用于制造陶瓷产品的方法和设备与流程

本申请要求于2017年7月5日递交的意大利专利申请第102017000075495号的优先权，所述意大利专利申请的公开内容通过引用被并入本文。

本发明涉及一种用于制造陶瓷产品的方法和设备。

背景技术：

近年来，能够尽可能如实地再现天然石材(诸如大理石和/或花岗岩)的典型图案的用于制造陶瓷产品(诸如板或瓷砖)的设备已经变得越来越普遍。事实上，众所周知，天然石材在其整个厚度上具有随机分布的内部条纹或纹理。

通常，上述类型的陶瓷产品是在如下设备中制造的：所述设备包括用于将不同类型的陶瓷粉末进给到用于压制所述陶瓷粉末的机器的进给装置。

更详细地，已知类型的设备包括传送器组件，传送器组件用于以大致连续的方式将粉末材料从输入站输送到压制单元，并且随后用于将从压制单元输出的压实的粉末层朝向另外的处理站输送。

进给组件在输入站处设置在压制单元的上游，并且包括具有彼此不同的特征和/或颜色的陶瓷粉末的多个计量装置，该多个计量装置用于在传送带上形成连续的粉末材料带。进给组件被生产以形成具有对于整个厚度而言再现天然石材的图案并且在成品陶瓷产品的表面和边缘两者均可见的色彩效果的陶瓷粉末的混合物。通过本申请的同一申请人在公开号为wo2005/068146的国际专利申请中描述了用于压实陶瓷粉末的连续机器的示例。

已知类型的压制单元包括下压实带，该下压实带布置在传送器组件的下方并与传送器组件接触，该下压实带与上压实带配合，用于陶瓷粉末带的干压实并且用于获得压实的粉末层。

该设备还包括切割装置，该切割装置布置在压制单元的下游，以对压实的陶瓷粉末层进行横向切割，从而获得板，并且优选地，修剪板的侧边缘并且可选地将板分成两个或更多个纵向部分。

然后，通过切割装置将板供给到布置在压制单元下游的干燥器，然后被供给到布置在干燥器的下游的数字印刷装置，该数字印刷装置适于在压实的陶瓷粉末层的顶部上随机形成图形装饰。以这种方式，使成品制品在视觉上与天然产品更加相似。

特别地，印刷装置连接到处理单元，在处理单元的内部存储参考图像的存档，每个参考图像再现在板上随机再现的彼此不同的色彩效果(诸如纹理和层理)的组合。

最终，设备至少包括布置在印刷单元的下游的烧制炉，以烧结板的压实粉末层，从而获得成品陶瓷产品。

然而，上述设备具有以下缺点：粉末的分布随机发生，并且将要在板的压实的陶瓷粉末层上再现的参考图像的选择也是随机的。因此，经常，在陶瓷产品的厚度中形成的观察产品的边缘可见的色彩效果相对于借助于数字印刷获得的表面色彩效果没有处于协调的位置中。在厚度中获得的色彩效果与表面色彩效应之间缺乏同步性显著损害了陶瓷产品的外观，使得与天然产品的差异更加明显。

因此，本发明的目的是提供一种用于制造陶瓷产品的方法，该方法克服了现有技术的缺点，同时容易且便宜地被实施。

本发明的另一目的是提供一种用于制造陶瓷产品的设备，该设备克服了现有技术的缺点，同时容易且便宜地被生产。

技术实现要素：

根据本发明，提供一种用于制造陶瓷产品的设备和方法，该方法包括：

进给步骤，进给具有彼此不同的特征和/或颜色的至少两种陶瓷粉末的混合物，从而获得粉术材料带；

压实步骤，压实粉末材料带，从而获得设置有相应表面色彩效果且设置有在厚度中的相应色彩效果的压实的粉末层；以及

印刷步骤，在压实的粉末层的表面上形成图形装饰，从而使得它与天然产品更加相似，印刷步骤包括以下的另外步骤：

获取压实的粉末层的再现相应表面色彩效果的表面图像；

处理所述表面图像，从而获得将被施加在压实的粉末层的表面上的图形装饰，该图形装饰与在厚度中的相应色彩效果协调；以及

在压实的粉末层的表面上印刷所述图形装饰。

附图说明

下面参考附图描述本发明，附图示出了本发明的实施方案的一些非限制性示例，其中：

图1是根据本发明实施的用于制造陶瓷产品的设备的示意性侧视图；

图2是图1的设备的一部分的示意性透视图；

图3是示出根据本发明实施的用于制造陶瓷产品的方法的一些步骤的框图；以及

图4至图9按照顺序表示图3的实施的方法的步骤。

具体实施方式

在图1中，用于制造陶瓷产品c(诸如瓷砖或瓷板)的设备整体用附图标记1表示。

设备1包括压制单元2，压制单元2形成为压实包括陶瓷粉末的连续粉末材料带cp，从而获得压实的粉末层cpl。设备1包括传送器组件3，传送器组件3用于在进给方向4上以大致连续的方式将粉末材料带cp从输入站5输送到压制单元2，并且随后用于从压制单元2朝向下文较好描述的另外的处理站输送压实的粉末层cpl。传送器组件3优选地借助于绕着带轮7以闭环缠绕的传送带6而在拉伸部(stretch)3’中生产。

设备1还设置有布置在压制单元2的上游的粉末材料带cp的进给组件8。进给组件8包括用于在传送带6上形成连续粉末材料带的陶瓷粉末的混合物的进给装置9(特别地布置在传送器组件3上方)。进给装置9包括具有彼此不同的特征和/或颜色的相应粉末的多个计量元件10。根据图1中所示的具体的且非限制性的实施方案，进给装置9包括并排布置的计量元件10，该计量元件10使粉未沉积在收集表面11上的收集室s内。计量元件10通过包括料斗和/或管的雾化粉末的相应进给系统(未示出)来接收粉末，且设置有用于调节粉末的流量并布置在相应的计量元件10的输出口处的相应关闭阀。计量元件10的粉末随机地沉积在收集表面11上或根据预限定图案沉积在收集表面11上。特别地，设备1包括控制单元12，控制单元12连接到关闭阀并布置成调节关闭阀的连续性以及打开和关闭时间，从而在连续粉末材料带cp的厚度中(并且结果在陶瓷产品c的厚度中)形成色彩效果，所述色彩效果再现天然石材(诸如大理石和/或花岗岩)的纹理和层理，随后在同一陶瓷产品c的表面和边缘两者均可见。可选地或另外地，粉末材料适于为陶瓷产品c提供不同的物理特征。

可选地，计量元件10可在与进给方向4垂直的方向上同定在引导件上或在引导件上可移动；在希望再现天然石材(诸如大理石和/或花岗岩)的色彩效果的情况下，可移动的计量元件10的选择是优选的。在可移动的计量元件10的情况下，控制单元12还布置成控制计量元件10的横向移动的顺序并且使它们与相应关闭阀的打开和关闭时间协调。

收集表面11与传送带6的上分支大致平行地布置，并且连接到两个侧向隔部，用以保持粉末。此外，进给组件8包拈可移动构件13，可移动构件13沿着与进给方向4大致平行的方向14移动。

可移动构件13连接到控制单元12，控制单元12控制后部位置和前部位置之间的移动以改变收集室c的容积，反之亦然。特别地，构件13被保持在向后位置，而计量元件10将相应的陶瓷粉末倒在收集表面11上，以再现期望的色彩效果。随后，控制单元12控制可移动构件13的移动，该可移动构件13从后部位置开始移动直到到达前部位置，将布置在收集表面11上的粉末推入到竖直料斗15的加载开口中，该竖直料斗15通过具有横向于(特别地垂直于)进给方向4的纵向延伸部的输出口而将粉末沉积在传送带6的输入站5处；随后，构件13返回到后部位置以允许再次填充收集室s。

根据一些具体的且非限制性的实施方案，进给组件8是专利申请wo2005068146中描述的类型，可从该专利申请中获得进给装置9的其他细节。

可选地，在一些具体的非限制性的情况下，进给组件8是如以数字ep1787779公布的专利申请中所公开的。

有利地，但不是必要地，设备1还设置有已知类型的吸刮系统16(未详细描述)，该吸刮系统16介于进给组件8和压制单元2之间并且被生产以使连续粉末材料带cp均匀并且去除多余的粉末。

根据一些非限制性实施方案，压制单元2包括下压实带17，下压实带17布置在传送带6的下方并与传送带6接触，并且与上压实带18配合，用于连续粉末材料带cp的干压实并获得压实的粉末层cpl。上压实带18优选地相对于传送带6倾斜，上压实带18在进给方向4上朝向传送带6汇聚，以逐渐增大连续粉末材料带cp上的压力。上压实带18绕着前驱动辊18^*和后驱动辊18^**缠绕；类似地，下压实带17绕着前驱动辊17^*和后驱动辊17^**缠绕。

更确切地说，下压实带17和上压实带18两者均设置有相应的压实辊(或压实辊的组件)，该相应的压实辊分别用19和20表示并布置在相应的压实带17、18的中心区域中。

特别地，设备1还包括切割装置21，切割装置21布置在压制单元2的下游，以对压实的粉末层cpl进行横向切割，从而获得板l。切割装置21至少包括适于与压实的粉末层cpl接触以横向地切割压实的粉末层cpl的切割刀片22。

根据优选的但非限制性的实施方案，切割装置21还包括至少两个另外的旋转刀具23(在图1中示出至少两个另外的旋转刀具23中的仅一个)，至少两个另外的旋转刀具23布置在传送带6的相对侧并且被设计为修剪板l的侧边缘并且可选地将板l分成两个或更多个纵向部分。

有利地，但不是必要地，传送器组件3借助于辊传送器24在拉伸部3”中生产，辊传送器24从切割装置21接收板l并将它们进给到布置在压制单元2的下游的干燥器25。

设备1还包括印刷装置26，印刷装置26适于在压实的粉末层cpl的表面上形成图形装饰。

根据可选的实施方案，干燥器可沿着辊传送器24布置在印刷装置26的上游或下游。

根据一些非限制性实施方案(诸如所示的实施方案)，印刷装置26适于当压实的粉末层cpl已经横向切割并且已经获得板l时在压实的粉末层cpl的表面上形成图形装饰。换句话说，印刷装置26适于在每个板l的表面上形成图形装饰。

设备1还包括处理单元27，处理单元27连接到被设计成在板l上形成图形装饰的印刷装置26。特别地，处理单元27适于形成与在板l的厚度中获得的如下色彩效果协调的图形装饰：所述色彩效果再现天然石材的纹理和层理，从而使成品陶瓷产品c在视觉上与天然产品更加相似。特别地，如下面较好地描述的，处理单元27被构造为获取再现相应的表面色彩效果的每个板l的表面图像i；随后处理表面图像i，从而获得将被施加在板l的表面上的与厚度中的相应色彩效果协调的图形装饰；最后控制在板l的表面上形成图形装饰的印刷的印刷装置26(随着所获得的将被施加的图形装饰变化)。

最终，设备1至少包括布置在印刷装置26的下游的烧制炉28，以烧结板l的压实粉末，从而获得陶瓷产品c。

根据非限制性实施方案，设备1包括另外的切割装置29，该切割装置29布置在烧制炉28的下游以生产陶瓷产品c的进一步成品。必须注意的是，可选地或另外地，可在陶瓷产品c的最终安装期间在现场对陶瓷产品c执行进一步的切割(例如，生产一个孔，在孔的内侧安装水槽)。

根据图2和图3中所示的，印刷装置26包括连接到处理单元27的光学检测装置30；光学检测装置30布置在辊传送器24的上方并且.被设计成获取每个板l的表面图像i。特别地，光学检测装置30被设计成获取压实的粉末层cpl的再现在板l中获得的表面色彩效果的表面图像i(特别是每个板l的表面图像i)。根据优选的变型，光学检测装置30是具有灰度扫描线的数字相机30。光学检测装置30将表面图像i传输到处理单元27。

更确切地说，但不是必要地，根据图3中较好地示出的，处理单元27在输入处接收单独的表面图像i，处理单元27对表面图像i进行图形地处理以在单个板l上形成与在同一板l的厚度中获得的色彩效果协调的图形装饰。在图5中示出由光学检测装置30获得的表面图像i。

特别地，每个板l的表面图像i作为输入被传输到框31，框31对表面图像i进行处理以增加对比度。换句话说，在框31的内部，突出了板l的表面色彩效果(诸如纹理或条纹)与同一板l的背景之间的对比度。有利地但不是必要地，从框31输出的表面图像ic被传送到滤波器框32的输入。

在滤波器框32的内部，滤波器被应用于表面图像ic，以去除表面图像ic中存在的任何背景噪声。根据优选的变型，应用低通滤波器以消除突然的亮度转变(例如由任何孤立的像素或由较小重要性的表面色彩效应(诸如纹理或条纹)形成的)。在图6中示出滤波后的表面图像if。

根据一些有利但非限制性的实施方案，然后将滤波后的表面图像if作为输入传输到框33，框33处理表面图像if以识别表面色彩效果的最显著的轨迹t。滤波后的表面图像if通过已知的用于图形图像处理的运算符被处理；通常，所述运算符允许不考虑单独的像素，而是考虑给定维度的像素的矢量。换句话说，所述用于图形图像处理的运算符允许根据围绕运算符的有限维度的区域中的一组像素的值来修改像素，从而突出表面色彩效果的最显著的轨迹t。

在图7中示出处理后的表面图像is，其中，每个轨迹t与特定表面色彩效果(诸如纹理)相关联。

有利地，但不是必要地，参考图像iref的存档a被存储在处理单元27的内部，每个参考图像iref再现给定的表面色彩效果。换句话说，每个参考图像iref设置有关于数量和表面分布彼此不同的条纹和纹理的组合。参考图像iref在初步开发步骤中被存储在存档a内。处理后的表面图像is作为输入被传输到比较框34，在比较框34的内部，处理后的表面图像is与在存档a的内部所包含的参考图像iref比较。

在处理后的表面图像is和参考图像iref之间的比较步骤的结束时，处理单元27被布置成从可利用的参考图像iref中识别与处理后的表面图像is最相似的参考图像iref^＊。特别地，处理单元27被构造为识别表面色彩效果最接近轨迹t的组的参考图像iref^＊。

根据一些参数实施在可利用的参考图像iref中选择表面色彩效果最接近轨迹t的组的参考图像iref^＊，所述参数为诸如轨迹t的形状(直线的、曲线的、均匀的、可变的、圆形的、长条的等)、轨迹t的尺寸(小的、大的、集中的、展开的等)、对板l的边缘的影响(明确定义的、模糊的等)和轨迹t的类型(单个纹理、层理等)。

根据第一非限制性实施方案，处理单元27随后通过采用被进一步处理有所期望的分辨率和颜色深度的参考图像iref^＊而进行准备将被施加在图9中所示的板l上的图形装饰，图形装饰然后被印刷装置26印刷在板l上。

特别地，准备将被施加在板l上的图形装饰的步骤需要修改参考图像iref^＊并使参考图像iref^*变形(例如，通过在平面的各种方向上的拉长/缩短、形状的变形/变化、旋转和翻转等)，从而同时满足避免参考图像iref^＊的过度失真的需求，同时保持尽可能接近处理后的表面图像is。

根据第二非限制性实施方案，仅在参考图像iref^＊满足与处理后的表面图像is的相似的标准(也就是说，参考图像iref^＊与处理后的表面图像is足够相似)的情况下，处理单元27通过采用具有所期望的分辨率和颜色深度的参考图像iref^＊而进行准备将被施加在板l上的图形装饰。

在参考图像iref^＊不满足与处理后的表面图像is相似的标准(也就是说，参考图像iref^＊与处理后的表面图像is不足够相似)的情况下，处理单元27被布置成在框35的内部实施参考图像iref^＊对处理后的表面图像is的图形适应的另一步骤。

通常，图形适应的步骤通过已知的图形处理技术(诸如拉伸和变形)来实施，通过该已知的图形处理技术，参考图像iref^＊被变换以朝向遵循轨迹t的组的拓扑的处理后的表面图像is汇聚。在图8中示出借助于已知的图形处理技术(诸如拉伸和变形)被进一步处理并获得的参考图像iref^＊＊。

然后，处理单元27采用具有所期望的分辨率和颜色深度的参考图像iref^＊＊而进行准备将被施加在板l上的图形装饰，图形装饰然后被印刷装置26印刷在板l上。

与第一实施方案相比，该第二实施方案允许在必要时改进板l的厚度中的色彩效果与被施加在板l的表面上的图形装饰之间的同步性。

根据第三和优选的非限制性实施方案，处理单元27被布置成在任何情况下实施参考图像iref^＊对处理后的表面图像is的图形适应。

此外，在这种情况下，图形适应的步骤通过已知的图形处理技术(诸如拉伸和变形)来实施，通过该已知的图形处理技术，参考图像iref^＊被变换以朝向处理后的表面图像is汇聚。处理单元27采用具有所期望的分辨率和颜色深度的参考图像iref^＊＊而准备将被施加在板l上的图形装饰。图形装饰然后被印刷装置26印刷在板l的表面上。有利地，该第三实施方案允许板l的厚度中的色彩效果与获得的被施加在板l的表面上的图形装饰之间的最佳可能的同步性。

如果与所述的其他实施方案相比，上述第一实施方案允许减少处理时间，并因此提高每小时的生产率。

被称为变形的图形处理技术例如在biancolinim.e.，salvinip.的文章中描述，文章题为“用于变形的图像分析的径向基函数(radialbasisfunctionsfortheimageanalysisofdeformations)”，图像中表示的对象的计算建模(computationalmodellingofobjectsrepresentedinimages)，2012，泰勒弗朗西斯集团(taylor&francisgroup)，伦敦。

用于执行图像适应的活动(因此也变形)的其他有用指示包含在以下科学文章中：

amodiod.，broggiatog.b.，salvinip.，“图像处理的有限应变分析：平滑技术(finitestrainanalysisbyimageprocessing：smoothingtechniques)”，应变(strain)，vol.31，n.3，1995，pp.151-157；

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g.besnard·f.hild·s.roux，“有限元(finite-element)”位移场分析(displacementfieldsanalysis)；来自数字图像：applicationtoportevin-lebands，实验力学(experimentalmechanics)(2006)46：789-80；

biancolini，m.e.，“利用径向基函数(rbf)进行网格变形和平滑：使用fluent和rbf变形的实例(meshmorphingandsmoothingbymeansofradialbasisfunctions(rbf))：apracticalexampleusingfluentandrbfmorph”在计算科学与工程研究手册(handbookofresearchoncomputationalscienceandengineering)中：理论与实践：(theoryandpractice)，igiglobal，isbn13：9781613501160；

j.flusser，t.suk，b.模式识别中的矩和矩不变量(momentsandmomentinvariantsinpatternrecognition)，johnwiley&sons，(2009).

minottim.，marottae.，salvinip.，“determinazionedelcampodigrandispostamenttitramitel’elaborazionediimmaginidigitali”，atticonvegnoxlaias，7-10settembre，巴勒莫(palermo)，2011；

suttonm.a.，orteuj.j.，shreterh.w.，“形状、运动和变形测量的图像相关(imagecorrelationforshape，motionanddeformationmeasurements)”，isbn0387787461，施普林格，2009；

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j.torres，j.m.menéndez，“一种校正图像采集相机的几何失真的实用算法(apracticalalgorithmtocorrectgeometricaldistortionofimageacquisitioncameras)”，国际图像处理会议(internationalconferenceonimageprocessing)，新加坡，2004。

根据优选的变型，在印刷图形装饰之前，将瓷釉的基涂层施加在板l的上表面上。

根据另一实施方案，切割装置21布置在印刷装置的下游，光学检测装置30被设计成获取压实的粉末层cpl的(特别地，压实的粉末层cpl的一部分的)再现相应的表面色彩效果的表面图像i，而不是单个板l的表面图像i。

根据一些非限制性实施方案，其中陶瓷粉末在烧制前没有足够明显的颜色差异，能够为粉末提供肉眼可见和/或特定波长处可见的有机染料(例如亚甲蓝)，从而利于装置30的活动。通常，然后在烧制步骤期间烧掉并消除这些染料。

除非被相反地具体指出，否则本文中引用的参考文献(文章、书籍、专利申请等)的内容被完全包含在本文中。特别地，所提及的参考文献通过引用被并入本文。

上述的用于制造陶瓷产品c的设备1和方法具有以下优点：通过数字印刷而获得在板l的厚度中获得的彩色效果与被施加在同一板l上的表面图形装饰之间的完美同步性，从而允许获得与天然产品非常相似的成品陶瓷产品c。