美甲机的制作方法

本发明涉及一种美甲机。

背景技术：

中国专利2014107218445公开了一种美甲机，该方案不包括印膜模块。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种美甲机，包括印膜模块。

本发明的美甲机包括测量模块，能测量出手指/指甲的三维形态；包括印膜模块，印膜模块包括至少一印膜执行模块，印膜执行模块包括印膜，印膜执行模块能收放/缠绕/移动印膜；包括雕刻模块，能在印膜上雕刻图案；印膜模块能把雕刻图案后的印膜压在手指上；包括喷绘模块，能以喷射和/或涂刷的方式把颜料/甲油涂布在印膜的图案处，以把图案印在指甲上。

印膜能是单层/多层的。多层印膜能包括面材层和基材层，面材层的下表面能涂胶。单层印膜的下表面能涂胶。印膜执行模块包括印膜架，印膜架能沿滑轨滑动，印膜架能带动印膜沿手指纵向方向移动。印膜模块包括上张紧轴，能上下移动，能把印膜压覆在手指/指甲上。印膜上能布置定位线。

本发明印膜模块能被雕刻图案，喷绘模块能在图案上涂布颜料，印膜能防止颜料污染指甲其他部位和手指皮肤。

附图说明

图1是本发明的美甲机的原理框图；

图2是印膜模块原理图；

图3是印膜模块顶视图；

图4是印膜模块工作原理图；

图5是印膜模块顶视图；

图6是印膜模块原理图；

图7是美甲机工作原理图；

图8是印膜模块移动装置示意图；

图9是印膜执行装置位置示意图；

附图中相同编号代表相同/相似部分。

具体实施方式

图1中，美甲机1包括至少一测量模块2。测量模块包括测量管理模块201和测量执行模块202。测量执行模块能包括完成三维指甲测量的硬件，包括摄像头、线形激光器/结构光光源、伺服机构、电源、外围电路等公知部件。优选三维激光扫描模块。测量管理模块能包括图像处理、点云提取、网格生成、三维模型生成、三维模型拓扑成二维形状、存储等软件程序模块，能根据摄像头拍摄的手指激光光斑图像得到点云，建立手指和指甲的三维模型。测量模块的测量方式能包括三维激光扫描、tof、结构光、立体视觉或其它无损三维测量方式。测量管理模块201能控制测量执行模块202测量手指/指甲的三维形状，得到三维模型，包括三维网格模型/点云模型。测量管理模块能把指甲/手指三维模型中的曲面拓扑展开为二维平面图形。一种把三维指甲/手指曲面拓扑成二维平面形状的方法包括步骤：1，选取一个投影平面，使指甲曲面在该平面上的投影面积最大，或选取过指甲曲面最高点的切平面作为投影平面；2，选一个沿指甲纵向方向的与投影平面垂直的纵分面，纵分面与指甲的交线为指甲纵分线，纵分面与投影平面的交线为投影纵分线；3，按给定/固定间距做多个沿指甲横向、即与投影平面和纵分面都垂直的切分平面，切分平面与指甲曲面的交线是空间曲线，即横切曲线；切分平面与投影平面的交线为直线，即横切直线；4，计算横切曲线上某一点p到指甲纵分线的曲线长度l；5，在横切直线上确定一点q，使q到投影纵分线的距离为l；6，重复步骤4，5，得到指甲曲面上每一点p对应的在投影平面上的点q。这样能得到指甲曲面展开的平面形状，即指甲的二维拓扑形状。上述方法只在横向方向对曲面进行拓扑，可以采取同样方法在纵向方向对曲面进行拓扑。曲面拓扑展开为二维图形是公知技术。测量模块能测量指甲的空间位置、方向。

美甲机包括至少一图案模块5，图案模块包括多个美甲图案。用户能通过人机交互410选择图案。图案模块能把二维的图案投影/映射到指甲三维模型上，能把投影到指甲三维模型上的曲面图案拓扑展开成二维图案。图案映射到曲面上的映射关系包括图案中各点与指甲曲面各点的对应关系，图案各点颜色与指甲各点的对应关系。二维图案映射到指甲曲面成为三维曲面图案。用户能通过人机交互模块观看图案在指甲上的虚拟效果，能对图案进行各种图形学操作。一种二维图案映射到指甲曲面的方法包括步骤：1，把图案投影到二维拓扑指甲形状上，得到图案各点与二维指甲形状各点的对应关系。2，根据二维指甲形状上各点与三维指甲曲面各点的映射关系，把图案各点映射到三维指甲曲面各点。这样能得到二维图案与指甲曲面的映射关系。取指甲纵分线所对应的图案各点连线为图案中心线。

美甲机包括至少一雕刻模块3。雕刻模块包括雕刻管理模块301和雕刻执行模块302。雕刻模块的雕刻方式能包括激光切割和/或机械切割和/或水刀切割和/或磨具磨削和/或其它切割方式。雕刻执行模块能包括激光器、水刀、雕刻刀，和带动这些机构运动的伺服机构，能在印膜上雕刻/裁切出图形、线，进而雕刻出图案。雕刻管理模块能与测量模块、图案模块、印膜模块进行数据交换，能根据图案、手指形状位置、印膜位置生成雕刻刀路控制信息，并控制伺服机构带动雕刻执行模块在印膜上实施雕刻/裁切操作，以在印膜指定位置处生成镂空图案。数控雕刻技术是公知技术。能把一个复杂图案分解为多个局部图案，如把网状线条图案分解为两幅向不同方向倾斜的线条图案，分别雕刻、喷绘两幅线条图案进而合成网状图案。能把彩色图案按颜色分解为多个单色图案分别雕刻、喷绘。上述图案处理技术是公知技术。对于复杂的图案/多色图案，雕刻模块能把图案分解为多个局部图案。如把多色图案按照颜色分为多个单色局部图案，每次雕刻一种颜色的局部图案，喷绘一种颜色的局部图案；多次喷涂单色局部图案能构成完整多色图案。一些图案的构成部分与其它部分是完全分离的，如圆环图案，雕刻时中心需要保留一个圆，而如果把圆环完整雕刻出来，中心的圆就会掉落。雕刻模块能把图案完全分离的部分分成多个不分离的部分，分多次雕刻、喷绘完成。如把圆环分解为2个半圆环，分2次雕刻，每次雕刻1个半圆环，喷绘1个半圆环，最终拼合构成一个完整的圆环。或在雕刻圆环时在圆环内外区域间保留多个窄的连接区域，防止中心的圆掉落。雕刻管理模块能分析图案的连通性，找出图案中的孤岛元素，能在不连通的图案部分与连通图案部分间添加连接区域，以防止孤岛图案元素脱落。雕刻时，被雕刻轨迹分割成的不连通区域/孤岛都会掉落，雕刻模块能在不连通区域/孤岛区域与其它区域间生成窄的连接区域，避免不连通区域/孤岛区域掉落。找出不连通/孤岛区域，把不连通/孤岛区域与其它区域连接起来是公知技术。

美甲机能包括1个/2个/多个印膜模块7。印膜模块包括印膜管理模块71、印膜执行模块73。印膜执行模块包括印膜710、收张模块705、移动模块707、伺服机构、印膜架、电源、驱动电路。印膜为薄片状卷材或片材，材质能是纸质、橡胶、塑料、金属箔，能是单层/多层复合。收张模块包括多个印膜卷轴、张紧轴、惰轴。印膜安装在卷轴上，卷轴、张紧轴能收卷印膜、移动印膜、绷紧/放松印膜。移动模块包括滑轨和伺服机构，能带动印膜执行模块沿滑轨移动，改变印膜与手指纵向的相对位置，改变印膜执行模块在美甲机中的位置，以方便喷涂、雕刻操作、更换印膜、取出保护膜。多个印膜模块的印膜厚度能不同。厚度大的印膜能在图案镂空处堆积较多甲油，干燥后，图案形成浮雕效果。为加强浮雕效果，能雕刻多幅相同图案，反复在指甲同一位置上喷绘该图案，使该处甲油厚度增加。

美甲机包括至少一喷绘模块8。喷绘模块包括喷绘管理模块81、至少一喷绘执行模块83。喷绘模块的工作方式包括但不限于以气体喷枪喷射颜料、以高压喷射颜料、以刷子涂抹甲油。喷绘管理模块能根据美甲图案的颜色、位置控制喷绘执行模块把甲油、颜料涂抹/喷射在印膜图案处。喷绘管理模块能生成喷绘执行模块的运动轨迹、操作命令。喷绘执行模块包括涂刷模块801、甲油模块803、喷笔模块805。甲油模块包括多个甲油容器。涂刷模块包括多个刷子，喷绘管理模块能操纵刷子从甲油容器中蘸取甲油，把甲油涂抹在图案处。喷笔模块包括多个喷笔，每个喷笔包括一个颜料罐。喷笔模块包括高压气源。喷绘管理模块能控制喷笔移动、喷射/停止喷射，以把颜料喷洒在图案上。

美甲机包括至少一除屑模块9，除屑模块包括除屑管理模块91、除屑执行模块93。除屑管理模块能接收雕刻管理模块、印膜管理模块传递的信息，控制除屑执行模块通过吹/吸/机械方式去除印膜上雕刻图案处应脱落而未脱落的印膜碎屑，以保证镂空图案整洁，喷绘出的图案完整。

美甲机包括至少一人机交互模块401，用户能通过人机交互模块选择图案、编辑图案、观察虚拟美甲效果、控制美甲机。美甲机包括手指限位装置406，能固定手指位置。美甲机包括机架、壳体、电源模块、通信模块、伺服模块等公知部件。

工作时，测量模块测量指甲的三维形态/位置；用户选择/编辑美甲图案，人机交互模块显示虚拟美甲效果；雕刻模块在印膜上雕刻出图案；印膜模块移动印膜、把图案贴合在指甲上；喷绘模块在图案处喷射、涂抹甲油/颜料，把图案印在指甲上。

图2中，印膜模块包括至少一第一卷轴721、至少一第二卷轴723，印膜710一端缠绕在第二卷轴上，另一端缠绕在第一卷轴上。第二卷轴位于印膜上游，第一卷轴位于印膜下游。第一/第二卷轴能在伺服机构带动下顺时针/逆时针旋转。工作时，第一/第二卷轴能同向转动，带动印膜向上游/下游移动；第一/第二卷轴能反向转动，以绷紧/放松印膜。印膜为窄带结构，宽度>1cm，优选3～5cm，长度>10cm。印膜材质能是纸质/塑料/无纺布/金属箔，或上述材料的多层复合。计数模块727能测量印膜移动的方向/距离，并把数据传递给印膜管理模块，以控制印膜的移动距离。印膜模块包括至少一惰轴725、726，惰轴能调整印膜空间位置/方向，能展平印膜，使两惰轴之间的印膜保持水平。手指限位装置406布置在印膜下方，手指11能固定在限位装置406上，指甲位于印膜下方。限位装置406能是可拆卸的，顶端宽度能是不同的以适应不同尺寸的手指，高度能调节以使指甲到印膜下表面距离保持在设定距离，如3～5mm。印膜模块包括2个上张紧轴731，上张紧轴布置在印膜上方手指两侧，能在伺服机构带动下在竖直方向上下移动。能包括2个下张紧轴733，下张紧轴布置在印膜下方手指两侧，位置低于手指。两个上张紧轴优选布置在两个下张紧轴内侧。上/下张紧轮优选在限位装置406左右对称布置。雕刻执行模块302布置在印膜上方，手指上游，能把图案雕刻着印膜上。雕刻执行模块为激光雕刻模块时，激光雕刻模块能在伺服机构带动下相对于印膜平面做横向/纵向二维移动，以把图案雕刻在印膜上。激光雕刻模块能相对于印膜只做横向运动，纵向运动由印膜往复移动完成。激光雕刻模块能做二维转动，以使激光在印膜上雕刻出图案。雕刻执行模块为机械刻刀模块时，刻刀能在伺服机构带动下相对于印膜平面做三维运动。雕刻执行模块能按照图案切割印膜，沿图案元素边缘切断印膜，去除印膜上有图案区域，留下非图案区域。图案雕刻在印膜上后，卷轴带动印膜向下游移动。图案正好位于指甲上方时，印膜停止移动。印膜的两侧边缘有定位线，在雕刻图案时，图案的中心线与定位线对齐。图案停在手指上方时，定位线与指甲纵分线对齐，这样图案的中心线就与指甲纵分线对齐。印膜上定位线能由测量模块的摄像头拍摄，并被测量管理模块识别，测量其位置。也能够在雕刻图案时由雕刻管理模块确定图案中心线到指甲纵分线的距离，雕刻完成后，移动印膜时由计数模块测量印膜移动的距离，当印膜移动距离等于前述距离时，停止移动印膜，此时图案中心线正对指甲纵分线。印膜模块包括防护板715，布置在印膜下方与雕刻执行模块对应的位置，材质为金属，能遮挡雕刻执行模块的激光，防止激光损害其它部件。

图3中，印膜710上布置有定位线763，定位线能包括横向和纵向的短线，布置在印膜两侧边缘。定位线能是印刷在印膜上的。用户通过人机交互模块选择图案，图案模块能把编辑好的图案映射在指甲三维模型上，用户能观察图案在指甲三维模型上的效果。用户能对图案进行缩放、旋转、平移等编辑操作以把图案布置在指甲上的期望位置上。确定图案位置后，图案模块把图案映射到指甲二维图形上。印膜上，垂直于印膜边缘的定位线与指甲纵分线对应，即指甲的二维图形投影纵分线与垂直于印膜边缘的定位线重合。图案依据与指甲二维图形的映射关系被映射到印膜上。确定图案在印膜上相对定位线的位置后，图案761被雕刻执行模块雕刻在手指11右侧上游的印膜上。印膜从右向左移动，镂空的图案被移到指甲上方，指甲纵分线对正垂直于印膜边缘的定位线。上张紧轴731向下移动，把印膜压紧在指甲上，镂空图案贴合在指甲上，位置正好对应图案在指甲三维模型上的位置。手指被固定在限位装置上后，指甲位置相对于印膜宽度方向就固定了。用户确定图案在指甲上的位置后，图案在印膜宽带方向上的位置也就确定了。

图4中，印膜停止在图案对正指甲的位置。印膜管理模块控制收张模块的伺服机构带动上张紧轴731相对于印膜向下移动，把印膜710绷紧在手指11上，图案正好覆盖在指甲上。喷绘执行模块83在喷绘管理模块81的控制下把颜料涂布在镂空图案处。喷绘执行模块为喷枪模块时，喷枪能把颜料喷在印膜图案处，颜料能粘附在镂空图案处的指甲上，没有图案的地方颜料粘在印膜上。当执行模块为刷子时，甲油被涂在镂空图案处的指甲上，没有图案的地方甲油粘在印膜上。测量执行模块202包括摄像头，能拍摄印膜。测量模块能测量定位线的位置、指甲纵分线的位置，并传递给印膜管理模块以控制印膜的移动和上张紧轴的移动。上张紧轴下移时，第一/第二卷轴能同时补偿性放松印膜。

图5中，图案761的形状为整个指甲的二维拓扑图形，即在印膜上雕刻出一个镂空的二维指甲形状。图案的轮廓为二维指甲图形的轮廓。图案移动到指甲上方后，上张紧轴把印膜压在手指上，图案轮廓与指甲边缘重合。指甲能从镂空的图案处露出，指甲周围的皮肤被印膜覆盖。当喷绘模块的刷子把甲油涂在指甲上或喷枪把颜料/甲油喷洒在指甲上时，不会污染到指甲周围的皮肤。优选裁切去除部分在指甲左侧、右侧、后部的轮廓比指甲二维形状边缘小0.1～1mm，以进一步防止颜料/甲油粘在皮肤上。即从印膜上裁切去除的部分为二维指甲图形。

图6中，印膜包括复合在一起的面材层711和基材层712，面材层下表面与基材层上表面接触。面材层下表面涂有粘胶，基材层上表面光滑，使粘胶容易脱离。印膜为不干胶结构，基材层保护面材层下表面的粘胶。印膜模块包括第一卷轴721，能缠绕面材层；包括第三卷轴722，能缠绕基材层；包括第二卷轴723，能缠绕复合的印膜。第一/第三卷轴能在伺服机构带动下转动，实现印膜的移动。惰轴725、726，能调整印膜方向。在惰轴725上游，印膜的面材层和基材层复合在一起，在惰轴725处，面材层与基材层分离。雕刻执行模块能在分离后的面材层上雕刻图案，也能在复合的印膜上雕刻图案。面材层下表面的粘胶能使面材层在上张紧轴731把面材层压在手指上时粘附在手指/指甲上，使雕刻图案不移位。雕刻执行模块能布置在惰轴725下游，下张紧轴上游。工作时，第一/第三卷轴旋转，带动印膜移动并收紧面材层/基材层，面材层和基材层在惰轴725处分离。

图7中，印膜710能从第二卷轴723向第一卷轴721移动。手指11被固定在限位装置406上。手指上方布置有测量模块2，能测量手指/指甲的三维形状、位置，能建立指甲的三维模型，能把指甲三维曲面展开成二维平面图形。上张紧轴731把印膜压在手指上。手指上方布置有喷绘模块8，喷绘模块能以气流喷射/无气流喷射/刷子涂刷等方式把颜料/甲油喷洒/涂布在指甲处的印膜上，颜料/甲油从图案镂空处粘附在指甲上，完成图案印制。在手指与第二卷轴之间布置有雕刻模块3。雕刻模块能把用户选定的图案雕刻在印膜上。雕刻图案的时机能选择喷绘模块在指甲上喷绘图案时；也能在用户还没有把手指放入美甲机时，先在印膜上雕刻图案，完成图案后再提示用户把手指放入美甲机；也能在美甲过程中暂停印膜移动，等雕刻图案完后再移动印膜。在手指与雕刻模块间布置有除屑模块9。雕刻模块在印膜上雕刻图案后，为防止需要去除的图案部分的印膜碎屑没有从印膜上脱落而影响图案的完整喷绘，能用除屑模块去除图案中的印膜碎屑。印膜模块能沿手指纵向方向移动。初始时，印膜模块不在手指限位装置上方，从上向下看时，印膜不遮挡手指。工作时，用户把手指放在限位装置上，测量模块首先测量手指/指甲的三维形状，得到指甲的三维模型；用户选择图案，图案模块把图案映射到指甲三维模型上，用户编辑图案并确定；测量模块把三维指甲模型展开成二维图形，并确定图案在二维指甲图形上的位置；印膜模块沿手指纵向移动到印膜位于手指上方的位置；雕刻模块从图案模块获取图案信息、从测量模块获取指甲二维形状和图案位置信息，在印膜上雕刻出图案；印膜向下游移动，除屑模块去除多余的印膜；印膜继续移动，到图案中心线与指甲纵分线重合位置处，印膜停止移动；上张紧轴下移，第一/第二卷轴同时补偿性放松印膜，以把印膜压在手指/指甲上；喷绘模块用喷枪向图案处喷洒颜料或用刷子把甲油涂在图案处；上张紧轴上移，第一/第二卷轴收紧印膜，以使印膜离开手指/指甲，完成图案绘制/印制。用户能把手指从限位装置上拿开。用户也能把手指放在美甲机中，由吹风模块吹干甲油/颜料，或由紫外线模块固化光敏甲油，或由加热模块烤干甲油/颜料。

图8中，卷轴721/723、惰轴725/726、上张紧轴731、下张紧轴733、印膜710安装在印膜架740上。卷轴721/723与伺服模块735连接，能在伺服模块带动下正向/反向转动以收紧/放松印膜。上张紧轴731与伺服模块736连接，能在伺服模块带动下相对于手指固定装置上升/下降。惰轴725/726、下张紧轴733能转动，能改变印膜的方向。印膜架740布置在滑轨742的滑块上，滑轨742的滑道固定在美甲机的机架上。滑轨上布置有印膜架伺服模块741，伺服模块741能带动印膜架740沿滑轨移动。当测量模块测量手指三维形态时，印膜模块沿滑轨滑离手指限位装置上方，指甲暴露在测量执行模块下，测量模块能测量手指的三维形态。测量完后，印膜模块沿滑轨移动，回到印膜位于手指上方的位置。

图9中，印膜执行模块73能沿滑轨742滑动。喷绘时、雕刻时，印膜执行模块位于执行装置12内部。当防护膜裁切完或更换印膜时，印膜执行模块能从执行装置内部滑出到预备位置750，暴露在外部。此时能更换印膜，或把防护膜从印膜上取下。