蛋糕裱花彩色打印装置及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种蛋糕裱花彩色打印装置及其控制方法，其借鉴3D打印的离散、融合的技术理念，将一幅完整的图片，按照一定的分辨率，离散为由有限的点组成的矢量图，采用快速成型方法，将这些离散点打印出来，以实现蛋糕裱花的自动打印成型。本发明的蛋糕裱花彩色打印装置，集图像处理、数据采集分析、电机控制、自动控制喷涂为一体，其结构简单、控制方案合理，可替代现有技术的人工手动操作，实现标准化、工业化生产，大幅降低操作人员劳动强度、提高工作效率。本发明还可以通过与相关现有技术结合进行适当改装，以用于壁画及模型表面喷涂，以及玩具表面卡通图案的绘制等。
【专利说明】蛋糕裱花彩色打印装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蛋糕打印装置及其控制方法，尤其涉及一种蛋糕裱花彩色打印装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]蛋糕在婚礼、生日聚会等喜庆场合扮演着重要的角色。蛋糕制作过程中，裱花工序是画龙点睛、出彩的关键性步骤。
[0003]现有技术中，蛋糕裱花需要由熟练的面点师通过手动完成，其步骤繁琐，费时费力。这大大增加了蛋糕的制作成本和加工周期。而且，不同面点师的技术熟练程度不一、个人审美和艺术创作水平存在差别，导致蛋糕制作无法实现标准化、规模化工业生产。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是，提供一种适于工业化、标准化生产的蛋糕裱花彩色打印装置，以提高生产效率，降低蛋糕制作成本。
[0005]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种蛋糕裱花彩色打印装置，其特征在于，包括主体支架、运动执行机构、空气压缩机、压缩空气罐、储料罐和控制机构；其中，
[0006]所述储料罐数量为若干，其进气端口分别与储料罐供气管件连接，所述储料罐供气管件通过管路与压缩空气罐连接；
[0007]所述压缩空气罐与所述空气压缩机连接；
[0008]所述主体支架整体为框架式结构，其顶部为矩形框；
[0009]所述矩形框的下方设置有蛋糕托盘；
[0010]所述运动执行机构为三维滚珠丝杠机构，分别安装在主体支架上；其中，在主体支架顶部的矩形框的横边上安装有横向滚珠丝杠；在横向滚珠丝杠的滑台上安装有与横向滚珠丝杠垂直的纵向滚珠丝杠；在主体支架的下部安装有竖向滚珠丝杠；
[0011]所述纵向滚珠丝杠的滑台上安装有喷嘴，所述喷嘴包括一个出口与若干入口，所述入口包括一个中心气孔与若干进料孔；其中，所述中心气孔通过管路经电磁阀与所述储料罐供气管件的一个出气端口连接；所述进料孔均位于靠近出口端的侧壁上并与所述中心气孔相连通，各进料孔分别依次通过各自的输料管、电磁阀、单向阀与对应的储料罐连接；不同颜色的原料经由所述出口喷出；
[0012]所述蛋糕托盘为活动板，所述竖向滚珠丝杠用于推动所述蛋糕托盘进行上下运动；
[0013]所述横向滚珠丝杠、纵向滚珠丝杠和竖向滚珠丝杠的安装端分别配置有步进电机；
[0014]所述控制机构包括有单片机控制模块和上位机处理模块，所述单片机与所述上位机通讯连接，所述单片机接收由上位机发送的数据，并将命令执行情况反馈回上位机；
[0015]所述单片机控制模块包括步进电机驱动模块及电磁阀控制模块，各模块均由电源模块供电，并接收由单片机发出的指令，通过控制各步进电机、各电磁阀，带动执行机构执行预定的运动；
[0016]所述上位机处理模块包括有上位机界面操作模块和图片处理模块；其中:
[0017]所述上位机界面操作模块采用对话框的形式，为使用者提供友好的操作界面；
[0018]所述图片处理模块主要完成对图片的识别，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，以适应不同颜色的蛋糕裱花打印需要，然后将图片转化为单片机的执行程序，并将运算处理后的结果指令发到所述控制模块；
[0019]待打印和/或裱花处理的蛋糕模型置于所述蛋糕托盘的中部，由所述控制模块控制各步进电机和各电磁阀，进而控制各滚珠丝杠、喷嘴机构执行蛋糕的图案打印及裱花制作。
[0020]上述技术方案直接带来的技术效果是，结构简单、操作简便，蛋糕裱花通过打印装置自动执行，可以实现蛋糕裱花的工业化、标准化生产。简要说明如下:
[0021]1、为有效解决奶油在管路中输送阻力大，特别是在喷嘴出口处易出现阻塞、堵孔等技术问题，上述技术方案通过采用带中心气孔、侧壁上开设有若干与中心孔贯通的进料孔结构形式的喷嘴，并采用中心气孔与进料孔双路进气加压的工作方式等技术手段，这样，既能减少管路及喷嘴处的阻力损失对原料运输的影响，从而有效解决奶油输送、喷出流畅性、连续性的技术问题；又能用于更换不同颜色原料时，将喷嘴处上次打印所残留的原料清空，防止不同颜色的原料产生混合，影响打印效果；
[0022]另一方面，在恰当的中心气孔气流流速的辅助吹送作用下，可以增加奶油的蓬松度，改善口感，同时，进一步增加裱花的立体感和层次感。
[0023]2、蛋糕裱花打印过程中，各动作执行的机械部件主要由滚珠丝杠和步进电机进行，可以保证各打印动作执行具高精度、可逆性和高效率等特点；
[0024]3、采用对话框形式的上位机界面，可以更方便地满足不同客户对不同裱花图案的需求。
[0025]作为优选，上述进料孔的中轴线与所述中心气孔的中轴线成30-45度夹角。
[0026]该优选技术方案直接带来的技术效果是，进料孔的中轴线与中心气孔的中轴线成30-45度夹角这一技术手段的采用，可以保证裱花所用奶油原料出料的畅通和均匀。
[0027]进一步优选，上述中心气孔的直径为所述进料孔直径的1-2倍。
[0028]该优选技术方案直接带来的技术效果是，可以更好地保证裱花所用奶油原料出料的畅通和均匀。
[0029]进一步优选，上述主控箱顶板上设置有若干用于定位储料罐的凹槽，所述储料罐置于所述凹槽内。
[0030]该优选技术方案直接带来的技术效果是，整个打印装置设备布置更加合理、紧凑。
[0031]本发明的目的之二是，提供一种蛋糕裱花彩色打印装置的自动化控制方法。
[0032]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种蛋糕裱花彩色打印装置的自动化控制方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0033]第一步，装置启动后，由上位机首先读取操作者指定的图片，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，将待打印的图案离散为点阵信息，并转化为单片机的执行程序；
[0034]第二步，上位机逐个字节向单片机发送命令；
[0035]第三步，单片机接收到上位机发送的信息后，开始执行相应的程序，将接收到的信息转化为相应的命令，分别发送给步进电机或电磁阀，一方面控制喷头做规律的进给运动，另一方面控制电磁阀在相应的时刻及时开启或关闭，以控制原料的输送；
[0036]第四步，单片机每处理完一个字节，就向上位机反馈一次，使之开始发送下一个字节；直至上位机将待打印的图片的所有信息全部发送给单片机。
[0037]上述技术方案直接带来的技术效果是，采用单片机进行打印装置的控制，其结构简单、设备投资省；通过与上位机进行通讯连接，上位机界面操作模块采用对话框的形式，为使用者提供友好的操作界面。
[0038]上位机中，图片处理模块主要完成对图片的识别，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，以适应不同颜色的打印需要，然后将图片转化为单片机的执行程序，并将运算处理后的结果指令发到控制模块；
[0039]单片机控制模块由步进电机驱动模块、电磁阀控制模块、单片机控制电路组成，控制模块接受系统指令后，通过步进电机和电磁阀来控制整个打印装置的各机械部件进行机械运动。其中，步进电机控制三维滚珠丝杠转动，进而控制固定在滚珠丝杠滑台上的喷嘴结构运动；电磁阀控制相应的管路运输的通断，实现原料的选择与输送。即带动各运动部件和原料供给部件执行各自的动作，协同完成蛋糕图案的打印及裱花。
[0040]上述图片处理模块用于将待打印的图片离散为点阵信息；控制执行机构将这些离散点阵分别打印出来，形成装裱在蛋糕表面的彩色图案。这种控制方式既适合打印各种空心的轮廓或实心的图形，又便于对图片进行分层控制。
[0041]需要说明的是，本发明的蛋糕裱花彩色打印装置须外接220V交流电源，经过整流、稳压及其他一系列变换后，将220V交流电压转化为12V直流电压，再将12V直流电压转化为5V直流电压，供装置中的各模块使用。即，所有的工作模块均由此5V/12V电源模块供电。
[0042]综上所述，本发明的蛋糕裱花彩色打印装置相对于现有技术，具有机械结构简单、控制方案合理，设备结构紧凑等特点，其适于蛋糕裱花的工业化、标准化生产，可取代现有技术的人工手动作业模式，从而降低操作人员劳动强度、提高生产效率，并降低蛋糕的生产制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1是本发明蛋糕裱花彩色打印装置的立体结构示意图；
[0044]图2是本发明蛋糕裱花彩色打印装置的主视结构示意图；
[0045]图3是本发明蛋糕裱花彩色打印装置的左视结构示意图；
[0046]图4是本发明蛋糕裱花彩色打印装置各连接管路的主视结构示意图；
[0047]图5是本发明蛋糕裱花彩色打印装置各连接管路的左视结构示意图；
[0048]图6是本发明蛋糕裱花彩色打印装置各连接管路的俯视结构示意图；
[0049]图7是本发明蛋糕裱花彩色打印装置竖向滚珠丝杠在主体支架上的安装示意图；
[0050]图8至图10是本发明蛋糕裱花彩色打印装置主控箱箱体结构示意图；
[0051]图11是本发明蛋糕裱花彩色打印装置单片机控制电路图；
[0052]图12是本发明蛋糕裱花彩色打印装置储料罐供气管件的结构示意图；
[0053]图13是本发明蛋糕裱花彩色打印装置喷嘴结构的主视结构示意图；
[0054]图14是本发明蛋糕裱花彩色打印装置喷嘴结构的左视结构示意图；
[0055]图15是本发明蛋糕裱花彩色打印装置喷嘴结构的俯视结构示意图；
[0056]图16是本发明蛋糕裱花彩色打印装置工作流程图；
[0057]图17是本发明蛋糕裱花彩色打印装置各运动机构的控制流程图。
[0058]附图标记说明:1、主控箱；2、储料罐；3、输料管；4、空气压缩机；5、横向步进电机；6、横向滚珠丝杠；7、纵向步进电机；8、纵向滚珠丝杠；9、主体支架；10、蛋糕托盘；11、竖向滚珠丝杆；12、竖向步进电机；13、蛋糕模型；14、喷嘴；15、电磁阀；16、调压阀；17、单向阀；18、电磁液压阀；21、储料罐供气管件；41、储料罐供气管件的出气接口 ；42、储料罐供气管件的进气接口 ；43、储料罐供气管件的调压阀接口 ；64、喷嘴的进料孔。
【具体实施方式】
[0059]下面结合附图和实施例，对本发明进行详细说明。
[0060]定义:本申请文件中所涉及到的:“横向”、“纵向”、“竖向”，均是按照图中纸张所在的平面，以纸张的左右方向为横向，以纸张从里向外的方向为纵向，以纸张从下至上的方向为竖向；
[0061]本申请文件中所涉及到的:“X向”、“Y向”、“Z向”分别一一对应上述的“横向”、“纵向”、“竖向”。
[0062]如图1至图7所示，本发明的蛋糕裱花彩色打印装置，其包括主体支架9、空气压缩机4、运动执彳丁机构、压缩空气iip (图中省略，未不出)、储料iil 2和控制机构I ;其中，
[0063]储料罐2数量为若干，其进气端口分别与储料罐供气管件21连接，储料罐供气管件21通过管路压缩空气罐连接；
[0064]压缩空气罐与空气压缩机4连接；
[0065]主体支架整体为框架式结构，其顶部为矩形框；
[0066]矩形框的下方设置有蛋糕托盘10 ；
[0067]上述运动执行机构为三维滚珠丝杠机构，分别安装在主体支架9上；其中，在主体支架顶部的矩形框的横边上安装有横向滚珠丝杠6 ;在横向滚珠丝杠的滑台上安装有与横向滚珠丝杠垂直的纵向滚珠丝杠8 ;在主体支架的下部安装有竖向滚珠丝杠11 ；
[0068]纵向滚珠丝杠8的滑台上安装有喷嘴14 ;喷嘴14包括一个中心气孔、一个打印喷出口与若干个进料孔64 ；
[0069]上述进料孔64位于靠近喷嘴的打印喷出口端的侧壁上，并分别与中心气孔贯通，以适应原料运输所采用的“双路供气加压”运输方式；各进料孔分别依次通过各自的输料管3、电磁液压阀18、单向阀17与对应的储料罐2连接(上述各储料罐2根据使用需要，分别装有不同颜色的奶油原料)；
[0070]上述蛋糕托盘10为活动板，上述竖向滚珠丝杆11用于推动蛋糕托盘10进行上下运动；
[0071]上述横向滚珠丝杠6、纵向滚珠丝杠8和竖向滚珠丝杠11的安装端分别配置有步进电机5，7，12 ；
[0072]上述控制机构I包括有电源模块、单片机控制电路及各类阀体元件，其中，单片机与上位机通讯连接，上述单片机接收由上位机发送的数据，并将命令执行情况反馈回上位机；
[0073]单片机控制模块包括步进电机驱动模块、电磁阀控制模块及单片机控制电路，各模块均由电源模块供电，并接收由单片机发出的指令，通过步进电机和电磁阀来控制执行机构执行预定的运动；
[0074]上述上位机包括有上位机操作界面操作模块、图片处理模块；其中:
[0075]上位机界面操作模块采用对话框的形式，为使用者提供友好的操作界面；
[0076]图片处理模块主要完成对图片的识别，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，以适应不同颜色的蛋糕打印需要，然后将图片转化为单片机的执行程序，并将运算处理后的结果指令发到控制模块；
[0077]待打印和/或裱花处理的蛋糕模型13置于上述蛋糕托盘10的中部，由上述控制模块控制各步进电机和各电磁阀，各滚珠丝杠、喷嘴机构执行蛋糕的图案打印及裱花制作。
[0078]上述控制箱顶板上设置有若干用于定位储料罐的凹槽(图中省略，未示出)，储料罐置于所述凹槽内。
[0079]图4至图6主要示出了各连接管路的位置连接关系，如图4至图6所示，空气压缩机4及压缩空气罐提供压缩气体，压缩空气从压缩空气罐接到储料罐供气管件21的进气接口，气体分流后经过不同的出口排出:
[0080]其中一路气流流向调压阀16，并经调压阀16排入大气；
[0081]另一路气流流向电磁阀15，经电磁阀15流向喷嘴14的中心气孔；
[0082]其他各股气流分别流向四个装有不同颜色原料的储料罐2的入口，为原料加压，原料罐的出口端连接单向阀17、电磁液压阀18，之后由管道连接到喷嘴14的进料孔，实现供料。
[0083]如图8、图9和图10所示，主控箱I的箱体各侧面上均设置有若干间距不同、大小不同的槽孔31 ；
[0084]上述槽孔31中，其中一部分为元件定位安装孔(主控箱箱体内部装有电源、电路板及各种阀体元件等，都通过相应的定位安装孔固定在箱体上)；
[0085]另一部分是为塑料软管、导线预留的通道，用于箱体内部的电磁阀、控制电路与控制箱体外部的储料罐、步进电机相连。
[0086]在主控箱箱体顶板上还设置有若干用于定位放置储料罐的凹槽(图中未示出)，储料罐2置于凹槽内。
[0087]主控箱内设置有电磁阀，液压阀，电路板，驱动模块，调压阀，电源模块等执行部件之间由软管相连接，同时控制系统和驱动电机等执行件之间通过导线连接(图中均未示出)。
[0088]图11为单片机外部电路连接原理图。
[0089]如图11所示，51单片机接收由上位机发送的数据，并将命令执行情况反馈回上位机；由Pl 口控制步进电机的启停，实现喷头在XY平面内的规律运动以及蛋糕托盘在Z轴方向的进给运动；由P3 口控制电磁阀的开启和关断，从而使各执行机构在单片机的控制下相互配合，实现蛋糕的裱花打印功能。
[0090]如图12所示，储料罐供气管件21采用“一通五接口”的结构形式，即一个进气接口 42作为接入口与压缩空气罐相连，压缩空气经储料罐供气管件21将气流分成五份，经不同的出气接口 41向对应的储料罐供气。储料罐供气管件21的若干个出气接口 41中，其中的一个出气接口通过电磁阀15与喷头14的中心气孔相连；
[0091]其它几个出气接口分别连接不同的储料罐及电磁阀，由电磁阀分别控制启/停，将不同的原料分别输送到喷头直至打印喷出。
[0092]调压阀接口 43连接调压阀16，用于设定系统压力，并根据需要向大气排气泄压；
[0093]需要说明的是，图12中所示的储料罐供气管件21的出气接口数量为5个，但这不意味着储料罐供气管件21的出气接口数量仅仅限于5个。在这种结构形式下，具体的接口数量可根据使用需要进行相应的增/减。
[0094]如图13至图15所示，本发明的喷嘴14为带中心气孔、侧壁上开设有若干与中心管贯通的进料孔64的结构形式，其竖直的中心管通道通过电磁阀与压缩空气罐相连，各进料孔64分别依次通过各自的输料管、电磁液压阀18、单向阀17与对应的储料罐连接。
[0095]为保证裱花所用奶油原料出料的畅通和均匀，上述进料孔64的中轴线与中心气孔的中轴线成30-45度夹角最好。
[0096]为更好地保证裱花所用奶油原料出料的畅通和均匀，上述中心气孔的直径优选为进料孔64直径的1-2倍。
[0097]如图16所示，本发明蛋糕裱花彩色打印装置工作流程主要为，工作开始后，首先由用户导入或者选定已有图片，开始执行上位机中的图片处理程序，将图片进行分层处理，并将图片信息转换成单片机可识别的程序；
[0098]图片分层结果可在操作界面中显示出来；
[0099]之后将生成的程序文件逐个字节的发送给单片机，由单片机控制电磁阀及步进电机的启停，继而控制执彳丁机构完成相应的动作，实现对蛋糕表面图案的打印功能；
[0100]单片机每执行完一个字节，就向上位机反馈一次，使之开始发送下一字节，直至整个程序发送完毕。
[0101]如图17所示，本发明蛋糕裱花彩色打印装置各运动机构的控制流程主要为，运动执行机构按此流程，通过一系列的控制实现喷头在X、Y、Z方向的移动，实现喷头的定点定位。
[0102]当执行打印功能时，在XY平面内，按照单片机发送的命令，进行逐行扫描运动。
[0103]XY平面运动执行完毕后，判断是否需要进行多层打印，如需要，则控制Z轴做一定距离的进给，喷头返回原点，重新进行XY平面内的运动。
[0104]如不需要，则喷头返回原点，打印结束。
[0105]执行裱花功能时，由上位机将花的位置坐标发送给单片机，进而控制步进电机运动到相应位置后，开始执行固定的花朵打印程序，进行裱花作业。
[0106]不同的花朵外貌特征不同，其执行程序也不同。
[0107]为更好地理解本发明的蛋糕裱花彩色打印装置，现详细说明其控制方法:
[0108]本发明的蛋糕裱花彩色打印装置的控制方法，其包括以下步骤:
[0109]第一步，装置启动后，由上位机首先读取操作者指定的图片，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，并转化为单片机的执行程序；
[0110]第二步，上位机逐个字节向单片机发送命令；
[0111]第三步，单片机接收到上位机发送的信息后，开始执行相应的程序，将接收到的信息转化为相应的命令，分别发送给步进电机或电磁阀，一方面控制喷头做规律的进给运动，另一方面控制电磁阀在相应的时刻及时快速的开启或关闭，以控制原料的输送；
[0112]第四步，单片机每处理完一个字节，就向上位机反馈一次，使之开始发送下一个字节；直至上位机将待打印的图片的所有信息全部发送给单片机。
[0113]上述图片处理模块用于将待打印的图案离散为点阵信息；上述控制执行机构将这些离散点阵分别打印出来，形成装裱在蛋糕表面的彩色图案。
[0114]本发明的图片处理模块采用一个基于matlab的图像转化程序，主要完成对图片的识别、处理，并将运算处理后的结果指令发到控制模块，首先读取由操作者指定的图片，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，以适应不同颜色的打印需要；将图片转化为单片机的执行程序，逐个字节向单片机发送命令，单片机接收到上位机发送的字节后，开始执行程序，将其转化为相应的指令，控制相应机构工作，单片机每处理完一个字节，就向上位机反馈一次，使之开始发送下一个字节，如此循环执行，直至整幅图片完全发送给单片机并打印完毕。
[0115]本发明的控制模块由电源模块、驱动模块、电磁阀控制模块及单片机控制电路组成，核心是51单片机，各个模块均由电源模块供电，并接收由单片机系统发出的指令，按一定的规律进行工作。
[0116]本发明的电源模块，将220V交流电源接入的电源模块中，将其转化为5V/12V直流电压，供系统各模块正常工作使用。
[0117]本发明的步进电机驱动模块，包括两部分:X、Y平面内的驱动模块及Z轴方向的驱动模块。步进电机与滚珠丝杠之间采用联轴器作为运动传递装置。由单片机发出运动或停止的命令，控制步进电机的进给量。
[0118]X、Y平面内的驱动模块由两套相互垂直的滚珠丝杠和步进电机组合装置上下叠加构成。其中，上面的滚珠丝杠及其步进电机实现的是喷头在X轴方向的运动，下面的滚珠丝杠及其步进电机带动上方整体机构做Y轴方向的进给运动，从而实现了喷头在Y轴方向的进给运动。
[0119]Z轴方向的运动相对独立，与Χ、Υ方向运动无速比要求，由步进电机与滚珠丝杠装置，带动蛋糕打印平台做上下进给运动。
[0120]电磁阀控制模块由12V电源模块直接供电，由光电耦合开关控制电磁阀通断，由于光电耦合开关允许通过的最大电流小于电磁阀的工作电流，故电流经过光电耦合开关后，进入三极管电流放大电路。电流放大后再接入电磁阀，形成电流回路。光电耦合开关由单片机程序控制。
[0121]本发明的单片机为51单片机，其为整个控制系统的核心，主要作用如下:
[0122]I)接收由上位机发送的数据，并将命令执行情况反馈回上位机。
[0123]2)由Pl 口控制步进电机的启停，实现喷头在XY平面内的规律运动以及动作平台在Z轴方向的进给运动。
[0124]3)由Ρ3 口控制电磁阀的开启和关断，实现对奶油喷涂的控制。
[0125]打印图片时，在XY平面内，按照单片机发送的命令，进行逐行扫描运动。
[0126]XY平面运动执行完毕后，Z轴做一定距离的进给，喷头返回原点，重新进行XY平面内的运动。
[0127]裱花时，由上位机将花的位置坐标发送给单片机，进而控制步进电机运动到相应位置后，开始执行固定的花朵打印程序，进行裱花作业。
[0128]不同的花朵外貌特征不同，其执行程序也不同。
[0129]Z方向运动控制系统是一套相对独立的运动控制系统，与XY方向没有严格的速比关系，只是在XY平面内的运动执行完毕后，由单片机自动判断其是否需要Z方向进给，如果需要，则向Z轴步进电机发出指令，实现Z方向的进给，进给后重新执行XY平面内的运动。如不需要，则结束运动执行过程。
[0130]与每一个储料罐连接的电磁阀均为成对设置，由于“双路供气加压”原料运输方式的特殊需求，在打印过程中，每一对中的两个须同时打开，同时关闭，这一特征由单片机控制程序自动实现。
[0131]说明:上述储料罐供气管件、各类阀体元件、控制电路及电源模块均安装在主控箱内部。
【权利要求】
1.一种蛋糕裱花彩色打印装置，其特征在于，包括主体支架、运动执行机构、空气压缩机、压缩空气te、储料te和控制机构；其中， 所述储料罐数量为若干，其进气端口分别与储料罐供气管件连接，所述储料罐供气管件通过管路与压缩空气罐连接；所述压缩空气罐与所述空气压缩机连接； 所述主体支架整体为框架式结构，其顶部为矩形框； 所述矩形框的下方设置有蛋糕托盘； 所述运动执行机构为三维滚珠丝杠机构，分别安装在主体支架上；其中，在主体支架顶部的矩形框的横边上安装有横向滚珠丝杠；在横向滚珠丝杠的滑台上安装有与横向滚珠丝杠垂直的纵向滚珠丝杠；在主体支架的下部安装有竖向滚珠丝杠； 所述纵向滚珠丝杠的滑台上安装有喷嘴，所述喷嘴包括一个出口与若干入口，所述入口包括一个中心气孔与若干进料孔；其中，所述中心气孔通过管路经电磁阀与所述储料罐供气管件的一个出气端口连接；所述进料孔均位于靠近出口端的侧壁上并与所述中心气孔相连通，各进料孔分别依次通过各自的输料管、电磁阀、单向阀与对应的储料罐的出料端口连接；各储料罐内的原料均经由所述喷嘴的出口喷出； 所述蛋糕托盘为活动板，所述竖向滚珠丝杠用于推动所述蛋糕托盘进行上下运动；所述横向滚珠丝杠、纵向滚珠丝杠和竖向滚珠丝杠的安装端分别配置有步进电机；所述控制机构包括有单片机控制模块和上位机处理模块，所述单片机与所述上位机通讯连接，所述单片机接收由上位机发送的数据，并将命令执行情况反馈回上位机； 所述单片机控制模块包括步进电机驱动模块及电磁阀控制模块，各模块均由电源模块供电，并接收由单片机发出的指令，通过控制各步进电机、各电磁阀，带动执行机构执行预定的运动； 所述上位机处理模块包括有上位机界面操作模块和图片处理模块；其中: 所述上位机界面操作模块采用对话框的形式，为使用者提供友好的操作界面； 所述图片处理模块主要完成对图片的识别，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，以适应不同颜色的蛋糕裱花打印需要，然后将图片转化为单片机的执行程序，并将运算处理后的结果指令发到所述控制模块； 待打印和/或裱花处理的蛋糕模型置于所述蛋糕托盘的中部，由所述控制模块控制各步进电机和各电磁阀，进而控制各滚珠丝杠、喷嘴机构执行蛋糕的图案打印及裱花制作。
2.根据权利要求1所述的蛋糕裱花彩色打印装置，其特征在于，所述进料孔的中轴线与所述中心气孔的中轴线成30-45度夹角。
3.根据权利要求1所述的蛋糕裱花彩色打印装置，其特征在于，所述中心气孔的直径为所述进料孔直径的1-2倍。
4.根据权利要求1所述的蛋糕裱花彩色打印装置，其特征在于，所述主控箱顶板上设置有若干用于定位储料罐的凹槽，所述储料罐置于所述凹槽内。
5.如权利要求1所述的蛋糕裱花彩色打印装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，装置启动后，由上位机首先读取操作者指定的图片，并根据图片颜色的不同将其进行分层处理，将待打印的图案离散为点阵信息，并转化为单片机的执行程序； 第二步，上位机逐个字节向单片机发送命令； 第三步，单片机接收到上位机发送的信息后，开始执行相应的程序，将接收到的信息转化为相应的命令，分别发送给步进电机或电磁阀，一方面控制喷头做规律的进给运动，另一方面控制电磁阀在相应的时刻及时开启或关闭，以控制原料的输送； 第四步，单片机每处理完一个字节，就向上位机反馈一次，使之开始发送下一个字节；直至上位机将待打印的图片的所有信息全部发送给单片机。
【文档编号】A21C15/00GK104255850SQ201410472945
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】杨俊茹, 郭坤, 武洪恩, 李明, 贾烨磊, 高文栋, 张永斌 申请人:山东科技大学