[发明专利]用于在3D表面上进行高精度打印的系统和方法

权利要求书

1.一种用于在对象，诸如飞行器的三维弯曲表面上打印图像的方法，所述方法使用：

打印机器人，其包括基座；由所述基座支撑且可相对于所述基座移动的臂；打印头，其具有耦合到打印介质源的多个喷嘴，所述臂承载所述打印头，其中所述打印头被适配成基于控制信号来喷射打印介质，并且能相对于所述基座在至少六个移动自由度内移动，用于引起所述打印头沿所述弯曲表面的相对移动，所述打印机器人进一步包括布置在所述臂的端部并且适配成捕捉所述弯曲表面的图像的照相机；内部位置确定系统，其包括多个传感器，用于确定所述打印头相对于所述基座的位置和方向；以及惯性测量单元(IMU)，其相对于所述打印头固定并适配成在所述打印头上提供惯性数据；

所述方法包括以下步骤：

在编码器图案捕捉运行期间：以如下方式控制所述打印机器人跨所述表面的第一条带移动所述打印头：使得所述照相机跟踪所述表面上的初始编码器图案，以及在所述打印头的移动期间，在存储器中存储由所述IMU测量的惯性数据，连同所述照相机相对于所述初始编码器图案的、由所述照相机在所述移动期间捕捉的所述初始编码器图案的各部分导出的相关联位置和方向数据；以及

在打印运行期间：以如下方式控制所述打印机器人跨所述第一条带移动所述打印头：使得所述照相机跟踪所述表面上的所述初始编码器图案，以及以如下方式控制所述打印头的移动并控制所述喷嘴将打印介质喷射到所述表面上以在所述表面上打印所述图像的一部分：使得基于在所述编码器图案捕捉运行期间存储在所述存储器中的所述惯性数据和所述照相机的相关联位置数据来调整所述部分相对于所述初始编码器图案的方向和/或位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述编码器图案捕捉运行期间，所述打印头在所述打印运行期间以较低速度，优选地慢两倍或更多，跨所述第一条带移动。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像被存储在存储器中，并且其中所打印部分的方向和/或位置相对于所述初始编码器图案的所述调整包括以下中的一者或多者：调整所述喷嘴喷射定时；动态偏移所述存储器中的图像；以及调整所述打印头相对于所述初始编码器图案的位置和/或方向。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述编码器图案捕捉运行之前，跨所述表面的第一条带提供所述初始编码器图案的步骤。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提供所述初始编码器图案的步骤包括控制所述打印机器人以在所述表面的第一条带上打印所述初始编码器图案的同时，跨所述第一条带移动所述打印头。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提供所述初始编码器图案的步骤包括使用与所述打印机器人隔开的光投影仪在所述表面的所述第一条带上投影所述初始编码器图案。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提供所述初始编码器图案的步骤包括在所述表面的所述第一条带上附连标记条，所述标记条包括所述初始编码器图案。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制器被适配成控制所述打印机器人在所述护编码器图案捕捉运行期间和/或在所述打印运行期间定位所述打印头，以基于由所述IMU在所述运行期间感测的所述惯性数据来补偿所述打印头的高频振动。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像是以200DPI或更高分辨率在所述表面上打印的照片或徽标。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述打印机器人进一步设置有一个或多个距离传感器，所述一个或多个距离传感器相对于所述打印头固定，并被适配成测量所述打印头到所述弯曲表面的距离，其中所述控制器进一步适配成控制所述打印机器人以当打印介质从所述喷嘴喷出时，将所述打印头保持在距离所述表面0.2至1.2cm之间的距离，优选地0.3至1cm之间的距离。