BRPI0910192B1 - Aparelho e método de impressão sobre artigos que possuem superfície não plana - Google Patents

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Manish K. Senta
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Plastipak Packaging, Inc.
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Abstract

aparelho e método de impressão sobre artigos que possuem superfície não plana. método de impressão sobre um artigo que possui uma superfície não plana em uma realização inclui a obtenção de coordenadas ou uma geometria para uma superfície não plana de um artigo; determinação de uma orientação tangente para uma cabeça de impressão em três dimensões; e uso da orientação tangente e posicionamento da cabeça de impressão com relação à superfície não plana do artigo. também são descritas realizações de aparelhos de impressão sobre artigos que possuem superfícies não planas.

Description

Aparelho e método de impressão sobre artigos que possuem superfície não plana. PEDIDO RELACIONADO
O presente pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Norte-Americano com n° de série 12/490.564 de Aparelho e Método de Impressão Sobre Artigos que Possuem Superfície Não Plana, depositado em 24 de junho de 2009, que é integralmente incorporado ao presente como referência. O número de série norte-americano 12/490.564 reivindica o benefício da data de depósito do pedido provisório com número de série 61/075.050, depositado em 24 de junho de 2008.
CAMPO DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a um aparelho e método de impressão de imagens sobre artigos que possuem superfície não plana.
ANTECEDENTES
Métodos de tentativa e erro de impressão sobre substratos são comumente inconsistentes, tediosos e demorados, especialmente no nível da produção. Impressão com nível aceitável de qualidade sobre objetos que incluem uma ou mais partes não planas (tais como curvas), como uma parte de ombro de um recipiente plástico, pode resultar desafiadora. - - Para algumas aplicações, é desejável que a cabeça de impressão mova-se para uma posição de impressão e/ou orientação ideal com relação à superfície a ser impressa. _ . _ . _ _
RESUMO DA INVENÇÃO
A presente invenção descreve, entre outros, um aparelho de impressão sobre um artigo que possui superfície não plana. Uma realização do aparelho inclui um meio de determinação de uma tangente para uma superfície não plana de um artigo e um meio de posicionamento de uma cabeça de impressão com relação ao artigo utilizando informações associadas à tangente. São adicionalmente descritos métodos de impressão sobre artigos que possuem superfícies não planas.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Realizações da presente invenção serão agora descritas como forma de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
- a Fig. 1 é uma representação gráfica de um conjunto de pontos selecionados com relação a uma superfície ou substrato de impressão;
- a Fig. 2 é um exemplo de artigo que possui superfície não plana e uma área ou região de impressão associada com linha de corte indicada;
- a Fig. 3 é uma ilustração de uma orientação de cabeça de impressão em espaço tridimensional;
- a Fig. 4 é uma ilustração de um exemplo de cabeça de impressão;
- a Fig. 5 é uma representação de um ângulo de corte com relação a um eixo X;
2/7
- a Fig. 6 é uma representação esquemática de uma orientação de cabeça de impressão com relação a uma superfície não plana de um artigo;
- a Fig. 7 é uma representação de um segundo ângulo com relação a um eixo Y que ilustra, de forma geral, como uma cabeça de impressão pode virar com relação a uma vista superior de um artigo; e
- a Fig. 8 é uma representação esquemática de uma linha tangencial com relação a uma parte não plana de um artigo.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Será feita agora referência detalhada às realizações da presente invenção, cujos exemplos são descritos no presente e ilustrados nas figuras anexas. Embora a presente invenção seja descrita em conjunto com realizações, compreender-se-á que elas não se destinam a limitar a presente invenção a estas realizações. Pelo contrário, a presente invenção destina-se a cobrir alternativas, modificações e equivalentes que podem ser incluídos dentro do espírito e escopo da presente invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.
Entre outras coisas, a presente invenção utiliza um cálculo ou fórmula matemática (tal_como correlação) para fornecer um ângulo de cabeça de impressão especificado ou otimizado. O ângulo de cabeça de impressão especificado ou otimizado pode envolver três eixos principais que são associados a um ângulo de corte, ângulo de processo cruzado e ângulo de processo. As informaçõesassociadas aocájculo ou correlação podem fornecer, entre outras, informações de posicionamento de cabeça de impressão, que incluem informações referentes ao ângulo em que a cabeça de impressão deverá ser girada ou posicionada para melhorar ou melhor “otimizar” a qualidade de impressão. Esse posicionamento/orientação relativo da cabeça de impressão aprimorado pode, sem limitações, fornecer maior consistência da imagem de impressão com relação a superfícies não planares.
Uma realização da presente invenção envolve um estudo de desvio de curvatura com relação a uma superfície de impressão não plana relevante. O método inclui o cálculo de uma tangente/inclinação para uma série de pontos sobre a superfície curva que se encontram dentro de uma área ou região de impressão pretendida. Para ajudar no alinhamento de uma cabeça de impressão associada, podem ser determinados/definidos até três ângulos principais. Os ângulos incluem um ângulo de corte, um ângulo de direção de processo e um ângulo de direção de processo cruzado. Com base em uma densidade de impressão desejada ou especificada (dpi), pode ser determinado um ângulo de corte. Utilizando o ângulo de corte como referência, podem ser determinados os outros ângulos, ou seja, os ângulos de direção de processo e/ou direção de processo cruzado. Um exemplo desse procedimento é descrito adicionalmente no presente.
3/7
Uma realização do procedimento inclui a tomada de uma série de pontos (tal como de 1 a 250 ou até mais) com base em uma largura de impressão especificada ou determinada associada à superfície de uma superfície de impressão (ou substrato de impressão). Coordenadas tridimensionais (X, Y e Z) associadas à superfície a ser impressa podem ser identificadas ou encontradas com relação a uma entidade de referência comum, utilizando, por exemplo, software de modelagem/desenho 3-D.
Com base na resolução de impressão, ângulo de corte e dimensões de impressão desejadas, uma realização de um sistema fornecido com relação à presente invenção pode selecionar ou tomar um número mínimo/especificado de pontos ao longo ou em volta da linha de corte. Esta informação pode ser utilizada para ajudar a encontrar uma tangente mais realista para pontos sobre a superfície. Observa-se que um número maior de pontos geralmente fornecerá uma melhor convergência numérica durante um processo de iteração.
A medição das distâncias compensadas entre pontos sucessivos (utilizando, por exemplo, uma análise de mínimos quadrados ou outros cálculos de adequação em linha de “melhor adequação”) pode ajudar a determinar a- “precisão” de colocação de linha (ou colocação otimizada) sobre a superfície (ou substrato, conforme venha a ser o caso quanto à superfície de impressão) com relação à linha de corte.
As coordenadas que são determinadas como melhor representando ou realizando a curvatura do substrato ou superfície a ser impressa são selecionadas antes do cálculo do(s) ângulo(s) de impressão. Caso as coordenadas x descrevam uma curvatura do processo de cruzamento, por exemplo, esses pontos podem ser utilizados para calcular o ângulo do processo de cruzamento. O ângulo de processo de direção pode ser determinado de forma similar.
Em seguida, pode ser calculada a distância entre as coordenadas utilizando a equação a seguir:
D = raiz quadrada de [(X2-X1)2 + (Y2-yi)2 + (Z2-Z1)2] (3 “equação das distâncias”)
O uso das funções trigonométricas entre as distâncias calculadas e a compensação entre cada ponto de coordenada pode fornecer o ângulo necessário para aquele ponto. O processo acima pode ser repetido para outros pontos na faixa de seleção de pontos. Se desejado, os pontos podem ser plotados em forma gráfica. Os pontos e/ou sua plotagem podem descrever a natureza do ponto de desvio e/ou fornecer a tangente/inclinação desses pontos no ângulo de corte de referência. Utilizando um método de linha imaginária, pode ser encontrado o ângulo médio de todos
4/7 os pontos de inclinação. Pode ser utilizado o mesmo processo para determinar o outro ângulo.
A Fig. 1 ilustra os pontos de procedimento em um formato esquemático. A Fig. 1 ilustra de forma geral um eixo X e um eixo Y. A linha 10 representa uma linha de corte desenhada no ângulo de corte fornecido pela resolução de impressão (ou seja, dpi). Os pontos 20 representam pontos tomados no substrato ou superfície de impressão; os pontos definem as coordenadas x, y e z. Delta Δ é a distância de compensação que é mantida em cada ponto. Com base na geometria, o sistema pode manter delta Δ constante ou manter a distância de compensação variável.
O abaixo é fornecido como forma de exemplo não limitador. A Fig. 2 ilustra uma parte de um artigo 40 (tal como beaker) com uma superfície não plana (tal como parte superior do beaker) que possui uma região de impressão ou área de impressão identificada 50. A geometria do artigo 40 fornece um exemplo de substrato ou superfície de impressão. É exibida uma linha de corte 60 com relação à região de impressão 50. Com base na resolução de impressão desejada, a linha inclinada é o corte superior. Em seguida, é tomado um número de pontos desejado, tipicamente com base na faixa previamente definida, perto da linha de corte e dentro da região de impressão.- A Fig. 3 ilustra uma orientação de cabeça de impressão genérica em espaço tridimensional. Com referência à figura, o plano XZ representa o plano do ângulo de corte, que é determinado pela resolução de impressão. O ângulo^XOZ é õ ângulo de corte. O plano XY representa o plano do processo de cruzamento sobre a cabeça com relação ao substrato ou superfície de impressão em espaço 3D. O ângulo XOY é o ângulo de processo de cruzamento. O plano YZ representa o plano do processo sobre a cabeça com relação ao substrato ou superfície de impressão em espaço 3D. O ângulo YOZ é o ângulo de processo. Observa-se que a figura e a descrição acima destinam-se a fornecer um exemplo de relacionamento. Os planos mencionados acima são sujeitos a alterações e modificações com relação a diferentes métodos e/ou configurações de impressão.
Uma realização de um procedimento que envolve aspectos da presente invenção (tais como os indicados acima) pode compreender diversas etapas. Em uma realização não limitadora:
(a) uma faixa de pontos (tais como 1 a 250 ou mais) é selecionada com base na largura de impressão desejada ou necessária sobre um substrato ou superfície de impressão identificada:
(b) as coordenadas X, Y e Z, com relação a um ponto ou entidade de referência comum, podem ser encontradas, por exemplo, utilizando um software de desenho ou modelagem;
(c) com base na resolução de impressão necessária ou desejada, ângulo de corte e dimensões de impressão, um número mínimo de pontos (tais como 10 a 30) é tomado ao
5/7 longo da linha de corte (os pontos podem ser utilizados para ajudar a encontrar tangentes mais realistas para cada ponto sobre a superfície);
(d) as distâncias compensadas são medidas entre cada ponto sucessivo para melhor compreensão da sua precisão de colocação sobre o substrato ou superfície de impressão com relação à linha de corte;
(e) a coordenada que melhor descreve a curvatura da superfície ou substrato de impressão é selecionada antes do cálculo dos ângulos de impressão associados; caso as coordenadas X descrevam a curvatura do processo de cruzamento, por exemplo, esses pontos podem ser utilizados para determinar o ângulo de processo de cruzamento;
(f) pode-se utilizar uma determinação similar (conforme indicado em (e)) para determinar o ângulo de direção de processo;
(g) as distâncias entre as coordenadas são formuladas em seguida utilizando a “equação das distâncias”;
(h) o uso de funções trigonométricas entre as distâncias calculadas e a compensação entre cada ponto de coordenada fornece o ângulo desejado ou necessário para aquele ponto;
(i) as etapas a seguir podem ser repetidas para todos oupelo menos a maior parte dos - - - - pontos identificados na faixa de seleção de pontos;
G) os pontos podem, opcionalmente, ser plotados (tal como sobre uma folha de gráfico); a plotagem dos pontos descreve a natureza do desvio de pontos ou a tangente/inclinação nesses pontos no ângulo de corte de referência;
(k) são utilizados métodos de adequação de linhas para encontrar o ângulo médio para os pontos de inclinação; e (l) o processo pode ser repetido com relação ao outro ângulo não de corte.
A Fig. 4 ilustra uma cabeça de impressão genérica 70 que inclui uma série de bocais. A cabeça de impressão 70 pode compreender, sem limitações, uma cabeça de impressão do tipo utilizado para impressão com tinta digital. A cabeça pode incluir até 320 ou mais bocais. Os bocais, que podem possuir natureza convencional, comumente ejetam tinta em linha reta. A Fig. 5 ilustra, de forma geral, um primeiro ângulo (a) ou ângulo de corte, com referência a um eixo X e uma linha de corte 90. Com referência adicional à figura, a direção do processo é identificada pela letra “P” e pela seta correspondente. Conforme ilustrado de forma geral, o ângulo de corte reduz a altura de impressão (observada verticalmente na direção X), mas aumenta ao mesmo tempo os pontos por polegada (dpi) associados.
Uma aplicação de ombro de recipiente de amostra é ilustrada na Fig. 6. Na realização ilustrada, é exibido um recipiente 100 que inclui uma parte de ombro não plano 110. O recipiente 100 pode compreender, sem limitações, um recipiente plástico. Uma cabeça de impressão 120 é exibida esquematicamente
6/7 posicionada para impressão em direção a uma linha tangente 130 associada à parte de ombro 110 do recipiente ilustrado 100. Uma realização de um meio de posicionamento da cabeça de impressão 120 é ilustrada de forma geral na Fig. 6 na forma de um aparelho mecânico 132. O aparelho mecânico pode compreender, por exemplo, uma série de partes ou segmentos móveis. Sem limitações, o braço ou aparelho mecânico pode incluir uma primeira parte ou segmento 134, uma segunda parte ou segmento 136 e uma terceira parte ou segmento 138. Conforme exibido de forma geral na realização ilustrada, a primeira parte ou segmento 134 pode ser configurada para girar em volta de um eixo Z; a segunda parte ou segmento 136 pode ser configurada para girar em volta de um eixo X; e a terceira parte ou segmento 138 pode ser configurada para girar ou oscilar em volta de um eixo Y. As partes ou segmentos 134, 136 e 138 podem ser operacionalmente posicionadas independentemente ou em coordenação por um controlador. O controlador controla a movimentação e posicionamento de uma cabeça de impressão 120 (que pode ser conectada ou ligada operativamente a uma parte do aparelho mecânico 132, tal como à parte ou segmento 138) para impressão em uma posição e/ou orientação especificada (tal como sobre uma tangente com relação a uma superfície de impressão). Essa configuração pode, entre outras coisas, permitir melhor otimização de uma cabeça de impressão com base na geometria associada a superfícies não planas associadas ao recipiente.
A Fig. 7 ilustra uma vista superior de um_ artigo J 40 (que pode ser um recipiente) e um ângulo (β) associado a um eixo Y. A realização ilustrada exibe geralmente como uma cabeça de impressão pode ser girada ou virada para minimizar a distorção. A Fig. 8 exibe uma representação de seção cruzada simplificada de uma linha tangente 150 com relação a um artigo 160 (tal como garrafa) que possui uma parte não plana (curva) 170.
Dentre os outros aspectos e características discutidas, a presente invenção fornece um sistema que pode obter uma geometria de uma superfície, calcular uma orientação otimizada da cabeça de impressão em três dimensões (por meio das coordenadas X-Y-Z) e utilizar essa informação para melhor posicionar a cabeça de impressão para otimizar a impressão com relação a uma ou mais dadas superfícies não planas de um artigo.
As descrições acima de realizações específicas da presente invenção foram apresentadas para fins de ilustração e descrição. Elas não se destinam a ser exaustivas nem a limitar a presente invenção às formas específicas descritas e são possíveis diversas modificações e variações à luz dos ensinamentos acima. As realizações foram selecionadas e descritas a fim de explicar os princípios da presente invenção e sua aplicação prática, de forma a permitir que outros técnicos no assunto utilizem a presente invenção e várias realizações com diversas modificações conforme
7/7 apropriado para o uso específico contemplado. Pretende-se que o escopo da presente invenção seja definido pelas reivindicações e seus equivalentes.

Claims (13)

  1. Reivindicações
    1. Método de impressão sobre um artigo (40) que possui uma superfície não plana, o método compreendendo:
    - obtenção de coordenadas (X, Y, Z) ou geometria para uma superfície não plana de um artigo (40, 140, 160);
    - determinação de uma orientação tangente para uma cabeça de impressão (70, 120) em três dimensões; e
    - uso da orientação tangente e do posicionamento da cabeça de impressão (70, 120) com relação à superfície não plana do artigo (40, 140, 160), sendo que o posicionamento da cabeça de impressão envolve um ângulo de corte, um ângulo de processo cruzado e um ângulo de processo, caracterizado pelo fato de que o ângulo de corte é utilizado para calcular o ângulo de processo cruzado e o ângulo de processo.
  2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir a seleção de uma série de pontos com base na largura de impressão determinada ou especificada associada a uma superfície ou substrato de impressão.
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, com base na resolução de impressão, no ângulo de corte e nas dimensões de impressão desejados, uma série de pontos são selecionados ao longo de ou em volta de uma linha de corte (10, 60, 90).
  4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de serem determinadas as distâncias compensadas entre pontos sucessivos.
  5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir:
    - obtenção da geometria para uma superfície não plana de dito artigo (40, 140, 160);
    - determinação do desvio da curvatura com relação à superfície não plana;
    - determinação da tangente/inclinação para uma pluralidade de pontos sobre a superfície não plana que se encontram dentro da região ou área de impressão (50);
    - determinação de um ângulo de corte com base na densidade de impressão fornecida ou determinada;
    - uso do ângulo de corte determinado para determinar um ângulo de direção de processo,
    Petição 870190022685, de 08/03/2019, pág. 5/11
    2/4 um ângulo de direção de processo cruzado ou tanto um ângulo de direção de processo quanto um ângulo de direção de processo cruzado.
  6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir:
    - fornecimento de um artigo (40, 140, 160) com uma superfície não plana que possui uma área de impressão ou região de impressão (50);
    - fornecimento ou obtenção de uma resolução de impressão desejada e uma linha de corte (10, 60, 90) associada;
    - seleção ou identificação de uma série de pontos perto da linha de corte (10, 60, 90) que se encontram sobre ou dentro da área de impressão ou região de impressão (50);
    - determinação de uma tangente para a superfície não plana; e
    - posicionamento de uma cabeça de impressão (70, 120) com relação ao dito artigo (40, 140, 160) utilizando informações associadas à tangente.
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir:
    - fornecimento de uma série de pontos em duas dimensões, em que a série de pontos representa pontos selecionados ou identificados com relação a um substrato ou superfície de impressão;
    - fornecimento de uma linha de corte (10, 60, 90) com um ângulo de corte;
    - seleção de uma série de pontos sobre a superfície de impressão e identificação de coordenadas tridimensionais (X, Y, Z) na superfície de impressão para a série de pontos;
    - fornecimento de uma quantidade mínima de pontos ao longo ou em volta de uma linha de corte (10, 60, 90);
    - medição das distâncias compensadas entre pontos sucessivos;
    - determinação da colocação da linha sobre a superfície com relação à linha de corte (10, 60, 90);
    - cálculo da distância entre coordenadas (X, Y, Z); e
    - aplicação de funções trigonométricas entre as distâncias calculadas entre as coordenadas das distâncias compensadas entre cada ponto de coordenada (X, Y, Z) para fornecer um ângulo de impressão para aquele ponto.
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:
    Petição 870190022685, de 08/03/2019, pág. 6/11
    3/4 (a) seleção de uma série de pontos com base em uma largura de impressão sobre uma superfície de impressão identificada;
    (b) identificação de coordenadas (X, Y, Z) com relação a um ponto de referência comum;
    (c) seleção de uma série de pontos ao longo de uma linha de corte (10, 60, 90), em que a linha de corte (10, 60, 90) possui um ângulo de corte;
    (d) obtenção de uma distância compensada entre pontos sucessivos ao longo da linha de corte (10, 60, 90);
    (e) seleção de uma coordenada que descreve a curvatura da superfície de impressão;
    (f) determinação de um ângulo de impressão com base na coordenada selecionada;
    (g) uso de uma equação de distância para determinar as distâncias entre coordenadas (X, Y, Z); e (h) uso de funções trigonométricas entre a distância determinada entre coordenadas (X, Y, Z) e a distância compensada para fornecer um ângulo de impressão para um ponto específico.
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de incluir a repetição de uma ou mais etapas (d) a (h) para uma série de pontos selecionados na etapa (a).
  10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de incluir a plotagem de uma série de pontos que descrevem a natureza do desvio de pontos da tangente ou inclinação em pontos do ângulo de corte de referência.
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma ou mais etapas do método são repetidas para um ângulo não de corte.
  12. 12. Aparelho (132) de impressão sobre um artigo (40, 140, 160) que possui uma superfície não plana, para a realização do método conforme definido na reivindicação 1, o aparelho (132) sendo caracterizado pelo fato de compreender:
    - uma cabeça de impressão (70, 120) que inclui uma série de bocais;
    - meios de determinação de uma tangente para uma superfície de impressão ou substrato de impressão em uma superfície de impressão não plana do dito artigo (40, 140, 160); e
    - meios de posicionamento da cabeça de impressão com relação à superfície não plana com base na tangente determinada utilizando um ângulo de corte.
    Petição 870190022685, de 08/03/2019, pág. 7/11
    4/4
  13. 13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os meios de posicionamento da cabeça de impressão (70, 120) compreendem um braço mecânico que fornece pelo menos dois graus de liberdade de rotação.
    Petição 870190022685, de 08/03/2019, pág. 8/11
BRPI0910192-6A 2008-06-24 2009-06-24 Aparelho e método de impressão sobre artigos que possuem superfície não plana BRPI0910192B1 (pt)

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