自动上料定位型UV平板打印机的制作方法

本发明涉及一种uv平板打印机，具体涉及一种自动上料uv平板打印机。

背景技术：

uv平板打印机突破了数码印刷技术瓶颈，采用非接触式打印方式，它不受承印物材质的限制，可以在木板、亚克力、塑料等表面进行彩色照片级印刷。按uv平板打印机消费者需求分析，有95％的客户购买uv平板打印机进行商品的生产都涉及小型板材的喷印，打印带有图案的手机壳市场巨大；矩形亚克力、木板、玻璃等工艺品的图案喷绘，私人订单量更是节节攀升。机器视觉系统用机器代替人眼来做测量和判断，集合了现代控制技术、计算机技术及传感技术，用于图像增强、特征定位、尺寸测量等。机器视觉的发展运用，能大力推动自动化工厂的建设，将人完全解放出来，使生产率提高一二十倍。

一般，生产者进行小型板材图案打印时，皆是人工搬运承印物；承印物在打印平台的定位，也都是利用刻度尺测量再手工放置，或是生产特定的模具放置承印物再将整体放于打印平台。

人力搬运承印物增加了劳动力成本，模具需要多次制作，定位夹具不宜采用，生产速度无法提高；批量生产时又容易产生累计误差，导致图案打印错位废品率增大。目前，并无运用机器视觉技术的uv平板打印机存在。

现有uv平板打印机无自动上料、拾取定位部分，小型板材例如手机壳的打印皆是由人工一个一个拿取、通过刻度尺测量再放置；特殊的，当批量生产小型板材时候，需要提前制作定位模具，由于小型板材尺寸不固定，模具生产也相应增加，生产成本大大提高。本发明采用气动装置，将承印物推移至拾取平台进行初步上料；设计能运用机器视觉技术的机械结构，控制其运动至拾取平台对承印物进行吸附，再移动至待打印位置。

技术实现要素：

本发明解决的问题是实现承印物的自动上料，并将承印物自动定位至打印平台的特定位置，而提供一种自动上料定位型uv平板打印机。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种自动上料定位型uv平板打印机，包括自动上料部分、自动拾取定位部分、喷印固化部分、计算机图像处理系统、电机控制系统，所述自动上料部分安装在上料底座上，所述上料底座固定连接在吸附平台后端一侧，上料底座后面设有拾取平台，所述吸附平台上面具有一横梁，所述横梁上面装有可沿所述横梁长度方向上移动的自动拾取定位部分和喷印固化部分；

所述自动上料部分包括可移动的储料箱、推板、气缸，所述储料箱具有一个用于储存承印物的内腔，所述推板置于储料箱前端，并连接气缸，用于将所述储料箱的内腔中的承印物推送至拾取平台，所述拾取平台的边缘设有刻度线；

所述自动拾取定位部分包括工业相机、吸附器和光源，所述工业相机拍摄位于所述拾取平台上的所述承印物，获得承印物图像，所述吸附器用于吸附所述承印物，并将所述承印物放置于预定位置；所述光源为所述工业相机的拍摄提供光照；所述自动拾取定位部分将工业相机拍摄得到的所述承印物图像、所述拾取平台上的刻度线信息以及拾取平台的边缘信息传送至所述计算机图像处理系统；

所述计算机图像处理系统根据所述工业相机拍摄得到的所述承印物图像以及所述拾取平台上的刻度线信息，提取所述承印物图像的中心点坐标，以及用于获取所述承印物图像以及所述拾取平台的边缘信息，并计算所述承印物图像边缘信息中在x轴方向或y轴方向上的一个对称轴与所述拾取平台边缘信息中在x轴方向或y轴方向上的一个对称轴所形成的夹角数值，并将夹角数值传送至所述电机控制系统；

所述电机控制系统根据所述承印物图像的中心点坐标控制所述吸附器的中心点运行至所述承印物的中心点正上方，所述电机控制系统根据所述夹角数值控制所述吸附器旋转使得所述吸附器的边缘信息中的对称轴与所述承印物边缘信息中的对称轴平行，所述电机控制系统控制所述吸附器运动至所述承印物表面，实现对所述承印物的准确拾取，并将所述承印物放置于所述吸附平台上的待打印位置。

进一步，所述电机控制系统包括z轴步进电机、x轴伺服电机和y轴伺服电机，其中，所述z轴步进电机包括第一z轴步进电机和第二z轴步进电机，所述第一z轴步进电机安装在位于横梁上的第二滑座的导轨上，用于在z轴方向上控制所述吸附器和所述喷印固化部分的打印喷头的运动，所述第二z轴步进电机安装在位于第二滑座上的第一滑座上，并连接吸附器，用于控制所述吸附器绕z轴旋转一定的角度；使得吸附器的边缘与所述承印物的边缘完全平行；两个所述x轴伺服电机分别安装在横梁的两端上，并分别通过同步带连接安装在横梁上的所述喷印固化部分的打印喷头和所述吸附器，用于在x轴方向上控制所述打印喷头和所述吸附器的运动；所述y轴伺服电机置于吸附平台下面的箱体内部，并驱动连接横梁，用于在y轴方向上控制所述打印喷头与所述吸附器的运动。

进一步，所述喷印固化部分还包括uv固化灯，所述打印喷头对位于所述吸附平台上的待打印位置处的所述承印物喷印图案，所述uv固化灯实现对承印物上喷印的图像进行固化，形成打印成品。

进一步，所述储料箱还包括可移动的夹紧螺钉，所述夹紧螺钉用于将所述承印物固定于所述内腔中。

进一步，所述储料箱的内腔中至少存放一个承印物，所述推板的厚度等于或小于所述一个承印物的厚度，所述推板将位于所述内腔中最底端的所述承印物推送至所述拾取平台。6.根据权利要求1所述的自动上料定位型uv平板打印机，其特征在于：，所述气缸外接气泵。

进一步，所述吸附器的形状为矩形，所述吸附器上具有密集气孔，所述吸附器外连真空发生器，所述真空发生器为所述吸附器提供吸附力。

进一步，所述承印物为矩形板材。

进一步，所述推板由可拆卸的钢片堆积而成，所述钢片的厚度为1mm。

进一步，所述自动上料定位型uv平板打印机还包括收纳平台，所述收纳平台具有一收纳盒，用于收纳打印成品。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明的自动上料定位型uv平板打印机，设计自动上料部分，实现通过推板将储料箱中放置的待打印承印物推移至拾取平台上的技术功能，极大地提高了上料效率，降低了人工劳动强度。

(2)设计拾取定位部分，通过工业相机摄取拾取平台上的承印物图像，并将所述承印物图像上传至计算机图像处理系统进而获得所述承印物在所述吸附平台上的坐标以及所述承印物与所述拾取平台的其中一个对称轴所形成的夹角数值，并将所述计算机图像处理系统获得的参数数值输入到电机控制系统中，电机控制系统根据所述参数自动控制所述吸附器吸附位于所述拾取平台上的承印物，并自动将所述承印物放置于待打印位置，实现承印物的准确定位，进一步提高了打印机的打印前的准备工作效率。

附图说明

图1是本发明的自动上料定位型uv平板打印机的立体图；

图2是本发明的自动上料定位型uv平板打印机的自动上料部分放大俯视图；

图3是本发明的自动上料定位型uv平板打印机的拾取定位部分放大侧视图；

图4是本发明的自动上料定位型uv平板打印机的结构原理框架图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图1至图4，本发明实施例提供一种自动上料定位型uv平板打印机，在一实施例中，该uv平板打印机包括：储料箱1，该储料箱1具有内腔与夹紧螺钉4，其中，内腔用于储存待打印的承印物，夹紧螺钉4用于将待打印的承印物固定于内腔中，在本发明提供的实施例中，所述夹紧螺钉4的位置为可变动结构，具体地，当承印物具有不同的尺寸时，所述夹紧螺钉4将在不同的位置用于将所述承印物固定于内腔中。

储料箱1的下底面与上料底座9上表面可拆卸连接，推板2用于将储料箱1送至目标位置，在一实施例中，推板2与气缸5固定连接，气缸5与气泵连接用于为推板2提供动力；在一实施例中，推板2用于将储料箱1中的承印物移送至拾取平台3，具体地，推板2的厚度与一个承印物的厚度相同，当所述推板2用于推送位于内腔中的承印物时，所述推板2在外力的作用下进入所述内腔中，占据位于所述内腔中最底层的承印物的位置，实现将最底层的承印物推送至拾取平台3的技术效果，并且拾取平台3的边缘设有刻度线，便于机器视觉系统提取承印物坐标。另外，当推板2将储料箱1中的承印物运送至拾取平台3后，推板2进行回程动作，储料箱1中的承印物下落一个高度，为推板2的下次动作做准备。

在一实施例中，所述承印物为手机壳，所述推板2由可拆卸的钢片堆积而成，每个所述钢片的厚度为1mm，在不同的实施例中，可通过控制钢片的数量进行不同厚度承印物的推送。

具体地，该uv平板打印机还包括自动拾取定位部分，自动拾取定位部分包括固定连接的工业相机16、吸附器7和光源17，其中，所述工业相机16拍摄位于所述拾取平台3上的所述承印物，获得承印物图像，所述吸附器7用于吸附所述承印物，并将所述承印物放置于预定位置；所述光源17为所述工业相机16的拍摄提供光照，以提高拍摄质量。

所述工业相机16拍摄位于所述拾取平台3上的所述承印物，获得承印物图像，所述计算机图像处理系统根据所述承印物图像以及所述拾取平台3上的刻度线信息，提取所述承印物图像的中心点坐标，所述计算机图像处理系统还用于获取所述承印物图像以及所述拾取平台的边缘信息，并计算所述承印物图像边缘信息中在第一方向上的一个对称轴与所述拾取平台3边缘信息中在第一方向上的一个对称轴所形成夹角数值。具体地，计算机图像处理系统可以通过边缘检测技术获得所述承印物图像以及所述拾取平台的边缘信息，并且在此，该第一方向可以为x方向也可以为y方向。

具体地，本发明提供的uv平板打印机的电机控制系统根据所述承印物图像的中心点坐标控制所述吸附器7的中心点运行至所述承印物的中心点正上方，所述电机控制系统根据所述夹角数值控制所述吸附器7旋转使得所述吸附器7的边缘与所述承印物边缘平行，所述电机控制系统控制所述吸附器7运动至所述承印物表面，实现对所述承印物的准确拾取，并将所述承印物放置于预定位置。

在一个实施例中，所述承印物的形状为矩形，所述拾取平台的形状也为矩形，所述计算机图像处理系统用于检测所述承印物以及所述拾取平台的边缘信息，并进一步获取所述边缘信息在第一方向上的对称轴，计算承印物图像在第一方向的对称轴与所述拾取平台在第一方向上的对称轴之间的夹角，比如，此夹角可为20度，所述电机控制系统根据所述承印物图像的中心点坐标控制所述吸附器的中心点运行至所述承印物的中心点正上方，所述电机控制系统根据所述夹角数值20度控制所述吸附器旋转20度使得所述拾取平台的对称轴与所述承印物的对称轴平行，需要说明的是，在本发明中，对承印物的形状、拾取平台的形状以及对称轴之间所形成的夹角数值不作限制。

所述电机控制系统包括z轴步进电机、x轴伺服电机和y轴伺服电机，其中，所述z轴步进电机包括第一z轴步进电机13和第二z轴步进电机15，其中，所述第一z轴步进电机13用于在z轴方向上控制所述吸附器7和所述打印喷头11的运动，所述第二z轴步进电机15用于控制所述吸附器7绕z轴旋转一定的角度，使得吸附器7的边缘与所述承印物的边缘完全平行，优选地，所述承印物的形状与所述吸附器7的形状相同；所述x轴伺服电机在x轴方向上控制所述吸附器7和所述打印喷头11的运动；具体地，第一x轴伺服电机19配合同步带控制喷头11及其相关结构沿x轴运动，第二x轴伺服电机20配合同步带控制吸附器7及其相关结构沿x轴运动；所述y轴伺服电机置于机器箱体内部，在y轴方向上控制所述喷头11与所述吸附器7的运动；其中，所述x轴为所述横梁21长度所在方向，所述y轴为所述横梁21宽度所在的方向，所述z轴为垂直于所述x轴与所述y轴所在平面的方向(参考图1中的x/y/z轴的方向)。

在一实施例中，电机控制系统根据承印物边缘与拾取平台3边缘所形成夹角的大小、第二z轴步进电机15的步距角，使第二z轴步进电机15旋转相应的角度，让矩形吸附器7边缘与承印物边缘平行；第一z轴步进电机13动作，使吸附器7下降接触承印物表面，同时启动真空发生器使吸附器7具有一定的吸力，拾取承印物；感应片18与传感器12协同反馈电机的运行状态。

需要说明的是，所述吸附器7的形状为矩形，所述吸附器7上具有密集气孔，所述吸附器7外连真空发生器，所述真空发生器为所述吸附器7提供吸附力。

在本发明提供的实施例中，所述预定位置为所述吸附平台6上的待打印位置。

本发明提供的uv平板打印机还包括喷印固化部分，所述喷印固化部分包括固定连接的打印喷头11和uv固化灯8，所述打印喷头11对位于所述吸附平台6上的待打印位置处的所述承印物喷印图案，所述uv固化灯8实现对承印物上喷印的图像进行固化，形成打印成品。具体地，将目标数量的承印物放置于预设的位置后，喷头11开始在承印物上打印图案，uv固化灯8进行图案的固化；喷头11打印完吸附平台6上所有承印物，吸附器7依据拾取定位时待打印承印物历史坐标进行成品的吸附，吸附后移动至收纳平台中的收纳盒10中进行产品的收纳。

继续参考图1，本实施例中吸附器7拾取承印物后，运行至吸附平台6目标点正上方，第二z轴步进电机15旋转使吸附器7边缘与吸附平台6边缘平行达到回零状态，第一z轴步进电机13动作将承印物放置吸附平台6，完成定位。下次承印物的上料定位重复上述过程，需要说明的是，在所述拾取平台上方所述吸附器旋转的角度大小与所述吸附器在所述吸附平台上方时旋转的角度大小一致。

在其它实施例中，步进电机可用伺服电机代替，在本发明中，对此不做限制。

该uv平板打印机还包括横梁21，横梁21上置有喷印固化部分和拾取定位部分机构，并且所述自动拾取定位部分和所述喷印固化部分可在所述横梁21的长度方向上移动。

还包括上料底座9，所述上料底座9与机器机身螺丝连接，所述储料箱1、所述推板2、所述气缸5置于所述上料底座9上。

进一步地，本发明提供的一个实施例中，参考图1至图3，吸附器7、工业相机16、光源17等都安装在第一滑座22上，第一滑座22固定于第二滑座14，第一z轴步进电机13控制第二滑座14进而控制吸附器7等相关结构的z轴运动。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。