[发明专利]一种复杂曲面电路共形喷印方法和设备

权利要求书

1.一种复杂曲面电路共形喷印设备，该设备包括球形电机模块(220)、平动模块(210)和共形喷印模块(300)，其特征在于，

所述平动模块(210)设置在所述球形电机模块(220)的下方，该平动模块带动所述球形电机模块在平面内做X和Y轴方向的移动，进而实现该球形电机模块上待喷印物在X和Y轴方向的自由度；

所述共形喷印模块(300)包括喷头部分(310)和电气信号部分，所述喷头部分包括墨盒(311)、喷嘴(312)和电极环(313)，该喷头部分上下运动实现Z轴方向的自由度，所述喷嘴(312)设置于所述墨盒的下方，所述电极环(313)设置于所述喷嘴的下方，该电极环直径小于所述喷嘴的上顶面的直径，所述电气信号部分包括高压放大器和信号发生器，其中，所述高压放大器和信号发生器用于向所述墨盒中的墨液和电极环施加电压；

所述球形电机模块(220)包括球形电机和曲面基板(223)，该球形电机与所述X、Y和喷头Z轴方向的自由度结合，保证所述喷头的方向与待喷印物的喷印曲面垂直，由此实现待喷印物六个自由度的喷印，所述曲面基板与所述球形电机连接并设置在所述球形电机的上方，用于放置待喷印物；

此外，所述曲面基板接地使得待喷印物的电势为零，所述墨液中被施加的电压高于所述电极环中施加的电压，从而使得所述墨液、电极环和待喷印物上形成梯度电势差，使得所述喷嘴处的导电墨液平稳喷出，由此保持待喷印物在姿态变化过程中电场的稳定。

2.如权利要求1所述的一种复杂曲面电路共形喷印设备，其特征在于，所述球形电机模块上还设置有姿态实时测量装置，用于检测和实时反馈球形电机的姿态。

3.如权利要求1或2任一项所述的一种复杂曲面电路共形喷印设备，其特征在于，所述球形电机上外壳上设置有物理限位，该限位用于限制所述球形电机绕X、Y轴方向旋转的过度运动，以此消除所述喷头或其他部件与所述曲面基板的干涉情况。

4.如权利要求1所述的一种复杂曲面电路共形喷印设备，其特征在于，所述球形电机模块的信号以欧拉角值的形式进行输入和变换。

5.如权利要求1所述的一种复杂曲面电路共形喷印设备，其特征在于，所述电气信号部分还包括流量泵，该流量泵用于调整所述喷嘴中喷出的墨液流量。

6.如权利要求1所述的一种复杂曲面电路共形喷印设备，其特征在于，所述球形电机模块还包括重力平衡装置(224)，该重力平衡装置与所述球形电机连接且设置在所述球形电机的下方，用于平衡所述球形电机保持所述曲面基板的平稳。

7.如权利要求1所述的一种复杂曲面电路共形喷印设备，其特征在于，所述球形电机的外壳所采用的材料具有屏蔽电信号功能，用于减少该球形电机内部的电磁信号对其外部电场的影响。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的复杂曲面电路共形喷印设备的喷印方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)建立待喷印曲面物体的三维模型，并将所需在该待喷印曲面物体表面喷印的图案和该图案对应的工艺状态要求导入所述三维模型中，然后将所述待喷印曲面物体放置在曲面基板上；

(b)在所述三维模型中，将所述图案分解为多条线段并为每条线段设置喷印顺序，将所述的每条线段离散为多个离散点，结合待喷印曲面物体在曲面基板上所处的位置，获取每个离散点的六自由度的运动轨迹位置和工艺状态要求，该运动轨迹位置包括X、Y和Z轴以及球形电机绕所述X、Y和Z轴旋转的旋转坐标，所述工艺状态要求包括高压放大器和信号发生器施加的电压和流量泵控制喷嘴的流量；

(c)将所述离散点的运动轨迹位置和工艺状态要求解析为共形喷印设备的指令，该共形喷印设备按照该指令并结合所述喷印顺序依次喷印，从而完成所需喷印的图案在待喷印曲面物体表面的喷印。