[發明專利]一種3D曲面電噴印圖案化設備及方法

有效

• 申請號: 201710485691.2
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107297892B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 尹周平;陳建魁;劉強強;王一新
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B29C64/20;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

本發明屬于曲面物體表面圖案化相關技術領域，并公開了一種3D曲面電噴印圖案化設備，包括工作臺、上下料模塊、電噴印模塊、視覺模塊和固化模塊，其中工作臺呈現多工位轉盤的形式，通過自身的旋轉來執行各工位的切換；電噴印模塊包括多套對應于多個電噴印和預固化工位而一一設立噴印頭，并可執行曲面的自由位姿調整及電噴印操作；視覺模塊包括定位相機、測量相機、檢測相機、基板觀測相機和射流觀測相機，并對于對各個工位中的工藝環節執行高精度的在線檢測。本發明還公開了相應的工藝方法。本發明基于電流體噴印技術，具有高柔性、高分辨率噴印的特點，能高質量地實現曲面噴印，適用于具有多種圖案曲面的圖案化，典型的如3D手機蓋板圖案化過程。

技術領域

本發明屬于曲面物體表面圖案化相關技術領域，更具體地，涉及一種3D曲面電噴印圖案化設備及方法。

背景技術

典型的3D曲面包括3D手機蓋板之類的構件。智能手機發展至今，外形設計成為了競爭重心，曲面屏幕以獨特的視覺效果和操作體驗而大受青睞。3D曲面蓋板由于具備輕薄、透明潔凈、抗指紋、防眩光、堅硬、耐刮傷、耐候性佳，弧形邊緣觸控功能帶來出色的觸控手感，能解決天線布置空間不足問題并增強收訊功能等特點，因而產生了明顯的優勢。針對3D手機蓋板之類的曲面印刷，是指在曲面蓋板上實現不透光有色區域、logo、按鍵圖標及其他圖案的制作，然而此類物體的圖案化處理難度很高，屬于行業的共識之一。

現有技術中的曲面印刷工藝通常包括以下幾類：絲網印刷技術，是用刮板在印版圖文部分施加壓力將油墨從網孔中擠壓到承印物上，墨層厚實，但曲面印刷時難以保證承印物、網框及刮墨板形狀吻合，曲率急劇變化處積墨嚴重；OCA復合印刷技術，是將印刷好的圖文通過OCA光學膠復合到目標曲面，工藝相對復雜；離子著色技術，是用有色金屬離子替換掉玻璃淺表層的其它離子從而呈現出顏色，顏色較淺，工藝成本高；此外，還譬如包括光刻油墨印刷技術、激光雕刻油墨技術等其他一些技術。

然而，進一步的研究表明：首先，上述圖案化技術均無法很好地解決3D曲面物體的全制造環節的無縫銜接問題，使用時效率偏低，操作繁瑣，并且存在各類的局限性；其次，在實際制造過程中，必需對曲面的高度信息獲得高響應、高精度的實時掌控，進而實現高分辨率的曲面圖案化，而現有的測量方案往往僅適用于針對平面物體的測量，只能測定被測物體到相機的距離信息，而無法獲得被測物體在離面方向的精確變形信息。相應地，本領域亟需針對上述技術問題尋求更為完善的解決方案，以滿足目前日益提高的工藝要求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種3D曲面電噴印圖案化設備及方法，其中通過對該圖案化設備的整體構造及布局方式重新進行設計，并對多個關鍵組件譬如電噴印模塊、視覺模塊和工作臺的具體組成和設置方式等多個方面進行改進，同時還曲面高度的測量模塊及測量原理專門進行了針對性研究，相應與現有的3D曲面圖案化技術相比，不僅能夠以非接觸式的方式來高效執行夾持定位-高度測量-多次電噴印及預固化-質量檢測及終固化等多個復雜工序，而且整個操作過程中可實現高精度、工位轉換方便的無縫銜接，顯著提高了整體的生產效率；此外，還能夠在噴印過程中基于單目視覺即可獲得更高精度的曲面高度信息測量，由此進一步確保可獲得高分辨率、高柔性的3D曲面電噴印圖案化效果。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種3D曲面電噴印圖案化設備，該設備包括工作臺、上下料模塊、電噴印模塊、視覺模塊和固化模塊，其特征在于：

所述工作臺呈現多工位轉盤的形式，其通過自身的旋轉來執行各工位的切換，這些工位依次包括曲面的定位裝夾工位、曲面的高度測量工位、多個電噴印和預固化工位，以及質量檢測工位；此外，各個工位上均配備有用于夾持曲面的夾具，并且各個工位均可相互獨立地執行相關操作；

所述上下料模塊設置在所述多工位轉盤的一側，其包括末端配備有真空吸盤的機械臂，并用于將待作業的曲面周期性地予以吸附，并轉移至各個工位或者從其移出；