圖案製作設備的製作方法

2023-10-04 18:30:44 1

專利名稱：圖案製作設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於在平整表面製作圖案的技術，尤其是可由電信號控制工作狀態的製作圖案的設備。
本發明所稱的圖案是指將顏料附著在工作面上形成的不隨時間變化的圖形、畫面、文字、符號；或者採用機械加工手段在工作面上形成的圖形、畫面、字符；或者用化學方法在工作面上產生的圖形、畫面、字符。在現有技術中，在平整的牆面、板面、壁面、片材表面等工作面上製作大幅圖案的方法主要有兩種，一是將預先制有圖案的片材送到現場張貼拼接，二是靠專業人員在現場用顏料或工具直接在工作面上製作。當需要製作的圖案面積比較大時，上述製作方式的實際操作都比較困難和麻煩，尤其是現場手工製作，更難以保證圖案質量和工作效率。由於受操作人員個人技藝和環境因素的影響限制，採用現場手工繪製很難將一般的攝影作品真實地放大複製在大的工作面上。已廣泛應用的依靠坐標導軌選點工作的由電腦控制的印表機、印刷機、繪圖機、以及有大型坐標導軌的逐點印刷機等設備顯然不適合在戶外各種複雜、惡劣的施工環境中實地安裝、調整並在普通牆面、板面上製作高質量的複雜圖案。
本發明的主要目的是提供能以原始圖稿為基礎在面積可達數千平方米的比較平整的工作面上高質量、高效率地製作特大的複雜圖案的，易於在現場施工、操作方便的，不需要大型精密導軌的圖案製作設備。
本發明基於這樣一個發明構思利用置於工作面前方的光學裝置監控沿工作面獨立移動的製圖裝置的工作部的工作狀態。根據這個基本的發明構思，本發明的提出了兩種由電信號控制工作狀態的圖案製作設備，其各自的必要技術特徵分別敘述如下第一種圖案製作設備的獨特之處在於該設備包括由支架支承的光學監測裝置、獨立的製圖裝置、和計算機控制系統，製圖裝置上有可由靜止時的光學監測裝置識別並監測其在監測視場內的位置變化的發光器件；工作時，計算機控制系統根據靜止於工作面前方的光學監測裝置按時序提供的製圖裝置上的發光器件在任意的一個時刻在監測視場內的方位數據測算該時刻的製圖裝置的工作部在工作面上的作用點的位置數據，並根據該位置數據尋找並提取出預存在計算機控制系統中的原始圖稿的對應位置處的象素信號，再依據該象素信號通過製圖裝置的工作部的執行機構調整工作部在這一時刻的工作狀態。
為了避免在同一位置重複工作，上面所述的計算機控制系統應可以記憶製圖裝置工作部在工作面上的作用點的移動軌跡，當上述作用點與工作面的一個任意位置再次重合時，計算機控制系統可在實時地測出這種重合的同時，向製圖裝置的執行機構提供反映這種重合的反饋信息。
本發明的第二種圖案製作設備的獨特之處在於該設備包括由支架支承的光學投影裝置和獨立的製圖裝置，製圖裝置有控制機構，該控制機構包括與製圖裝置的工作部固定連接的光電探測器；該光電探測器僅對光學投影裝置射出的特定光譜範圍的光線敏感，工作時，在光學投影裝置的成象區域內沿工作面移動製圖裝置，製圖裝置的控制機構根據光電探測器輸出的隨著所受光輻射變化而變化的電信號實時地調整工作部的工作狀態。
本發明所說的製圖裝置，是指可以靠機動或者人工方式沿工作面移動工作部的製作圖案的裝置，它的工作部可隨著電信號的變化連續地調整工作狀態，使工作面各局部先後附著所需的顏料；或者使工作面各局部先後產生符合需要的形變，形成起伏圖案；或者使工作面各局部產生不同程度的化學變化，形成圖案，例如感光圖案、腐蝕圖案、高溫烙刻圖案等。噴射顏料式製圖裝置很適合於本發明。
本發明的主要優點是由於利用可靜止的光學裝置監控制圖裝置的工作部沿工作面移動時的工作狀態，不再藉助由電腦控制的大型坐標導軌驅動機構來移動和控制工作部，只需在比較平整的工作面上自由地移動製圖裝置的工作部，例如噴墨式製圖裝置的噴墨頭，便可以快速製作與原始設計圖案相符的大幅圖案；只要施工現場的環境允許在工作面前方無視覺障礙的空間範圍內使上述的光學裝置與工作面之間相距足夠遠，或者逐步改變光學裝置相對於工作面的空間位置，便可以在諸如特大平整牆面，電影場天片和背景幕布等數百、數千平方米的工作面上以比手工方法快得多的速度製作各種複雜的符合要求的圖案；如果採用噴射顏料式製圖裝置，並且圖案解析度要求不高時，可以在諸如露磚牆面、山崖巖面、廣場地面、電影場布景表面等粗糙起伏的工作面上製作大型圖案。
在以下的實施方案中，將結合附圖對本發明做具體描述。


圖1是根據本發明的基本構思提出的一種帶光學監測裝置的圖案製作設備的原理示意圖；圖2是根據本發明的基本構思提出的一種帶光學投影裝置的圖案製作設備的原理示意圖；圖3和圖4是用於本發明的一種製圖裝置的立體圖和側視圖。
一種根據本發明基本構思設計的如
圖1所示的特大面積圖案製作設備，它包括一架手持式彩色噴墨印刷機〔1〕，一臺由可調式三角支架〔3〕支承的CCD電視測角儀〔2A〕和一臺可攜式微機控制儀〔4〕。一個具有特定光譜範圍的發光元件〔5a〕安置在印刷機〔1〕噴墨頭〔6〕背面。工作時，將測角儀安置在工作面〔7〕前方，距工作面〔7〕距離約為工作面最長邊長的四倍，並且儘量接近工作面〔7〕的中心垂線。在正式印刷圖案前，應調整測角儀〔2A〕的支架〔3〕和變焦系統，使測角儀〔2A〕的視場中的預先設定的邊框區域與工作面〔7〕上符合設計要求的對應區域精確重合。為了避免測角儀〔2A〕意外晃動對畫面質量產生損害，可以預先在工作面〔7〕的適當部位(如中心點)固定安置一個或兩個發光元件〔5b〕，通過測角儀〔2A〕和微機控制儀〔4〕監測該發光元件〔5b〕在測角儀〔2A〕視場內的視角變化。當該變化量超過規定值時，微機控制儀〔4〕即刻向印刷機〔1〕傳遞反饋信號，使其停止噴墨，直到測角儀〔2A〕恢復原位時才繼續工作。在工作面〔7〕前面，操作人員手持印刷機〔1〕沿工作面〔7〕移動，並儘量保持噴墨頭〔6〕和發光元件〔5a〕處在工作面〔7〕的同一條垂線上。噴墨口〔6K〕與工作面〔7〕應按技術規範保持在一定距離範圍內，尤其是色調變化較密的部分。當印刷機〔1〕沿工作面〔7〕移動時，測角儀〔2A〕通過濾光系統實時地監測印刷機的發光元件〔5a〕在監測視場內的視角變化，並將這種變化數據實時提供給微機控制儀〔4〕。由於特大圖案不必要求很高的解析度，而且印刷機〔1〕上的發光元件〔5a〕與噴墨口〔6K〕很近，基本上處在工作面〔7〕的同一條垂線上，所以發光元件〔5a〕在測角儀視場內的視角數據可以代表噴墨頭〔6〕在工作面〔7〕上的著墨點〔8〕的視角數據。微機控制儀〔4〕根據任意一個時刻的著墨點〔8〕的視角數據，從圖形存儲器中提取特定圖案的對應位置處的象素信號，並實時地通過無線電發射裝置將該信號傳送給遠處工作面〔7〕前面的具有信號接收裝置的印刷機〔1〕。印刷機〔1〕再根據這個象素信號調整這一時刻的噴墨頭〔6〕的噴墨量或不同色墨料的混合比例，從而使該時刻的著墨點〔8〕的顏色和灰度與原始設計圖案相符。在某些情況下，有時需要避免在同一著墨點被重複著墨，而這一要求又不易由印刷機〔1〕的操作者實現。這時，應使微機控制儀〔4〕具有記憶功能，當噴墨頭〔6〕再次經過工作面〔7〕的同一位置時，向印刷機〔1〕實時地提供代表這一情況的反饋信號，使印刷機〔1〕及時關閉噴墨口〔6K〕。
根據本發明基本構思設計的另一種圖案製作設備如圖2所示。它包括一架手持式噴墨印刷機〔1〕，一個由可調式三角架〔3〕支承的靜止圖象投影機〔2B〕。一個帶濾光元件的僅對投影機〔2B〕射出的特定光範圍的光線敏感的光電探測器〔9〕安接在印刷機〔1〕的噴墨頭〔6〕的背面。工作時，將投影機〔2B〕架設在工作面〔7〕正前方，並調整光學系統，使其能在工作面〔7〕前方的一個虛平面成清晰圖象。但該圖象的亮度不必滿足人的視覺要求，只要達到處在虛平面中的印刷機〔1〕的光電探測器〔9〕所要求的工作亮度即可。操作人員手持印刷機〔1〕沿工作面〔7〕移動，儘量使光電探測器〔9〕入光窗口與上述虛平面重合，並且儘量保持噴墨口〔6K〕和光電探測器〔9〕處在工作面〔7〕的同一條垂線上。噴墨頭〔6〕的噴墨量是由光電探測器〔9〕根據虛平面的不同象素位置的圖象光光亮的變化轉換輸出的控制信號經執行機構隨時調節的。這樣，沿工作面逐點移動印刷機〔1〕，就能在工作面〔7〕上逐漸印刷出與光學投影裝置〔2B〕在虛平面上所成圖象相符的可見圖案。需說明的是，上述情況中所說的「相符」一詞，並不一定是「相同」之意。比如，投影圖象可能是一組經分色處理的先後替換的單色圖象，用各幅單色圖象先後控制印刷機〔1〕噴印不同顏色的圖案。先後印刷的異色圖案相互重疊，最終形成符合設計要求的合成彩色圖案。投影機可以是任何一種以符合光電探測器要求的光在虛平面上成象的投影機。若採用高靈敏度的光電探測器，甚至可以用電視螢光屏直接作為投影機的光源。還可以採用多個對不同光譜範圍的光敏感，且有各自的濾光元件的光電探測器，分別控制不同的噴墨口或不同的供墨口。此時，投影器須射出預先合成的含有這些光電探測器敏感的各個譜段的圖象光。這樣，就可以將一幅彩色或多色圖象經多個光電探測器同時分解成多幅單色圖象信號，並由多色噴頭合成還原為彩色或多色圖案。
為了進一步提高效率和畫面質量、減輕勞動強度，可以採用如圖3、圖4所示的噴墨印刷機〔1〕。該印刷機〔1〕的噴墨頭〔6〕可由驅動機構在橫導軌〔10〕上往復連續移動，橫導軌〔10〕在兩根平行的縱導軌〔11〕上做步進式移動。縱導軌〔11〕與有三個支點〔12〕的支座〔13〕連接，一個可伸縮的支承杆〔14〕連接在支座〔13〕上。支座〔13〕的三個支點〔12〕有負壓吸盤或電磁吸盤。操作人員持支承杆〔14〕將印刷機〔1〕移至工作面〔7〕上需要繪圖的位置，使其吸附在平整的工作面〔7〕上。噴墨頭〔6〕在傳動機構和導軌的作用下，在工作面〔7〕的一個矩形表面做掃描式逐點噴印工作。
當上述有導軌的印刷機採用光學監測裝置控制時，兩個發光元件〔5a〕固定安裝在支座〔13〕上。微機控制裝置根據下述參數測算出噴墨頭〔6〕在工作面中的位置(一)兩個發光元件的間距；(二)噴墨頭開始起動時相對於兩個發光元件的位置數據；(三)噴墨頭的起動時刻；(四)噴墨頭的掃描速率和方式；(五)兩個發光元件的視角數據。其中第一、第四個參數是預先確定的，而第二、三個參數是由印刷機實時提供的變量。
當採用光學投影裝置控制時，上述印刷機〔1〕噴墨頭〔6〕背面安裝光電探測裝置。
為了適應不太平整的工作面，使噴墨頭與工作面保持相對穩定的間距，以維持較好的印刷質量，可以將噴墨口〔6K〕設計成可在一定範圍內伸縮的可控機構。在噴墨頭的不能伸縮的基體上安裝測距裝置監測工作面應著墨點與測距裝置的距離變量，並以此變量調節噴墨口的伸縮機構，使噴墨口與工作面的著墨點保持一定距離。
權利要求1.一種由電信號控制工作狀態的圖案製作設備，其特徵在手，該設備包括由支架[3]支承的光學監測裝置[2A]，獨立的製圖裝置[1]和計算機控制系統[4]；製圖裝置[1]上有可由靜止時的光學監測裝置[2A]識別並監測其在監測視場內的位置變化的發光器件[5a]；工作時，計算機控制系統[4]根據靜止於工作面[7]前方的光學監測裝置[2A]按時序提供的製圖裝置[1]上的發光器件[5a]在任意的一個時刻在監測視場內的方位數據測算該時刻的製圖裝置[1]的工作部[6]在工作面[7]上的作用點[8]的位置數據，並根據該位置數據尋找並提出取出預存在計算機控制系統[4]中的原始圖稿的對應位置處的象素信號；再依據該象素信號通過製圖裝置[1]的工作部[6]的執行機構調整工作部[6]在這一時刻的工作狀態。
2.根據權利要求1所述的圖案製作設備，其特徵是，所述的計算機控制系統〔4〕可以記憶製圖裝置工作部在工作面上的作用點〔8〕的移動軌跡，當上述作用點〔8〕與工作面〔7〕的一個任意位置再次重合時，計算機控制系統〔4〕可在實時地測出這種重合的同時，向製圖裝置〔1〕的控制機構提供反映這種重合的反饋信息。
3.一種由電信號控制工作狀態的圖案製作設備，其特徵在於，該設備包括由支架〔3〕支承的光學投影裝置〔2B〕和獨立的製圖裝置〔1〕，製圖裝置〔1〕有控制機構，該控制機構包括與製圖裝置〔1〕的工作部〔6〕固定連接的光電探測器〔9〕；該光電探測器〔9〕僅對光學投影裝置〔2B〕射出的特定光譜範圍的光線敏感，工作時，在光學投影裝置〔2B〕的成象區域內沿工作面〔7〕移動製圖裝置〔1〕，製圖裝置〔1〕的控制機構根據光電探測器〔9〕輸出的隨著所受光輻射變化而變化的電信號實時地調整工作部〔7〕的工作狀態。
專利摘要圖案製作設備，可在大面積牆體表面印刷彩色畫面。它由光學測角儀[2A]監測並控制獨立的製圖裝置(1)的工作部(如噴墨頭)的工作狀態；或者用光學投影裝置向工作面投射圖象，獨立製圖裝置上的光電探測器根據光亮變化調節工作部的工作狀態。該設備結構簡單、易操作、不依靠大型導軌，具有較高的實用性。
文檔編號B43L13/10GK2202051SQ9420061
公開日1995年6月28日 申請日期1994年1月17日 優先權日1994年1月17日
發明者於君 申請人:於君