[发明专利]一种3D曲面电喷印图案化设备及方法

权利要求书

1.一种3D曲面电喷印图案化设备，该设备包括工作台、上下料模块、电喷印模块、视觉模块和固化模块，其特征在于：

所述工作台呈现多工位转盘的形式，其通过自身的旋转来执行各工位的切换，这些工位依次包括曲面的定位装夹工位、曲面的高度测量工位、多个电喷印和预固化工位，以及质量检测工位；此外，各个工位上均配备有用于夹持曲面的夹具，并且各个工位均可相互独立地执行相关操作；

所述上下料模块设置在所述多工位转盘的一侧，其包括末端配备有真空吸盘的机械臂，并用于将待作业的曲面周期性地予以吸附，并转移至各个工位或者从其移出；

所述电喷印模块包括多套喷印头，这些喷印头对应于各个所述电喷印和预固化工位而一一设立，并且各个喷印头分别具备XYZ三轴方向上的移动自由度，以及沿着多工位转盘的径向自由度，由此调节与曲面之间的相对位置；

所述视觉模块包括定位相机、测量相机、检测相机、基板观测相机和射流观测相机，其中该定位相机安装于所述定位装夹工位的上方，并用于观测及确定曲面在所述夹具上的正确安装位置；该测量相机安装于所述高度测量工位的上方，用于实时测量曲面的高度特征信息，然后以此指导所述喷印头的运动，以便确保其喷嘴与曲面之间实现恒定的高度，并据此选用喷嘴来组合成所需线阵；该检测相机安装于所述质量检测工位的上方，并用于对曲面上的喷印质量执行检测；此外，该基板观测相机与各个所述喷印头的喷嘴保持平行地安装并随之一同运动，并用于在执行电喷印之前执行视觉定位以确定喷印的初始位置，同时在整个喷印过程中拍摄已形成的图案；该射流观测相机用于对所述喷印头所喷射的墨滴体积执行图像在线拍摄及测量；

所述固化模块包括预固化装置和终固化装置，其中各个预固化装置对应于各个所述喷印头而设置且随之一同运动，并用于在所述喷印头完成每次喷印之后，对曲面进行一次预固化操作；该终固化装置则设置在所述多工位转盘的一侧，并用于对曲面上的整体图案执行最后的完全固化。

2.如权利要求1所述的3D曲面电喷印图案化设备，其特征在于，所述喷印头各自包括喷嘴、设置在该喷嘴下方且接地的环形电极、用于在所述喷嘴与所述环形电极之间产生电场的高压发生器，以及存储有油墨且与所述喷嘴保持连通的喷印容器；在工作时，在电场力的诱导作用下，油墨在所述喷嘴的顶端形成泰勒锥，液滴继续从该泰勒锥的顶端射出并在电场力的作用下破碎成大量的小液滴，进而实现对曲面的图案化操作。

3.如权利要求2所述的3D曲面电喷印图案化设备，其特征在于，所述喷印头的喷嘴为单喷嘴或者由多个小喷嘴共同构成的阵列化喷嘴；当采用阵列化喷嘴的形式时，各个小喷嘴以一定的高度差进行排列，并呈以下状态来执行喷射：被选用的小喷嘴底端在竖直平面投影所在曲线被设定为与待喷印的曲面截线之间保持基本共形。

4.如权利要求1-3任意一项所述的3D曲面电喷印图案化设备，其特征在于，各个所述喷印头配备有相同或不同材料的油墨，并用于执行曲面不同区域的喷印，由此实现多层复杂图案的电喷印。