專利名稱：圖案制作設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于在平整表面制作圖案的技術(shù)，尤其是可由電信號控制工作狀態(tài)的制作圖案的設(shè)備。
本發(fā)明所稱的圖案是指將顏料附著在工作面上形成的不隨時(shí)間變化的圖形、畫面、文字、符號;或者采用機(jī)械加工手段在工作面上形成的圖形、畫面、字符;或者用化學(xué)方法在工作面上產(chǎn)生的圖形、畫面、字符。在現(xiàn)有技術(shù)中，在平整的墻面、板面、壁面、片材表面等工作面上制作大幅圖案的方法主要有兩種，一是將預(yù)先制有圖案的片材送到現(xiàn)場張貼拼接，二是靠專業(yè)人員在現(xiàn)場用顏料或工具直接在工作面上制作。當(dāng)需要制作的圖案面積比較大時(shí)，上述制作方式的實(shí)際操作都比較困難和麻煩，尤其是現(xiàn)場手工制作，更難以保證圖案質(zhì)量和工作效率。由于受操作人員個(gè)人技藝和環(huán)境因素的影響限制，采用現(xiàn)場手工繪制很難將一般的攝影作品真實(shí)地放大復(fù)制在大的工作面上。已廣泛應(yīng)用的依靠坐標(biāo)導(dǎo)軌選點(diǎn)工作的由電腦控制的打印機(jī)、印刷機(jī)、繪圖機(jī)、以及有大型坐標(biāo)導(dǎo)軌的逐點(diǎn)印刷機(jī)等設(shè)備顯然不適合在戶外各種復(fù)雜、惡劣的施工環(huán)境中實(shí)地安裝、調(diào)整并在普通墻面、板面上制作高質(zhì)量的復(fù)雜圖案。
本發(fā)明的主要目的是提供能以原始圖稿為基礎(chǔ)在面積可達(dá)數(shù)千平方米的比較平整的工作面上高質(zhì)量、高效率地制作特大的復(fù)雜圖案的，易于在現(xiàn)場施工、操作方便的，不需要大型精密導(dǎo)軌的圖案制作設(shè)備。
本發(fā)明基于這樣一個(gè)發(fā)明構(gòu)思利用置于工作面前方的光學(xué)裝置監(jiān)控沿工作面獨(dú)立移動(dòng)的制圖裝置的工作部的工作狀態(tài)。根據(jù)這個(gè)基本的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明的提出了兩種由電信號控制工作狀態(tài)的圖案制作設(shè)備，其各自的必要技術(shù)特征分別敘述如下第一種圖案制作設(shè)備的獨(dú)特之處在于該設(shè)備包括由支架支承的光學(xué)監(jiān)測裝置、獨(dú)立的制圖裝置、和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，制圖裝置上有可由靜止時(shí)的光學(xué)監(jiān)測裝置識別并監(jiān)測其在監(jiān)測視場內(nèi)的位置變化的發(fā)光器件;工作時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)靜止于工作面前方的光學(xué)監(jiān)測裝置按時(shí)序提供的制圖裝置上的發(fā)光器件在任意的一個(gè)時(shí)刻在監(jiān)測視場內(nèi)的方位數(shù)據(jù)測算該時(shí)刻的制圖裝置的工作部在工作面上的作用點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)該位置數(shù)據(jù)尋找并提取出預(yù)存在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的原始圖稿的對應(yīng)位置處的象素信號，再依據(jù)該象素信號通過制圖裝置的工作部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整工作部在這一時(shí)刻的工作狀態(tài)。
為了避免在同一位置重復(fù)工作，上面所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)可以記憶制圖裝置工作部在工作面上的作用點(diǎn)的移動(dòng)軌跡，當(dāng)上述作用點(diǎn)與工作面的一個(gè)任意位置再次重合時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可在實(shí)時(shí)地測出這種重合的同時(shí)，向制圖裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供反映這種重合的反饋信息。
本發(fā)明的第二種圖案制作設(shè)備的獨(dú)特之處在于該設(shè)備包括由支架支承的光學(xué)投影裝置和獨(dú)立的制圖裝置，制圖裝置有控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)包括與制圖裝置的工作部固定連接的光電探測器;該光電探測器僅對光學(xué)投影裝置射出的特定光譜范圍的光線敏感，工作時(shí)，在光學(xué)投影裝置的成象區(qū)域內(nèi)沿工作面移動(dòng)制圖裝置，制圖裝置的控制機(jī)構(gòu)根據(jù)光電探測器輸出的隨著所受光輻射變化而變化的電信號實(shí)時(shí)地調(diào)整工作部的工作狀態(tài)。
本發(fā)明所說的制圖裝置，是指可以靠機(jī)動(dòng)或者人工方式沿工作面移動(dòng)工作部的制作圖案的裝置，它的工作部可隨著電信號的變化連續(xù)地調(diào)整工作狀態(tài)，使工作面各局部先后附著所需的顏料;或者使工作面各局部先后產(chǎn)生符合需要的形變，形成起伏圖案;或者使工作面各局部產(chǎn)生不同程度的化學(xué)變化，形成圖案，例如感光圖案、腐蝕圖案、高溫烙刻圖案等。噴射顏料式制圖裝置很適合于本發(fā)明。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是由于利用可靜止的光學(xué)裝置監(jiān)控制圖裝置的工作部沿工作面移動(dòng)時(shí)的工作狀態(tài)，不再借助由電腦控制的大型坐標(biāo)導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來移動(dòng)和控制工作部，只需在比較平整的工作面上自由地移動(dòng)制圖裝置的工作部，例如噴墨式制圖裝置的噴墨頭，便可以快速制作與原始設(shè)計(jì)圖案相符的大幅圖案;只要施工現(xiàn)場的環(huán)境允許在工作面前方無視覺障礙的空間范圍內(nèi)使上述的光學(xué)裝置與工作面之間相距足夠遠(yuǎn)，或者逐步改變光學(xué)裝置相對于工作面的空間位置，便可以在諸如特大平整墻面，電影場天片和背景幕布等數(shù)百、數(shù)千平方米的工作面上以比手工方法快得多的速度制作各種復(fù)雜的符合要求的圖案;如果采用噴射顏料式制圖裝置，并且圖案分辨率要求不高時(shí)，可以在諸如露磚墻面、山崖巖面、廣場地面、電影場布景表面等粗糙起伏的工作面上制作大型圖案。
在以下的實(shí)施方案中，將結(jié)合附圖對本發(fā)明做具體描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思提出的一種帶光學(xué)監(jiān)測裝置的圖案制作設(shè)備的原理示意圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)思提出的一種帶光學(xué)投影裝置的圖案制作設(shè)備的原理示意圖;
圖3和圖4是用于本發(fā)明的一種制圖裝置的立體圖和側(cè)視圖。
一種根據(jù)本發(fā)明基本構(gòu)思設(shè)計(jì)的如圖1所示的特大面積圖案制作設(shè)備，它包括一架手持式彩色噴墨印刷機(jī)〔1〕，一臺由可調(diào)式三角支架〔3〕支承的CCD電視測角儀〔2A〕和一臺便攜式微機(jī)控制儀〔4〕。一個(gè)具有特定光譜范圍的發(fā)光元件〔5a〕安置在印刷機(jī)〔1〕噴墨頭〔6〕背面。工作時(shí)，將測角儀安置在工作面〔7〕前方，距工作面〔7〕距離約為工作面最長邊長的四倍，并且盡量接近工作面〔7〕的中心垂線。在正式印刷圖案前，應(yīng)調(diào)整測角儀〔2A〕的支架〔3〕和變焦系統(tǒng)，使測角儀〔2A〕的視場中的預(yù)先設(shè)定的邊框區(qū)域與工作面〔7〕上符合設(shè)計(jì)要求的對應(yīng)區(qū)域精確重合。為了避免測角儀〔2A〕意外晃動(dòng)對畫面質(zhì)量產(chǎn)生損害，可以預(yù)先在工作面〔7〕的適當(dāng)部位(如中心點(diǎn))固定安置一個(gè)或兩個(gè)發(fā)光元件〔5b〕，通過測角儀〔2A〕和微機(jī)控制儀〔4〕監(jiān)測該發(fā)光元件〔5b〕在測角儀〔2A〕視場內(nèi)的視角變化。當(dāng)該變化量超過規(guī)定值時(shí)，微機(jī)控制儀〔4〕即刻向印刷機(jī)〔1〕傳遞反饋信號，使其停止噴墨，直到測角儀〔2A〕恢復(fù)原位時(shí)才繼續(xù)工作。在工作面〔7〕前面，操作人員手持印刷機(jī)〔1〕沿工作面〔7〕移動(dòng)，并盡量保持噴墨頭〔6〕和發(fā)光元件〔5a〕處在工作面〔7〕的同一條垂線上。噴墨口〔6K〕與工作面〔7〕應(yīng)按技術(shù)規(guī)范保持在一定距離范圍內(nèi)，尤其是色調(diào)變化較密的部分。當(dāng)印刷機(jī)〔1〕沿工作面〔7〕移動(dòng)時(shí)，測角儀〔2A〕通過濾光系統(tǒng)實(shí)時(shí)地監(jiān)測印刷機(jī)的發(fā)光元件〔5a〕在監(jiān)測視場內(nèi)的視角變化，并將這種變化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)提供給微機(jī)控制儀〔4〕。由于特大圖案不必要求很高的分辨率，而且印刷機(jī)〔1〕上的發(fā)光元件〔5a〕與噴墨口〔6K〕很近，基本上處在工作面〔7〕的同一條垂線上，所以發(fā)光元件〔5a〕在測角儀視場內(nèi)的視角數(shù)據(jù)可以代表噴墨頭〔6〕在工作面〔7〕上的著墨點(diǎn)〔8〕的視角數(shù)據(jù)。微機(jī)控制儀〔4〕根據(jù)任意一個(gè)時(shí)刻的著墨點(diǎn)〔8〕的視角數(shù)據(jù)，從圖形存儲器中提取特定圖案的對應(yīng)位置處的象素信號，并實(shí)時(shí)地通過無線電發(fā)射裝置將該信號傳送給遠(yuǎn)處工作面〔7〕前面的具有信號接收裝置的印刷機(jī)〔1〕。印刷機(jī)〔1〕再根據(jù)這個(gè)象素信號調(diào)整這一時(shí)刻的噴墨頭〔6〕的噴墨量或不同色墨料的混合比例，從而使該時(shí)刻的著墨點(diǎn)〔8〕的顏色和灰度與原始設(shè)計(jì)圖案相符。在某些情況下，有時(shí)需要避免在同一著墨點(diǎn)被重復(fù)著墨，而這一要求又不易由印刷機(jī)〔1〕的操作者實(shí)現(xiàn)。這時(shí)，應(yīng)使微機(jī)控制儀〔4〕具有記憶功能，當(dāng)噴墨頭〔6〕再次經(jīng)過工作面〔7〕的同一位置時(shí)，向印刷機(jī)〔1〕實(shí)時(shí)地提供代表這一情況的反饋信號，使印刷機(jī)〔1〕及時(shí)關(guān)閉噴墨口〔6K〕。
根據(jù)本發(fā)明基本構(gòu)思設(shè)計(jì)的另一種圖案制作設(shè)備如圖2所示。它包括一架手持式噴墨印刷機(jī)〔1〕，一個(gè)由可調(diào)式三角架〔3〕支承的靜止圖象投影機(jī)〔2B〕。一個(gè)帶濾光元件的僅對投影機(jī)〔2B〕射出的特定光范圍的光線敏感的光電探測器〔9〕安接在印刷機(jī)〔1〕的噴墨頭〔6〕的背面。工作時(shí)，將投影機(jī)〔2B〕架設(shè)在工作面〔7〕正前方，并調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)，使其能在工作面〔7〕前方的一個(gè)虛平面成清晰圖象。但該圖象的亮度不必滿足人的視覺要求，只要達(dá)到處在虛平面中的印刷機(jī)〔1〕的光電探測器〔9〕所要求的工作亮度即可。操作人員手持印刷機(jī)〔1〕沿工作面〔7〕移動(dòng)，盡量使光電探測器〔9〕入光窗口與上述虛平面重合，并且盡量保持噴墨口〔6K〕和光電探測器〔9〕處在工作面〔7〕的同一條垂線上。噴墨頭〔6〕的噴墨量是由光電探測器〔9〕根據(jù)虛平面的不同象素位置的圖象光光亮的變化轉(zhuǎn)換輸出的控制信號經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)隨時(shí)調(diào)節(jié)的。這樣，沿工作面逐點(diǎn)移動(dòng)印刷機(jī)〔1〕，就能在工作面〔7〕上逐漸印刷出與光學(xué)投影裝置〔2B〕在虛平面上所成圖象相符的可見圖案。需說明的是，上述情況中所說的“相符”一詞，并不一定是“相同”之意。比如，投影圖象可能是一組經(jīng)分色處理的先后替換的單色圖象，用各幅單色圖象先后控制印刷機(jī)〔1〕噴印不同顏色的圖案。先后印刷的異色圖案相互重疊，最終形成符合設(shè)計(jì)要求的合成彩色圖案。投影機(jī)可以是任何一種以符合光電探測器要求的光在虛平面上成象的投影機(jī)。若采用高靈敏度的光電探測器，甚至可以用電視熒光屏直接作為投影機(jī)的光源。還可以采用多個(gè)對不同光譜范圍的光敏感，且有各自的濾光元件的光電探測器，分別控制不同的噴墨口或不同的供墨口。此時(shí)，投影器須射出預(yù)先合成的含有這些光電探測器敏感的各個(gè)譜段的圖象光。這樣，就可以將一幅彩色或多色圖象經(jīng)多個(gè)光電探測器同時(shí)分解成多幅單色圖象信號，并由多色噴頭合成還原為彩色或多色圖案。
為了進(jìn)一步提高效率和畫面質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可以采用如圖3、圖4所示的噴墨印刷機(jī)〔1〕。該印刷機(jī)〔1〕的噴墨頭〔6〕可由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在橫導(dǎo)軌〔10〕上往復(fù)連續(xù)移動(dòng)，橫導(dǎo)軌〔10〕在兩根平行的縱導(dǎo)軌〔11〕上做步進(jìn)式移動(dòng)。縱導(dǎo)軌〔11〕與有三個(gè)支點(diǎn)〔12〕的支座〔13〕連接，一個(gè)可伸縮的支承桿〔14〕連接在支座〔13〕上。支座〔13〕的三個(gè)支點(diǎn)〔12〕有負(fù)壓吸盤或電磁吸盤。操作人員持支承桿〔14〕將印刷機(jī)〔1〕移至工作面〔7〕上需要繪圖的位置，使其吸附在平整的工作面〔7〕上。噴墨頭〔6〕在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌的作用下，在工作面〔7〕的一個(gè)矩形表面做掃描式逐點(diǎn)噴印工作。
當(dāng)上述有導(dǎo)軌的印刷機(jī)采用光學(xué)監(jiān)測裝置控制時(shí)，兩個(gè)發(fā)光元件〔5a〕固定安裝在支座〔13〕上。微機(jī)控制裝置根據(jù)下述參數(shù)測算出噴墨頭〔6〕在工作面中的位置(一)兩個(gè)發(fā)光元件的間距;(二)噴墨頭開始起動(dòng)時(shí)相對于兩個(gè)發(fā)光元件的位置數(shù)據(jù);(三)噴墨頭的起動(dòng)時(shí)刻;(四)噴墨頭的掃描速率和方式;(五)兩個(gè)發(fā)光元件的視角數(shù)據(jù)。其中第一、第四個(gè)參數(shù)是預(yù)先確定的，而第二、三個(gè)參數(shù)是由印刷機(jī)實(shí)時(shí)提供的變量。
當(dāng)采用光學(xué)投影裝置控制時(shí)，上述印刷機(jī)〔1〕噴墨頭〔6〕背面安裝光電探測裝置。
為了適應(yīng)不太平整的工作面，使噴墨頭與工作面保持相對穩(wěn)定的間距，以維持較好的印刷質(zhì)量，可以將噴墨口〔6K〕設(shè)計(jì)成可在一定范圍內(nèi)伸縮的可控機(jī)構(gòu)。在噴墨頭的不能伸縮的基體上安裝測距裝置監(jiān)測工作面應(yīng)著墨點(diǎn)與測距裝置的距離變量，并以此變量調(diào)節(jié)噴墨口的伸縮機(jī)構(gòu)，使噴墨口與工作面的著墨點(diǎn)保持一定距離。
權(quán)利要求
1.一種由電信號控制工作狀態(tài)的圖案制作設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括由支架[3]支承的光學(xué)監(jiān)測裝置[2A]，獨(dú)立的制圖裝置[1]和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[4]；制圖裝置[1]上有可由靜止時(shí)的光學(xué)監(jiān)測裝置[2A]識別并監(jiān)測其在監(jiān)測視場內(nèi)的位置變化的發(fā)光器件[5a]；工作時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[4]根據(jù)靜止于工作面[7]前方的光學(xué)監(jiān)測裝置[2A]按時(shí)序提供的制圖裝置[1]上的發(fā)光器件[5a]在任意的一個(gè)時(shí)刻在監(jiān)測視場內(nèi)的方位數(shù)據(jù)測算該時(shí)刻的制圖裝置[1]的工作部[6]在工作面[7]上的作用點(diǎn)[8]的位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)該位置數(shù)據(jù)尋找并提出取出預(yù)存在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[4]中的原始圖稿的對應(yīng)位置處的象素信號；再依據(jù)該象素信號通過制圖裝置[1]的工作部[6]的執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整工作部[6]在這一時(shí)刻的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案制作設(shè)備，其特征是，所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)〔4〕可以記憶制圖裝置工作部在工作面上的作用點(diǎn)〔8〕的移動(dòng)軌跡，當(dāng)上述作用點(diǎn)〔8〕與工作面〔7〕的一個(gè)任意位置再次重合時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)〔4〕可在實(shí)時(shí)地測出這種重合的同時(shí)，向制圖裝置〔1〕的控制機(jī)構(gòu)提供反映這種重合的反饋信息。
3.一種由電信號控制工作狀態(tài)的圖案制作設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括由支架〔3〕支承的光學(xué)投影裝置〔2B〕和獨(dú)立的制圖裝置〔1〕，制圖裝置〔1〕有控制機(jī)構(gòu)，該控制機(jī)構(gòu)包括與制圖裝置〔1〕的工作部〔6〕固定連接的光電探測器〔9〕;該光電探測器〔9〕僅對光學(xué)投影裝置〔2B〕射出的特定光譜范圍的光線敏感，工作時(shí)，在光學(xué)投影裝置〔2B〕的成象區(qū)域內(nèi)沿工作面〔7〕移動(dòng)制圖裝置〔1〕，制圖裝置〔1〕的控制機(jī)構(gòu)根據(jù)光電探測器〔9〕輸出的隨著所受光輻射變化而變化的電信號實(shí)時(shí)地調(diào)整工作部〔7〕的工作狀態(tài)。
全文摘要
圖案制作設(shè)備可在大面積墻體表面印刷彩色畫面。它由光學(xué)測角儀[2A]監(jiān)測并控制獨(dú)立的制圖裝置[1]的工作部(如噴墨頭)的工作狀態(tài)；或者用光學(xué)投影裝置向工作面投射圖象，獨(dú)立制圖裝置上的光電探測器根據(jù)光亮變化調(diào)節(jié)工作部的工作狀態(tài)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、易操作、不依靠大型導(dǎo)軌，具有較高的實(shí)用性。
文檔編號G05B15/02GK1092531SQ94100198
公開日1994年9月21日 申請日期1994年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月17日
發(fā)明者于君 申請人:于君