專利名稱：用于在工件上制作圖案的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的用于在優(yōu)選至少局部由 木頭、木質(zhì)材料等構(gòu)成的工件上制作圖案的設(shè)備。
背景技術(shù)：
上述類型的設(shè)備例如從DE 100 31 030 B4可知，并且其具有附接至 傳送設(shè)備或門架上的用于粗略檢測待印刷工件的輪廓和厚度的傳感器。 但是，己發(fā)現(xiàn)，使用這種類型的設(shè)備印刷的工件其印刷圖像往往會失真、 弄臟或者有缺陷和色差。
此外，由本申請人提交但尚未公開的歐洲專利申請EP 05 009 326.9
也涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于在工件上制作圖案的通用設(shè)備， 該設(shè)備可提高印刷圖像的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，該目的可通過根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求 7的方法實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中指明了本發(fā)明的特別有利的改進。
本發(fā)明的基本思想在于通過目標預(yù)處理和/或后處理使印刷過程基 于全新的信息。為此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備設(shè)置成還具有至少一個圖像檢 測傳感器。設(shè)置至少一個圖像檢測傳感器為印刷過程的控制和優(yōu)化提供 了全新的可能性。因此，例如能夠甚至在印刷過程之前("預(yù)處理")就 利用圖像檢測傳感器確定工件相對于印刷裝置的精確位置。這使得可消 除或最小化由不適當?shù)南鄬Χㄎ粚?dǎo)致的印刷圖像失真和弄臟。還可有效 地防止"過噴"，即超過工件的自由邊緣進行印刷而使墨霧沉積在工件的 相鄰表面上。
但是，即使在印刷過程之后(或在隨后的印刷過程之前)，根據(jù)本發(fā) 明設(shè)置的圖像檢測傳感器仍可有效地用于對工件表面進行分析。例如， 所述圖像傳感器可用于對工件表面進行與可能的缺陷、色差等有關(guān)的分 析，從而在此基礎(chǔ)上檢查印刷裝置并例如對其進行維修、清潔、調(diào)節(jié)等。
所述圖像檢測傳感器的這些以及其他可能的應(yīng)用使得印刷圖像的質(zhì) 量可在現(xiàn)有技術(shù)之上大大提高。術(shù)語"圖像檢測傳感器"在這種情況下 至少是指在光學基礎(chǔ)上進行操作并提供與形成的圖像(人眼可見或不可 見)有關(guān)的信息的任何裝置，從而可使用寬范圍的裝置，包括例如具有
或不具有(RGB)濾光器的分光光度計。
為了能夠有效地實施圖像檢測傳感器的上述以及其他可能的應(yīng)用以 提高印刷圖像的質(zhì)量，本發(fā)明的改進還使所述設(shè)備具有連接到所述至少 一個圖像檢測傳感器和所述噴墨印刷裝置的控制裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述圖像檢測傳感器可具有寬范圍的配置。但 是，對于相應(yīng)工件表面的快速且精確的檢測來說，本發(fā)明的改進使所述 至少一個圖像檢測傳感器具有攝像機和/或顏色測量設(shè)備。已證明CCD攝 像機在這方面是尤其有利的，因為其可特別簡單而迅速地將得到的數(shù)字 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給控制裝置等。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述控制裝置也可具有寬范圍的配置。并不排 除該控制裝置在某些情況下需要操作者干預(yù)的可能性。但是，對于印刷 圖像的期望質(zhì)量提高而言，本發(fā)明的改進使得所述控制裝置配置成優(yōu) 選至少針對每個工件的色譜和/或缺陷和/或幾何形狀和/或顏色空間(例 如，RGB顏色空間)對所述圖像檢測傳感器得到的圖像數(shù)據(jù)進行分析。
具體地說，如果所述至少一個圖像檢測傳感器不僅用于檢測色譜還 用于檢測缺陷，則重要的是在檢測時存在可再現(xiàn)的印刷圖像。根據(jù)該背 景，本發(fā)明的改進使得所述設(shè)備還具有干燥裝置，尤其是紫外干燥裝置。 這使得可在進行相應(yīng)的圖像檢測之前形成所施加的墨的預(yù)定干燥狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的上述優(yōu)點可通過根據(jù)權(quán)利要求7的用于在工件 上制作圖案的方法尤其有利地實現(xiàn)。在這種情況下，尤其優(yōu)選的是，尤 其針對色譜和/或缺陷和/或幾何形狀和/或顏色空間(例如，RGB顏色空
間)將通過圖像檢測得到的真實圖像數(shù)據(jù)與期望圖像數(shù)據(jù)進行對比。該 期望/真實數(shù)據(jù)對比可有利地用作例如通過上述措施提高印刷質(zhì)量的基 礎(chǔ)。
在這種情況下，本發(fā)明的改進使得根據(jù)期望/真實數(shù)據(jù)對比對所述控 制裝置發(fā)送給所述印刷裝置的控制信號進行校正，以使得期望/真實數(shù)據(jù) 之間的偏差最小。因此，所述控制裝置可基于所述圖像檢測傳感器進行 的圖像檢測確保實際產(chǎn)生的印刷圖像盡可能地接近期望印刷圖像，即可 得到最優(yōu)的印刷圖像質(zhì)量。
為了實現(xiàn)這點，所述控制裝置可采取寬范圍措施。但是，已經(jīng)證明， 根據(jù)本發(fā)明的改進，尤其有效的是所述控制裝置以這樣的方式對發(fā)送給 所述印刷裝置的控制信號進行校正，即改變發(fā)給所述印刷裝置的至少 一個噴嘴的控制脈沖的強度和/或路線。控制脈沖還可被一起分發(fā)，艮P: 可以通過使一個或多個噴嘴打開或關(guān)閉的方式對所述控制裝置發(fā)送給所 述印刷裝置的控制信號進行校正。
但是，可選擇地或此外，所述控制裝置還可確定或決定所測定的期 望/實際數(shù)據(jù)之間的偏差是否是印刷頭尤其是噴嘴的污染導(dǎo)致的。在這種 情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法的改進使得當期望/真實數(shù)據(jù)之間存在預(yù)定偏 差時，可根據(jù)期望/真實數(shù)據(jù)對比進行所述印刷裝置的清潔。所述控制裝 置還決定例如若校正措施不成功，就需要進行設(shè)備的基本維修甚至使設(shè) 備緊急停機。
還應(yīng)當指出的是，所述圖像檢測傳感器可連續(xù)或不連續(xù)地操作，并 且其可在設(shè)備的正常操作期間操作或者在設(shè)備的檢查操作期間操作，例 如在檢查操作期間印刷預(yù)定的測試圖案并通過圖像檢測傳感器檢測該測 試圖案。此外，所述圖像檢測傳感器可定位在設(shè)備的任何期望位置，其 中已經(jīng)證明有利的是在印刷裝置上設(shè)置至少一個圖像檢測傳感器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于在工件上制作圖案的設(shè)備的示意 性立體圖2是圖1所示設(shè)備的示意性局部平面圖3是圖1所示設(shè)備的示意性局部正剖視圖4示出了圖1所示設(shè)備的印刷裝置的進一步細節(jié)；
圖5示出了圖l所示設(shè)備的印刷裝置的進一步細節(jié)；以及
圖6示出了圖l所示設(shè)備的操作。
具體實施例方式
以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
圖1是作為本發(fā)明優(yōu)選實施方式的用于在工件2上制作圖案的設(shè)備 1的示意性立體圖。該設(shè)備用于在工件2上制作圖案，合適的話還加工工 件，在本實施方式中，該工件至少局部由例如在家具和廚房設(shè)計領(lǐng)域中 通常所用的木頭、木質(zhì)材料、塑料材料等構(gòu)成。
設(shè)備1包括噴墨印刷裝置10，其在本實施方式中根據(jù)按需噴墨原理 操作。如在圖4中最清楚可見的，噴墨印刷裝置IO包括多個可噴出墨滴 的噴嘴12，并且在本實施方式中，所述噴嘴以多列布置，每列設(shè)置成用 于噴出預(yù)定顏色，例如青色、洋紅色、黃色以及黑色。
如在圖3中可最清楚地看到的，印刷裝置IO在本實施方式中設(shè)置在 主軸單元6上或插入其內(nèi)。主軸單元優(yōu)選為還適用于可插入地或可更換 地接收加工刀具或加工設(shè)備的主軸單元，并為此具有刀具接納部6'和接 口 6"，其中該接口例如可配置成傳送數(shù)據(jù)、動力、驅(qū)動、流體等等。
為使印刷裝置(印刷單元)10能插入主軸單元中，印刷單元10在 本實施方式中設(shè)有連接件18，該連接件可插入主軸單元的刀具接納部6' 中(參照圖3)。此外，印刷單元10具有傳送裝置16 (參照圖3)，該傳 送裝置能夠與主軸單元的接口 6"連通。這允許傳送例如數(shù)據(jù)、動力、驅(qū) 動、流體等等，特別是還可傳送墨。另外，印刷單元10可具有墨儲存器 和/或無線數(shù)據(jù)傳送裝置，但是這并未在附圖中示出。
主軸單元6設(shè)置成可在門架4上沿Y方向移動，而門架本身又配置 成可沿X方向移動。在這種情況下，本實施方式中設(shè)置有兩個門架4， 每個門架均可承載一個或多個主軸單元6，所述主軸單元可任選地設(shè)置在
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相應(yīng)門架4的相對側(cè)上。應(yīng)指出，就此而言門架4還可任選地配置成旋 臂。
主軸單元6可通過分別設(shè)置在門架4處的刀具庫32自動或手動地與 加工刀具和/或加工裝置30還有一個或多個印刷單元10裝配在一起(圖 3)。換句話說，印刷單元10以還可安置在刀具庫32中的方式配置。
在本實施方式的范圍內(nèi)，可使用寬范圍的加工刀具和/或加工裝置 30，例如切削刀具(鉆頭、銑刀等)、封邊裝置、擠壓裝置、涂覆裝置、 層壓裝置、清潔裝置、除油裝置、用于提高待印刷表面的粘性和潤濕特 性的裝置，以及用于減少待印刷表面的靜電電荷的裝置。顯然，這些刀 具和裝置也可以是獨立的裝置(獨立于主軸單元的裝置)。
在本實施方式中，在門架4的下方延伸有工件臺20，用于承載待被 制作圖案的相應(yīng)工件2，該臺可沿圖1所示的X方向運動。工件臺20具 有寬的配置范圍，并且例如還可以通過循環(huán)輸送帶等形成。由于其可動 性，根據(jù)本發(fā)明，工件臺20形成工件承載裝置，同時形成輸送裝置的一 部分。
圖2是工件臺20上的板狀工件2的布置的詳細平面圖。在本實施方 式中，工件臺20具有可伸縮的止動銷22，工件2可抵靠該止動銷放置以 粗略定位。在工件臺20上還布置有多個距離傳感器52，它們是粗略檢測 裝置50的一部分。圖2所示的距離傳感器構(gòu)造成檢測傳感器與各工件2 的側(cè)面(窄面)之間的距離。在本實施方式中，傳感器52就此而言可繞 垂直于工件臺20的表面延伸的軸線旋轉(zhuǎn)，并且任選地可平行于該表面移 動。粗略檢測裝置50因而用于粗略檢測各工件2的幾何形狀及定位。
圖3中示出了工件臺20的進一步細節(jié)，該圖是圖1所示設(shè)備的局部 正剖視圖。從圖3可見，相應(yīng)的工件2可例如通過真空抽吸裝置24固定 在工件臺20上。還可將合適的抽吸裝置或抽吸開口結(jié)合到工件臺或工件 帶中。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1還包括檢測裝置40，該檢測裝置用于檢測噴墨 印刷裝置10與工件2的待制作圖案的相應(yīng)表面的相對位置。在本實施方 式中，檢測裝置40具有多種傳感器42、 46，這些傳感器在圖3、圖4和圖5中看得最清楚。在本實施方式中，檢測裝置40首先包括三個距離傳 感器42，它們與噴嘴12相鄰地布置在印刷裝置10上，并沿著與墨從噴 嘴12噴射所沿的方向基本上平行的方向進行測量(圖4)。 一方面，這些 距離傳感器可用于確定印刷裝置10與工件2之間的絕對距離；但是，此 外，從所得到的距離數(shù)據(jù)還可推導(dǎo)出各工件2的精確輪廓。
如從圖3和圖5中最清楚可見，在印刷裝置10上還布置有其他的距 離傳感器42，這些距離傳感器均通過在本實施方式中能夠樞轉(zhuǎn)的元件44 布置?？蓸修D(zhuǎn)的元件44使各傳感器能夠到達在圖5中看得最清楚的延伸 位置。在該位置，圖5中所示的傳感器42沿著與墨從噴嘴12噴射所沿 的方向基本垂直的方向進行測量。這使得能檢測待印刷的各區(qū)域的厚度 或高度，從而避免過噴。
此外，在本實施方式中，在印刷裝置10上與噴墨噴嘴12相鄰地布 置有兩個圖像檢測傳感器46，它們也沿與墨從噴嘴12噴射所沿的方向基 本上平行的方向進行測量。然而，應(yīng)指出，就此而言，可在設(shè)備的另一 合適位置靜止地或可動地替代布置或者增設(shè)一個或多個圖像檢測傳感 器°
圖像檢測傳感器46例如可以是CCD攝像機等，其可產(chǎn)生相應(yīng)工件 2的待印刷或已印刷區(qū)域的完整圖像。
盡管在附圖中未示出， 一方面，所有的傳感器都與控制裝置相連， 另一方面，印刷裝置以及優(yōu)選地還有設(shè)備1的其余操作部件也與控制裝 置相連，該控制裝置評價傳感器采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)并據(jù)此控制設(shè)備，特 別是印刷裝置的操作。在這種情況下，控制裝置配置成至少針對已印刷 或未印刷工件表面的色譜、缺陷和幾何形狀對圖像檢測傳感器獲取的圖 像數(shù)據(jù)進行分析。
印刷裝置10上還設(shè)置有干燥單元14 (圖3)，例如紫外干燥器，其 用于快速干燥印刷裝置施加的墨，以防止印刷圖像可能的變形或變臟。 盡管附圖中未示出，但是干燥單元14還可有利地設(shè)置在噴嘴12和圖像 檢測傳感器46之間，從而可在圖像檢測傳感器46進行圖像檢測之前， 通過干燥裝置14使施加至相應(yīng)工件2的墨至少部分干燥。
就此而言，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可如下操作。首先，通過止動銷22將 工件2粗略定位在工件臺20上，并通過真空抽吸裝置24固定。接著， 通過傳感器52檢測工件臺20上的工件2的定位和/或輪廓，并將該數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)發(fā)給控制裝置。
然后使工件臺20沿X方向運動，從而使得工件2可被插入主軸單元 6中的刀具、裝置或印刷單元加工或精加工。就此而言，印刷裝置例如按 以下步驟操作。
根據(jù)來自傳感器52的數(shù)據(jù)，印刷裝置10與對應(yīng)的主軸6 —起沿門 架4向待印刷的工件2運動。此時，傳感器42、 46連續(xù)地進行測量操作， 從而可獲知各工件存在與否，適當?shù)脑掃€可獲知各工件的距離，此外(通 過前圖像檢測傳感器46)還可獲知與工件2有關(guān)的其他信息。
控制裝置根據(jù)這些數(shù)據(jù)向相應(yīng)的噴嘴12 (或者相關(guān)的壓電致動器或 熱電偶)發(fā)出印刷信號，從而對工件2進行印刷。就此而言，可根據(jù)傳 感器42、 46的檢測數(shù)據(jù)打開或關(guān)閉單個噴嘴或成組噴嘴，以補償工件2 的尺寸、位置或其他公差或偏差?？蛇x地或者附加地，在本發(fā)明范圍內(nèi)， 對于印刷裝置10的單個噴嘴或多個噴嘴來說還可通過壓電調(diào)整裝置等制 造，以調(diào)整噴嘴相對于工件2的噴射位置或方向。
在對工件2的較大側(cè)面進行印刷時，除了圖像檢測傳感器46外，主 要操作的是布置在噴嘴12附近且在圖4中看得最清楚的傳感器42。為了 對工件2的窄面進行印刷，可選地或者附加地利用可通過可樞轉(zhuǎn)的元件 44伸縮的傳感器42來檢測該窄面的高度，從而防止過噴。
一旦已印刷了表面部分，就可任選地通過干燥單元14對該表面部分 進行干燥，如有必要則和印刷過程同時進行。
此外，在印刷過程中，前圖像檢測傳感器46 (在印刷過程期間沿印 刷單元10的運動方向位于前方的圖像檢測傳感器46)和后圖像檢測傳感 器都進行圖像檢測。該真實圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)發(fā)給控制裝置，并且針對所施 加的印刷圖像的色譜以及可能的缺陷與該真實數(shù)據(jù)(即，與印刷過程所 基于的圖像數(shù)據(jù))進行對比。如果在該真實/期望數(shù)據(jù)對比中確定存在偏 差，控制裝置就可釆取各種措施。具體地說，控制裝置可基于該偏差對
發(fā)送給印刷裝置的控制信號(控制脈沖)進行校正，例如針對控制信號 的波形和/或幅值。可選地或此外，控制裝置可使印刷過程在合適時刻中 斷并執(zhí)行印刷裝置的自動或手動清潔。如果期望/真實數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)大的 偏差，印刷裝置還可完全停止設(shè)備的操作，或者發(fā)出故障信息聲明例如 印刷裝置需要維修、必須使用其他印墨等。
圖6示意性示出了印刷裝置10和/或工件2的運動路徑。圖6的左 手側(cè)的圖示出了被稱為橫向印刷的操作，其中印刷裝置10與主軸單元6 一起沿著門架4在Y方向上往復(fù)運動，而工件臺20使工件2在X方向 上進一步步進(clock)。
可選的是，還可以利用在圖6的右手側(cè)示出并被稱為縱向印刷的印 刷模式。在該模式中，在印刷過程中印刷裝置IO自身基本靜止，而工件 2與工件臺20 —起在X方向上往復(fù)運動。因此，印刷裝置10僅在印刷 完一個條紋(web)之后在Y方向上進一步步進。此外，在本發(fā)明的范 圍內(nèi)，還可對兩種操作進行組合，從而可印刷例如斜向布置的條紋。
權(quán)利要求
1、一種用于在工件(2)上制作圖案的設(shè)備(1)，所述工件優(yōu)選至少局部由木頭、木質(zhì)材料等構(gòu)成，該設(shè)備(1)具有噴墨印刷裝置(10)，該印刷裝置具有多個可噴出墨滴的噴嘴(12)；工件承載裝置(20)，該工件承載裝置用于承載待制作圖案的所述工件(2)；輸送裝置，該輸送裝置用于引起待制作圖案的所述工件(2)與所述印刷裝置(10)之間的相對運動；其特征在于，該設(shè)備還具有至少一個圖像檢測傳感器(46)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還具有連接到所述至少一個圖像檢測傳感器和所述噴墨印刷裝置的控制裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個圖 像檢測傳感器(46)具有攝像機尤其是CCD攝像機，并/或具有顏色測量 設(shè)備。
4、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制 裝置配置成優(yōu)選至少針對色譜和/或缺陷和/或幾何形狀和/或顏色空間對 所述圖像檢測傳感器(46)獲得的圖像數(shù)據(jù)進行分析。
5、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還 具有干燥裝置(14)，尤其是紫外干燥裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述干燥裝置(14) 以這樣的方式布置，即可在所述至少一個圖像檢測傳感器(46)進行 圖像檢測之前，通過該干燥裝置(14)使施加至各個工件(2)的墨至少 部分干燥。
7、 一種用于利用根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的設(shè)備(1)在工件(2) 上制作圖案的方法，所述工件優(yōu)選至少局部由木頭、木質(zhì)材料等構(gòu)成， 該方法包括以下步驟利用所述印刷裝置(10)印刷工件(2)的至少一部分;以及 利用所述圖像檢測傳感器(46)在已印刷部分的區(qū)域中進行圖像檢
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，優(yōu)選至少針對色譜和 /或缺陷和/或幾何形狀和/或顏色空間將通過所述圖像檢測得到的真實圖 像數(shù)據(jù)與期望圖像數(shù)據(jù)進行對比。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)期望/真實數(shù)據(jù) 對比對所述控制裝置發(fā)送給所述印刷裝置的控制信號進行校正，以使得 期望/真實數(shù)據(jù)之間的偏差最小。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，以這樣的方式對所 述控制裝置發(fā)送給所述印刷裝置的控制信號進行校正，即改變發(fā)給所 述印刷裝置的至少一個噴嘴的控制脈沖的強度和/或路線。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，可以通過使一 個或多個噴嘴打開或關(guān)閉的方式對所述控制裝置發(fā)送給所述印刷裝置的 控制信號進行校正。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的方法，其特征在于，當期 望/真實數(shù)據(jù)之間存在預(yù)定偏差時，可根據(jù)期望/真實數(shù)據(jù)對比進行所述印 刷裝置的清潔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在工件(2)上制作圖案的設(shè)備(1)，所述工件優(yōu)選至少局部由木頭、木質(zhì)材料等構(gòu)成，該設(shè)備具有噴墨印刷裝置(10)，該印刷裝置具有多個可噴出墨滴的噴嘴(12)；工件承載裝置(20)，該工件承載裝置用于承載待制作圖案的所述工件(2)；輸送裝置，該輸送裝置用于引起待制作圖案的所述工件(2)與所述印刷裝置(10)之間的相對運動。根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的特征在于，該設(shè)備還具有至少一個圖像檢測傳感器(46)。
文檔編號B41J3/407GK101177074SQ2007101650
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者卡爾·弗賴, 路德維?！ぐ柌祭紫Ｌ? 阿希姆·高斯 申請人:豪邁木材加工系統(tǒng)公司