打印控制器及打印方法技术

本发明专利技术涉及一种用于打印大型轮廓三维物体的打印设备(1)。该打印设备包括：可移动机械臂(2)，该可移动机械臂(2)安装在可移动支承架(4)上；打印头(3)，该打印头(3)支承在机械臂的打印端，该打印头包括多个喷嘴；油墨贮存部，该油墨贮存部连接于打印头的喷嘴并连接于用于将油墨从贮存部供应到喷嘴的泵装置(9)；以及控制器(5)，该控制器(5)用于在改变打印头的定向时沿打印轨迹移动打印头。控制器的布置为：在校准步骤中，沿着校准轨迹移动打印头，并测量打印头中的油墨压力，并生成和储存用于打印头的不同定向上的喷嘴的油墨压力控制数据，以及在打印步骤中，基于所储存的油墨压力控制数据生成打印头沿打印轨迹的不同定向上的压力控制信号，该压力控制信号提供给泵装置使得喷嘴中的油墨压力设定为预定压力值。嘴中的油墨压力设定为预定压力值。嘴中的油墨压力设定为预定压力值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】打印控制器及打印方法


[0001]本专利技术涉及一种打印设备，该打印设备包括安装在可移动支承件上的可移动机械臂以及支承在机械臂打印端的打印头。
[0002]本专利技术还涉及一种用支承在可移动机械臂上的打印头打印物体、尤其是大型三维轮廓的物体的方法。

技术介绍

[0003]US 2016/0355026描述了一种用于在飞行器的机身或机翼上打印的大型机器人系统。机械臂在飞行器复杂的几何形状上以不同强度的重叠条带移动打印头，该打印头可构造成喷墨打印机。
[0004]在WO2016/066208中，喷墨打印机被描述为具有与可移动打印头的喷嘴流体连通的主油墨盒，该可移动打印头位于滑动托架单元上。连接于主油墨盒的泵由控制器控制，以便通过油墨输送线路从主油墨盒向打印头供应油墨。通过结合托架单元沿横向扫描方向的相对运动和打印介质在介质前进方向上的进料，每个打印头可以在打印介质上的各个像素位置上沉积油墨。将压力传感器联接到主油墨盒以确定每个储罐的填充水平。当主油墨盒中的压力传感器观察到的压力型式下降到预定阈值以下时，控制器激活副油墨盒以向主油墨盒供应额外的油墨而进行再填充。
[0005]已知的喷墨打印机不适于在复杂的三维打印表面上进行打印。这对于在改变打印头的定向时以相对较高的分辨率和速度(每英寸200点和250 mm/s)进行的打印尤其如此。这种条件需要对打印条件的精确控制。
[0006]因此，本专利技术的目的在于提供一种喷墨打印机及打印方法，该喷墨打印机和打印方法尤其适用于在复杂的三维打印表面上精确且快速地打印。

技术实现思路

[0007]在此，根据本专利技术的打印设备包括：
[0008]‑
可移动机械臂，该可移动机械臂安装在可移动支承件上，
[0009]‑
打印头，该打印头支承在机械臂的打印端上，该打印头包括多个喷嘴，
[0010]‑
油墨贮存部，该油墨贮存部连接至打印头的喷嘴并连接至泵装置，用于从贮存部向喷嘴供应油墨，以及
[0011]‑
控制器，该控制器用于在改变打印头的定向时沿打印轨迹移动打印头，其中控制器布置成：
[0012]在校准步骤中，沿校准轨迹移动打印头，测量打印头中的油墨压力，并且生成和储存打印头的不同定向上喷嘴的油墨压力控制数据，以及
[0013]在打印步骤中，基于所储存的油墨压力控制数据生成打印头沿打印轨迹在不同定向上的压力控制信号，该压力控制信号被供应到泵装置，使得喷嘴中的油墨的压力设定为预定压力值。
[0014]在校准步骤中，当打印头在应用打印测试型式时，在给定的打印速度下沿校准轨迹以不同的定向移动时，测量打印头中的压力。以这种方式，为了沿打印轨迹将遇到的主要打印头的定向的最佳打印型式下的压力，记录打印头压力并导出压力数据，该压力数据比如是压力曲线的公式或查找表。
[0015]限定打印头的打印轨迹的打印表面可以由例如车辆的、特别是飞机的三维轮廓表面形成，该三维轮廓表面比如是机身或机翼部分。校准轨迹可以不同于打印轨迹并且可以包括所有主要的打印头的定向或者可以部分地或全部地与打印轨迹重叠或重合。
[0016]在校准步骤中，不同的打印头的定向可以由压力控制曲线的参数计算。替代地，可以确定压力控制值并将其储存在控制器的存储单元中。校准轨迹可以包括所有主要的打印头的定向，或者该校准轨迹可以对应于打印轨迹。压力控制数据因所使用的油墨类型而改变，并取决于油墨密度、油墨粘度和其他流变特性。
[0017]在打印步骤期间，基于与沿打印轨迹的打印头的位置和定向相匹配的压力控制信号对泵装置进行控制，使得泵装置以一定压力向打印头喷嘴供应油墨，使得在喷嘴的入流开口的油墨处于所控制的打印压力下，该压力可以是大致均匀的压力。以这种方式，可以实现在超过1000分辨率(dpi) 的高打印分辨率下的用于复杂几何形状的可重复且精确的高速打印过程 (250毫米/秒或更高)。
[0018]在根据本专利技术的打印设备的一个实施例中，打印头包括用于测量喷嘴处的油墨压力的压力传感器。
[0019]提供集成在打印头中的压力传感器，当使用新的打印轨迹或者当诸如油墨类型或打印速度的打印设置改变时，可以轻松地允许校准步骤的执行。对于大型打印表面，打印头中的压力传感器允许在打印过程中执行校准步骤。通过在打印头上安装压力传感器，打印头的速度和加速度对打印压力的影响由传感器测量并自动校正。
[0020]压力传感器可包括连接到喷嘴的入流端的入流压力传感器，用于测量喷嘴处的入流油墨压力。控制器可以构造成使得泵装置在入流压力下将油墨供应到喷嘴并且是通过由Pi＝(A+K1)*f(θ)+(B+K2)*g(θ)形成的入流压力控制信号来操作的，其中f(θ)和g(θ)是取决于打印头与水平方向的角度θ的几何因子，A是在垂直于打印表面的方向上从压力传感器到打印表面的距离，B则是压力传感器在打印表面的平面内的距离，以及K1和K2是基于所使用的油墨和流体软管的特性确定的常数。
[0021]打印头的每个喷嘴都是一个开口，油墨在此处与大气接触。如果打印头中的油墨处在过高的压力下，则油墨会耗尽。相反，如果油墨处在过低的压力下，则打印头将失去其主要功能，并且空气将被抽吸入喷嘴。在使用重力进料设置的打印系统中，正压仅由重力生成，并且泵用于抽真空，以便将打印头的喷射部中的油墨压力正确地控制在环境大气压力下。
[0022]在另一实施例中，压力传感器包括连接到打印头出口的再循环压力传感器，该打印头出口位于喷嘴阵列的与入流侧相对的一侧。泵装置以再循环压力从打印头出口排出油墨，并且该泵装置是通过由 Pr＝(A+K3)*f(θ)+(B+K4)*g(θ)+X形成的再循环压力控制信号Pr来操作的。在该方程中，K3和K4为常数，X则是流入压力和有压力传感器测量的再循环压力之间的差值。再循环打印头的优点是经过喷嘴的油墨的一致流，该一致流在喷射后重新供应至喷嘴。油墨的连续流动还可以防止油墨在喷嘴中变干，油墨在喷嘴中变干可能会引
起故障。
[0023]泵的速度由方程控制，比如前面提到的Pr方程；该方程假设于重力供墨系统，但可以在机械地生成正油墨压力的系统中进行调整和使用。诸如油墨化学、管道材料和管道路线之类的系统特性，以及打印头相对于泵的动态位置这两项，该方程都考虑了。
附图说明
[0024]将参考附图通过非限制性示例的方式详细描述根据本专利技术的打印设备以及打印的方法的一些实施例。在附图中：
[0025]图1示出了根据本专利技术的打印设备的示意性概览，并且
[0026]图2示出了本专利技术的打印头和压力控制单元的示意性布局。
具体实施方式
[0027]图1示意性地示出了根据本专利技术的打印设备1，该打印设备1具有支承打印头3的机械臂2。打印头3可包括零件号为SG1024LA
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2C的Fujifilm (富士胶片)Dimatix类型的喷墨打印机。机械臂放置在可移动支承件4 上，例如2018年6月22日提交的美国专利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.打印设备，所述打印设备包括：
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能移动机械臂，所述能移动机械臂安装在能移动支承架上，
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打印头，所述打印头支承在所述机械臂的打印端，所述打印头包括多个喷嘴，
‑
油墨贮存部，所述油墨贮存部连接于所述打印头的所述喷嘴并连接于用于将油墨从所述油墨贮存部供应到所述喷嘴的泵装置，以及
‑
控制器，所述控制器用于在改变所述打印头的定向时沿打印轨迹移动所述打印头，其中所述控制器布置为：在校准步骤中，沿着校准轨迹移动所述打印头，并测量所述打印头中的油墨压力，并生成和储存所述打印头的不同定向上的所述喷嘴的油墨压力控制数据，以及在打印步骤中，基于所储存的所述油墨压力控制数据生成所述打印头沿所述打印轨迹的不同定向上的压力控制信号，所述压力控制信号提供给所述泵装置，使得所述喷嘴中的油墨压力设定为预定压力值。2.根据权利要求1所述的打印设备，其中所述校准轨迹的至少一部分与所述打印轨迹相对应。3.根据权利要求1或2所述的打印设备，其中所述打印头包括压力传感器。4.根据权利要求3所述的打印设备，其中所述压力传感器包括连接于所述喷嘴的流入端的流入压力传感器，用于测量所述喷嘴处的流入油墨压力。5.根据权利要求4所述的打印设备，其中所述泵装置以所述流入压力向所述喷嘴供应油墨，并且是通过由Pi＝(A+K1)*f(θ)+(B+K2)*g(θ)形成的流入压力控制信号来操作的，其中f(θ)和g(θ)是取决于所述打印头与水平方向的角度θ的几何因子，A是所述压力传感器在垂直于打印表面的方向上到所述打印表面的距离，B则是所述压力传感器在所述打印表面的平面内的距离，以及K1、K2为常数。6.根据权利要求4或5所述的打印设备，其中所述压力传感器包括连接于所述打印头的流出端的再循环压力传感器，所述再循环压力传感器用于测量再循环压力。7.根据权利要求6所述的打印设备，其中所述泵装置以再循环压力从所述打印头的出口排出油墨，并且是通过由Pr＝(A+K3)*f(θ)+(B+K4)*g(θ)+X形成的再循环压力控制信号Pr来操作的，其中f(θ)和g(θ)是取决于所述打印头与水平方向的角度θ的几何因子，A是所述压力传感器在垂直于打印表面的方向上到所述打印表面的距离，B则是所述压力传感器在所述打印表面的平面内的距离，K3、K4为常数，以及X是所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：艾克斯瑞克知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：