CN115091852A - 一种喷头随动的高精度喷墨打印平台和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷头随动的高精度喷墨打印平台和方法,属于喷墨打印机的技术领域,包括XY平台、打印平台、喷头组件,所述XY平台的顶部设有沿Y方向的Y轴齿条,XY平台的上方设有所述打印平台,打印平台的底部固定设有Y轴电机,所述XY平台的一侧沿X方向设有X轴横梁,所述X轴横梁内侧设有可沿X方向移动的喷头组件,所述喷头组件包括Z轴移动机构和测高传感器,本发明通过测高传感器测量喷头组件到工件的实际距离,获取高度轮廓曲线,再通过Z轴移动机构控制打印喷头按照高度轮廓曲线进行喷墨打印,打印过程中喷头高度随工件表面高度实时调整,操作简单,能大幅提高图形的精度和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及喷墨打印机的技术领域,具体涉及一种喷头随动的高精度喷墨打印平台和方法。
背景技术
喷墨打印是一种新兴的印刷技术,主要分为热法泡技术和微压电技术。这两种技术都是通过一定的方法将墨腔中的墨水压出去,从而形成一滴墨滴,落到打印介质上。通过控制多个喷嘴的喷射,喷墨式打印机可以在被打印材料上形成所需的图形。
喷墨打印头是喷墨打印机的核心部件,多个喷嘴通常在喷墨打印头的表面一字排开。为了获得平面图形,需要移动喷墨打印头或者被打印材料,通过扫描的方式将墨滴喷射到图形所在区域。
打印精度是衡量喷墨打印机性能参数的重要指标,目前的喷墨打印机在打印过程中,喷墨头都是在一个平面上平移,如图1所示:本图举例该工件表面是凸起的。在一般喷墨打印过程中,喷头不具备沿着所述工件表面轮廓在Z轴高度方向进行随动调节的能力,系统会认为工件表面是平整的,在理论计算中墨滴的落点在图1所示的B点,而如果喷头保持Z轴高度方向不动,那么墨滴的实际落点将在图1所示的A点,所以实际落点A点和理论落点B点并不重合,由此打印图形就产生了偏移、重叠、失真等缺陷。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种喷头随动的高精度喷墨打印平台和方法,解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,包括XY平台、打印平台、喷头组件,所述XY平台通过机架固定安装,所述XY平台的顶部设有沿Y方向的Y轴齿条,XY平台的上方设有所述打印平台,打印平台的底部固定设有Y轴电机,Y轴电机的输出轴上设有与Y轴齿条配合的Y轴齿圈,所述XY平台的一侧沿X方向设有X轴横梁,所述X轴横梁内侧设有可沿X方向移动的喷头组件,所述喷头组件包括Z轴移动机构和测高传感器,所述Z轴移动机构用于实现喷头组件在Z轴方向的调节,所述测高传感器用于测量喷头组件到工件的实际距离。
作为优选,所述X轴横梁的内侧中间设有X轴齿条,所述喷头组件上设有与X轴齿条配合的X轴齿圈,X轴齿圈安装在X轴电机的输出轴上。
作为优选,所述X轴齿条的上下两侧设有X轴滑轨,X轴滑轨与设在喷头组件上的X轴滑槽配合滑动连接,X轴齿条的左右两侧设有X轴挡块。
作为优选,所述喷头组件包括打印喷头、墨盒、喷头固定板、喷头移动板、Z轴移动机构、测高传感器,所述的喷头固定板通过X轴滑槽与X轴横梁上的X轴滑轨配合连接,喷头固定板上设有X轴电机,X轴电机的输出轴设有与X轴齿条配合的X轴齿圈;所述喷头移动板通过Z轴轨道与喷头固定板配合滑动连接,喷头移动板上设有所述打印喷头和墨盒,打印喷头的两侧设有测高传感器,喷头移动板的一侧设有Z轴移动机构。
作为优选,所述Z轴移动机构包括Z轴电机、Z轴固定板、Z轴丝杆,所述Z轴电机的输出端设有减速箱,减速箱通过Z轴固定板安装在喷头移动板上,减速箱内设有减速器,Z轴电机的输出轴通过减速器与Z轴丝杆连接,Z轴丝杆与设在喷头固定板上的Z轴螺纹配合连接,实现喷头移动板的上下移动。
作为优选,所述打印平台上位于Y轴齿条的两侧均设有Y轴滑轨,所述打印平台的底部设有与Y轴滑轨配合滑动的Y轴滑块。
作为优选,所述喷头组件还设有油墨固化机构,所述油墨固化机构安装在打印喷头的外侧。
本发明还提供了一种喷头随动的高精度喷墨打印方法,包含以下步骤:
S1:将工件固定到打印平台,控制X轴电机使打印喷头位于工件上方,控制Y轴电机使工件沿Y轴方向移动,打印喷头两端的测高传感器对工件表面进行一次扫描;
S2:以其中一侧的测高传感器测量的数据为原始点,获得该处的高度轮廓曲线;
S3:将打印喷头的中心对准所选处,控制工件沿Y轴方向移动移动,完成第一次喷墨打印,同时通过两侧的测高传感器获取相邻区块的高度轮廓曲线;
S4:选取其中一侧的相邻区块作为新的打印区,通过该处的高度轮廓曲线完成第二次喷墨打印,同时通过测高传感器获取新的高度轮廓曲线;
S5:重复步骤S3-S4,直到完成原始点一侧的全部打印区块;
S6:控制打印喷头按照步骤S3-S5的方法完成原始点另一侧的全部打印区块。
作为优选,选择工件的边缘处作为原始点,使第一次喷墨打印位于工件边缘。
作为优选,喷墨打印时,按照高度轮廓曲线,通过控制Z轴移动机构实时调整打印喷头和工件表面的距离。
本发明通过测高传感器测量喷头组件到工件的实际距离,获取高度轮廓曲线,再通过Z轴移动机构控制打印喷头按照高度轮廓曲线进行喷墨打印,打印过程中喷头高度随工件表面高度实时调整,操作简单,能大幅提高图形的精度和准确性;
在打印过程中可以选择工件的任意位置作为原始点进行喷墨打印,无需考虑喷头对于工件的位置,操作方便;
在前一次打印的同时获取下一次打印的高度轮廓曲线,提高工作效率。
附图说明
图1是一般喷墨打印中油墨滴在凸起的工件表面的落点示意图;
图2是本发明实施例1的结构示意图;
图3是本发明打印平台的底部结构示意图;
图4是本发明喷头组件的结构示意图;
图5是本发明喷墨打印方法的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
如图2-4所示,一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,包括XY平台2、打印平台3、喷头组件5,所述XY平台2通过机架1固定安装到生产线上,所述XY平台2的顶部设有沿Y方向的Y轴齿条9,XY平台2的上方设有所述打印平台3,打印平台3的底部固定设有Y轴电机15,Y轴电机15的输出轴上设有与Y轴齿条9配合的Y轴齿圈14,所述XY平台2的一侧沿X方向设有X轴横梁4,所述X轴横梁4内侧设有可沿X方向移动的喷头组件5,所述喷头组件5包括Z轴移动机构和测高传感器,所述Z轴移动机构用于实现喷头组件5在Z轴方向的调节,所述测高传感器用于测量喷头组件5到工件的实际距离。
所述X轴横梁4的内侧中间设有X轴齿条10,所述喷头组件5上设有与X轴齿条10配合的X轴齿圈,X轴齿圈安装在X轴电机513的输出轴上,X轴电机513用于控制喷头组件5在X轴方向上的移动。
所述X轴齿条10的上下两侧设有X轴滑轨11,X轴滑轨11与设在喷头组件5上的X轴滑槽配合滑动连接,X轴齿条10的左右两侧设有X轴挡块13,X轴滑轨11和X轴滑槽用于限定喷头组件5和X轴横梁4的相对位置,X轴挡块13防止喷头组件5滑出X轴滑轨11。
所述喷头组件5包括打印喷头509、墨盒504、喷头固定板501、喷头移动板503、Z轴移动机构、测高传感器,所述的喷头固定板501通过X轴滑槽与X轴横梁4上的X轴滑轨11配合连接,喷头固定板501上设有X轴电机513,X轴电机513的输出轴设有与X轴齿条10配合的X轴齿圈;所述喷头移动板503通过Z轴轨道与喷头固定板501配合滑动连接,喷头移动板503上设有所述打印喷头509和墨盒504,墨盒504用于给打印喷头509提供油墨,打印喷头509的两侧设有测高传感器,包括左测高传感器511和右测高传感器512,喷头移动,503的一侧设有Z轴移动机构。
所述Z轴移动机构包括Z轴电机505、Z轴固定板507、Z轴丝杆508,所述Z轴电机505的输出端设有减速箱502,减速箱502通过Z轴固定板507安装在喷头移动板503上,减速箱502内设有减速器506,Z轴电机505的输出轴通过减速器506与Z轴丝杆508连接,Z轴丝杆508与设在喷头固定板501上的Z轴螺纹配合连接,通过控制Z轴电机505实现喷头移动板503的上下移动。
所述打印平台3上位于Y轴齿条9的两侧均设有Y轴滑轨7,所述打印平台3的底部设有与Y轴滑轨7配合滑动的Y轴滑块8。
所述喷头组件5还设有油墨固化机构510,所述油墨固化机构510安装在打印喷头的外侧,油墨固化机构510可以用进行喷墨打印时增加油墨固化的速度,油墨越快固化越不容易产品变形,从而提高打印质量。
本发明的喷墨打印具体实施方法为:
S1:将工件固定到打印平台3,控制X轴电机513使打印喷头509位于工件上方,控制Y轴电机15使工件沿Y轴方向移动,打印喷头509两端的测高传感器对工件表面进行一次扫描;
S2:以其中一侧的测高传感器测量的数据为原始点,获得该处的高度轮廓曲线;
S3:将打印喷头509的中心对准所选处,控制工件沿Y轴方向移动移动,完成第一次喷墨打印,同时通过两侧的测高传感器获取相邻区块的高度轮廓曲线;
S4:选取其中一侧的相邻区块作为新的打印区,通过该处的高度轮廓曲线完成第二次喷墨打印,同时通过测高传感器获取新的高度轮廓曲线;
S5:重复步骤S3-S4,直到完成原始点一侧的全部打印区块;
S6:控制打印喷头509按照步骤S3-S5的方法完成原始点另一侧的全部打印区块。
实施例1
(1)将工件固定到打印平台3,控制X轴电机513使打印喷头509位于工件上方,控制Y轴电机15使工件沿Y轴方向移动,打印喷头509两端的测高传感器对工件表面进行一次扫描,假设扫描时左测高传感器511沿第一虚线17;
(2)以第一虚线17为原始点,获得该处的高度轮廓曲线;
(3)将打印喷头509的中心对准第一虚线17,此时左测高传感器位于第二虚线16,右测高传感器位于第三虚线18,控制工件沿Y轴方向移动移动,完成对第一区块6的喷墨打印,同时通过左测高传感器和右测高传感器分别获取第二虚线16处和第三虚线18处的高度轮廓曲线;
(4)选取第一区块6左侧的区块为第二次喷墨打印的目标区块,按照第二虚线16处的高度轮廓曲线完成第二次喷墨打印,同时通过左测高传感器获取新的高度轮廓曲线;
(5)重复步骤S3-S4,向左侧逐块打印直到完成第一虚线17左侧的全部打印区块;
(6)按照第三虚线18的高度轮廓曲线,按照步骤S3-S5的方法,向右侧逐块打印直到完成第一虚线17右侧的全部打印区块,最终完成整个工件的喷墨打印工作。
在对每个区块进行喷墨打印时,系统会按照获取的高度轮廓曲线,通过Z轴移动机构实时调整打印喷头到工件表面的距离,解决油墨滴落点偏移、打印图形失真、模糊等问题,大幅度提高打印精度,如果将第一次打印定位在工件的边缘处,那么可以通过一个方向即可完成整个工件的喷墨打印工作。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,包括XY平台、打印平台、喷头组件,所述XY平台通过机架固定安装,其特征在于:所述XY平台的顶部设有沿Y方向的Y轴齿条,XY平台的上方设有所述打印平台,打印平台的底部固定设有Y轴电机,Y轴电机的输出轴上设有与Y轴齿条配合的Y轴齿圈,所述XY平台的一侧沿X方向设有X轴横梁,所述X轴横梁内侧设有可沿X方向移动的喷头组件,所述喷头组件包括Z轴移动机构和测高传感器,所述Z轴移动机构用于实现喷头组件在Z轴方向的调节,所述测高传感器用于测量喷头组件到工件的实际距离。
2.根据权利要求1所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,其特征在于:所述X轴横梁的内侧中间设有X轴齿条,所述喷头组件上设有与X轴齿条配合的X轴齿圈,X轴齿圈安装在X轴电机的输出轴上。
3.根据权利要求2所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,其特征在于:所述X轴齿条的上下两侧设有X轴滑轨,X轴滑轨与设在喷头组件上的X轴滑槽配合滑动连接,X轴齿条的左右两侧设有X轴挡块。
4.根据权利要求3所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,其特征在于:所述喷头组件包括打印喷头、墨盒、喷头固定板、喷头移动板、Z轴移动机构、测高传感器,所述的喷头固定板通过X轴滑槽与X轴横梁上的X轴滑轨配合连接,喷头固定板上设有X轴电机,X轴电机的输出轴设有与X轴齿条配合的X轴齿圈;所述喷头移动板通过Z轴轨道与喷头固定板配合滑动连接,喷头移动板上设有所述打印喷头和墨盒,打印喷头的两侧设有测高传感器,喷头移动板的一侧设有Z轴移动机构。
5.根据权利要求4所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,其特征在于:所述Z轴移动机构包括Z轴电机、Z轴固定板、Z轴丝杆,所述Z轴电机的输出端设有减速箱,减速箱通过Z轴固定板安装在喷头移动板上,减速箱内设有减速器,Z轴电机的输出轴通过减速器与Z轴丝杆连接,Z轴丝杆与设在喷头固定板上的Z轴螺纹配合连接,实现喷头移动板的上下移动。
6.根据权利要求1所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,其特征在于:所述打印平台上位于Y轴齿条的两侧均设有Y轴滑轨,所述打印平台的底部设有与Y轴滑轨配合滑动的Y轴滑块。
7.根据权利要求4所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印平台,其特征在于:所述喷头组件还设有油墨固化机构,所述油墨固化机构安装在打印喷头的外侧。
8.一种喷头随动的高精度喷墨打印方法,其特征在于,包含以下步骤:
S1:将工件固定到打印平台,控制X轴电机使打印喷头位于工件上方,控制Y轴电机使工件沿Y轴方向移动,打印喷头两端的测高传感器对工件表面进行一次扫描;
S2:以其中一侧的测高传感器测量的数据为原始点,获得该处的高度轮廓曲线;
S3:将打印喷头的中心对准所选处,控制工件沿Y轴方向移动移动,完成第一次喷墨打印,同时通过两侧的测高传感器获取相邻区块的高度轮廓曲线;
S4:选取其中一侧的相邻区块作为新的打印区,通过该处的高度轮廓曲线完成第二次喷墨打印,同时通过测高传感器获取新的高度轮廓曲线;
S5:重复步骤S3-S4,直到完成原始点一侧的全部打印区块;
S6:控制打印喷头按照步骤S3-S5的方法完成原始点另一侧的全部打印区块。
9.根据权利要求8所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印方法,其特征在于:选择工件的边缘处作为原始点,使第一次喷墨打印位于工件边缘。
10.根据权利要求8所述的一种喷头随动的高精度喷墨打印方法,其特征在于:喷墨打印时,按照高度轮廓曲线,通过控制Z轴移动机构实时调整打印喷头和工件表面的距离。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20220923 |