)，并且在涂覆区域3的每个点处都有一要求：在施加第一层L1的单个结构20和与其相邻的第二层L1的单个结构20之间经过的时间tL2-L1必须短于表面2上涂覆剂的开放时间to，在该时间(to)以上，不再发生足够的渐变。因此，最好尝试以这样的方式确定处理策略，即对于涂覆区域3的每个点都适用以下条件：
满足tL2-L1<to，
其中to约为几秒或几分钟。此要求导致进一步的处理策略：
基本上，涂覆区域3通过按需喷涂涂布头5以至少两个涂覆步骤BS涂覆，该涂覆步骤包含互补的点图案PM，优选均匀分布在涂覆区域3上，每个包含彼此孤立的点或线。
在各个涂覆步骤BS中的涂覆点8的施加优选在平行的涂覆路径6中连续地进行，或者借助于上述和图3至图10所述的涂覆策略，例如在多轴涂布机器人14的引导下来进行。
进一步的处理策略更适合于较大的涂覆区域3，其特点是，在连续的涂覆步骤BS中，将单个结构20从不同的层交替涂到表面2上，从而这些单个结构20代表了其源于的相应层L的点图形PM的子集。
其原理如图18所示。在示例中，涂覆区域3的涂覆点8分布在两层L1和L2上；单个结构20是线。该选择是针对通过四个涂覆步骤BS、，BS2、BS3和BS4进行的串行处理而进行的，这些步骤例如对应于使用涂布头5的涂覆路径6，其线对应于印刷喷嘴的轨迹7。这些是n＝2层；涂覆步骤中施加的各个结构(线)与层L1和层L2交替：
Figure GDA0003806785140000181
根据本发明，在该过程中，在第一涂覆步骤BS1中，涂覆区域3的至少第一部分A1涂覆有尚未形成封闭层的第一层L1的单个结构20。在第二涂覆步骤BS2中，使用第二层L2的单个结构20涂覆第一部分A1和另外的涂覆第二部分A2，从而在部分A1中，现在由L1和L2的单个结构20产生封闭涂层；A2部分中层L2的单个结构20形成未封闭层。在第三涂覆步骤BS3中，再次使用第一层L1的单个结构20涂覆第二部分A2和另外的第三部分A2，从而现从L2的单个结构20和L1的单个结构20产生封闭涂层，第三部分A2的的单个结构20产生未封闭涂层。现在可以类似地、无限连续地进行L1和L2的具有单个结构20的交替涂覆，因此可以使用此方法进行较大的涂覆区域的涂覆。在图18中仅示出了四个涂覆步骤BS。在最后(第四)涂覆步骤BSn(BS4)中，最后一层L1或2(此处为L2)的单个结构20用于涂覆倒数第二(此处为第三)部分An-2(此处为A3)，因此现在L1和L2的单个结构20的最后部分An-2中，都存在封闭涂层。
因此，在由多个涂覆步骤BS组成的顺序涂覆过程中，执行至少一个涂覆步骤BS，通过该涂覆步骤，将规则排列的单个结构20(例如由空隙21中断的点或线)在两个部分Ai和Ai+1中施加于物体的表面，其特征是，在第一部分Ai中，预先涂覆的不完整层由规则排列的单个结构20完成，以形成封闭涂层，在第二部分Ai+1中，施加单个结构20的不完整层，单个结构20具有互补布置的空隙21。
图19示例性地描述了在第一处理步骤A中涂覆区域3的涂覆点8到三层L1、L2以及L3的分布。如图上方所示，此处的涂覆点8的点排列为六边形。以将点显示为六边形，使得这一排列清楚显示。阴影线表示在层1至3上的涂覆点8的分布。因此，总层(顶部图)由L1，L2和L3层组成，如下部所示。
该层在第二处理步骤B中的施加类似地进行，如以上针对具有两层的情况所述。在图20中，示出了涂覆路径6和相关的轨迹7的两个可能的方向，特别是主方向，作为示例并且仅是示意性的。
涂覆点8在行和列中呈正交排列时，作为涂覆头5或涂覆路径6的运动方向，只可能存在两个主要方向和两个对角线，而在六边形排列中有三个主要方向和三个对角线，其中对角线始终是与两个主要方向的夹角的等分线。
当利用涂覆路径6涂覆层Li的单个结构20时，取决于涂布头的喷嘴距离，涂覆路径6基本上可以沿任何主方向或对角线对准。例如，在六角形点布置的情况下，所有层L1的涂覆步骤BS或涂覆路径6可以沿着相同的主方向或对角线对准，这具有的优点是，涂覆区域3可以基本上从开始涂覆从具有长且平行的涂覆路径6的一侧朝向相对侧，这具有的优点是，涂覆区域3基本上可以从具有长且平行的涂覆路径6的一侧朝向相对侧涂覆。可以使用涂覆步骤BS进行操作，该步骤使用于L1到L3层中循环的单个结构20：
Figure GDA0003806785140000191
图19显示了六角形点图案的一个特殊特征：根据边缘轮廓4的角位置，两层的涂层点可能会交替地突出或后退。然而，为了获得笔直的边缘，建议在最后一次施加的涂覆步骤BSn中将尺寸减小的涂覆点8放置在这些涂覆点之间；参见图19的放大图，该图从边缘轮廓4突出。
应当注意，本发明性方法和涂覆点8的建议性布置基本上不限于这里给出的示例，而是代表可以连接在一起的一般性解决方案。例如，根据图3至图10中的点布置分配到不同的层L上，可以将层Li，i＝1...n的各个结构可以依次或逐段地分配到表面2上，表面2通过涂覆步骤BSj(j＝1...k)涂覆，特别是涂覆路径6。所施加的每个涂覆点8的点尺寸可以改变。
如上所述，在涂覆区域3中的粘结涂层基本上由来自第一层L1的单个结构20的涂覆点8，和第二层L2的单个结构20的涂覆点8一起构成。由于单个结构20基本上在整个涂覆区域3上规则地布置或分布，因此涂覆点8在涂覆区域3上延伸的方式始终是相同的，并且与涂覆路径无关。
相反，根据现有技术，涂覆剂总是以平行的(涂覆)路径6施加在整个表面上。这导致在每个路径6的中间区域之间的路线存在明显差异，在该区域中，几乎同时施加相邻的涂覆点8并可以以最佳状态运行；并且由于涂覆路径6的相邻路径以几秒到几分钟的较大的时间偏移量施加，涂覆路径6的边缘9因较大时间偏移量而彼此连接，并且由于该时间偏移量，两个相邻涂覆路径6的相邻轨迹7之间的路线变差。

Claims (23)

1.一种借助于涂布头(5)将涂覆剂的涂覆图案(3)涂覆到物体(1)的平坦或弯曲表面(2)上的方法，所述涂布头以液滴的形式从多个至少排成一行的印刷喷嘴喷射涂覆剂，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-借助于涂布机器人，使涂布头(5)在距表面(2)上方一定距离处，在多个涂覆路径(6)中运动，所述多个涂覆路径包括对应于印刷喷嘴的涂覆点(8)的轨迹(7)，所述运动倾斜于起始轮廓(AK)和/或终止轮廓(EK)，
-从而控制涂布头的各个喷嘴，使得轨迹(7)的起始涂覆点(AP)相切地接触起始轮廓(AK)或与起始轮廓(AK)保持恒定的距离，或者轨迹(7)的终止涂覆点(EP)相切地接触终止轮廓(EK)或与终止轮廓(EK)保持恒定的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨迹(7)的起始涂覆点(AP)与起始轮廓(AK)相切地接触或与起始轮廓(AK)保持恒定距离，并且另外，所述轨迹(7)的终止涂覆点(EP)与终止轮廓(EK)相切地接触或与终止轮廓(EK)保持恒定距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述涂布头(5)的各个喷嘴的实施控制，使得在起始涂覆点(AP)和终止涂覆点(EP)之间的轨迹(7)包含进一步的涂覆点(8)，所述进一步的涂覆点(8)等距布置，并且至少两个所述轨迹(7)的相邻涂覆点(8)之间的距离不一致。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，至少部分地确定在起始涂覆点(AP)和终止涂覆点(EP)之间的轨迹的进一步的涂覆点(8)的数量，使得轨迹(7)中的涂覆点(8)之间的距离是相邻轨迹之间的距离的数量级。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，至少选定的涂覆点(8)沿着所述轨迹在正或负轨迹方向上相对于相邻点还具有单独的随机偏移(Δd)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，至少调整其他涂覆点(8)的液滴体积，使得所述涂覆剂的涂覆厚度平均恒定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述涂覆路径(6)至少在垂直于所述表面(2)的部分上部分具有曲率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述涂覆路径(6)在其宽度上至少一部分地减小，并且所述涂覆点(8)的液滴体积和/或彼此之间的距离适配于该一部分。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述涂覆路径(6)切向地、向内地向所述涂覆图案(3)的笔直或弯曲的边缘轮廓(4)偏移一倍或多倍运行，所述涂覆路径(6)相互之间无缝隙地横向邻接。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述涂覆图案(3)的至少一部分包含涂覆路径(6)，所述涂覆路径(6)主要具有平行、笔直或弯曲的涂覆路径片段(6)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述涂覆图案(3)的各个区域元素包括由所述涂布头(5)的单个印刷喷嘴产生的自由点图案。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，自由点图案包括：涂覆点(8)，所述涂覆点(8)的尺寸与所述涂覆图案(3)的涂覆点(8)的平均尺寸不同。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，轨迹(7)的起始涂覆点(AP)和终止涂覆点(EP)是一致的。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在位于所述物体(1)的表面(2)上的所述涂覆图案(3)区域，所述表面部分至少部分沿轴线(11)旋转对称地成形所述涂覆路径(6)被排列成以下方式：至少在旋转方向的部分区域，主方向(HR)与表面(2)是相切的。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述涂覆图案(3)的至少部分中，所述涂覆点(8)位于圆形轨迹(7)上，所述圆形轨迹(7)的旋转轴(22)与涂布头(5)的喷嘴的轴重合。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，第一涂覆路径(6a)和第二涂覆路径(6b)重叠，其中，在重叠区域(10)中，通过辅助轮廓限定的所述表面部分在第一涂覆路径(6a)和第二涂覆路径(6b)之间被划分。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，第一涂覆路径(6a)和第二涂覆路径(6b)横向重叠，从而使得在所述重叠区域(10)中，所述第一涂覆路径(6a)的至少一个轨迹(7a)和所述第二涂覆路径(6b)的一个轨迹(7b)一致，并且涂覆点(8)在所述第一涂覆路径(6a)的至少一个轨迹(7a)和第二涂覆路径(6b)的一个轨迹(7b)之间被划分，使得所述第一涂覆路径(6a)的至少一个轨迹(7a)和第二涂覆路径(6b)的一个轨迹(7b)共同形成连续的涂层。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，在所述重叠区域(10)中，至少一个所述涂覆点(8)比其相邻的涂覆点小至少20%。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述涂覆剂是釉面的，并且所述涂覆图案(3)包含平面图形元素。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述涂覆图案(3)包含至少另一种涂覆剂的另一种涂层。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-基于描述对象表面(2)的第一数据集和描述涂覆图案（3）的第二数据集，在数据处理系统中执行生成印刷数据，包括以下子步骤：
-加载数据集并建立几何关系；
-考虑到涂布头(5)与表面(2)之间的距离（DD），涂覆路径(Bi)及其轨迹(sj)的生成：从而使得涂覆图案(3)被涂覆路径至少完全覆盖;
-确定边缘轮廓(4)上的轨迹(7)的起始涂覆点（AP）和/或终止涂覆点（EP）的位置，所述边缘轮廓(4)以一定角度与轨迹(7)相交，从而使轨迹(7)切向地与边缘轮廓(4)相接触，并且/或者使得轨迹(7)到边缘轮廓(4)与轨迹(7)的相交点具有恒定的距离；
-在起始涂覆点（AP）和末端涂覆点（EP）之间填充轨迹（7）上的其他涂覆点（8），并确定轨迹（7）上相邻涂覆点（8）之间的点间距；
-校正涂覆点(8)的液滴尺寸，以达到目标层厚度；
-生成一个印刷数据集，其中包含特定于涂覆点的数据元素，每个数据元素至少包含一个或多个涂覆点(8)上与时间或位置相关的信息和与体积相关的信息；
-考虑到距离（DD），生成用于控制涂覆机器人的运动数据；
-将所述印刷数据集传输到实时涂布头控制器；
-将所述运动数据传输到涂布机器人控制器；
-基于印刷数据和运动数据执行涂覆过程。
22.一种用于在物体(1)的二维或弯曲表面(2)上形成涂覆图案(3)形式的涂层的设备，所述涂覆图案(3)由涂覆剂的涂覆点(8)组成，所述涂覆点(8)沿着一个或多个涂覆路径(6)的一个或多个轨迹(7)布置，其特征在于
数据处理系统(16)
-用于生成印刷数据集，该印刷数据集包含特定于涂覆点的数据元素，每个数据元素包含各个轨迹(7)的一个或多个涂覆点(8)的至少一个时间和/或位置有关的信息和一个体积有关的信息，其中，与时间和/或位置有关的信息的生成包括确定边缘轮廓(4)上的轨迹(7)的起始涂覆点(AP)和终止涂覆点(EP)，所述边缘轮廓(4)在与轨迹(7)以一定角度相交，使轨迹(7)切向地接触边缘轮廓(4)和/或与边缘轮廓(4)与轨迹(7)的交点具有恒定距离，并且
-为了生成涂覆过程的路径和控制数据，
实时过程控制器(17)，
涂布机器人(14)，用于将涂布头运动到物体(1)的表面(2)上方一定距离(DD)，
实时涂布头控制器，其配置为异步控制涂布头的至少两个印刷喷嘴，
具有至少一行印刷喷嘴的涂布头(5)，该印刷喷嘴适合于以离散的量将涂覆剂不接触地涂覆到表面上。
23.按照权利要求1所述的方法在物体(1)的平坦或弯曲表面(2)上的涂覆剂的涂覆图案(3)，其中涂覆图案(3)具有相对于彼此倾斜和/或弯曲的边缘轮廓(4)，由涂覆点(8)组成，其特征在于，所述涂覆点(8)绘制涂覆图案的边缘轮廓(4)，涂覆点(8)与涂覆图案(3)的各个边缘轮廓(4)相切地接触，或与边缘轮廓(4)具有恒定的距离，所述距离小于涂覆点(8)彼此之间的距离。
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