CN115003512A - 玩具人偶制造 - Google Patents

Abstract

喷墨打印系统包括：产生设备，所述产生设备被构造成接收原始主体模板并基于所述原始主体模板产生三维主体；计量设备，所述计量设备被构造成从所述产生设备接收所产生的所述三维主体并且地形学地扫描所接收的所述三维主体，从而产生所述三维主体的更新的主体模板；控制设备，所述控制设备与所述计量设备通信；以及喷墨打印设备。所述控制设备被构造成接收所述更新的主体模板并且基于所述更新的主体模板创建地形学的打印设计。所述喷墨打印设备与所述控制设备通信，并且被构造成接收所述三维主体并将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体。

Description

玩具人偶制造

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月15日提交的美国申请No.62/936,132的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种喷墨打印设备和系统，其被构造成制作三维主体(例如具有动物或人的外观的玩具人偶的头部)以及利用设计装饰三维主体。例如，可以使用所描述的喷墨打印设备和系统来创建人的面部，包括在面部上形成三维轮廓并将特征施加于三维轮廓。

背景技术

玩偶和可动人偶可以被定制为类似于特定的人。包括扫描仪和三维打印机的技术可以用于定制的头部和主体。面部特征可以通过使用喷墨被打印到头部上。

发明内容

在一些一般方面中，描述了一种在三维主体上打印的方法。该方法包括：接收已经基于原始主体模板形成的三维主体；地形学地扫描所接收的所述三维主体的打印区域；基于地形学的所述扫描，产生所述三维主体的所述打印区域的更新的主体模板；基于所述更新的主体模板创建地形学的打印设计；以及将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体的所述打印区域。

实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，通过确定所述打印区域的基准平面和所述基准平面的取向，可以基于地形学的所述扫描产生所述三维主体的所述更新的主体模板。

通过创建说明所述三维主体的所述打印区域的三维特征的二维打印设计，可以基于所述更新的主体模板创建所述地形学的打印设计。

该方法可以进一步包括用固定件设备相对于喷嘴固定所述三维主体，通过所述喷嘴输送墨，从而将创建的所述地形学的打印设计施加到所述三维主体的所述打印区域。该方法还可以包括在用所述固定件设备固定所述三维主体之前，基于所述更新的主体模板创建所述固定件设备。通过构建引导板可以创建所述固定件设备，所述引导板被构造成安装到基板，使得在所安装的所述基板和所述引导板之间限定有主体体积，其中所述引导板包括打印开口。通过形成所述引导板的相互作用区域以补充所述三维主体的前部区域，可以构建所述引导板，所述前部区域包围所述三维主体的所述打印区域。通过将所述三维主体在所述基板和所述引导板之间夹在所述主体体积中使得所述三维主体的所述打印区域通过所述打印开口暴露，可以用所述固定件设备固定所述三维主体。通过使所述引导板与所述三维主体的前部区域接触，可以用所述固定件设备固定所述三维主体，所述前部区域包围所述打印区域。

通过根据所述地形学的打印设计通过一个或多个喷嘴朝向所述三维主体喷射墨，可以将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体。

通过控制与所述三维主体的前部区域接触的引导板和一个或多个喷嘴之间的距离，可以将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体的所述打印区域。所述三维主体的所述前部区域限定并包围通过所述引导板的打印开口暴露于所述一个或多个喷嘴的打印区域。

在其他的一般方面中，喷墨打印系统包括：产生设备，所述产生设备被构造成接收原始主体模板并基于所述原始主体模板产生三维主体；计量设备，所述计量设备被构造成从所述产生设备接收所产生的所述三维主体并且地形学地扫描所接收的所述三维主体，从而产生所述三维主体的更新的主体模板；控制设备，所述控制设备与所述计量设备通信，所述控制设备被构造成接收所述更新的主体模板并且基于所述更新的主体模板创建地形学的打印设计；以及喷墨打印设备，所述喷墨打印设备与所述控制设备通信，并且被构造成接收所述三维主体并将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体。

实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，所述喷墨打印设备可以包括喷嘴，所述喷嘴被构造成根据创建的所述地形学的打印设计来喷射墨。所述喷墨打印设备可以包括固定件设备，所述固定件设备被构造成相对于所述喷嘴固定所述三维主体。所述固定件设备可以包括引导板和基板，所述引导板和所述基板能够连接以限定主体体积，并且所述引导板限定打印开口，所述引导板基于所述更新的主体模板成形。所述引导板可以具有与所述三维主体的前部区域互补的几何形状，所述前部区域包围供所述墨施加的打印区域。

在其他的一般方面中，喷墨打印设备包括：墨供应设备，所述墨供应设备包括用于储存墨的一个或多个贮存器和一个或多个喷嘴，每个喷嘴在与所述贮存器中的至少一个贮存器流体连通的第一端处和在与目标打印区域对准的第二端处限定开口；以及固定件设备，所述固定件设备被构造成与所述目标打印区域相互作用。所述固定件设备包括：基板；引导板，所述引导板被构造成连接到所述基板，当所述固定件设备围绕所述目标打印区域时，所述引导板面向一个或多个喷嘴；以及一个或多个子固定件。每个子固定件由所述引导板和所述基板的相应且对准的部分限定，每个引导板部分具有与三维主体的前部区域互补的地形学形状，并且每个引导板部分限定打印开口，所述打印开口大于限定在所述三维主体的所述前部区域内的打印区域。

实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。例如，当所述引导板和所述基板安装于彼此时，每个三维主体可以被固定在基板部分和所述引导板部分之间，并且每个三维主体的所述打印区域通过所述引导板部分的所述打印开口暴露。

所述喷嘴可以被构造成根据基于所述三维主体的地形学形状的地形学的打印设计从一个或多个贮存器朝向所述目标区域喷射墨。

喷墨打印设备还可以包括与所述墨供应设备通信的控制系统，所述控制系统被构造成基于地形学的打印设计来控制从所述一个或多个喷嘴射出的所述墨的一个或多个属性。

在使用中，每个引导板部分可以与所述三维主体的所述前部区域接触，并且所述引导板部分与一个或多个喷嘴之间的距离可以受控制。

喷墨打印设备还可以包括固定件制造装置，所述固定件制造装置被构造成在产生所述三维主体之后接收关于所述三维主体的地形学形状的信息，并且基于该接收到的信息调整所述引导板部分的几何结构，使得当所述三维主体被固定在所述固定件设备中时所述引导板部分具有与所述三维主体更紧密的接口。

当使用喷墨打印来装饰三维区域(例如面部)时，在单个操作中将涂料或墨施加到整个面部，并且可以在任何一次打印几十个头部。因此，在打印期间，喷墨打印需要头部相对于喷墨喷嘴的非常精确的放置和取向。此外，甚至在喷墨打印开始之前，每个头部可能在注射成型期间经受不均匀的收缩或粘附，并且这导致头部中的轻微和不一致的变形。在现有的喷墨打印设备和方法中，这种变形可能导致未对准的面部装饰和高百分比的有缺陷的面部。而且，所描述的喷墨打印设备、系统和方法考虑到头部中存在的变形，该变形可能影响打印特征在面部上的放置。在一些方面中，通过用固定件配准头部的前部(与背部或后部相反)来将头部放置在固定件中。

喷墨打印设备、系统和方法的一些方面可能更适合于特定尺寸的头部，例如，用于小于6英寸高的玩具人偶的头部。而其他方面可能更适合于用于大于6英寸高的玩具人偶的头部。

附图说明

图1是喷墨打印系统的框图，喷墨打印系统包括被构造成产生三维主体的产生设备、被构造成从三维主体产生地形学的(topographical)打印设计的计量设备、控制设备和被构造成将地形学的打印设计施加于三维主体的喷墨打印设备；

图2是图1的产生设备的实施方案的框图；

图3是图1的喷墨打印设备的实施方案的框图；

图4A是图1的喷墨打印设备的实施方案的框图，包括用于接收和保持三维主体的固定件设备的实施方案的侧剖视图；

图4B是图4A的固定件设备的实施方案的侧剖视图；

图4C是图4B的固定件设备的实施方案的侧剖视图，示出了在三维主体和固定件设备之间的有效配合；

图5A是用于图1的喷墨打印设备中并且被构造成接收多个三维主体的固定件设备的实施方案的俯视立体和闭合视图；

图5B是图5A的固定件设备的俯视立体和打开视图；

图6是用于图1的喷墨打印设备中并且被构造成接收四个三维主体的固定件设备的实施方案的分解立体俯视图；

图7是图6的固定件设备的框架和引导板的俯视立体图，固定件设备包括框架和引导板的组件；

图8是由图1的喷墨打印系统执行的示例性步骤的流程图；

图9A是组装好的图7的框架和引导板的仰视立体图，且在多个开口的每个开口中接收有主体；

图9B是示出在主体被接收在如图9A所示的每个开口中之后基板正被安装到组装好的图7的框架和引导板以形成固定件设备的立体图；以及

图9C是组装好的固定件设备的俯视和仰视立体图。

具体实施方式

参考图1，示出了喷墨打印系统100。喷墨打印系统100包括产生设备110、计量设备130、控制设备140和喷墨打印设备150。控制设备140处于与计量设备130和喷墨打印设备150通信的状态。

产生设备110被构造成接收原始主体模板111并基于原始主体模板111产生三维主体112。计量设备130被构造成从产生设备110接收所产生的三维主体112。计量设备130地形学地扫描所接收的三维主体112，从而产生三维主体112的更新的主体模板132。更新的主体模板132和原始主体模板111之间的差异揭示了关于三维主体112的产生如何超出原始主体模板111地影响或修改三维主体112的形状的信息。控制设备140被构造成接收更新的主体模板132并基于更新的主体模板132创建地形学的打印设计142。

喷墨打印设备150被构造成接收三维主体112并将创建的地形学的打印设计142施加到三维主体112的三维区域112-3D。例如，如下所述，喷墨打印设备150包括相对于彼此处于可控制和可调整的位置中的固定件设备155和墨供应设备170。固定件设备155被构造成接收和固定三维主体112。墨供应设备170被构造成根据创建的地形学的打印设计142将墨或涂料173施加到三维主体112。

一旦由产生设备110形成三维主体112，就需要使用注射打印设备150通过喷墨打印来打印三维区域112-3D的设计元素。然而，甚至在喷墨打印开始之前，三维主体112和区域112-3D可能已经通过产生设备110的真实处理而变形，使得三维主体112还与原始主体模板111不匹配。主体112的这些变形是不可预见和不可预测的。例如，如果产生设备110是注射成型设备，则三维主体112在从产生设备110移除之后并且在主体112已经完全冷却之后可能收缩。因此，主体112可能与原始主体模板111不匹配。

因此，喷墨打印设备150不使用原始主体模板111；相反，喷墨打印设备150使用更新的主体模板132。尤其地，可以基于更新的主体模板132在一个或多个方面更新喷墨打印设备150。以这种方式，主体112的三维区域112-3D和施加到主体112的三维区域112-3D的墨或设计更一致地对准，并且将施加到主体112的三维区域112-3D的墨或设计调整为适应在产生设备110中的产生期间发生的主体112的不可预见的变化。

例如，可以基于更新的主体模板132制造固定件设备155。尤其地，用固定件制造装置159制造固定件设备155。固定件制造装置159接收更新的主体模板132，并基于更新的主体模板132调整如何设计固定件设备155。例如，主体112的三维区域112-3D与固定件设备155的表面之间的接口可以被设计用于提供更紧密且更稳固的嵌合，如参考图3更详细地讨论的并且也在图4A和4B中示出的那样。

作为另一示例，墨供应设备170可以基于地形学的打印设计142来调整墨173如何被施加到主体112的三维区域112-3D，控制设备140从更新的主体模板132产生地形学的打印设计142。也就是说，可以调整施加到区域112-3D的插图以适应在主体112的产生期间发生的变化，这种变化被捕获在地形学的打印设计142中。

在一些实施方案中，三维主体112是玩具、玩偶或可动人偶的头部，如图1所示。在这种情况下，区域112-3D是头部的面部。在其他实施方案中，三维主体112是玩具、玩偶或可动人偶的人形形式的另一部分。例如，三维主体112可以是玩具、玩偶或可动人偶的躯干，并且区域112-3D可以是躯干的胸部表面。作为另一示例，三维主体112可以是附肢，诸如玩具、玩偶或可动人偶的臂或腿，并且区域112-3D可以是该附肢的表面。在其他实施方案中，三维主体112是玩具(诸如玩具枪或玩具电子产品)的形状。

再次参考图1，计量设备130可以使用三维扫描来分析主体112的三维区域112-3D。尤其地，扫描可以收集关于区域112-3D的形状的数据。计量设备130使用该收集的数据来构建更新的主体模板132，其是表示主体112的形状的数字三维模型。因此，更新的主体模板132可以包括主体112的区域112-3D上的几何样本的点云。这些点可以用于推断区域112-3D的形状。

计量设备130包括相对于三维扫描仪固定主体112的扫描固定件，并且三维扫描仪在处于其视场中的表面处收集关于区域112-3D或主体112的信息。

在一些实施方案中，扫描主体112的整个表面，包括区域112-3D。通过扫描主体112的整个表面(而不仅仅是区域112-3D)，可以获得区域112-3D和墨供应设备170之间的更精确的配准。例如，并且另外参考图4A和4B，主体112的后部区域112-R和区域112-3D(其可以被认为在主体112的前部区域处)均被扫描。从扫描区域112-3D获得的信息(其结合到更新的主体模板132中)可以由固定件制造装置159使用，从而调整固定件设备155的设计方式。具体地，这是有用的，因为固定件设备155与区域112-3D或环绕区域112-3D的表面接触。

从扫描后部区域112-R获得的信息(其结合到更新的主体模板132中)可以用于使固定件设备155的基板部分成形，这种基板部分在喷墨打印期间与区域112-R处于物理接触。例如，参考图3，并且还参考下面更详细讨论的图4A和4B，固定件设备355包括基板部分356p，当主体112放置在固定件设备355的主体体积374中时，基板部分356p接收主体112的后部区域112-R。主体体积374是固定件设备355的子固定件358的开放体积，开放体积被限定在基板部分356p和引导板部分357p之间，并且主体体积374被构造成接收主体112，如下面更详细地讨论的那样。基板部分356p可以包括软垫456p(参见图4A和4B)，并且可以基于更新的主体模板132中的与后部区域112-R相关的信息来创建软垫456p。在形成软垫456p之后，可以将其固定(例如，通过粘合剂)到基板部分356p的内侧。软垫456p能够吸收当主体112插入固定件设备355(或455)的主体体积374中时施加到主体112的一些力。软垫456p还使得固定件设备355能够容许当主体112由产生设备110形成时发生的主体112的变形或收缩的变化。软垫456p可以由弹性且稳定的材料制成，例如橡胶、硅或其他热固性软塑料。软垫456p应该能够承受老化而不会在每次使用时永久变形，以便维持对主体112的一致的保持力。软垫456p的形状可以是平坦表面，或者其形状可以符合主体112的后部区域112-R的形状。例如，软垫456p的形状可以取决于喷墨打印的精度要求和主体112的尺寸。

更新的主体模板132可以被认为是由三维扫描仪产生的图片，并且这样的图片描述了在该图片中的每个点处距区域112-3D的距离。这允许识别该图片中每个点的三维位置。

计量设备130可以在一次或多次扫描之后捕获主体112的完整模型。此外，计量设备130可以从不同方向捕获各种扫描，以获得关于主体112的所有侧面或区域112-3D的不同曲线/轮廓的信息。这些扫描被组合到公共参考系统中(使用对准或配准)，然后被合并以创建完整的三维模型(其是更新的主体模板132)。

在一些实施方案中，计量设备130使用可以是有源或无源的非接触(即，无接触)技术。例如，计量设备130可以包括发射出某种辐射或光的辐射源以及检测该辐射相对于主体112的反射或透射的检测器，以便探测主体112。所使用的可能的发射类型包括光(诸如激光)、超声波或X射线。作为另一示例，计量设备130缺少辐射源，并且检测器检测反射的环境辐射(诸如可见光或红外光)。计量设备130可以是立体系统、通常使用单个相机的光度系统或剪影技术。在其他实施方案中，计量设备130使用接触技术。

作为示例，计量设备130包括使用激光三角测量或结构光技术的三维(3D)扫描技术。

作为另一示例，计量设备130包括基于激光的3D扫描仪，其使用称为三角法的三角测量的处理，该处理可以将3D形状精确地捕获为数百万个点。这种基于激光的3D扫描仪通过将激光线或多条线投射到对象上并且然后用单个传感器或多个传感器捕获其反射来工作。这种传感器位于距激光源的已知距离处。可以通过计算激光的反射角来进行精确的点测量。

作为另一示例，计量设备130包括使用蓝色或白色发光二极管(LED)投射的光的投射光或结构光3D扫描仪。由条、块或其他形状构成的光图案被投射到主体112上。一个或多个传感器查看那些图案或结构化形状的边缘以确定主体112的3D形状。可以使用三角法的三角测量方法，这是因为从传感器到光源(LED)的距离是已知的。

再次参考图1，控制设备140被构造成接收更新的主体模板132并基于更新的主体模板132创建地形学的打印设计142。控制设备140包括电子处理器、电子储存器和输入/输出(I/O)接口。电子处理器是适合于执行计算机程序的一个或多个处理器(诸如通用或专用微处理器)以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器从只读存储器或随机存取存储器或从这两者接收指令和数据。电子处理器可以是任何类型的电子处理器。电子储存器可以是易失性存储器(诸如RAM)或非易失性存储器。在一些实施方案中，电子储存器可以包括非易失性和易失性部分或部件两者。电子储存器储存可能作为计算机程序的指令，该指令在被执行时使处理器与控制设备140中的其他部件或喷墨打印系统100的其他部件通信。I/O接口是允许控制设备140接收和/或提供数据和信号给喷墨打印系统100的其他部件、操作者和/或在另一电子装置上运行的自动化处理的任何类型的电子接口。例如，I/O接口可以包括触摸屏或通信接口中的一个或多个。

参考图2，示出了产生设备110的实施方案210。在该实施方案中，产生设备210是注射成型设备，其中材料213被注射到注射模具215的腔214中。注射模具215由一对模具部件216、217构成，模具部件216、217限定相应的腔216c、217c；当模具部件216、217安装于彼此时(如图2所示)，形成腔214。腔216c、217c的形状以及由此腔214的形状确定三维主体112的形状，包括形成要利用设计打印的三维区域112-3D(诸如面部)的任何三维方面或轮廓。

尽管不是必需的，但是注射模具215的模具部件216、217可以使用计算机辅助制造(诸如计算机引导的机床)来制成。

参考图3，示出了喷墨打印设备150的实施方案350。喷墨打印设备350包括相对于彼此以已知且可调整的方式布置的墨供应设备370和固定件设备355。墨供应设备370包括一个或多个贮存器371和一个或多个喷嘴372，每个贮存器371用于储存墨。每个喷嘴372在与贮存器371中的至少一个贮存器流体连通的第一端处和在与目标区域378对准的第二端处限定开口373。开口373沿着轴向375延伸。

固定件设备355被构造成与目标区域378相互作用，并且当目标区域378由固定件设备355适当地围绕时，由固定件设备355限定的Z方向与轴向375平行并重叠。按照惯例，Z方向从主体112的背侧朝向主体112的区域112-3D延伸。固定件设备355包括：基板356和被构造成连接到基板356的引导板357。固定件设备355包括一个或多个子固定件358，每个子固定件358由引导板357的部分357p和基板356的部分356p限定。部分356p、357p沿着Z方向对准。

每个引导板部分357p包括面向主体体积374的表面357s，表面357s具有与三维主体112的区域112-3D互补的地形学形状，如下文所讨论的那样。每个引导板部分357p限定打印开口359p，打印开口359p大于在三维主体112的区域112-3D内限定的打印区域。当主体被放置在主体体积374中时，引导板部分357接收区域112-3D并且基板部分356p接收主体112的后部区域112-R。

当目标区域378由固定件设备355围绕时，引导板357面向一个或多个喷嘴372。当主体体积374和Z方向与轴向375对准时，打印开口359p暴露于喷嘴372的开口373。

在喷墨打印设备350的操作中，三维主体112被接收在主体体积374中，并且当引导板357和基板356彼此安装时，三维主体112被固定在基板部分356p和引导板部分357p之间。每个引导板部分357p与三维主体112的前部区域(在区域112-3D的外缘周围)处于接触，并且引导板部分357p与一个或多个喷嘴372之间的距离受控制。三维主体112的区域112-3D通过引导板部分357p的打印开口359p暴露。这意味着区域112-3D也暴露于喷嘴372的开口373。

喷嘴372被构造成根据地形学的打印设计142从一个或多个贮存器371朝向目标区域378并沿着-Z方向喷射墨，地形学的打印设计142基于由计量设备130确定的三维主体112的地形学形状，如上文所讨论的那样。

喷墨打印设备350还可以包括与墨供应设备370(和贮存器371)通信的专用控制系统376以及控制设备140。控制系统376被构造成基于地形学的打印设计142控制从一个或多个喷嘴372射出的墨173的一个或多个属性。

如上文参考图1所讨论的那样，基于更新的主体模板132，在一个或多个方面中更新喷墨打印设备150。因此，参考图3和图4，主体112的三维区域112-3D和施加到主体112的三维区域112-3D的墨或设计更一致地对准，这是因为在固定件设备155和三维区域112-3D之间的接口是基于更新的主体模板132来调整的。并且，基于地形学的打印设计142(其从更新的主体模板132产生)来调整施加到主体112的三维区域112-3D的墨或设计，以适应在产生设备110中的产生期间发生的对主体112的不可预见的改变。

例如，墨供应设备370可以基于地形学的打印设计142来调整墨373施加到主体112的三维区域的方式。尤其地，控制系统376可以基于地形学的打印设计142设计或产生用于喷墨打印的插图377。喷嘴372根据插图377在打印期间沿着-Z方向朝向区域112-3D(其可以是头部的面部)喷射墨173。

作为另一示例，参考图1，固定件制造装置159从控制设备140接收更新的主体模板132，并且基于更新的主体模板132调整设计表面357s的方式，从而在区域112-3D和表面357s之间的接口处提供更紧密和更稳固的嵌合。具体地，基于更新的主体模板132形成表面357s的地形学形状。固定件制造装置159使用更新的主体模板132来构建固定件设备355的引导板部分357p，引导板部分357p在喷墨打印期间保持主体112。固定件制造装置159可以使用计算机数字控制(CNC)来切割或成形引导板部分357p的形状，从而调整表面357s的几何形状，并且这是基于更新的主体模板132来完成的。以这种方式，表面357s更精准地成形为类似于从产生设备110输出的主体112。表面357s具有与三维主体112的区域112-3D的外缘互补的几何形状。

如图4A所示，固定件设备355，并且具体地，每个子固定件358被设计成使得当主体112放置在主体体积374内时与主体112的区域112-3D而非主体112的后部区域112-R配准。这意味着其是主体112的相对于喷嘴372放置在已知位置的区域112-3D。通过使用区域112-3D(其面向喷嘴372)而非主体112的后部区域112-R来与喷嘴372(并且因此与墨供应设备170)配准，由于形成主体112的注射成型工艺(由如图1所示的产生设备110执行)而从主体112的区域112-3D延伸到后部区域112-R的累积变形作为喷墨打印(由如图1所示的喷墨打印设备150执行)中的因素被移除。尤其地，每个引导板部分357p与主体112的区域112-3D配准。并且，因为每个引导板部分357p也与喷嘴372配准，所以整个喷墨打印设备150具有区域112-3D相对于喷射到区域112-3D的墨173的更精确的放置。

主体112的后部区域112-R与基板部分356p配准，而基板部分356p未放置在相对于喷嘴372已知的位置。因此，主体112的后部区域112-R未与引导板部分357p或喷嘴372或墨供应设备170配准。这是重要的，因为如上所讨论的那样，在(通过产生设备110)产生主体112期间可能出现不可预测的变形，并且依赖于主体112的后部区域112-R的任何配准将无法捕获主体112中的在后部区域1112-R和待打印的区域112-3D之间的这些不可预测的变形。另外，基板部分356p可以包括符合后部区域112-R的形状的可变形表面，如图4A所示，以进一步改善主体112和子固定件358之间的固定和配合。

以这种方式，如果主体112是头部并且区域112-3D是头部的面部，则子固定件358仅依赖于有效的配合雕刻，例如面部上的前额、面颊和下巴。即使整个面部由于在注射成型(由产生设备110执行)期间的收缩而略微压下，面部(诸如眼球和嘴唇)上的三维特征的位置也保持不变，并且对由喷墨打印设备150施加的喷墨装饰的精度具有微不足道的影响。

图4B示出了子固定件358的平面图，其示出当主体112放置在主体体积374中时的另一视图。

如图4C所示，在固定件设备355的引导板部分357p中配准的区域112-3D的取向和平面角度与喷墨打印位置和角度(由轴向375限定)匹配，这是因为喷墨插图377和固定件设备355的引导板部分357p均是由相同的更新的主体模板132构建的。使用更新的主体模板132来制作喷墨插图377(使用地形学的打印设计142)以及固定件设备355的面部引导板部分357p(使用固定件制造装置159)在一个处理或操作中实现了多次打印的一致对准。

接下来，参考图5A和5B，讨论可以在喷墨打印设备350中使用的固定件设备555的另一实施方案。固定件设备555能够接收六十个主体112(在该示例中，其被成形为头部H)。因此形成六十个子固定件，每个子固定件包括引导板部分557p和基板部分556p，并且每个子固定件限定开口559p。固定件设备555包括引导板557和基板556，引导板557在相应的开口559p中接收头部H，基板556相对于引导板557铰接。引导板部分557p在引导板557中布置为二维阵列，并且基板部分556p在基板556中布置为二维阵列，使得每个子固定件包括与相应的引导板部分对准的基板部分。

图5A示出了闭合的固定件设备555的俯视立体图，其中已经放置了一些头部H。当闭合时，基板556和引导板557闩锁在一起，使得头部H在其相应的主体体积374中被稳固在基板556和引导板557之间。引导板557的前侧557f暴露，并且每个面部F的打印区域(区域112-3D)暴露。图5B示出了打开状态下的固定件设备555的立体图，其中已经放置了一些头部H。在打开状态下，基板556与引导板557分离，并且引导板557的背侧557b以及每个头部H的后部区域112-R暴露。每个基板部分556p包括与每个打印开口559p配准的软垫556pp(在打开状态下可见)，使得当头部H放置在主体体积374中并且基板556和引导板557闩锁在一起时，头部H的后部区域112-R与软垫556pp接触，软垫与相应的主体体积374和相应的打印开口559p对准。

在产生头部H的每个面部F的更新的主体模板132之后(图1)，(经由固定件制造装置159)加工接收面部F的每个引导板部分557p的表面557s，以精确地匹配将被接收在该主体体积374中的相应面部F。每个表面557s的加工是基于更新的主体模板132的。一旦所有面部F都插入其相应的主体体积374中，就通过安装(例如通过闩锁)基板556和引导板557来闭合固定件设备555，并且然后将闭合的固定件设备555放置在工作台上。

喷墨插图377已经被调整以适应在固定件设备555中的每个面部F的地形学的打印设计142，并且然后当固定件设备555在工作台上时，喷墨打印设备150在面部F上操作。

在一些实施方案中，为了提高制造效率，固定件设备555被构造成接收基于相同的原始主体模板111形成的六十个主体112。在一些实施方案中，放置到固定件555中的每个主体112可以由计量设备130单独扫描。然后，在这些实施方案中，引导板部分557p和基板部分556p中的每一个以及限定打印开口559p的每个子固定件被构建为匹配接收在该打印开口559p中的相应主体112。在其他实施方案中，仅放置到固定件555中的单个主体112由计量设备130单独扫描。然后，在这些实施方案中，引导板部分557p和基板部分556p中的每一个以及限定打印开口559p的每个子固定件被构建为匹配单个扫描的主体112，因此每个子固定件彼此相同。

参考图6和图7，示出了可以用于喷墨打印设备350中的固定件设备655的另一实施方案。在该实施方案中，固定件设备655能够接收一排主体112(在该示例中，其被成形为头部H)。在该示例中，该排可以容纳四个主体112。固定件设备655包括引导板657和基板656。形成四个子固定件，每个子固定件包括引导板657的部分657p_i和基板656的相应且对准的部分656p_i。每个子固定件限定开口659p_i。在该实施方案中，固定件设备655还包括刚性框架679，可移除的引导板657和可移除的基板656固定到该刚性框架679中。以这种方式，引导板657和/或基板656可以被移除并且可以替换成新的引导板657和新的基板656。例如，如果从主体112的一个或多个新扫描产生更新的主体模板132，则可以用新的引导板657替换引导板657。待打印的主体112被接收在相应的开口659p_i中，并且然后被接收在固定到引导板657的基板656中。

参考图8，执行步骤880。最初，创建原始主体模板111(881)。从原始头部模板111创建主数字文件(MDF)(882)，并且该主数字文件MDF用于制作或制造产生设备110(883)。例如，如果产生设备110是上面在图2中示出的注射模具215，则注射模具215的相应模具部件216、217的腔216c、217c可以基于主数字文件(MDF)通过使用数控机床来加工(直接切割)相应的原材料来形成。可以用于形成腔216c、217c的另一种方法是铸造。一旦产生了注射模具215(883)，则产生设备110使用例如注射成型来形成主体112(884)。

既然形成了主体(884)，计量设备130通过扫描主体112来创建更新的主体模板132(885)，如图1所示。基于该更新的主体模板132创建固定件设备855和用于喷墨打印设备150的插图(886)，如图1所示。通过将区域112-3D(而非主体112的后部区域R)与墨供应设备170配准，将主体112放置到固定件设备355(主体体积374)中(887)，如图4A和4B所示。一旦将主体112放置到固定件设备355中，则喷墨打印设备150通过打印开口359p将设计施加到区域112-3D(888)。

例如，参考图9A，在引导板657已经固定在刚性框架679内之后，主体112_1、112_2、112_3和112_4被推入引导板657的相应开口659p_1、659p_2、659p_3和659p4中。然后，如图9B所示，基板656被固定到刚性框架679，使得软垫656p_i与每个主体112_i的相应后部区域112-R对准。然后，完全组装的固定件设备655准备好结合到喷墨打印设备150中，如图9C所示。每个主体112_i的区域112-3D通过引导板657的相应开口659p_i完全暴露，以使得区域112-3D能够被供应设备370打印。

Claims (32)

1.一种在三维主体上打印的方法，所述方法包括：

接收已经基于原始主体模板形成的三维主体；

地形学地扫描所接收的所述三维主体的打印区域；

基于地形学的所述扫描，产生所述三维主体的所述打印区域的更新的主体模板；

基于所述更新的主体模板创建地形学的打印设计；以及

将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体的所述打印区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中基于地形学的所述扫描产生所述三维主体的所述更新的主体模板包括确定所述打印区域的基准平面和所述基准平面的取向。

3.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述更新的主体模板创建所述地形学的打印设计包括创建二维打印设计，所述二维打印设计说明所述三维主体的所述打印区域的三维特征。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括用固定件设备相对于喷嘴固定所述三维主体，通过所述喷嘴输送墨，从而将创建的所述地形学的打印设计施加到所述三维主体的所述打印区域。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括在用所述固定件设备固定所述三维主体之前，基于所述更新的主体模板创建所述固定件设备。

6.根据权利要求5所述的方法，其中创建所述固定件设备包括构建引导板，所述引导板被构造成安装到基板，使得在所安装的所述基板和所述引导板之间限定有主体体积，其中所述引导板包括打印开口。

7.根据权利要求6所述的方法，其中构建所述引导板包括形成所述引导板的相互作用区域以补充所述三维主体的前部区域，所述前部区域包围所述三维主体的所述打印区域。

8.根据权利要求6所述的方法，其中用所述固定件设备固定所述三维主体包括将所述三维主体在所述基板和所述引导板之间夹在所述主体体积中，使得所述三维主体的所述打印区域通过所述打印开口暴露。

9.根据权利要求6所述的方法，其中用所述固定件设备固定所述三维主体包括使所述引导板与所述三维主体的前部区域接触，所述前部区域包围所述打印区域。

10.根据权利要求1所述的方法，其中将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体包括根据所述地形学的打印设计通过一个或多个喷嘴朝向所述三维主体喷射墨。

11.根据权利要求1所述的方法，其中将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体的所述打印区域包括控制与所述三维主体的前部区域接触的引导板和一个或多个喷嘴之间的距离，其中所述三维主体的所述前部区域限定并包围通过所述引导板的打印开口暴露于所述一个或多个喷嘴的打印区域。

12.一种喷墨打印系统，包括：

产生设备，所述产生设备被构造成接收原始主体模板并基于所述原始主体模板产生三维主体；

计量设备，所述计量设备被构造成从所述产生设备接收所产生的所述三维主体并且地形学地扫描所接收的所述三维主体，从而产生所述三维主体的更新的主体模板；

控制设备，所述控制设备与所述计量设备通信，所述控制设备被构造成接收所述更新的主体模板并且基于所述更新的主体模板创建地形学的打印设计；以及

喷墨打印设备，所述喷墨打印设备与所述控制设备通信，并且被构造成接收所述三维主体并将创建的所述地形学的打印设计施加于所述三维主体。

13.根据权利要求12所述的喷墨打印系统，其中所述喷墨打印设备包括喷嘴，所述喷嘴被构造成根据创建的所述地形学的打印设计来喷射墨。

14.根据权利要求13所述的喷墨打印系统，其中所述喷墨打印设备包括固定件设备，所述固定件设备被构造成相对于所述喷嘴固定所述三维主体。

15.根据权利要求14所述的喷墨打印系统，其中所述固定件设备包括引导板和基板，所述引导板和所述基板能够连接以限定主体体积，并且所述引导板限定打印开口，所述引导板基于所述更新的主体模板成形。

16.根据权利要求15所述的喷墨打印系统，其中所述引导板具有与所述三维主体的前部区域互补的几何形状，所述前部区域包围供所述墨施加的打印区域。

17.一种喷墨打印设备，包括：

墨供应设备，所述墨供应设备包括用于储存墨的一个或多个贮存器和一个或多个喷嘴，每个喷嘴在与所述贮存器中的至少一个贮存器流体连通的第一端处和在与目标区域对准的第二端处限定开口；以及

固定件设备，所述固定件设备被构造成与所述目标区域相互作用，其中所述固定件设备包括：

基板；

引导板，所述引导板被构造成连接到所述基板，其中当所述固定件设备围绕所述目标区域时，所述引导板面向一个或多个喷嘴；以及

一个或多个子固定件，每个子固定件由所述引导板和所述基板的相应且对准的部分限定，每个引导板部分具有与三维主体的前部区域互补的地形学形状，并且每个引导板部分限定打印开口，所述打印开口大于限定在所述三维主体的所述前部区域内的打印区域。

18.根据权利要求17所述的喷墨打印设备，其中当所述引导板和所述基板安装于彼此时，每个三维主体被固定在基板部分和所述引导板部分之间，并且每个三维主体的所述打印区域通过所述引导板部分的所述打印开口暴露。

19.根据权利要求17所述的喷墨打印设备，其中所述喷嘴被构造成根据基于所述三维主体的地形学形状的地形学的打印设计从一个或多个贮存器朝向所述目标区域喷射墨。

20.根据权利要求17所述的喷墨打印设备，进一步包括：与所述墨供应设备通信的控制系统，所述控制系统被构造成基于地形学的打印设计来控制从所述一个或多个喷嘴射出的所述墨的一个或多个属性。

21.根据权利要求17所述的喷墨打印设备，其中在使用中，每个引导板部分与所述三维主体的所述前部区域接触，并且所述引导板部分与一个或多个喷嘴之间的距离受控制。

22.根据权利要求17所述的喷墨打印设备，进一步包括：固定件制造装置，所述固定件制造装置被构造成在产生所述三维主体之后接收关于所述三维主体的地形学形状的信息，并且基于该接收到的信息调整所述引导板部分的几何结构，使得当所述三维主体被固定在所述固定件设备中时所述引导板部分具有与所述三维主体更紧密的接口。

23.一种喷墨打印设备，包括：

墨供应设备，所述墨供应设备限定轴向和与所述轴向对准的目标区域；

固定件器件，所述固定件器件被构造成将三维主体保持在主体体积中，所述固定件设备包括：

引导板，所述引导板包括引导板部分，所述引导板部分在三维主体被接收在所述主体体积中时与所述三维主体的前部区域接触；以及

基板，所述基板相对于所述引导板布置以限定所述主体体积，

其中在操作中，当所述目标区域由所述固定件设备围绕并且由所述基板和所述引导板限定的Z方向与所述墨供应设备的轴向重叠时，所述固定件设备与所述喷墨供应设备对准；以及

控制系统，所述控制系统与所述墨供应设备和所述固定件器件通信，并且在操作中，所述控制系统被构造成配准所述三维主体的所述前部区域与所述墨供应设备之间的距离。

24.根据权利要求23所述的喷墨打印设备，其中所述引导板部分具有与所述三维主体的前部区域互补的三维几何形状，所述前部区域包围所述三维主体的面向所述墨供应设备的打印区域。

25.根据权利要求24所述的喷墨打印设备，其中所述三维主体的所述打印区域通过所述引导板部分中的打印开口暴露于所述墨供应设备。

26.根据权利要求23所述的喷墨打印设备，其中所述墨供应设备包括被构造成储存墨的一个或多个贮存器和一个或多个喷嘴，每个喷嘴在与所述贮存器中的至少一个贮存器流体连通的第一端处和在与所述目标区域对准的第二端处限定开口。

27.根据权利要求23所述的喷墨打印设备，其中所述控制系统被构造成基于地形学的打印设计来控制从所述一个或多个喷嘴射出的所述墨的一个或多个属性。

28.根据权利要求23所述的喷墨打印设备，其中所述控制系统被构造成基于配准的所述距离来调整所述引导板部分与所述墨供应设备的喷嘴之间的所述距离。

29.根据权利要求23所述的喷墨打印设备，其中所述控制系统被构造成至少基于所述三维主体的所述前部区域与所述墨供应设备之间的配准的所述距离来调整所述三维主体的所述前部区域与所述墨供应设备之间的距离。

30.根据权利要求23所述的喷墨打印设备，其中在所述引导板部分中配准的所述三维主体的所述前部区域的取向和平面角度与喷墨打印的位置和角度匹配。

31.根据权利要求23所述的喷墨打印设备，其中所述控制系统不依赖于所述三维主体的后部区域与所述墨供应设备之间的配准。

32.一种玩具的三维主体，所述三维主体通过以下方式实际被打印：

接收已经基于原始主体模板形成的未被打印的三维主体；

地形学地扫描所接收的所述未被打印的三维主体的打印区域；

基于地形学的所述扫描产生所述未被打印的三维主体的所述打印区域的更新的主体模板；

基于所述更新的主体模板创建地形学的打印设计；以及

将创建的所述地形学的打印设计施加于所述未被打印的三维主体的所述打印区域，从而形成所述三维主体。

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