CN104228355B - 一种彩色轮胎打印机及打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种彩色轮胎打印机机及打印方法。包含有XYZ结构的直线滑台模组，同时在滑台上装配有具有多种可控组件的控制头，打印头，功能头，通过对滑台及多种可控组件的控制，使打印头到达正确部位，完成打印任务。优点：1.目前彩色轮胎打印方面的文献较少，市面上彩色轮胎的成本较高。本文创新性地提出了一种彩色轮胎打印系统结构及打印方法，能快速、高效、低成本地打印出彩色轮胎。2. 合理的支撑负重结构。X方向电机由X方向中间的支撑脚单独支撑负重，Y方向电机及Z方向打印模组重量均匀分摊到X方向左右两边的支撑架上。使得系统工作时更加平稳，减小了打印误差，提高了优等品的产出率。

Description

一种彩色轮胎打印机及打印方法

技术领域

本发明涉及轮胎制造技术领域，尤其是一种彩色轮胎打印机及打印方法。

背景技术

汽车轮胎的原材料是纯净的橡胶，它的颜色是白色或淡黄色的。这种橡胶弹性很好，但不耐磨，人们为了增加橡胶的耐磨性，经过探索后，就在纯橡胶里加入了炭黑。这样合成的橡胶就变得结实耐磨了，能很好满足使用的要求。这就使得我们看到的轮胎多是黑色的。近年来，随着人们对私家车时尚的追求和个性的彰显，加之交通法规没有明确的限制彩色轮胎的使用，彩色轮胎开始出现在市面上。彩色轮胎的制造方法有多种，但由于制作工艺繁琐、成本高等原因，彩色轮胎没有大范围普及。本发明专利提出一种彩色轮胎打印机的结构以及打印方法，能实现低成本、高效率地打印出轮侧彩色轮胎。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种克服现有彩色轮胎制造的成本高、工艺复杂、效率低的缺陷以及环保节能方面的不足的一种彩色轮胎打印机及打印方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种彩色轮胎打印机，其特征在于，包括有系统平台，设置在系统平台上的第一支撑支架，第二支撑支架，第三支撑架，设置在第一支撑支架上的X方向直线滑轨，设置在第二支撑支架上与X方向直线滑轨平行的滑轨、设置在第三支撑架上与X方向直线滑轨平行的滑台模组，以及Y方向直线滑台模组；所述X方向直线滑台模组主要包含驱动电机组件，驱动滑块在滑轨上往复运动。所述滑轨上设有相应的滑块；所述Y方向直线滑台模组包括驱动滑轨、滑块以及驱动机构，Y方向直线滑台模组两端分别固定在X方向两滑轨的滑块上，并能在驱动电机和滑块的带动下做X方向往复运动；Y方向直线滑台模组的滑块上通过角块悬挂有Z方向直线滑台模组，Z方向直线滑台模组上悬挂有低精度低分辨率模块组件；低精度低分辨率模块组件上搭载可移动的高精度高分辨率模块组件；高精度高分辨率模块组件协同低分辨率模块组件固定着打印组件；该彩色轮胎打印机包括有空气压缩机、压力储料罐、汇流板、电磁阀、调压阀、水油分离器、连接管等设备头。打印头上一共有4个喷头，每一个喷头分别受一条气路控制，一共有4条气路。所述的空气压缩机8个大气压与汇流板相连,4个喷头共享一个汇流板。在一个喷头的气路控制中，从汇流板流出的3路气体，经不同的路径到达喷头。一路经调压阀、水油分离器、电磁阀后到达喷头的一个接口，控制喷头的开关；一路经调压阀、水油分离器、电磁阀后到达喷头的另一个接口，产生雾化效果；一路经调压阀、压力储料罐到达喷头的第三个接口，喷入颜料到喷头里。

在上述的一种彩色轮胎打印机， Y方向直线滑台模组，以及悬挂于其上的Z方向直线滑台模组的重量均匀分摊到X方向直线滑轨和上，这样Y方向直线滑台模组在滑轨上往返滑动时，整个支架会十分平稳，不会因为两边受力不均匀而产生形变或大幅振动、摇晃。

在上述的一种彩色轮胎打印机，位于X方向上的驱动电机由第三支撑架单独支撑其负重，而不是放在直线滑轨或上，这样减轻了X方向直线滑轨的负重，也避免了两边滑轨受力不均匀而产生的不良影响。

在上述的一种彩色轮胎打印机，所述打印组件包含多个多功能机械臂，每个多功能机械臂上含有装载及锁定与卸载装置；以及处理打印头、功能头与控制头中的一个或多个的加载及卸载稳定放置。

在上述的一种彩色轮胎打印机，所述高分辨率模块组件包含一种高精度位移装置和定位装置，根据不同处理指令，产生不同的高精度位移，从而对装载在其上的打印头、功能头或控制头产生不同程度的高精度位移。

在上述的一种彩色轮胎打印机，所述的控制头包含摄像、定位、几何检测、物理检测、电性能检测多种种类和不同分辨率，对打印机内部进行摄像获取内部字车机构位置与被打印轮胎位置信息的第一摄像系统、第二摄像系统、第三摄像系统和获取被打印轮胎数据第四摄像系统；控制头上还包含设有能够进行几何检测的自动聚焦系统和进行阻抗检测的探针。

在上述的一种彩色轮胎打印机，所述功能头有多种类型，涵盖对被打印器件特定部位进行固化的聚焦紫外光头、红外光头、电子束聚焦固化头、超声波头。

在上述的一种彩色轮胎打印机，所述打印头具有可控器件，能够通过控制打印喷口产生形变，从而控制墨滴形态，提供不同打印颗粒度从而完成打印。

一种彩色轮胎打印机，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将所需打印轮胎置于载物平台上，控制头上的第一摄像系统开始工作，同时打开自动聚焦系统，获取图像信息，并将图像数据传送至处理终端；

步骤2，处理终端利用所得图像数据，进行图像处理并做精度检测，决定打印指令，确定所需打印部位与打印器件，同时根据打印器件的精度与分辨率要求，选择相对的第一摄像系统、第二摄像系统、第三摄像系统、第四摄像系统进行图像数据采集，并利用得到的图像数据，确定具体的打印指令，分别调整X方向直线滑台模组，Y方向直线滑台模组，Z方向直线滑台模组，使打印头移动到需要打印的大概位置。调整相应高精度高分辨率模块组件与低精度低分辨率模块组件，先进行低精度低分辨率模块组件的移动，然后在其基础上，调整高精度高分辨率模块组件上的位移装置和定位装置，从而使打印头产生高精度位移，在打印头到达正确位置后，调整打印头可控器件，确定打印墨滴大小后，进行打印；

步骤3，在一次彩色轮胎打印任务完成后，利用控制头上的探针对目标进行检测，确认满足要求后再利用功能头上具有的固化系统，完成对刚刚打印的轮胎油墨面的固化工作，然后将轮胎推向优等品的存储仓库；如果检测目标不能满足要求，则将轮胎推送到次等品的存储仓库。至此，一次彩色轮胎打印过程结束，若需进行其它轮胎的打印，重复进行步骤1至步骤2，直至轮胎全部打印完毕。

因此，本发明具有如下优点：1.创新性地提出了一种彩色轮胎打印系统结构及打印方法，能快速、高效、低成本地打印出彩色轮胎。2. 合理的支撑负重结构。X方向电机由X方向中间的支撑脚单独支撑负重，Y方向电机及Z方向打印模组重量均匀分摊到X方向左右两边的支撑架上。使得系统工作时更加平稳，减小了打印误差，提高了优等品的产出率。

附图说明

图1是彩色轮胎打印机结构原理示意图。

图2是图1中打印组件功能示意图。

图3是图1中高精度模块功能示意图。

图4是图2中控制头功能示意图。

图5是图2中功能头功能示意图。

图6是图2中打印头功能示意图。

图7是本发明中打印机一种侧视结构示意图。

图8是本发明中一个喷头的气路控制示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，系统平台1，第一支撑支架2，X方向直线滑轨3，第二支撑支架4，X方向直线滑轨5，Y方向直线滑台模组6，第三支撑架7，X方向直线滑台模组8，Z方向直线滑台模组9，低精度低分辨率模块组件10，高精度高分辨率模块组件11，打印组件12，多功能机械臂13，装载及锁定卸载装置14，打印头15，功能头16，控制头17，位移装置和定位装置18，第一摄像系统19，第二摄像系统20，第三摄像系统21，第四摄像系统22，自动聚焦系统23，探针24，聚焦紫外光头25，红外光头26，电子束聚焦固化头27，超声波头28，可控器件29，载物平台30，处理终端31。

实施例：

首先介绍一下本发明的系统概况，图中系统的组成部分有，系统平台1，第一支撑支架2，X方向直线滑轨3，第二支撑支架4，X方向直线滑轨5，Y方向直线滑台模组6，第三支撑架7，X方向直线滑台模组8，Z方向直线滑台模组9，低精度低分辨率模块组件10，高精度高分辨率模块组件11，打印组件12，多功能机械臂13，装载及锁定卸载装置14，打印头15，功能头16，控制头17，位移装置和定位装置18，第一摄像系统19，第二摄像系统20，第三摄像系统21，第四摄像系统22，自动聚焦系统23，探针24，聚焦紫外光头25，红外光头26，电子束聚焦固化头27，超声波头28，可控器件29，载物平台30，处理终端31。

接着介绍一下该打印机组成结构细节，包括有系统平台1、设置在系统平台1上的第一支撑支架2、第二支撑支架4、第三支撑架7、设置在第一支撑支架2上的X方向直线滑轨3、设置在第二支撑支架4上与X方向直线滑轨3平行的滑轨5、设置在第三支撑架7上与X方向直线滑轨3平行的滑台模组8，以及Y方向直线滑台模组6；所述X方向直线滑台模组8主要包含驱动电机组件，驱动滑块在滑轨上往复运动。所述滑轨3和5上设有相应的滑块；所述Y方向直线滑台模组6包括驱动滑轨、滑块以及驱动机构，Y方向直线滑台模组6两端分别固定在滑轨3和5的滑块上，并能在驱动电机和滑块的带动下做X方向往复运动；Y方向直线滑台模组6的滑块上通过角块悬挂有Z方向直线滑台模组9，Z方向直线滑台模组9上悬挂有低精度低分辨率模块组件10；低精度低分辨率模块组件10上搭载可移动的高精度高分辨率模块组件11；高精度高分辨率模块组件11协同低分辨率模块组件10固定着打印组件12。

打印组件12包含多个多功能机械臂13，每个多功能机械臂13上含有装载及锁定与卸载装置14；以及处理打印头15、功能头16与控制头17中的一个或多个的加载及卸载稳定放置。

高分辨率模块组件11包含一种高精度位移装置和定位装置18，根据的不同处理指令，产生不同的高精度位移，从而对装载在其上的打印头15、功能头16或控制头17的产生不同程度的高精度位移。

控制头17包含摄像、定位、几何检测、物理检测、电性能检测等多种种类和不同分辨率，对打印机内部进行摄像获取内部字车机构位置与被打印线路板位置信息的第一摄像系统19、第二摄像系统20、第三摄像系统21和获取被打印线路板数据第四摄像系统22；控制头17上还包含设有能够进行几何检测的自动聚焦系统23和进行阻抗检测的探针24。

功能头16有多种类型，涵盖对被打印器件特定部位进行固化的聚焦紫外光头25、红外光头26、电子束聚焦固化头27、超声波头28等。

打印头15具有可控器件29，能够通过控制打印喷口产生形变，从而控制墨滴形态，提供不同打印颗粒度从而完成打印。

最后，本发明还包括有空气压缩机、压力储料罐、汇流板、电磁阀、调压阀、水油分离器、连接管等设备头；打印头上一共有4个喷头，每一个喷头分别受一条气路控制，一共有4条气路；所述的空气压缩机与汇流板相连,4个喷头共享一个汇流板；在一个喷头的气路控制中，从汇流板流出的3路气体，经不同的路径到达喷头；一路经调压阀、水油分离器、电磁阀后到达喷头的一个接口，控制喷头的开关；一路经调压阀、水油分离器、电磁阀后到达喷头的另一个接口，产生雾化效果；一路经调压阀、压力储料罐到达喷头的第三个接口，喷入颜料到喷头里。

下面介绍一下本实施例采用的打印方法，包括以下步骤：

步骤1，将所需打印轮胎置于载物平台30上，控制头17上的第一摄像系统19开始工作，同时打开自动聚焦系统23，获取图像信息，并将图像数据传送至处理终端31；

步骤2，处理终端31利用所得图像数据，进行图像处理并做精度检测，决定打印指令，确定所需打印部位与打印器件，同时根据打印器件的精度与分辨率要求，选择相对的第一摄像系统19、第二摄像系统20、第三摄像系统21、第四摄像系统22进行图像数据采集，并利用得到的图像数据，确定具体的打印指令，分别调整X方向直线滑台模组8，Y方向直线滑台模组6，Z方向直线滑台模组9，使打印头15移动到需要打印的大概位置。调整相应高精度高分辨率模块组件11与低精度低分辨率模块组件10，先进行低精度低分辨率模块组件10的移动，然后在其基础上，调整高精度高分辨率模块组件11上的位移装置和定位装置18，从而使打印头15产生高精度位移，在打印头到达正确位置后，调整打印头15可控器件29，确定打印墨滴大小后，进行打印；

步骤3，在一次彩色轮胎打印任务完成后，利用控制头17上的探针对目标进行检测，确认满足要求后再利用功能头16上具有的固化系统，完成对刚刚打印的轮胎油墨面的固化工作，然后将轮胎推向优等品的存储仓库；如果检测目标不能满足要求，则将轮胎推送到次等品的存储仓库。至此，一次彩色轮胎打印过程结束，若需进行其它轮胎的打印，重复进行步骤1至步骤2，直至轮胎全部打印完毕。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了系统平台1，第一支撑支架2，X方向直线滑轨3，第二支撑支架4，X方向直线滑轨5，Y方向直线滑台模组6，第三支撑架7，X方向直线滑台模组8，Z方向直线滑台模组9，低精度低分辨率模块组件10，高精度高分辨率模块组件11，打印组件12，多功能机械臂13，装载及锁定卸载装置14，打印头15，功能头16，控制头17，位移装置和定位装置18，第一摄像系统19，第二摄像系统20，第三摄像系统21，第四摄像系统22，自动聚焦系统23，探针24，聚焦紫外光头25，红外光头26，电子束聚焦固化头27，超声波头28，可控器件29，载物平台30，处理终端31等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (2)

1.一种彩色轮胎打印机，其特征在于，包括有系统平台(1)、设置在系统平台(1)上的第一支撑支架(2)、第二支撑支架(4)、第三支撑架(7)、设置在第一支撑支架(2)上的X方向直线滑轨(3)、设置在第二支撑支架(4)上与X方向直线滑轨(3)平行的滑轨(5)、设置在第三支撑架(7)上与X方向直线滑轨(3)平行的滑台模组(8)，以及Y方向直线滑台模组(6)；X方向直线滑台模组(8)主要包含驱动电机组件，驱动滑块在滑轨上往复运动；所述X方向直线滑轨(3)和与X方向直线滑轨(3)平行的滑轨(5)上同时设有相应的滑块；所述Y方向直线滑台模组(6)包括驱动滑轨、滑块以及驱动机构，Y方向直线滑台模组(6)两端分别固定在X方向直线滑轨(3)和与X方向直线滑轨(3)平行的滑轨(5)的滑块上，并能在驱动电机和滑块的带动下做X方向往复运动；Y方向直线滑台模组(6)的滑块上通过角块悬挂有Z方向直线滑台模组(9)，Z方向直线滑台模组(9)上悬挂有低精度低分辨率模块组件(10)；低精度低分辨率模块组件(10)上搭载可移动的高精度高分辨率模块组件(11)；高精度高分辨率模块组件(11)协同低分辨率模块组件(10)固定着打印组件(12)；该彩色轮胎打印机包括有空气压缩机、压力储料罐、汇流板、电磁阀、调压阀、水油分离器、连接管设备头；打印头上一共有4个喷头，每一个喷头分别受一条气路控制，一共有4条气路；所述的空气压缩机与汇流板相连,4个喷头共享一个汇流板；在一个喷头的气路控制中，从汇流板流出的3路气体，经不同的路径到达喷头；一路经调压阀、水油分离器、电磁阀后到达喷头的一个接口，控制喷头的开关；一路经调压阀、水油分离器、电磁阀后到达喷头的另一个接口，产生雾化效果；一路经调压阀、压力储料罐到达喷头的第三个接口，喷入颜料到喷头里；

Y方向直线滑台模组(6)，以及悬挂于其上的Z方向直线滑台模组(9)的重量均匀分摊到X方向直线滑轨(3)和与X方向直线滑轨(3)平行的滑轨(5)上，这样Y方向直线滑台模组(6)在滑轨上往返滑动时，整个支架会十分平稳，不会因为两边受力不均匀而产生形变或大幅振动、摇晃；

位于X方向上的驱动电机由第三支撑架(7)单独支撑其负重，而不是放在X方向直线滑轨(3)和与X方向直线滑轨(3)平行的滑轨(5)其中之一的滑轨上，这样减轻了X方向直线滑轨的负重，也避免了两边滑轨受力不均匀而产生的不良影响；

所述打印组件(12)包含多个多功能机械臂(13)，每个多功能机械臂(13)上含有装载及锁定与卸载装置(14)；以及处理打印头(15)、功能头(16)与控制头(17)中的一个或多个的加载及卸载稳定装置；

所述高分辨率模块组件(11)包含一种高精度位移装置和定位装置(18)，根据不同处理指令，产生不同的高精度位移，从而对装载在其上的打印头(15)、功能头(16)或控制头(17)产生不同程度的高精度位移；

所述的控制头(17)包含摄像、定位、几何检测、物理检测、电性能检测多种种类和不同分辨率，对打印机内部进行摄像获取内部字车机构位置与被打印轮胎位置信息的第一摄像系统(19)、第二摄像系统(20)、第三摄像系统(21)和获取被打印轮胎数据第四摄像系统(22)；控制头(17)上还包含设有能够进行几何检测的自动聚焦系统(23)和进行阻抗检测的探针(24)；

所述功能头(16)有多种类型，涵盖对被打印器件特定部位进行固化的聚焦紫外光头(25)、红外光头(26)、电子束聚焦固化头(27)、超声波头(28)；

所述打印头(15)具有可控器件(29)，能够通过控制打印喷口产生形变，从而控制墨滴形态，提供不同打印颗粒度从而完成打印。

2.一种采用权利要求1所述的彩色轮胎打印机进行轮胎打印的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将所需打印轮胎置于载物平台(30)上，控制头(17)上的第一摄像系统(19)开始工作，同时打开自动聚焦系统(23)，获取图像信息，并将图像数据传送至处理终端(31)；

步骤2，处理终端(31)利用所得图像数据，进行图像处理并做精度检测，决定打印指令，确定所需打印部位与打印器件，同时根据打印器件的精度与分辨率要求，选择相对的第一摄像系统(19)、第二摄像系统(20)、第三摄像系统(21)、第四摄像系统(22)进行图像数据采集，并利用得到的图像数据，确定具体的打印指令，分别调整X方向直线滑台模组(8)，Y方向直线滑台模组(6)，Z方向直线滑台模组(9)，使打印头(15)移动到需要打印的大概位置；调整相应高精度高分辨率模块组件(11)与低精度低分辨率模块组件(10)，先进行低精度低分辨率模块组件(10)的移动，然后在其基础上，调整高精度高分辨率模块组件(11)上的位移装置和定位装置(18)，从而使打印头(15)产生高精度位移，在打印头到达正确位置后，调整打印头(15)可控器件(29)，确定打印墨滴大小后，进行打印；

步骤3，在一次彩色轮胎打印任务完成后，利用控制头(17)上的探针对目标进行检测，确认满足要求后再利用功能头(16)上具有的固化系统，完成对刚刚打印的轮胎油墨面的固化工作，然后将轮胎推向优等品的存储仓库；如果检测目标不能满足要求，则将轮胎推送到次等品的存储仓库；至此，一次彩色轮胎打印过程结束，若需进行其它轮胎的打印，重复进行步骤1至步骤2，直至轮胎全部打印完毕。