相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年5月15日提交的名称为“vibratingsprayapplicatorsystem[振动喷涂施加器系统]”的美国临时专利申请号62/671,898的优先权和权益,该美国临时专利申请出于所有目的通过引用以其全文并入本文。
背景技术:
本文公开的主题涉及喷涂施加器,并且更具体地涉及在喷涂施加器操作期间提供反馈的振动喷涂系统。
本部分旨在向读者介绍可能与下文所描述和/或要求的本公开内容的各个方面有关的技术的各个方面。这种讨论被认为有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本公开内容的各个方面。因此,应当理解,这些陈述应以此角度进行解读而非解读为对现有技术的承认。
诸如喷枪等喷涂施加器用于将液体或其他流体的涂料施加到各种目标物体上。在操作期间,喷涂施加器的用户可以将注意力集中在几个不同的因素和操作参数上,诸如喷涂施加器的角度、喷涂施加器到目标的距离、喷涂时间、喷涂覆盖范围等。对于用户而言,观察喷涂操作的所有方面以实现期望的喷涂质量可能是困难的。
技术实现要素:
以下概括了范围与原始所要求保护的实施例相当的某些实施例。这些实施例并不旨在限制所要求保护的公开内容的范围,而相反地,这些实施例仅旨在提供对所公开的主题的可能形式的简要概述。实际上,所公开的实施例可以涵盖可以与以下阐述的实施例相似或不同的多种形式。
在某些实施例中,一种喷涂系统包括:喷涂施加器,该喷涂施加器被配置为将流体施加到接地目标;静电荷系统,该静电荷系统被配置为将电荷施加到流体;以及振动系统,该振动系统被配置为基于喷涂系统的至少一个检测到的操作参数向喷涂系统的操作者提供触觉反馈。
在某些实施例中,一种喷涂系统包括:喷枪,该喷枪被配置为将流体施加到目标;喷枪的静电荷系统,其中,该静电荷系统被配置为将电荷施加到流体;以及喷枪的振动系统,其中,该振动系统被配置为基于喷涂系统的至少一个检测到的操作参数向喷涂系统的操作者提供触觉反馈。
在某些实施例中,一种操作喷涂系统的方法包括:检测喷涂系统的操作参数;以及基于检测到的操作参数的值,利用喷涂系统的振动系统生成触觉反馈。操作参数包括接地目标与被配置为将流体施加到接地目标的喷涂施加器之间的距离、或在将流体施加到接地目标期间喷涂施加器的速度。
附图说明
当参照附图阅读以下详细说明时,本公开内容的这些和其他特征、方面和优点将得到更好的理解,贯穿附图,类似的附图标记表示类似的零件,在附图中:
图1是根据本公开内容的一方面的、对目标进行喷涂的喷涂系统的实施例的侧视图;
图2是根据本公开内容的一方面的、图1的喷涂系统的实施例的示意图;以及
图3是根据本公开内容的一方面的、图1和图2的喷涂系统用于生成触觉反馈的过程的实施例的流程图。
具体实施方式
下文将描述本公开内容的一个或多个具体实施例。所描述的这些实施例对本公开内容而言仅是示例性的。另外,为了提供对这些示例性实施例的简明描述,在说明书中可能并不会描述实际实施方式的所有特征。应理解的是,在对任何这样的实际实施方式的开发中,如在任何工程或设计项目中,必须做出许多专门针对实施方式的决策才能实现开发者的特定目标,诸如遵守与系统有关的约束和与商业有关的约束,这些约束可能因实施方式而不同。此外,应理解的是,这样的开发努力可能是复杂和耗时的,但是对于享有本公开内容益处的普通技术人员而言仍然将会是常规的设计、生产和制造行为。
当介绍本公开内容的各个实施例的要素时,冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在表示存在一个或多个要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是开放性的并且表示除了所列出要素以外还可以存在另外的要素。
本公开内容的实施例总体上涉及一种喷涂系统,并且更具体地涉及一种被配置为向喷涂系统的用户提供触觉反馈的喷涂系统。具体地,该喷涂系统在喷涂施加器操作期间提供触觉反馈,以优化由该喷涂施加器施加的喷涂物的质量。例如,喷涂施加器可以是手持式喷枪,该手持式喷枪被配置为发射诸如漆等液体来涂覆所瞄准的物体。喷涂施加器可以是被配置为使液体带电以使该液体吸附到物体上的静电喷涂设备(例如,静电手持式喷枪)。在喷涂施加器操作期间,用户可以握住喷涂施加器(例如,握住喷涂施加器的手柄),并将喷涂施加器的喷嘴对准目标物体。在某些实施例中,在喷涂期间,为使物体被最佳地涂覆,可能存在喷涂施加器应与物体保持的距离范围。如果喷涂施加器离物体太近,则在物体的一部分上会积聚太多的喷涂液体,并且因此,液体可能会不合期望地从目标物体流下。如果喷涂施加器离物体太远,则喷涂物可能无法到达物体的各部分,这可能导致喷涂材料的使用没有效果。在任一情况下,物体都可能被不均匀地涂覆,从而导致喷涂质量不合格。除了到物体的距离之外,喷涂涂层的质量还可能取决于在喷涂操作期间喷涂施加器沿物体移动的速度。例如,太快或太慢地移动喷涂施加器都可能导致用喷涂材料不均匀地涂覆物体。实际上,可能还存在其他因素也影响向目标物体施加的喷涂的质量。这样,对于操作者而言,要在目标物体上实现期望的喷涂质量可能是很困难的任务。此外,如果产生了不均匀或质量不合格的涂层,则可能要进行进一步的操作以校正涂层,由此将增加资源成本并降低操作效率。
因此,根据本公开内容的某些实施例,目前认识到需要一种喷涂系统,该喷涂系统被配置为在喷涂操作期间向用户通知用户的喷涂操作的质量。例如,喷涂施加器可以在喷涂操作期间提供触觉反馈。在一个实施例中,喷涂系统可以在喷涂施加器离目标物体太近和/或太远和/或在喷涂施加器沿目标物体移动得太快和/或太慢时向用户提供反馈。这样,喷涂系统可以在不使用可能使用户的注意力从喷涂操作转移开的视觉机制或特征的情况下向用户提供反馈。喷涂系统还可以在不使用可能被来自喷涂操作环境的声音抑制的听觉机制或特征的情况下向用户提供反馈。在一些实施例中,喷涂系统可以包括振动系统,该振动系统被配置为进行振动(诸如以恒定的振动或脉冲式振动)来指示距离和/或速度不足。尽管本讨论描述了在喷涂操作期间使用振动系统来提供关于距离操作参数和速度操作参数的反馈,但是应理解的是,所公开的振动系统可以用于提供关于喷涂操作的诸如喷涂施加器角度、喷涂材料用量等其他操作参数的反馈。
转到附图,图1是将喷涂物52施加到目标54的喷涂系统50的实施例的侧视图。如图1所展示的,喷涂系统50包括喷涂施加器56,该喷涂施加器被配置为发射喷涂物52。喷涂施加器56耦接到流体源58,该流体源向喷涂施加器56供应诸如漆等流体。这样,喷涂物52包括来自流体源58的流体。在一些实施例中,流体源58位于喷涂施加器56的外部(例如,在喷嘴上方或下方、邻近喷嘴)。另外,喷涂施加器56还耦接到电源60,该电源向喷涂施加器56供应电力以操作喷涂施加器56。在一些实施例中,喷涂施加器56可以是诸如手动喷枪等静电喷涂设备,并且电源60可以为喷涂施加器56提供电力以使喷涂物52带电。也就是说,喷涂物52在被发射时可能带有与目标54的粒子的电荷相反的电荷。例如,目标54可能包括具有带正电和带负电的粒子的金属材料。目标54可能接地,使得目标54总体上不带电。喷涂施加器56可以使喷涂物52带电,使得当喷涂物52从喷涂施加器56中被发射时带正电。当喷涂物52接触目标54时,目标54的带负电的粒子吸引带正电的喷涂物52,从而帮助喷涂物52粘附到目标54上。电源60还可以促进喷涂物52的施加(例如,发射)或喷涂施加器56的其他操作。在一些实施例中,电源60位于喷涂施加器56内,但是在替代性实施例中,电源60位于喷涂施加器56外部并且耦接到该喷涂施加器(例如,经由布线)。
在喷涂系统50操作期间,喷涂施加器56位于距目标54距离62处。这样,当从喷涂施加器56发射喷涂物52时,喷涂物52在接触目标54之前在行进距离62的同时扩散。在各种实施例中,可能存在距离62的期望值或目标值(或值范围),在该值下,喷涂施加器56能有效地和/或高效地对目标54进行喷涂。例如,距离62可以是使得喷涂物52能够以期望的质量均匀地涂覆目标54的长度。如果距离62太短,则喷涂物52可能会在目标54上的某个区域中积聚,这可能妨碍喷涂物52的流体以期望的方式或在期望的时间期限内变干。因此,在喷涂操作期间,液体喷涂物52可能不合期望地在目标54的不打算用喷涂材料涂覆的区域上沿目标54流或从该目标流下。另一方面,如果距离62太长,则喷涂物52可能会覆盖目标54上的不打算涂覆的区域,或者喷涂物52中的一部分可能在接触目标54之前变干,从而使目标54的原本打算用喷涂材料涂覆的部分未被涂覆。实际上,如果距离62太长,则喷涂材料可能行进(例如,通过气流)到喷涂环境中不打算用喷涂材料涂覆的其他区域。这样,可能存在喷涂施加器56与目标54之间的距离62的值的范围,在该范围下,喷涂施加器56以期望的方式有效且均匀地涂覆目标54。期望或目标距离62可以取决于目标54的各种因素(例如,材料、质地)、喷涂系统50的各种因素(例如,流体底材、喷涂速度、喷涂扩散设置、喷涂施加器)和/或环境的各种因素(例如湿度、风)。
为了检测喷涂施加器56与目标54之间的距离62,可以将喷涂施加器56配置为测量和/或检测由从喷涂施加器56流向目标54的带电喷涂物52产生的流动路径生成的电流。喷涂施加器56可以在喷涂操作期间施加恒定电压,但是检测到的电流可能随着距离62的变化而增大或减小。这样,通过测量电流,喷涂施加器56可以确定距离62,并且随后基于所确定的距离62根据需要提供反馈。
除了距离62之外,由喷涂系统50施加的涂层的质量还可以取决于在喷涂操作期间喷涂施加器56沿目标54移动的速度。实际上,在喷涂操作期间,喷涂施加器的用户可以物理地或手动地将喷涂施加器56沿目标54的区域移动,以将喷涂材料施加到该区域。例如,喷涂施加器56可以沿方向64移动,该方向在图1中示为竖直方向。类似于距离62,用户移动喷涂施加器56的速度也可以确定施加到目标54的涂层的质量(例如,均匀度)。太慢的速度可能导致喷涂材料不合期望地在目标54上积聚。相反,太快的速度可能导致施加到目标54的一个或多个部分的喷涂物52的量不足。这样,可能存在喷涂施加器56可以行进的期望速度的范围,在该范围下,能有效且均匀地用喷涂材料涂覆目标54。
由于喷涂涂层的质量可以至少取决于上述因素(即,喷涂施加器56的距离62和速度),因此期望喷涂系统50向喷涂施加器56的用户提供指示距离62和/或速度足以产生期望的涂覆结果或涂层质量的反馈。特别地,如果喷涂施加器56相对于目标54的距离62和/或速度在可接受的、目标或期望的范围内,则期望向用户提供反馈。另外,由于在喷涂操作期间用户可能在视觉上较专注(例如,专注于喷涂施加器56相对于目标54的位置和/或速度、喷涂材料从喷涂施加器56的发射),并且由于喷涂操作的环境可能是嘈杂的,因此使用触觉系统的话用户可以更容易觉察出反馈。
图2是喷涂系统50的实施例的示意图,该喷涂系统被配置为向喷涂系统50的用户提供反馈,诸如触觉反馈。如图2所展示的,喷涂系统50包括喷涂施加器56。喷涂施加器56包括燃气轮机100,该燃气轮机被配置为向发电机102供电。燃气轮机100可以从气体源104接收流体,该气体源供应气体(诸如氮气、氧气、二氧化碳、另一种气体或其任何组合)。来自气体源104的流体驱动燃气轮机100旋转并产生旋转能。燃气轮机100将旋转能传递到发电机102,该发电机然后将旋转能转换成电能。如此,发电机102向控制电路系统106提供电力。附加地或可替代地,电源60可以直接为喷涂施加器56供应电力,以向控制电路系统106供电。随后,控制电路系统106可以向喷涂施加器56的其他部件(诸如振动系统108、加速度计110、级联电压倍增器112和雾化组件114)供电。
当被供电时,喷涂施加器56被配置为喷射经由流体源58供应的流体。用户可以拉动扳机118,使得流体从流体源58流入喷涂施加器56。例如,流体源58可以是充满流体的加压容器,并且拉动扳机118可以打开流体源58,使得加压流体作为稳定流而流入喷涂施加器56中。在流体流入喷涂施加器56中之后,级联电压倍增器112使该流体带静电,该级联电压倍增器从控制电路系统106接收电力以转换成更高电压的电力。然后,级联电压倍增器112使用所产生的电压电力使流体带静电。然后,雾化组件114可以将带电流体雾化,该雾化组件被配置为在流体流离开喷涂施加器56的喷嘴120时将其转换成喷涂物52。也就是说,流体流被分解成更细的粒子,并以较宽扩散轮廓线离开喷嘴120,从而在接触目标54时覆盖更大的区域。在一些实施例中,雾化组件114可以包括空气雾化器、无空气雾化器、旋转雾化器、另一合适的雾化器或其任何组合。在离开喷嘴120时,喷涂物52保持其电荷,并且在接触接地目标54时,喷涂物52生成从喷涂施加器56到目标54的电流流动路径。
如以上所讨论的,喷涂系统50被配置为测量和/或检测所产生的电流流动路径,并基于该电流向喷涂施加器56的用户提供触觉反馈。喷涂系统50可以经由振动系统108提供触觉反馈,该振动系统被配置为在被控制电路系统106供电和/或指示时产生振动。例如,振动系统108可以包括振动电机,该振动电机被配置为在被供电或指示时振动。在一些实施例中,喷涂施加器56可以是喷枪,并且振动系统108可以位于喷涂施加器56内,诸如在喷涂施加器56的手柄116内。这样,在操作期间,当用户握住喷涂施加器56的手柄116处时,振动系统108可以生成可由用户的抓握手柄116的手而感受到的触觉反馈。在附加或替代性实施例中,振动系统108可以位于喷涂施加器56的外部。例如,振动系统108(例如,振动电机或其他振动特征)可以与手套122、鞋124、腕带、臂环、皮带扣模块结合在一起,或者与另一衣着类商品结合在一起。在操作喷涂系统50时,用户可以穿戴这样的衣着类商品。因此,用户可以容易地觉察出由振动系统108生成的振动。振动系统108(例如,振动电机)可以经由布线耦接到控制电路系统106,使得控制电路系统106直接为振动系统108供电或致动该振动系统。以这种方式,当期望进行触觉反馈时,控制电路系统106为振动系统108供电或致动该振动系统以使其振动并提供触觉反馈。在附加或替代性实施例中,振动系统108通信地耦接到控制电路系统106,而无需使用电线或其他物理连接。在这些实施例中,振动系统108可以包括其自己的电源和/或控制系统,并且可以被配置为与控制电路系统106或喷涂系统的其他部件通信。例如,为了产生触觉反馈,控制电路系统106可以以无线方式将数据传输到振动系统108,以使振动系统108产生触觉反馈。
触觉反馈的设置可以是可由用户控制或调节的。例如,喷涂施加器56可以包括控制面板126,该控制面板诸如靠近喷涂施加器56的手柄116但远离用户握住手柄116的位置。用户可以使用控制面板126来调节喷涂施加器56和/或振动系统108的操作设置,诸如触觉反馈的强度、触觉反馈的类型(例如,恒定的振动或脉冲式振动)或触觉反馈的其他方面。另外,用户可以使用控制面板126来调节喷涂施加器56的其他设置,诸如当喷涂物52离开喷嘴120时喷涂物52的速度和/或扩散。这样,控制面板126可以通信地耦接到控制电路系统106,该控制电路系统被配置为调节由用户输入的喷涂系统50的设置。
为了促进喷涂系统50的操作,控制电路系统106包括存储器128和处理器130。在某些实施例中,存储器128可以被配置为存储可由处理器130加载和执行的指令。存储器128可以是易失性的(例如,随机存取存储器(ram))和/或非易失性的(例如,只读存储器(rom)或闪速存储器)。另外,存储器128可以包括多种不同类型的存储器,诸如静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)或rom。存储器128还可以包括可移动存储装置和/或不可移动存储装置,包括但不限于磁存储装置、光盘和/或磁带存储装置。处理器130被配置为执行由存储器128存储的指令以控制喷涂系统50的操作,诸如控制何时生成由振动系统108提供的触觉反馈。
如上所提及的,为了引起振动系统108生成触觉反馈,喷涂系统50被配置为监测喷涂操作的操作参数,诸如由带电流体生成的电流和/或喷涂施加器56移动的速度。图3是展示了喷涂系统50用于生成触觉反馈的过程150的实施例的流程图。在框152中,为喷涂系统50选择操作参数的预定值或预定值范围。可以根据操作参数是距离62、喷涂施加器56的速度还是另一操作参数而以不同的方式来计算选定的操作参数。
例如,如果距离62是触觉反馈所基于的操作参数,则预定值范围可以是如上所述的指示喷涂施加器56与目标物体54之间的目标或期望距离62的电流值范围。如上所提及的,经由喷涂物52从喷涂施加器54到目标物体54的电流可以根据距离62的不同而不同。因此,测量电流可以间接地测量和/或确定距离62。例如,随着距离62减小,测得的电流增大。相反,随着距离62增大,测得的电流减小。在一些实施例中,级联电压倍增器112被配置为测量电流并且将测量结果或指示测量结果的数据传输到控制电路系统106。然后,控制电路系统106可以确定测量结果是否在表示目标或期望距离62的范围的预定电流范围内。
如果喷涂施加器56的速度是触觉反馈所基于的操作参数,则预定值范围可以是目标或期望速度的范围。在一些实施例中,喷涂施加器56可以基于来自加速度计110的反馈来计算速度。喷涂施加器56的计算结果可以指示喷涂施加器56在喷涂操作期间移动的速度。控制电路系统106可以将测得的或检测到的速度与表示目标或期望速度的范围的预定速度范围进行比较。
触觉反馈所基于的操作参数的目标或期望值或值范围可以取决于喷涂物52、目标54和喷涂环境的特征。在一些实施例中,可以在喷涂操作之前的校准阶段期间确定预定范围,以确定目标或期望操作参数的范围。例如,喷涂施加器56可以在各种距离62处对目标54进行喷涂,并且然后,可以分析施加到目标54的喷涂涂层的质量(例如,就量、均匀度、覆盖范围进行分析)。可以确定意味着期望、目标或优选的质量的距离62,并且相应地,可以将在这样识别出的距离62处测得的电流用作预定值(例如,以定义值的范围)。可以使用类似的校准阶段来确定速度的范围。也就是说,用户可以在喷涂操作期间在以不同的速度移动喷涂施加器56之后,评估施加到目标54的喷涂涂层的质量。在确定产生期望、目标或优选的质量的喷涂的操作参数(例如,速度)的值之后,用户可以将此类值输入到控制面板126中。然后,喷涂系统50可以使用这些值来设置对应的操作参数的预定范围。
附加地或可替代地,用户可以输入喷涂操作的特征或特性。作为示例,用户可以输入喷涂物52的特征(例如,底材、材料组成、流体类型)、目标54的特征(例如,材料)和/或环境的特征(例如,湿度、温度)。然后,控制面板126可以使用输入信息来自动生成期望或目标距离62的范围、和/或期望或目标速度的范围,诸如通过使用基于利用了类似输入信息的喷涂操作的历史数据(例如,查找表或数据库)。这样,用户可以不在每次喷涂操作之前执行用于确定预定范围的校准阶段。
在喷涂操作期间,如框154所示,控制电路系统106可以确定所确定的操作参数是否在预定值范围内。例如,喷涂系统50可以诸如经由级联电压倍增器112测量电流,控制电路系统106然后接收该电流并将其同与电流值相关联的预定范围进行比较。另外,控制电路系统106可以基于来自加速度计110的反馈来计算速度,并且然后将该速度同与速度值相关联的预定范围进行比较。
在确定特定操作参数是否在对应的预定范围内之后,控制电路系统106可以确定触觉反馈是否合适。例如,控制电路系统106可以确定应所生成的触觉反馈的类型,如框156所示。触觉反馈的类型(例如,针对特定情况或检测结果)可以由用户预先确定或选择。在一些实施例中,用户可以输入何时进行振动以及与操作参数是否在预定范围内有关的振动设置(例如,振动强度、振动类型)。例如,对于例如操作参数在预定范围之外的情况,用户可以输入振动系统108的恒定的振动。另外,用户可以输入不同的振动设置以区分距离62在其预定范围之外与距离62在其预定范围之内的情况。举例来说,用户可以为检测到的距离62在预定值之外的情况指定恒定的振动反馈,并且可以为检测到的距离62在预定值之内的情况指定脉冲式振动反馈。在另一实施例中,振动系统108可以在检测到的距离62在预定值之内时不输出振动反馈,但可以在检测到的距离62在预定值之外时输出选定的振动反馈(例如,脉动式振动、恒定的振动)。可以基于用户对与喷涂施加器56的检测到的速度相关联的触觉反馈的偏好来类似地配置控制电路系统106。
在一些实施例中,还可以基于检测到的操作参数的程度或特定检测值来调节对由振动系统108产生的振动反馈的设置。例如,振动反馈的强度可能随着检测到的距离62变为在预定距离值的范围之外更远而增大。以这种方式,触觉反馈可以向用户指示为了使检测到的距离62在预定范围内要对距离62进行的调节或校正(例如,通过移动喷涂施加器56)的量。附加地或可替代地,可以选择振动设置,以使得振动反馈根据检测到的操作参数是大于还是小于预定范围而不同。作为示例,振动反馈可以以第一强度以指示检测到的操作参数大于预定值范围,并且振动反馈可以以第二强度以指示检测到的操作参数小于预定值范围。这些设置可以由用户通过输入到控制面板126中来确定。应当理解,附加或替代性实施例可以更改振动设置以产生振动设置的不同组合。这样的特征也可以由用户输入。
在通过将检测到的操作参数与操作参数的预定值范围进行比较来确定要生成的触觉反馈的类型之后,喷涂系统50可以在适当的时间生成相关联的触觉反馈。如以上所讨论的,触觉反馈可以包括为振动系统108的振动电机供电以使电机振动。在存在多个振动系统108的实施例中,用户可以输入:不同的振动系统108(例如,不同的振动电机)对应于不同的检测到的操作参数。作为示例,第一振动系统108可以位于手套122上,并且第二振动系统108可以位于鞋124上。用户可以配置喷涂系统50,使得第一振动系统108对应于距离62,并且第二振动系统108对应于速度。这样,用户可以感测手套122中的与距离62的确定相对应的振动,并且用户可以感测鞋124中的与速度的确定相对应的振动。
振动系统108还可以被配置为响应于检测到与喷涂操作有关的其他操作参数而振动。例如,喷涂系统50可以被配置为检测喷涂施加器56相对于目标54倾斜的角度(例如,这可以由加速度计110检测到)、流体源58中剩余流体的量(例如,当流体低于一定量时),或喷涂系统50的其他方面。因此,在喷涂操作期间,振动系统108可以被配置为发送与此类方面有关的振动,从而进一步通知用户。针对其他操作参数的这种触觉反馈可以以与以上关于喷涂施加器56的距离62和速度的描述的方式类似地被配置。
应当理解,控制电路系统106可以被配置为执行过程150。例如,存储器128可以包括在喷涂操作期间框152和框154中描述的步骤的指令,并且处理器130可以被编程为执行存储在存储器128中的这些步骤。应当理解,可以在过程150中执行未提及的附加步骤,诸如在框152之前、框154之后、框152与框154之间、或者与框152和框154同时执行。作为示例,控制电路系统106可以记录检测到的操作参数在预定参数范围内多长时间、和/或记录检测到的操作参数在预定参数范围内的时间的百分比。
尽管本公开内容可以容许各种修改和替代形式,但是在附图中通过示例的方式示出了特定实施例,并且在本文进行了详细描述。然而,应当理解,本公开内容不旨在限于所公开的特定形式。相反,本公开内容将涵盖落入如所附权利要求所限定的本公开内容的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。