TWI782556B

TWI782556B - 對輪圈表面著色的方法和系統

Info

Publication number: TWI782556B
Application number: TW110120161A
Authority: TW
Inventors: 江彥霆; 沈俊衛
Original assignee: 巧新科技工業股份有限公司
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2022-11-01
Also published as: TW202247909A

Abstract

本發明涉及一種對輪圈表面著色的方法和執行此方法的系統，以及一種多色輪圈。該方法包含：在該輪圈表面上形成相堆疊的多個塗裝層，該多個塗裝層的顏色彼此不同；以及以該多個塗裝層往該輪圈表面的方向，對該多個塗裝層進行雷射加工，以去除各該塗裝層上被雷射光照射到的部分，並保留各該塗裝層上未被該雷射光照射到的部分。藉此，可藉由改變雷射光的加工深度來決定呈現在輪圈上的顏色。

Description

對輪圈表面著色的方法和系統

本發明涉及一種輪圈加工技術，特別是指一種對輪圈表面著色的方法和系統。

現有要在輪圈表面上著色的方式是先在輪圈表面進行粗拋光處理，接著填平輪圈表面上的凹陷或刮痕。然後，在填平的表面上形成欲呈現之顏色的色漆層後，在這色漆層上舖一層保護漆，並利用雷射雕刻技術去除這色漆層和保護漆中位於預設圖形內的部分，以保留預設圖形外的部分，並使對應此預設圖形內的輪圈表面顯露。接著，對保留的部分進行細拋光處理，以及對預設圖形內顯露的輪圈表面進行精細拋光。最後，在加工的範圍內再舖上一層保護漆。然而，這樣的著色程序不僅只能對輪圈舖上一種顏色，並且細拋光和精細拋光的程序或多或少都會損傷圖形化後的色漆層的邊緣，造成最後成形的圖案出現毛邊的狀況。

而為了讓輪圈能呈現更多種顏色，就發展出一種著色方法，其需要在每鋪設一層色漆後就要對該層色漆進行雷射雕刻，並反覆進行這樣的過程。然而，這樣的方式雖然能讓輪圈呈現多種顏色但卻相當耗時。

為此，本發明的主要目的是提供一種對輪圈表面著色的方法和系統，以藉由改變雷射光的加工深度來決定呈現在輪圈上的多種顏色。

本發明根據一實施例所提供的一種對輪圈表面著色的方法，包含：在該輪圈表面上形成相堆疊的多個塗裝層，該多個塗裝層的顏色彼此不同；使一遮蔽罩重疊於該輪圈表面，從而使該多個塗裝層位於該遮蔽罩與該輪圈表面之間，該遮蔽罩包含至少一個鏤空圖案；以及以該遮蔽罩往該輪圈表面的方向，在各該鏤空圖案的範圍內對該多個塗裝層進行雷射加工，以去除各該塗裝層上被雷射光照射到的部分，並保留各該塗裝層上未被該雷射光照射到的部分。

在該方法的另一實施例中，該輪圈表面的著色結果是由該雷射加工在該多個塗裝層上的加工深度決定。

在該方法的再一實施例中，該雷射加工在該多個塗裝層上的該加工深度是由該雷射加工的光功率和照射時間的至少其中之一決定，且該光功率和照射時間的該至少其中之一隨各該塗裝層的特性而不同。

在該方法的再一實施例中，該方法在對該多個塗裝層進行該雷射加工之前更包含：使一遮蔽罩重疊於該輪圈表面，從而讓該多個塗裝層位於該遮蔽罩與該輪圈表面之間。該遮蔽罩包含至少一個鏤空圖案。因此，上述對該多個塗裝層進行該雷射加工的步驟包含以該遮蔽罩往該輪圈表面的方向，在各該鏤空圖案的範圍內對該多個塗裝層進行該雷射加工。

在該方法的再一實施例中，該雷射光照射在該塗裝層上的光斑形狀為可變的。

在該方法的再一實施例中，該雷射加工是以電腦數值控制(Computer Numerical Control，CNC)技術進行。

在該方法的再一實施例中，於對該多個塗裝層進行雷射加工之後，該方法更包含在被暴露的各該塗裝層上形成一保護層。

並且，本發明也根據一實施例提供一種對輪圈表面著色的系統，該系統包含：一第一塗佈裝置；一雷射裝置；以及一處理器，電性連接該第一塗佈裝置和該雷射裝置，用以執行前述的方法，以控制該第一塗佈裝置在該輪圈表面上形成該多個塗裝層，以及控制該雷射裝置對該多個塗裝層進行該雷射加工。

在該系統的另一實施例中，該系統更包含：一表面處理裝置，電性連接該處理器，該處理器更控制該表面處理裝置對該輪圈表面進行表面處理。

在該系統的再一實施例中，該系統更包含：一第二塗佈裝置，電性連接該處理器，該處理器更控制該第二塗佈裝置在被暴露的各該塗裝層上形成一保護層。

在該系統的再一實施例中，該系統更包含：一遮蔽罩供應模組，電性連接該處理器，該處理器更控制該遮蔽罩供應模組提供包含至少一個鏤空圖案的一遮蔽罩，使該遮蔽罩重疊於該輪圈表面，從而讓該多個塗裝層位於該遮蔽罩與該輪圈表面之間，並且該雷射裝置在各該鏤空圖案的範圍內對該多個塗裝層進行該雷射加工。

此外，在該方法的再一實施例中，於該輪圈表面上形成相堆疊的該多個塗裝層之前，該方法更包含對該輪圈表面進行表面處理。

藉此，本發明所提供的對輪圈表面著色的方法和系統藉由在輪圈表面上逐一堆疊多種顏色的塗裝層，以定義出在輪圈上要呈現的多種顏色。並且，根據預定圖案規劃雷射加工的加工深度和路徑，使得加工區域內顯露出來的塗裝層的顏色即為輪圈上要呈現的顏色。藉此，提升加工的效率及精準度，且可避免讓輪圈表面受損。

1:處理器

2:表面處理裝置

3:塗佈裝置

4:雷射裝置

5:塗佈裝置

6:遮蔽罩供應模組

61:遮蔽罩

611:鏤空圖案

7:影像擷取裝置

100:輪圈

110:輪圈表面

210,220,230:塗裝層

H1,H2,H3:加工深度

NP:非加工區域

PT:加工圖案

R1,R2,R3:加工區域

在結合以下附圖研究了詳細描述之後，將發現本發明的其他方面及其優點：圖1為根據本發明一實施例的對輪圈表面著色的系統的功能方塊圖；圖2為根據本發明一實施例的對輪圈表面著色的方法的流程圖；圖3為根據本發明一實施例經過表面塗佈後的輪圈的剖面示意圖，用以呈現多個塗裝層堆疊於輪圈表面上；圖4A至圖4C為根據本發明一實施例將對輪圈表面著色的系統利用一遮蔽罩進行雷射加工的流程的示意圖；圖5為根據本發明一實施例經過雷射加工後的輪圈的剖面示意圖，用以呈現不同的加工深度決定輪圈上呈現的不同顏色；圖6為圖5的上視圖，用以呈現雷射加工後的輪圈在視覺上具有不同顏色；以及圖7為根據本發明另一實施例的對輪圈表面著色的系統的功能方塊圖。

請參考圖1至圖6所示，本發明根據一實施例所提供的一種對輪圈表面著色的系統是適於對輪胎的輪圈100進行著色。此系統主要包含一處理器1、一表面處理裝置2、二塗佈裝置3和5、一雷射裝置4以及一遮蔽罩供應模組6。處理器1可例如但不限於一主控端電腦的處理器，可電性連接表面處理裝置2、塗佈裝置3和5、雷射裝置4以及遮蔽罩供應模組6，並用以控制這些裝置執行圖2的著色方法。

首先，執行步驟S10的表面處理，也就是處理器1控制表面處理裝置2對輪圈100的輪圈表面110進行打磨，使其粗糙化，以利後續的色料附著。

接著，執行步驟S12，處理器1控制塗佈裝置3(第一塗佈裝置)在輪圈表面110上逐一堆疊多個塗裝層210至230，如圖3所示。塗裝層210至230的顏色彼此不同，例如但不限於塗裝層210的顏色是白色，塗裝層220的顏色是藍色，塗裝層230的顏色是紅色。

當所有的塗裝層都已形成於輪圈表面110上後，可執行步驟S14，亦即設置一遮蔽罩於輪圈100。詳細來說，遮蔽罩供應模組6包含一移動機構(未繪示)和至少一遮蔽罩61。處理器1可控制遮蔽罩供應模組6，讓遮蔽罩供應模組6的移動機構將一遮蔽罩61移動至輪圈100所在的位置，並且使遮蔽罩61重疊於遮蔽罩61上待著色的輪圈表面110，從而使塗裝層210至230位於遮蔽罩61和輪圈表面110之間，如圖4A至圖4B所示的步驟。各個遮蔽罩61包含至少一個鏤空圖案611(例如圖4A所示的遮蔽罩61有一個鏤空圖案611)。遮蔽罩61的形狀和大小可根據輪圈100的形狀和大小來設計，遮蔽罩61上的各鏤空圖案611也可根據一預定圖案(即在輪圈表面110上欲呈現的圖案)來設計，只要各鏤空圖案611的位置可對應輪圈表面110待著色的位置。此外，遮蔽罩61的數量也可根據上述預定圖案的顏色或(和)圖案複雜度以及著色程序的進程來決定。

接著，執行步驟S16，亦即處理器1利用CNC技術，根據上述的預定圖案，規劃雷射加工的加工深度及路徑，並控制雷射裝置4(例如雷射雕刻機)從位於最上層的塗裝層230(即最遠離輪圈表面110的塗裝層)開始，以遮蔽罩61往輪圈表面110的方向，根據規劃的加工深度和路徑，在鏤空圖案611的範圍(即雷射光的加工區域)內對這些塗裝層210至230逐層地進行雷射加工(例如雷射雕刻)，以去除各個塗裝層上被雷射光照射到的部分，而未被照射到的部分則被保留下來，而在輪圈表面110上形成一加工圖案PT，如圖4C、5和圖6所示。並且，隨著雷射光的加工深度不同，對應加工區域(即照射區域)的各塗裝層也隨之被暴露。藉此，對應被雷射光照射區域且被保留下來的塗裝層的顏色即成為在視覺上要讓人觀看的顏色。舉例來說，預設雷射光的加工區域有三個，分別為如圖5和圖6所示的加工區域R1至R3，並且預設對應加工區域R1的加工深度為H1，對應加工區域R2的加工深度為H2，對應加工區域R3的加工深度為H3，又加工深度H1小於加工深度H2，加工深度H2小於加工深度H3；在此情況下，對應加工區域R1的塗裝層220以及對應加工區域R2的塗裝層210將成為人們可視的部分。此外，在此範例中，最上面的塗裝層230中除了加工區域R1至R3以外的其餘區域(即未加工區域NP)因未被加工而可保留下來，並且對應加工區域R3的塗裝層210已被完全除去而使輪圈表面110被顯露出來，因此在未加工區域NP內的塗裝層230以及被顯露的輪圈表面110也將成為人們可視的部分。又，此範例在輪圈表面110的顏色為銀色、塗裝層210的顏色是白色、塗裝層220的顏色是藍色以及塗裝層230的顏色是紅色的情況下，雷射加工後人們可看到輪圈上會有位於加工區域R1的藍色、位於加工區域R2的白色、位於加工區域R3的銀色以及在未加工區域NP內的紅色，如圖6所示。在完成雷射加工後，處理器1便可控制遮蔽罩供應模組6將遮蔽罩61移除，此時輪圈表面110上會呈現對應上述預設圖案的加工圖案PT，如圖4C所示。

最後，執行步驟S18，處理器1控制塗佈裝置5(第二塗佈裝置)將保護漆(劑)以例如但不限於噴塗或浸泡的方式，在被暴露的各塗裝層上形成一保護層，使輪圈100上的顏色得以被較好地保存。

在本發明中，若待著色的輪圈是已經過表面加工後的輪圈，則可省略執行上述的步驟S10。

在本發明中，雷射的加工深度可根據所欲呈現的顏色來設計，且設計方式可例如在相同的加工時間下，藉由改變雷射光的光功率來達到不同的加工深度，或者例如在相同光功率下，藉由改變加工時間來達到不同的加工深度，或者例如在相同的加工深度下，隨各塗裝層的特性的不同改變光功率和(或)加工時間；然而本發明並不限於此。

此外，本發明可搭配自動光學檢測(Automated Optical Inspection，AOI)技術即時反饋雷射加工結果，以作為調整光源(即雷射光)的加工參數(例如但不限於光功率、加工時間、加工路徑等)的依據，以達到高效率、高精度的加工。具體來說，如圖7所示，本發明的系統可更包含可電性連接處理器1的一影像擷取裝置7，影像擷取裝置7可例如但不限於攝影機。處理器1控制影像擷取裝置7即時拍攝雷射光在各塗裝層加工的情況，並從影像擷取裝置7接收即時拍攝的結果，以進行影像分析並根據分析結果調整加工參數。

在本發明中，由於調整光斑的大小或形狀可調整雷射光的能量密度，並且不同的材料(亦即輪圈本身的材料和各塗裝層的材料)對應所需的光能量也不同，因此雷射光照射在塗裝層的光斑形狀可根據實際需求設計，甚至可被即時地調整。例如，可搭配AOI技術，並根據雷射要照射的位置、預定的圖案(亦即要在各塗裝層要加工的圖案)及正待被雷射加工的塗裝層的材料，調整光斑的長或(和寬)，甚至例如但不限於從點狀光斑調整成線形光斑或其他形狀光斑。

綜上所述，本發明所提供的對輪圈表面著色的方法和系統利用雷射加工取代車刀和銑刀，來去除塗裝層中不需要的區域，藉此避免車刀和銑刀在加工過程中損傷輪圈表面。並且，藉由在輪圈表面上逐一堆疊多種顏色的塗裝層，以一次性地定義出在輪圈上要呈現的多種顏色。並且，根據預定圖案規劃雷射加工的加工深度和路徑，使得加工區域內顯露出來的塗裝層的顏色即為輪圈上要呈現的顏色，藉此提升加工的效率及精準度。又，藉由即時調整雷射光斑或(和)調整加工參數，可更大幅地提升加工的精準度，讓成形的圖案更趨於理想。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然而這些實施例並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動、潤飾與各實施態樣的組合，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

Claims

一種對輪圈表面著色的方法，包含：在該輪圈表面上形成相堆疊的多個塗裝層，該多個塗裝層的顏色彼此不同；以及對該多個塗裝層進行雷射加工，以去除各該塗裝層上被雷射光照射到的部分，並保留各該塗裝層上未被該雷射光照射到的部分；其中，在對該多個塗裝層進行該雷射加工之前，該方法更包含：使一遮蔽罩重疊於該輪圈表面，從而讓該多個塗裝層位於該遮蔽罩與該輪圈表面之間，其中該遮蔽罩包含至少一個鏤空圖案，並且對該多個塗裝層進行該雷射加工包含以該遮蔽罩往該輪圈表面的方向，在各該鏤空圖案的範圍內對該多個塗裝層進行該雷射加工。
根據請求項1所述的對輪圈表面著色的方法，其中該輪圈表面的著色結果是由該雷射加工在該多個塗裝層上的加工深度決定。
根據請求項2所述的對輪圈表面著色的方法，其中該雷射加工在該多個塗裝層上的該加工深度是由該雷射加工的光功率和照射時間的至少其中之一決定，且該光功率和照射時間的該至少其中之一隨各該塗裝層的特性而不同。
根據請求項1所述的對輪圈表面著色的方法，其中該雷射光照射在該塗裝層上的光斑形狀為可變的。
根據請求項1所述的對輪圈表面著色的方法，其中該雷射加工是以電腦數值控制技術進行。
根據請求項1所述的對輪圈表面著色的方法，其中於該輪圈表面上形成相堆疊的該多個塗裝層之前，該方法更包含對該輪圈表面進行表面處理。
根據請求項1所述的對輪圈表面著色的方法，其中於對該多個塗裝層進行雷射加工之後，該方法更包含在被暴露的各該塗裝層上形成一保護層。
一種對輪圈表面著色的系統，包含：一第一塗佈裝置；一雷射裝置；以及一處理器，電性連接該第一塗佈裝置和該雷射裝置，用以執行請求項1至3和5至6的任一項所述的對輪圈表面著色的方法，以控制該第一塗佈裝置在該輪圈表面上形成該多個塗裝層，以及控制該雷射裝置對該多個塗裝層進行該雷射加工；其中，該系統更包含：一遮蔽罩供應模組，電性連接該處理器，該處理器更控制該遮蔽罩供應模組提供包含至少一個鏤空圖案的一遮蔽罩，使該遮蔽罩重疊於該輪圈表面，從而讓該多個塗裝層位於該遮蔽罩與該輪圈表面之間，並且該雷射裝置在各該鏤空圖案的範圍內對該多個塗裝層進行該雷射加工；一表面處理裝置，電性連接該處理器，該處理器更控制該表面處理裝置對該輪圈表面進行表面處理；以及一第二塗佈裝置，電性連接該處理器，該處理器更控制該第二塗佈裝置在被暴露的各該塗裝層上形成一保護層。