CN117702383A - 用于线材的在线处理的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种与线材消耗设备(15)配套使用的、用于线材(20)的在线处理的系统(10)。该系统包括：处理单元(100)，其包括至少第一和第二打印头(151a，151b)，每个打印头被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到至少一个所述线材(20)上；以及控制单元(190)，其被配置成确定是否要在至少所述第一打印头(151a)上执行维护工序，并且如果确定要执行该维护工序，则在至少所述第一打印头(151a)上调度所述维护工序。进一步提供了一种方法。

Description

用于线材的在线处理的方法及系统
本申请是申请日为2019年08月28日、申请号为201980060403.6、发明名称为“用于线材的在线处理的方法及包括处理单元和配置用以确定是否需要维护工序的控制单元的系统”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及线材消耗设备的技术领域。特别地，本发明涉及一种系统，该系统包括将要与该类线材消耗设备联合使用的处理单元。
背景技术
已经建议为线材消耗设备(例如刺绣机或类似设备)提供在线装置，所述在线装置设计来对线材提供某种处理。这类在线装置例如可以用来对线材着色，从而当使用刺绣机生产多色图案时，多个颜色喷嘴可以取代目前使用的多个预先着色的线材。在采用不同颜色的线材的现有技术系统中，一个具有第一种指定颜色的线材被用于某些针迹(stiches)，而另一个具有第二种指定颜色的线材被用于其他针迹。
为了消除需要多个不同颜色的线材的明显缺点，本申请人已经提交了多份关于线材的在线着色(in-line colouring)技术的专利申请，如WO2016204687和WO2016204686。所提出的解决方案在颜色质量方面有所改善，同时也降低了线材消耗设备的复杂性。
然而，为了进一步提高线材在线着色的质量和效率，如果在线着色装置能够更高效地对在线着色装置中的一个或若干个喷嘴进行维护，将是有利的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种克服现有技术的缺点的解决方案。更具体地，本发明提供一种解决方案，其中用于线材的在线处理的系统被配置成确定何时需要对一个或多个喷嘴进行维护工序，并基于所述确定来执行维护工序。
在第一方面，提供一种与线材消耗设备配套使用的、用于线材的在线处理的系统。该系统包括：至少两个打印头，每个打印头被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到至少一个所述线材上；以及控制单元，其被配置成确定是否要在至少所述第一打印头上执行维护工序，并且如果确定要执行该维护工序，则在至少所述第一打印头上规划(schedule)所述维护工序。
该控制单元可以被配置成在不停止所述线材消耗设备的线材消耗的情况下执行至少一个打印头的维护。在不停止线材消耗设备的线材消耗的情况下能够执行维护，这具有若干好处，因为它提高了效率并且减少了对操作者的需求。因此，所述系统提供了能够在不干扰线材消耗设备的情况下执行维护的效果。
所述系统可以：在一个或多个打印头被设置处于维护模式的同时，让一个或多个打印头被设置处于操作模式。所述控制单元可以进一步被配置成在已规划的时间执行所述维护。
所述控制单元可以进一步被配置成：接收所述线材消耗设备的当前运行速度，并且至少基于所述当前运行速度来确定是否要执行维护工序。
所述控制单元可以进一步被配置成：接收所述线材消耗设备的线材消耗量，并且至少基于所述线材消耗量来确定是否要执行维护工序。
所述控制单元可以进一步被配置成：至少基于预定的操作图案来确定是否执行维护工序。
所述控制单元可以进一步被配置成：至少基于所述涂层物质的估计消耗量来确定是否要执行维护工序。
所述控制单元可以进一步被配置成：确定用于所述维护的时间间隔，并且至少基于所述时间间隔来确定是否要执行维护工序。
在一个实施例中，所述维护工序在不停止所述线材消耗设备的线材消耗的情况下执行。
所述控制单元可以进一步被配置成：通过将所述第一打印头从第一位置移动到第二位置及由此使所述打印头停止用于分配涂层物质到所述至少一个线材上，从而来执行至少所述第一打印头的维护工序。
在一个实施例中，至少所述第二打印头被设置处于所述第一位置，而至少所述第一打印头被设置处于所述第二位置。所述第一位置可以是可操作位置，所述第二位置可以是维护位置。
在一个实施例中，所述每个打印头包括多个喷嘴，所述多个喷嘴相对于所述至少一个线材设置在不同位置处，所述至少一个线材在使用中处于运动状态，并且每个喷嘴被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到所述至少一个线材上。
所述控制单元可以进一步被配置成：基于所述线材消耗设备的运行速度和/或所述处理单元的运行速度来改变启用的喷嘴的数量。
所述控制单元可以进一步被配置成：基于所述涂层物质的特征来改变基于操作而启用的喷嘴的数量。
所述喷嘴可以是喷墨喷嘴。
根据所述第一方面的所述系统还可以包括线材消耗设备。
所述线材消耗设备可以是刺绣机、缝纫机、针织机、织布机、簇绒机、绕线机或其任意组合。
所述系统进一步包括设置在所述至少两个打印头下游的线材缓存系统。
所述控制单元可以进一步被配置成：当确定要执行维护工序时，填满所述线材缓存系统。
所述系统可以进一步包括设置在所述打印头上游的送线器，并且其中，所述控制单元被配置成：一旦所述控制单元已确定要执行维护工序，就停止所述送线器。
在一个实施例中，在所述维护工序期间，所述线材消耗设备消耗来自所述缓存系统中的线材。
在第二方面，提供一种与线材消耗设备配套使用的、用于至少一个线材的在线处理的方法。所述方法包括：提供处理单元，所述处理单元包括至少第一和第二打印头，每个打印头被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到所述至少一个线材上；以及提供控制单元，所述控制单元被配置成确定是否要在至少所述第一打印头上执行维护工序，并且如果确定要执行该维护工序，则在至少所述第一打印头上规划所述维护工序。
所述方法可以进一步包括下述步骤：执行所述规划的维护工序。
在第三方面，提供一种与线材消耗设备配套使用的、用于线材的在线处理的系统。所述系统包括：至少一个释放装置，其被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到至少一个线材上；以及控制单元，其被配置成在不停止所述线材消耗设备的线材消耗的情况下规划所述至少一个释放装置的维护。所述系统进一步包括设置在所述至少一个释放装置和控制单元的下游的线材缓存系统。所述控制单元进一步被配置成：当确定要执行维护工序时，填满所述缓存系统。
所述系统可以进一步包括设置在所述释放装置的上游的送线器，并且其中，所述控制单元被配置成：确定是否要执行维护工序，并且一旦所述控制单元已确定要执行维护工序，就停止所述送线器。
在所述维护工序期间，所述线材消耗设备可以消耗来自所述缓存系统中的线材。
定义
线材消耗设备在此上下文中是指使用时消耗线材的任何设备。它可以是例如刺绣机(embroidery machine)、织布机(weaving machine)、缝初机(sewing machine)、针织机(knitting machine)、簇绒机(tufting machine)、绕线机(thread winding machine)、或可以从表面处理或涂层或任何其他涉及使线材经受某种物质影响的工艺(如染色)而受益的任何其他线材消耗设备。
处理在此上下文中是指任何设计为引起线材的属性发生变化的工艺。这类工艺包括但不限于着色、润湿、润滑、清洗、固定、加热、固化、染色等。
线材在此上下文中一种柔性的细长构件或基材，其在宽度和高度方向较细，并且纵向延伸显著大于本文所述系统的任何部件的纵向延伸以及其自身宽度和高度尺寸。通常，线材可以由捆绑或加捻(twisted)在一起的多个股(plies)组成。因此，术语线材包括由各种材料制成的纱(yarn)、线(wire)、缕(strand)、长丝(filament)等，所述各种材料例如玻璃纤维、羊毛、棉、合成材料如聚合物、金属、聚酯、粘胶，或例如羊毛、棉、聚合物或金属的混合物或其任何组合。
在本说明书中，所有对上游和/或下游的引用都应解释为在线材消耗设备的正常运行期间(即当该设备正在运行以处理沿正常运行方向连续移动通过该设备的诸如线材之类的细长基材时)的相对位置。因此，上游部件被设置成使得线材的特定部分在其经过下游部件之前经过该上游部件。
附图说明
本发明的实施例将在以下对本发明的说明中描述；请参考附图，附图说明了如何能将发明性概念简化为实践的非限制性示例。
图1a是根据一个实施例的一种用于线材的在线处理的系统的示意图；
图1b是根据一个实施例的一种具有线材消耗设备和处理单元的系统的透视图；
图2是根据一个实施例的一种与系统配套使用的处理单元的示意图；
图3是构成处理单元一部分的一种释放装置的示意图；
图4a是根据一个实施例的一种释放装置的一部分的示意俯视图；
图4b是根据一个实施例的一种释放装置的一部分的示意俯视图；
图5a是根据一个实施例的一种处理单元的一部分的示意图；
图5b是根据一个实施例的一种方法的示意图；
图6是根据一个实施例的一种带有多个驱动单元的处理单元的示意图；
图7是根据一个实施例的一种带有驱动单元的处理单元的示意图；
图8是根据一个实施例的一种带有多个驱动单元的处理单元的示意图，该多个驱动单元具有一个共同的电动机；
图9a是根据一个实施例的一种系统的示意图，以及
图9b是根据一个实施例的一种系统的示意图。
具体实施方式
本发明的构思是提供一种与线材消耗设备配套使用的、用于以受控方式将涂层物质分布到线材上的系统和方法。从图1a开始，示出了一种用于线材的在线处理(in-linetreatment)的系统10的示意图。该系统10包括：处理单元100，其用于将一种或多种涂层物质分配到至少一个线材上。该系统10进一步包括：至少一个线材消耗设备15，其可以是呈例如一个或多个刺绣机、织布机、缝纫机、针织机、簇绒机、绕线机等形式。该系统由此构成一线材消耗单元——其包括该至少一个线材消耗设备15和该处理单元100。应当注意的是，在该线材消耗设备中可以使用一个以上的线材。
应当注意的是，在本说明书中描述了系统的诸方面，并且该诸方面不需要包括线材消耗设备15。从下文将进一步理解，对于所有实施例，所述用于线材的在线处理的系统需要一处理单元100，以与线材消耗设备15配套使用。
现在参考图1b，线材消耗设备15以刺绣机为例，这里图示为单头刺绣机，其配备有处理单元100。刺绣机15包括一个可移动的载物台2b，该载物台承载着待被刺绣的织物。在操作过程中，该可移动的载物台2b被控制在X和Y方向(即在本例中是水平面，但也可以是例如在垂直面)上迅速改变其位置。
处理单元100使得刺绣机15能够运行，而不像传统刺绣机那样需要独特的预先着色的线材的供给。取而代之的是，处理单元100提供按照预定着色图案对线材20的在线着色，从而能够生产出彩色的刺绣。因此，该处理单元取代了现有技术系统中存在的各个线卷(thread reel)。
如图1b所示，处理单元100与刺绣机15之间的唯一连接是线材20以及电气连接(未示出)。因此，处理单元100是被提供作为一个独立的单元，而与可移动的载物台2b没有机械连接。
在一个可选的实施例中，独立的处理单元100经由一悬挂装置而安装到线材消耗设备15上，以减少传递到处理单元100的振动。
线材消耗设备15被设置成将针迹制作在基材中。在本上下文中，针迹例如可以是线材的一单转(single turn of thread)、线材的一单圈(single loop of thread)、纱材的一单转(single turn of yarn)或纱材的一单圈(single loop of yarn)。例如可以使用缝纫、针织、刺绣、钩针编织和/或针绣花边制作来施加针迹。所述基材优选为纺织品、织物或布。在一个实施例中，所述基材具有一组固定的属性，例如特定的厚度和弹性常数。
多个针迹在基材上形成一对象(object)或一设计形式的图案。所述对象可以是图形、形状、文字、标志、符号、颜色渐变或类似物。所述对象可以是徽标类型或公司名称，例如呈刺绣形式的徽标或公司名称。系统10的操作者选择要施加到基材上的对象或设计，从而选择预定的针迹图案。所选择的针迹图案也可以称为线材消耗设备15的驱动图案。
图2示出处理单元100的各个部件。如图2中可见，这些部件的大多数都设置在壳体105内。紧挨着线卷120的下游，可以设置送线器130，该送线器被配置成将线材向前牵拉穿过处理单元100。对于送线器130，在此不做进一步描述，但为了更一般地理解，送线器130接收并向前推进线材20。为此，送线器130可由下文进一步描述的控制单元190控制。线材20在通过送线器130之后，与线材导向装置140接合。线材导向装置140例如可以是呈一个或多个导向辊142、144的形式或呈其它合适装置的形式，它确保线材20与一个或多个处理喷嘴对准，所述一个或多个处理喷嘴构成至少一个释放装置150的一部分。
释放装置150被配置成：在线材20经过释放装置150时，释放装置150将处理物质(例如着色物质)释放到线材20上。为此，喷嘴优选沿线材20的纵向设置，这将结合图3和图4做进一步解释。
释放装置150、或释放装置150的部件(例如打印头151a-d)可以借由驱动单元(如图5和图6所示)而可移动。具有驱动单元，这使得可能：将释放装置150或释放装置150的部件设置处于不同的操作状态，以便执行不同的任务，比如第一状态(将涂层物质分配到线材)和第二状态(执行清洁环节或其他维护或闲置(idling))。
在释放装置150的下游，设置另一线材导向装置160。该第二线材导向装置160与第一线材导向装置140协作，使得线材20在其沿释放装置150行进过程中的位置是正确的。该第二线材导向装置160可以例如是呈一个或多个导向辊162、164的形式，尽管它也可以被设计成诱导线材20沿其纵向轴线旋转。这种额外的功能可以为着色提供优势，如将在下面描述。
系统10可以进一步包括线材速度传感器(未示出)，该线材速度传感器被配置成测量线材20经过系统10的速度。
此外，光检测系统(未示出)可以沿着至少一个线材20的行进方向设置在释放装置150的下游。该光检测系统被设置成照亮线材20，以便接收当线材20被照亮时从线材20反射的光。从光检测信号收集的信息例如可用于确定线材相对于喷嘴152a-f的位置、线材的宽度和/或线材的属性。该信息转而例如可用于检测需要维护的喷嘴、需要改变位置的喷嘴和/或检测涂层物质的变化。此外或替代地，该光检测系统可用于确定已涂覆有一种或几种涂层物质的线材的不同属性。
线材20然后被向前推进，以通过一个或多个固定单元170，该一个或多个固定单元是为了将处理物质固定到线材20上而设置的。固定单元170优选包括加热装置，例如热空气供应或加热元件、或紫外光源，以便将所述处理物质(例如着色物质)固化或固定到线材20上。如图2所示，固定单元170可以水平地、垂直地或介于水平和垂直之间呈角度地设置。
线材20在离开壳体105之前，可以经过清洁单元180(例如超声波浴)——在该处将不需要的颗粒从线材20上去除。由于处理物质被固定在线材20上，清洁单元180将使处理物质不受影响。
处理单元100可以进一步包括设置在壳体105内的润滑单元185。附加的线材缓存器(buffer)和进给器(未示出)也可以包括在处理单元100中，设置在线材路径的不同位置。
线材20优选经由一个孔或类似物而离开处理单元100，由此线材20被推进到相关联的线材消耗设备(例如图1a至图1b所示的刺绣机15)。
送线器130和在操作过程中与线材20接合的其他部件优选配置成使得：从处理单元100中拉出线材20所需的力，即由下游刺绣机15施加的拉线力，与在处理单元100被现有技术的线卷所取代时大致相同。
还设置了一个带有相关电子器件(如电力电子器件、通信模块、存储器等)的控制单元190。该控制单元190连接到送线器130、释放装置150和固定单元170，以允许控制这些部件的操作。此外，控制单元190被配置成控制整个处理单元100(包括清洁单元180、润滑单元185)的操作、线材20的中断、线材沿处理单元100在各个位置处的速度、线材缓存器等。控制单元190还可以被配置成接收来自处理单元100的一个或多个部件的控制信号，例如用于触发特定控制的控制信号，或与例如刺绣机15的线材消耗有关的其他信息。
控制单元190可以由任何市售的CPU(“中央处理器”)、DSP(“数字信号处理器”)或任何其他电子可编程逻辑器件、或这些处理器或其他电子可编程逻辑器件的组合来实现。控制单元190可以使用能够实现硬件功能的指令来实现，例如，通过在通用的或特殊用途的处理器中使用可执行的计算机程序指令来实现，该指令可以存储在计算机可读存储介质192(磁盘、存储器等)上，以便由这类处理器执行。存储介质192优选与控制单元190处于操作式通信(operative communication)。
在一个实施例中，还提供了一个用户界面，该用户界面优选经由设置在壳体105的前端处的显示器195而提供。显示器195允许用户与控制单元190进行交互并因此与之连接，从而可以根据工艺规范设置送线器130、释放装置150、固定单元170等的控制参数。显示器195还可优选用于提醒用户注意紧要情况，由此，显示屏195可用于控制单元190以发出警报或其类似提醒。
应当注意的是，上述部件可以不必包括在独立的处理单元100中，而是可以将处理单元100的部件分成若干个单元，其中至少一个单元为独立单元。优选地，该独立单元至少包括所述至少一个释放装置150。
图3中示出一个释放装置150，其构成上述处理单元100的一部分。图3中的实心箭头表示使用中的线材20的运动方向。如将更详细地描述的，该释放装置150包括多个喷嘴152a-f，该多个喷嘴152a-f沿着在使用过程中经过处理单元100的线材20而设置在不同的纵向位置处(例如按距离d1隔开)。
每个喷嘴152a-f被设置成：当该喷嘴被启用时，将涂层物质(例如墨水)分配到线材20上。涂层物质被线材20吸收，例如，当线材20围绕其纵向轴线扭转时，涂层物质在线材20的不同周向位置处被吸收。两个相邻分配的涂层物质液滴的相对位置可被选择成使得该两个液滴将重叠。
处理单元100包括一个或多个释放装置150。每个释放装置150优选形成为一系列喷墨打印头151a-d，每个打印头151a-d具有一个或多个喷嘴阵列。每个喷嘴阵列通常包括数百或数千个喷嘴。出于说明的目的，对于一个打印头151a-d仅示出了六个喷嘴152a-f；然而应该意识到，每个喷嘴阵列可以各自设置有数百或数千个喷嘴152。作为示例，每个打印头151a-d可以与单一颜色相关联；在所示的示例中，释放装置150具有四个打印头151a-d，每个打印头151a-d根据CMYK标准而与一特定颜色相关联。然而，也可以使用其它的着色模型。
处理单元100的具体配置可以变化。例如，处理单元100设置有一个具有多个打印头151a-d的单个释放装置150。每个打印头151a-d转而设置有多个喷嘴152a-f。
在另一个实施例中，处理单元100设置有多个释放装置150，该多个释放装置可以串联或并联设置。然后，每个释放装置150都设置有多个打印头151a-d。如果是串联设置，则上游释放装置150可以具有与一特定颜色标准的一种或多种颜色相关联的打印头151a-d，而下游释放装置150具有与相同颜色标准的其他颜色相关联的打印头151a-d。如果是并联设置，则每个释放装置150可以具有与一特定颜色标准的所有颜色但与不同线材20相关联的打印头151a-d。对于这类实施例，可以同时并联处理两个单独的线材20。当然，并联/串联配置的组合也是可能的。
在另外一个实施例中，释放装置150仅具有单个打印头151a-d；于是，线材20的动态着色将需要处理单元100的多个释放装置150。
每个喷嘴152a-f可以分配具有根据CMYK颜色模型的颜色的涂层物质，其中原色(primary colours)是青色(Cyan)、洋红色(Magenta)、黄色(Yellow)和黑色(Black)。因此，可以通过启用喷嘴152a-f来将多种颜色分配到线材上，使得线材20的一特定长度的总着色物质将是由喷嘴152a-f所分配的着色物质的混合物。如前面所解释的，这优选通过拥有多个串联设置的打印头151a-d来实现，从而特定打印头151a-d的喷嘴152a-f专门用于单个颜色。
在另一个实施例中，每个喷嘴152a-f分配具有由CMYK颜色模型的两种或多种原色混合组成的颜色的涂层物质。
控制单元190被配置成控制喷嘴152a-f的启用，使得：当线材20经过处理单元100时，特别是经过释放装置150时，涂层物质被发射到线材20上。通过这样的配置可以对线材20进行非常精确的着色，例如以便借由处理单元100所提供的着色来提供在视觉上极其复杂的高级刺绣图案。
对于着色操作，控制单元190接收一个或多个指定所需颜色和/或着色效果的输入信号。颜色输入优选包括关于下述内容的信息：确切颜色、以及针对该特定颜色的线材20的纵向开始和停止位置。如果确定了线材速度，则所述纵向开始和停止位置可以用特定的时间值来表示。
图4a至图4b示出了打印头151a的各自的俯视图。打印头151a具有平面型表面，喷嘴152设置在该平面型表面上。如前所述，单个打印头的喷嘴152的总数可以达到数千个，被设置在打印头151a上呈几厘米的尺寸。在所示的示例中，示出的喷嘴152的数量要少得多。喷嘴152可被分布于一个或多个喷嘴阵列153中。在图4a中，喷嘴152被分布于两个平行阵列153中。阵列153彼此对齐，使得一个阵列153的喷嘴152与另一个阵列153的喷嘴152相邻设置。
图4b示出一个类似示例，然而在两个阵列153之间有一个纵向偏移。
在一个示例实施例中，系统10包括一具有四种不同颜色装置的释放装置150，并连接到线材消耗设备15(例如刺绣机)。在本实施例中，绿色是作为青色(cyan)和黄色(yellow)的组合混合使用的，而黑色(black)和洋红色(magenta)目前未使用。计划在8000个针迹中使用该绿色，在绿色序列后，系统将切换为对线材着色成棕色。因此，在本示例中，如果系统10以800转每分(RPM)的速度运行，则10分钟内将不会使用黑色和洋红色。
停止刺绣机15以对喷嘴152a-f进行例行清洁是不可取的，因为这通常需要操作员手动启动刺绣机15。这对生产率产生负面影响。因此，期望能够对目前未使用的颜色进行必要的维护，以便一旦轮到使用时这些颜色已准备就绪。
本发明的发明人经过深刻的推理认识到：在不停止线材消耗设备15的线材消耗的情况下，能够对一个或几个释放装置150和/或一个或几个打印头151a-d进行维护，将是有益的。通过例如知晓在基材上待创建的预定图案，就可以估计何时一个或多个喷嘴152a-f将被使用或将不被使用。然后，此信息可以用于对当前未被使用的喷嘴和在预定时间间隔内未计划使用的喷嘴进行维护。
多久需要对喷嘴进行维护取决于几个因素。维护可能例如取决于喷嘴暴露在空气中的时间、喷嘴是否主动分配涂层物质、分配的频率、温度和/或湿度。在大多数情况下，最重要的因素是喷嘴暴露在空气中的时间，即喷嘴能够暴露在空气中而不(部分或完全)干涸的时间。这与分配的频率有关。
确定维护
因此，具备下述一个系统10将是有益的，该系统10被配置成：确定是否要对至少第一打印头151a执行维护工序，并且在不停止线材消耗设备15的线材消耗的情况下执行所述维护。在一个或几个打印头151a-d需要维护时和/或如果处在对一个或几个打印头151a-d进行维护的合适时间，要执行维护工序。
控制单元190可以基于一个或多个因素来确定是否要执行维护工序，如图5a所示。这类因素可以是：基材上待创建的预定图案70、线材消耗设备15的当前运行速度50、涂层物质80的估计消耗量、估计当前线材消耗量60、估计即将到来的线材消耗量60和/或时间间隔90。现在将更详细地描述以下因素。
控制单元190可以进一步被配置成接收在基材上待创建的预定图案。该预定图案可以包括与针数、针迹长度、针迹图案、图案的颜色方案等有关的信息。
控制单元190可以进一步被配置成分析线材消耗单元15的当前运行速度(例如RPM)。
控制单元190可以进一步被配置成分析涂层物质的估计消耗量。
控制单元190可以进一步被配置成分析当前和/或即将发生的线材消耗量，以确定下一个事件何时发生。所述事件例如可以是颜色变化。线材消耗量可以基于操作数据和与一个或多个线材消耗参数相关的至少一个参数。在一个实施例中，控制单元190被配置成使用与一个或多个线材消耗参数相关的至少一个参数来评估线材消耗量。线材消耗参数包括与基材相关的参数或与针迹相关的参数。基材参数可以例如与基材的不同参数相关。例如，基材参数可以相关于基材的厚度、基材的弹性和/或基材在线材消耗设备15中的放置位置或其任意组合。针迹参数可以相关于线材20的张力(tension)、线材20施加到基材上的角度、至少最后一针迹的角度、与底层(underlying)针迹有关的特征或其任意组合。
现在将参照图5b更详细地描述一种用于评估当前和/或即将到来的线材消耗量的方法。控制单元190被配置成：接收或生成310操作数据，并且接收或生成320与一个或多个线材消耗参数40相关的至少一个参数。基于该操作数据和与一个或多个线材消耗参数相关的该至少一个参数，控制单元190被配置成评估330线材消耗设备15的线材消耗量。
控制单元190可以进一步被配置成执行340线材消耗量的模拟(simulation)并使用该模拟数据来评估线材消耗量，通过使用该模拟数据来提高所述操作数据和/或一个或多个线材消耗参数的准确性和/或提高线材消耗量评估的准确性。
在一个实施例中，控制单元190进一步被配置成使用350存储的数据，以便进一步提高该模拟数据的准确性和/或进一步提高该操作数据和/或一个或多个线材消耗参数的准确性。
在一个实施例中，控制单元190被配置成基于当前的运行速度和基材上待创建的预定图案来确定是否要执行维护工序。在一个优选实施例中，该确定还基于线材消耗设备15的当前和/或即将到来的线材消耗量。然而，应当注意的是，可以使用不同因素的任何组合来确定是否要执行维护工序。
控制单元190可以进一步被配置成基于物质队列(substance queue)来确定是否要执行维护工序。所述物质队列(其例如可以是颜色队列)包括将要被启用并被施加到至少一个线材20上的即将来临的物质。基于该物质队列，可将所述维护规划到可能的最合适的情况下进行。
控制单元190可以进一步被配置成基于线材消耗设备15的操作和/或处理单元100的操作来改变启用的喷嘴152a-f的数量。当运行速度较低且要产生的颜色较浅时，如果使用较少数量的喷嘴，则可能是优选的。在分配涂层物质时，较低的频率将增加喷嘴未使用的时间，从而增加维护的需要。因此，较高的分配涂层物质的频率将需要较少的维护(和更具体来说，较少的喷溅(spitting)，这将在后文更详细地描述)。在一个示例实施例中，当运行速度低于阈值时，喷嘴的数量从236个减少到96个。
在一个实施例中，控制单元190被配置成确定该颜色队列中是否有合适的间隙(time slot)，以便可以对一个或多个喷嘴执行维护工序。
控制单元190被配置成确定是否存在足够大的间隙，以便能够执行期望的维护工序。另外或替代地，控制单元190被配置成确定是否存在很长的间隙，该间隙太长以至于要将喷嘴(及其打印头)置于封盖(capping)位置(即在该位置喷嘴不分配涂料，并且被设置在一位置——在该处被气密密封，使其免受污染物和干涸的影响，这将在后文进行更多描述)。在将喷嘴置于封盖位置之前和之后，可将其置于维护工序中。
一旦系统10已确定要对一个或多个打印头151a-d执行维护工序，系统就会规划这类工序。然后，系统10将直接地或在喷嘴被置于封盖位置之后启动该工序。
分开移动
在一种包括至少两个释放装置150的系统中，系统10可以被配置成控制各个释放装置150的移动，使得一个或几个释放装置150被设置处于维护位置。包括至少两个打印头151a-d的系统10可以另外地或替代地被配置成控制各个打印头151a-d的移动，使得一个或几个打印头151a-d被设置处于维护位置。
图6示出一种具有三个打印头151a-c的处理单元100的一部分，该三个打印头151a-c可移动地设置在可操作位置(第一位置)与维护位置(第二位置)之间。在这个示例中，在至少一个打印头151a-c上执行移动和由此而及的维护。然而，下面的描述也适用于整个释放装置被移动的情况。
在一个实施例中，系统10被配置成将一个打印头151c在第一和第二位置之间移动。第一位置41可以是一个或多个可操作位置，在该位置中释放装置150被配置成将一种或多种涂层物质分配到至少一个线材20上。在一个实施例中，此位置对应于当喷嘴152a-f对准该至少一个线材20上方时。
第二位置42可以是一个或多个位置，在该位置中释放装置150被配置成不再将一种或多种涂层物质分配到该至少一个线材20上。因此，此位置42是在维护(例如清洁、维修等)期间使用。
一旦系统10已确定要对一个或多个打印头151a-d执行维护工序，系统就通过将待清洁的打印头151c移动到第二位置来启动所述工序。该移动优选由驱动单元32执行，如将参照图6更详细描述的。当打印头151c处于第二位置时，对所述打印头执行维护工序。在维护工序期间，已经移动到第二位置的打印头151c被停用而不能将涂层物质分配到该至少一个线材20上。该停用优选在打印头151c被从操作位置向第二位置移动时就执行。
由于打印头151a-c相对于彼此可移动，因此一个或多个打印头151c可被设置处于第二位置从而用于执行维护，而一个或多个打印头151a-b被设置处于第一位置从而用于将一种或多种涂层物质分配到线材20上。一旦在打印头151c上执行维护工序，打印头151c就被移回第一位置。
在一个实施例，在打印头151a-d包括两个或多个喷嘴阵列153的情况下，控制单元190被配置成改变打印头151a-d的启用的喷嘴阵列153。因此，如果控制单元190确定一个喷嘴阵列153需要维护，则移动打印头，使得在同一打印头151a-d的其他喷嘴排被启用的同时，可以清洁所述喷嘴阵列153。因此，当同一打印头151a-d的另一个喷嘴阵列153正在将涂层物质分配到一个或多个线材上时，可以对打印头151a-d的喷嘴阵列153进行清洁。因此，打印头151a-d可以包括主动式和被动式喷嘴阵列153，其中，对被动式喷嘴阵列执行维护工序，并且被动式喷嘴阵列处于可操作位置从而分配涂层物质。在一个实施例中，维护工序包括喷溅步骤，在该步骤中喷嘴152a-f受迫在短时间间隔内分配物质。喷溅过程不需要任何其它组件，因此可以在一非常快速且高效的过程中执行。这是有益的，因为喷溅是系统10中最常需要的维护形式。
应该注意的是，在一个或几个打印头被停驻在封盖位置的同时，可以将一个或几个打印头设置处于操作位置(例如中间位置)，在该位置中不执行维护工序。
驱动单元
打印头151a-c的移动可以通过驱动单元32来实现，如上文已简要描述的。驱动单元32的一个示例实施例在图7中示出。然而，其他类型的驱动单元也是可能的。例如，驱动单元可以是一种包括设置有螺母或滚珠丝杆(ball screw)的螺纹杆(thread rod)的构造，该螺母或滚珠丝杆被配置来在第一和第二位置之间移动打印头。
现在转向图7，图7示出处理单元100的驱动单元32的一个示例实施例。驱动单元32被配置成相对于至少一个线材20而在第一位置41和第二位置42之间移动释放装置150和其相关联的打印头151a-d。该移动优选沿着驱动单元32的移动轴线进行。这可以通过一个机构40(也称为传动装置40)执行，该机构40在从第一位置41向第二位置42的运动过程中具有不同的传动比。
如图6所示，驱动装置32借由致动器34和曲柄37而连接到释放装置150，例如连接到打印头151a-d。致动器34和曲柄37共同构成传动机构40。曲柄37呈杠杆臂的形状，其一端与驱动装置32的电动机36的旋转轴R1连接，而另一端在旋转轴线R2处枢转连接到致动器34。致动器34具有一对立端，该对立端转而在旋转轴线R3处枢转连接到释放装置150。所述传动比可以看作是曲柄37或驱动装置32的电动机36的旋转运动与释放装置150的直线运动之间的关联度。因此，所述传动比是输入旋转对比释放装置150的输出线性平移的比率。因此，低传动比意味着从驱动单元32或曲柄37输入的一定的旋转运动引致释放装置150的较小的线性运动，而高传动比则相反。
致动器34将电动机36的曲柄37连接到释放装置150。致动器34可以包括一种具有弯曲部分34a和笔直部分34b的连杆；弯曲部分34a连接到曲柄37，而笔直部分34b连接到释放装置150。传动装置40被配置成将曲柄37的旋转运动转化为释放装置150的直线运动。致动器34被设计成使得：在闲置位置41与可操作位置42之间的运动过程中，靠近端部位置处的传动比相比介于这些位置之间处的传动比更低。这会在将释放装置150对准线材20时提高运动的精度，因为非常精确的运动是有利的。由此实现提升的运动分辨率。
电动机36可以例如是步进电动机或直流电动机。在电动机36是直流电动机的情况下的实施例中，如果驱动单元32进一步包括位置传感器38，则可能是有利的。位置传感器38被配置成确定驱动单元32的位置。位置传感器38优选与控制单元190通信。无论所使用的电动机36的类型如何，位置传感器38可以被配置成确定驱动单元32的位置，以提高系统10的准确度，特别是用以确定释放装置150的位置。例如，电动机的特定角度位置可与释放装置150的特定线性位置互关相(corelated)。
待移动的部件(即打印头151a-d)可沿运动轴线移动，优选垂直于线材20的运动。为了引导该移动，驱动单元32可以进一步包括导向件39。导向件39例如可以是导轨或槽。第一和/或第二位置41、42可以位于该移动之轴线A的最末端。
在又一个实施例中，多个驱动单元32共用一个共同的电动机36。这在图8中示出。电动机36可以是与上文已描述类型相同的电动机。一个电动机36被配置成控制多个驱动单元32的操作。通过只使用一个电动机，可以同步地对一个或多个头执行维护。在一个实施例中，该维护被设计成能够同时对一个或多个打印头执行例行维护。打印头的任意组合都是可能的。在一个实施例中，一个电动机用于控制两个驱动单元(由此以及两个打印头151a-d)。
维护工序
一个维护工序可以包括几个步骤和过程，下文对维护工序的描述不应该被视为是限制性的，而仅仅是几个示例，因为不同种类的维护步骤对于本领域技术人员来说是已知的。清洁周期可以例如包括：吐墨(spitting)、吹扫(purging)、空气释放、擦拭(wiping)等中的一项或多项。在一个示例工序中，步骤包括：行至原点模式(driving to home mode)、封盖(capping)、打开通气阀、通过喷嘴吸墨、关闭通气阀、从封盖中吸墨、用供墨泵抽墨、擦拭、从封盖中吸墨、擦拭、吐墨(spitting)、最后从封盖中吸墨。应该注意的是，执行的序列可以是预定的，也可以根据工序中的前几个步骤或几组步骤的经过情况而改变。此外，每个动作之间的时间可以是固定的或在过程中改变的。
缓存系统(如下文将描述的)或任何提供缓存效果的类似系统被填满了适量的处理过的线材。这样就可以停止线材，从而使得释放装置150(或其一部分)可以停止分配涂层。
一旦确定打印头要进行清洁和/或维修并且线材被停止，打印头就会被移动到一维护位置或封盖位置。该封盖位置设置有封盖系统，该封盖系统将喷嘴气密密封，使其免受污染物和干涸的影响。该封盖系统可以进一步包括：在打印头上抽真空的泵单元。当打印头向封盖位置移动时，其拱顶(vault)可以打开属于该打印头的封盖。只有被选择进行例行维护的打印头的拱顶将被打开。因此，处于打印、操作位置的打印头的拱顶将保持关闭。这将防止空气泄漏，并确保对当前例行维护中所包含的所有打印头进行正确的清洁。使用与上文所述相同的电动机或专用执行器来打开拱顶，以清洁该一个或多个打印头。
维护工序可以包括一个或多个清洁步骤。维护工序可以包括喷溅步骤，在该步骤中喷嘴152a-f受迫在短时间间隔内分配物质。因此，在喷溅过程中，通过所涉每个喷嘴分配若干滴涂层物质(例如墨)。这使喷嘴152a-f启用，并由此防止喷嘴干涸、堵塞、喷射(jetout)，和/或防止喷嘴由于缺乏清洁而以不希望的角度分配涂层。
此外，或者替代地，维护工序包括擦拭步骤。擦拭步骤可包括：擦拭器，其擦拭打印头表面以去除打印头上的墨残留以及任何积聚的灰尘或其他碎屑。该擦拭器可由弹性材料制成，所述弹性材料例如丁腈橡胶(nitrile rubber)、乙烯-聚丙烯二烯单体(ethylenepolypropylene diene monomer,EPDM)弹性体或本领域技术人员已知的其它类型的类似橡胶的材料。擦拭动作通常通过将打印头移动掠过擦拭器或将擦拭器移动掠过静止的打印头来实现。使用上文所述相同的电动机或专用电动机来移动擦拭器，以清洁该一个或多个打印头。
缓存系统
系统10可以进一步包括缓存系统。缓存系统的使用可以：与确定是否要执行维护工序的所述确定步骤一起，和/或与各个打印头和/或释放装置15的运动一起。然而，缓存系统也可以用于不存在这些特征的系统10。
缓存系统包括至少一个线材缓存单元。该线材缓存单元可以是呈缓存臂的形式，该缓存臂具有对线材进行引导的一端(线材引导端)。缓存臂的另一端可以枢转地连接到一支撑件，使得该线材引导端的位置可得以调节。因此，施加到该缓存臂上的力将决定线材的张力。
该线材缓存单元将允许已涂覆的线材在张力下进行缓存。该线材缓存单元施加在线材上的力决定了线材张力，在大多数情况下，所述线材张力会沿线材路径而变化。因此，线材缓存器的精确构造可在沿线材的不同位置处提供不同的张力。在一个替代实施例中，线材缓存单元被构造成使得施加到线材上的力由重力、弹簧、重力和弹簧的组合、或能够控制线材张力的任何其他装置决定。通过调节线材缓存单元中的力来控制所述线材张力，所述线材缓存单元中的力将线材拉过处理单元，如上文所描述。
线材缓存单元优选设置在至少一个释放装置150的下游。在一个实施例中，缓存器恰在清洁或维护过程开始之前被填满，此后线材被送线器130停止。在又一个实施例中，线材缓存器总是力求被充分填充。送线器130优选设置在释放装置150的上游。这样，与释放装置150联同设置的线材被停止。在线材停止期间，释放装置150或其一个或多个打印头151a-d被清洁。在此清洁过程中，当线材被保持静止不动时，线材消耗设备15使用来自所述缓存器的线材。当该清洁过程结束时，线材将再次开始移动。
缓存器中的线材量可以基于计划清洗期间的预期线材消耗量进行调整。该预期线材消耗量可以优选考虑到系统10的速度的任何增加。
虽然对本发明已主要参照一种包括一个处理单元100和一个线材消耗设备15的系统而进行了描述，但本领域技术人员应理解，本发明的特征也可以应用于其它系统。图9a-b示出这类替代系统的两个示例。
在图9a中，系统10包括第一和第二处理单元100a、100b以及第一和第二线材消耗设备15a-b。每个处理单元100a、100b都在控制和执行每个线材消耗设备15a-b的操作。应当注意的是，第一和第二处理单元100a虽然被分开，但可以共用一个或多个部件。在一个实施例中，控制单元190被设置成与第一和第二处理单元100a、100b分离的单元，并且因此，一个控制单元190被配置成控制两个处理单元100a、100b的操作以及对应地控制两个线材消耗设备15a-b的操作。
在图9b中，系统10包括一个处理单元100a以及第一和第二线材消耗设备15a-b。在此实施例中，一个处理单元100a被配置成控制和执行两个线材消耗设备15a-b的操作。
应当注意的是，虽然图9a中示出仅两个处理单元和两个线材消耗设备，以及图9b中示出仅一个处理单元和两个线材消耗设备，但应当理解的是，系统10中可以存在任何合理数量的处理单元和/或线材消耗设备。
除了具备缓存系统之外，或替代于具备缓存系统，系统10还可以包括双倍的整组打印头(并且可能包括双倍的整组释放装置150)。具备双组打印头允许系统10在两组打印头之间交替使用。这可能消除对缓存器的需要，因为线材20永远不必静止。因此，控制单元190被设置来改变该两组打印头之间的启用。如果确定要在第一组的至少一个打印头上执行维护工序，则控制单元190被配置成改变来在该打印头上执行维护工序，并且可能在第一组的所有打印头上执行维护工序，同时启用第二组打印头以将涂层分配到线材20上。虽然以上参照具体实施例描述了本发明，但是其并非意在将本发明限制于本文所述的具体形式。相反，本发明仅由所附权利要求界定。
在权利要求中，术语“包括/组成”并不排除其他元件或步骤的存在。此外，虽然各个特征可以被包括在不同的权利要求中，但这些特征可能有利地组合，并且包括在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。此外，单数的表示并不排除复数。术语“第一”、“第二”等并不排除多数。权利要求书中的附图标记仅作为解释示例的目的而提供，而不应解释为以任何方式对权利按要求的范围进行限制。

Claims (14)

1.一种与线材消耗设备(15)配套使用的、用于线材(20)的在线处理的系统(10)，其中所述线材消耗设备(15)是刺绣机、缝纫机、针织机、织布机、簇绒机、绕线机或其任意组合，其中所述线材(20)被推进到所述线材消耗设备(15)，所述在线处理的系统(10)包括：
处理单元(100)，其包括至少第一和第二打印头(151a,151b)，每个打印头被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到至少一个所述线材(20)上，其中所述至少第一和第二打印头(151a，151b)能相对彼此移动，并且能在第一位置(41)和第二位置(42)之间移动，其中所述第一位置(41)是打印头配置为将一种或多种涂层物质分配到至少一个所述线材(20)上的可操作位置，并且所述第二位置(42)是打印头配置为不再分配一种或多种涂层物质到所述至少一个线材(20)上的位置；
控制单元(190)，其被配置成确定是否要在至少所述第一打印头(151a)上执行维护工序，并且如果确定要执行该维护工序，则在至少所述第一打印头(151a)上规划所述维护工序；以及
设置在所述至少两个打印头(151a-d)下游的线材缓存系统；
其中所述控制单元(190)进一步被配置成控制各个打印头(151a,151b)的移动，并通过将所述第一打印头(151a)从所述可操作位置(41)移动到所述第二位置(42)由此停止所述第一打印头(151a)分配涂层物质到所述至少一个线材(20)上，来执行至少所述第一打印头(151a)的维护工序；
其中所述控制单元(190)进一步被配置成当确定要执行维护工序时填满所述线材缓存系统；其中在所述维护工序期间，所述线材消耗设备(15)消耗来自所述缓存系统中的线材(20)。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述控制单元(190)被配置成：
接收所述线材消耗设备(15)当前的运行速度，并且
至少基于所述当前的运行速度确定是否要执行维护工序。
3.根据权利要求1或2所述的系统(10)，其中，所述控制单元(190)还被配置成：
接收所述线材消耗设备(15)的线材消耗量，并且
至少基于所述线材消耗量确定是否要执行维护工序。
4.根据前述任一权利要求所述的系统(10)，其中，所述控制单元(190)进一步被配置成：在一个或多个打印头被设置处于维护模式的同时，控制一个或多个打印头被设置处于操作模式。
5.根据任一前述权利要求所述的系统(10)，其中，所述控制单元(190)进一步被配置成：至少基于预定的操作图案来确定是否要执行维护工序。
6.根据任一前述权利要求所述的系统(10)，其中，所述控制单元(190)进一步被配置成：至少基于所述涂层物质的估计消耗量来确定是否要执行维护工序。
7.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述控制单元(190)进一步被配置成：确定用于所述维护的时间间隔，并且至少基于所述时间间隔来确定是否要执行维护工序。
8.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，至少所述第二打印头(151b)被设置处于所述第一位置(41)，而至少所述第一打印头(151a)被设置处于所述第二位置(42)。
9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述第二位置(42)是维护位置。
10.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述每个打印头(151a-d)包括多个喷嘴(152a-f)，所述多个喷嘴相对于所述至少一个线材(20)设置在不同位置处，所述至少一个线材(20)在使用中处于运动状态，并且每个喷嘴(152a-f)被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到所述至少一个线材上。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述喷嘴(152a-f)是喷墨喷嘴。
12.根据任一前述权利要求所述的系统，进一步包括线材消耗设备(15)。
13.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述系统(10)进一步包括设置在所述打印头(151a-d)上游的送线器(130)，并且其中，所述控制单元(190)被配置成：一旦所述控制单元已确定要执行维护工序，就停止所述送线器(130)。
14.一种用于至少一个线材(20)的在线处理的方法，包括：
提供处理单元(100)，所述处理单元包括至少第一和第二打印头(151a，151b)，每个打印头被配置成在启用时将一种或多种涂层物质分配到所述至少一个线材(20)上，其中所述至少第一和第二打印头(151a、151b)能相对于彼此移动，并且能在第一位置(41)和第二位置(42)之间移动，其中所述第一位置(41)是打印头配置为将一种或多种涂层物质分配到至少一个所述线材(20)上的可操作位置，并且所述第二位置(42)是打印头配置为不再分配一种或多种涂层物质到所述至少一个线材(20)上的位置，
提供控制单元(190)，所述控制单元被配置成：确定是否要在至少所述第一打印头(151a)上执行维护工序，并且如果确定要执行该维护工序，则在至少所述第一打印头(151a)上规划所述维护工序；以及
提供设置在所述至少两个打印头(151a-d)下游的线材缓存系统；
其中所述控制单元(190)进一步被配置成控制各个打印头(151a,151b)的移动，并通过将所述第一打印头(151a)从所述可操作位置(41)移动到所述第二位置(42)由此停止所述第一打印头(151a)分配涂层物质到所述至少一个线材(20)上，来执行至少所述第一打印头(151a)的维护工序；
其中所述控制单元(190)进一步被配置成：当确定要执行维护工序时填满所述线材缓存系统；其中在所述维护工序期间，所述线材消耗设备(15)消耗来自所述缓存系统中的线材(20)。
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