(57)【要約】  本発明は、スパッタ材料をターゲット面に放出するための少なくとも１つのノズル手段、及び、ノズル手段の放出の特性を制御するためのノズル制御機構を含む、手持ち式の、動的に移動可能な面スパッタ装置に関する。更に、この装置は、スパッタ材料サプライ、予め定義され、そして、ストレージに記憶されたデジタル画像又はＣＡＤモデルに含まれる、所望のスパッタリングデータを有するストレージ、ターゲット面に対してスパッタ装置を参照するための空間参照ユニット、空間参照ユニットによって獲得された情報に従って、及び、所望のスパッタリングデータに従って、ノズル制御機構による放出を自動で制御するための計算手段を含む。本発明によれば、ターゲット面上の実際にスパッタリングが可能な範囲としての、実際のスパッタリングスポットが、スパッタ装置の実際の空間参照、ノズル手段（１）の実際の放出特性の一群、並びに、ノズル手段のターゲット面に対する実際に測定又は計算された距離及び傾斜に左右され、ターゲット面が所望のスパッタリングデータに従ってスパッタリングされるようにノズル手段の放出の特性を変化させることによって、このスポットが評価及び調整されるように、計算手段は構築される。
2013540047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手持ち式の、動的に移動可能な面スパッタ装置（９）であって、
ターゲット面（３）上へのスパッタ材料（２）の放出のための少なくとも１つのノズル手段（１）と、
前記ノズル手段（１）の放出の特性を制御するためのノズル制御機構（４）であって、特に、前記特性が、放出方向、放出速度、放出発散性、放出幅、放出形状及び／又は放出材料比率を含む、ノズル制御機構と、
スパッタ材料サプライ（５）と、
ストレージであって、予め定義され、前記ストレージに記憶されたデジタル画像又はＣＡＤモデルに含まれる、所望のスパッタリングデータ（６）を有するストレージであって、特に、前記所望のスパッタリングデータ（６）が、前記ターゲット面（３）上にスパッタリングされる所望のパターンのデジタル表現であり、異なる属性でスパッタリングされる前記ターゲット面（３）の複数のセクションに関する情報を含む、ストレージと、
空間において前記スパッタ装置（１０）を参照するための空間参照ユニット（７）であって、特に、前記ターゲット面（３）に対して、少なくとも５自由度で、位置及び角度判定手段によって、前記スパッタ装置（１０）を参照するための、空間参照ユニット（７）と、
前記空間参照ユニット（７）によって獲得された情報、及び、前記所望のスパッタリングデータ（６）に従って、前記ノズル制御機構による放出を自動で制御するための計算手段（８）と、
を含み、
前記計算手段（８）が、前記ターゲット面（３）上における実際にスパッタリングが可能な範囲としての実際のスパッタリングスポットが、前記スパッタ装置（９）の実際の空間参照（７）、前記ノズル手段（１）の実際の放出特性のセット、及び、前記ノズル手段（１）の前記ターゲット面（３）に対する実際に測定又は算出された距離及び傾斜によって左右され、前記ノズル手段（４）の放出の特性を変化させることによって、前記ターゲット面（３）が前記所望のスパッタリングデータ（６）に従ってスパッタリングされるように、評価及び調整されるように構築されることを特徴とする、面スパッタ装置。
【請求項２】
前記空間参照ユニット（４）が、少なくとも５自由度で、特に、
慣性計測装置（ＩＭＵ）、
電子距離計（ＥＤＭ）、
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、
ローカルポジショニングシステム（ＬＰＳ）、
測地装置、
パッシブ型多関節アーム、
立体カメラ、
３Ｄスキャナ、
ＲＩＭカメラ、
などの、前記前記スパッタ装置（９）に含まれる位置、角度、及び／又は慣性判定手段、及び／又は、前記前記スパッタ装置（９）に含まれる参照マーク、及び、前記スパッタ装置（９）の外部に設置される前記空間参照ユニット（４）、によって前記面スパッタ装置（９）を参照することを特徴とする、請求項１に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項３】
前記面スパッタ装置（９）が、前記ターゲット面（３）の特性、特に、スパッタリングされた及びスパッタリングされていない範囲、存在するスパッタ厚、存在する面の色及び／又は重力の方向を判定するための追加のセンサ手段６Ａを含むことを特徴とする、請求項１に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項４】
前記ノズル（１）の放出の方向が、前記手持ち式面スパッタ装置（９）の動的な移動及び空間参照に応じて、放出特性としての標的とする方向を微調整するために、特に、前記手で保持する前記スパッタ装置（９）の誘導の震動又は不確実性を補正するために、自動で移動可能であることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項５】
前記ターゲット面（３）が複数の色又は材料（２）によってスパッタリングされ、前記色又は材料（２）が、
−前記スパッタ材料サプライ（５）から、異なる色又は材料（２）の基本セットのスパッタ材料のスポットのドットマトリックスを、ディザリング又はスパッタリングすることによって、混合され、又は、
−異なるスパッタ材料（２）の基本セットの外で、オンラインで、前記ノズル手段（１）の内側若しくは正面で、又は、前記ターゲット面（３）上で異なるスパッタ材料（２）のスポットを重ね合わせることによって、混合される、
ことを特徴とする、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項６】
前記面スパッタ装置（９）が、
−表示灯、
−グラフィック表示、
−前記ターゲット面上への所望の運動方向の投影、
−拡張現実表示又は投影、
−音響誘導信号、及び／又は、
−触覚誘導信号、によって、
特に、前記ターゲット面上へ所望のスパッタリングを適用するための最適化された軌道をたどるようにユーザを支援するために、ユーザに所望の動きを表示するための手段を提供することを特徴とする、請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項７】
前記スパッタ材料（２）の乾燥状況が、決定され、そして、前記放出特性の制御に組み込まれる、少なくとも１つの環境条件を検出するためのセンサ手段６Ａによって特徴づけられる、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項８】
前記手持ち式面スパッタ装置（９）が、
−動きをガイドして滑らかにする、及び／又は、
−装置重量を補償する、
ように構築された、支持ユニットに取り付けられることを特徴とする、請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項９】
前記計算手段（８）が、特に複数のスパッタリングセッションで、前記所望のスパッタリングデータに従って前記ターゲット面（３）をスパッタリングするために、前記放出の制御が前記ターゲット面（３）上の以前にスパッタリングされた範囲の情報履歴を含むように構築されることを特徴とする、請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項１０】
複数のノズル手段（１）が、１つ以上の列または線の配列で配置されていることを特徴とする、請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項１１】
前記所望のスパッタリングデータ（６）が、以前に適用されたスパッタ材料（２）をターゲット面（３）として使用した、多層のスパッタ材料（２）の後の放出によって、スパッタ材料（２）から作り上げられる三次元構造を含み、特に、前記スパッタ装置が、前記放出されたスパッタ材料（２）を迅速に硬化させる手段を含むことを特徴とする、請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項１２】
前記スパッタ材料（２）の三次元構造が、異なる方向に向けられるとともに異なる空間方向から適用された、スパッタ材料の層によって構築され、特に、前記スパッタ装置が、前記三次元構造の手持ち式３Ｄ印刷を達成するように構築及び制御されることを特徴とする、請求項１から１１のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項１３】
三次元構造に対して前記スパッタ装置を空間的に参照するための、前記ターゲット面及び既に構築された前記三次元構造の一部を追跡するための三次元スキャナを含むことを特徴とする、請求項１から１２のうちのいずれか１項に記載の面スパッタ装置（９）。
【請求項１４】
手持ち式面スパッタ装置（９）によって面をスパッタリングする方法であって、
少なくとも５自由度で、特にターゲット面（３）に対して、前記スパッタ装置（９）の位置及び角度を判定することによって、前記面スパッタ装置（９）を空間的に参照する工程と、
ターゲット面（３）に適用される所望のパターンとしてのデジタル画像又はＣＡＤモデルを含むストレージを読み取ることによって、所望のスパッタリングデータ（６）のセットを取得する工程と、
少なくとも１つのノズル手段（１）によって、前記ターゲット面（３）上にスパッタ材料（２）を放出する工程と、
ノズル制御機構（４）によって、前記ノズル手段（１）の放出特性を制御する工程と、
前記空間参照及び前記所望のスパッタリングデータの取得によって獲得された情報、特に環境パラメータに応じた乾燥条件を含む情報によって、前記ノズル制御機構（４）のための所望の放出特性を計算する工程と、を有し、
前記所望の放出特性を計算する工程が、前記ターゲット面（３）上の実際にスパッタリングされる範囲に基づいて実行され、この実際にスパッタリングされる範囲が、前記スパッタ装置（９）の実際の空間参照（７）、前記ノズル手段（１）の実際の放出特性、並びに、実際の空間参照及び前記所望のスパッタリングデータ（６）に従った前記ターゲット面（３）へのスパッタリングによって決定された、前記ノズル手段（１）の前記ターゲット面（３）に対する実際又は予想される距離及び傾斜角に左右され、特に、前記放出特性の制御が、前記スパッタ材料（２）の放出前、放出中又は放出後の、複数のスパッタ材料（２）の混合又は引き続く調整による、適用されたスパッタリングの色及び／又は濃度の適応を含む、方法。
【請求項１５】
少なくとも１つ以上のスパッタ材料（２）の少なくとも１つの層によってターゲット面（１）にスパッタリングをするために必要とされる少なくとも１つのノズル手段（１）の所望の放出特性を計算し、その結果、前記ノズル手段（１）の前記放出特性を調整可能なノズル制御機構（４）に対して命令することによって、所望のスパッタリングデータ（６）に従った前記ターゲット面（３）のスパッタリングを行うための、機械で読み取り可能な媒体に保存され、そして、前記ターゲット面（３）に対する前記ノズル手段（１）の空間参照データに基づいた、特に、請求項１から１１のうちのいずれか１項に従った手持ち式スパッタ装置で実行されるプログラムコードを含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、請求項１による、手持ち式の、動的に移動可能な面スパッタ装置、請求項１４による、面をスパッタリングする方法、及び、コンピュータプログラム製品に関する。
【０００２】
ターゲット面上にスパッタ材料の層を適用する必要性は、多くの異なった技術的領域に渡って広がっている。面にスパッタ材料を適用する理由は様々であり、最も一般的なものは、周囲の影響から面を保護する必要性、又は、滑らかで、均一に着色された面等の美的要求を満たす必要性であり、若しくは、面上又は面の一定の範囲に、多くの場合色とりどりの、一定のグラフィックパターンを適用する必要性である。工程としてのスパッタリングは、ノズル手段からターゲット面に適用される材料の放出による、塗装、コーティング、メッキ、インキング、クラッド、ニス引き、吹き付け塗り、散水、テクスチャリング、オーバーコーティング、着色、着染又は染色であるか、又は、それを含むことができる。
【０００３】
このような塗装、スパッタリング、インキング、染色、又は、コーティングが必要とされる技術的領域は、例えば、建設作業、広告、娯楽、機械製造、路面標識、運動場の表示、屋内及び屋外の壁張り、自動車製造、家具製造等と多岐にわたる。また、消耗し、損傷を受け、破壊され、部分的に置換された等の、既に、少なくとも部分的に、スパッタリングされた面の修理も、多くの場合、必要とされ、高度な色合わせ及び古いスパッタリングから新しいスパッタリングへの滑らかで光学的に均一な移行を達成するために、特別なケアが必要となる。
【０００４】
最も一般的な種類のスパッタリングは、粉体塗装及びエアブラシ又は塗装ガンによる吹き付け塗装であるが、例えば、船舶建造で知られているような吹き付けプラスター、吹き付けミネラルウール、吹き付け若しくは発射コンクリート、吹き付けアスベスト、自動車で知られているようなボディ底面コーティング、又は他のスパッタ作業のような、他の多くの異なる種類のスパッタリングがある。また、サンドブラストは非常に似ている技術分野であり、スパッタ材料によって面を覆う代わりに、スパッタリングで使用されているものとほとんど類似した原理を使用して、浸食性材料の放出ジェットによって面を浸食させる。
【０００５】
例えば、自動車業界では、シートメタル又はボディ部を塗装する塗装ロボットの使用が、一般的な現状技術である。このような作業を遂行するロボットは、熟練技能者によって、この目的のためにプログラムされるか、又は、教え込まれる。
【０００６】
文献FR 2 850 322は、大きな面に画像を印刷する装置を開示する。この装置は、手で保持及び移動させてもよく、そして、面上の位置及び方向を決定することが可能である。装置は、どの色が面上に適用される必要があるか決定するために、装置の現在位置の情報を使用する。この決定は、決定された座標と装置のメモリに保存された画像を比較することによって、達成される。そして、保存された画像が、塗装される面に重ねられる。
【０００７】
US 6,299,934では、ＧＰＳ制御の塗料噴霧システムが、ペイントスプレーヤドライバプログラム及びＧＰＳペイントスプレーヤを含む。ＧＰＳペイントスプレーヤは、ＧＰＳレシーバ、ユーザが図柄を地理的な位置に変換することを可能にする地理的コンバータ、図柄の地理的位置と現在のＧＰＳベースの位置との間の位置マッチを検出する位置コンパレータ及びマッチした位置で塗料を噴霧するための噴霧ノズルを備える。前記地理的な図柄は、グラウンド、壁又は駐車場のいずれかに記録可能である。
【０００８】
US 2009/0022879は、位置依存性の方法で制御される置換可能な塗料塗布装置によって、塗料又はニスを大きな面に適用する方法に関する。前記装置は、参照マークを使用するリアルタイム位置測定システムの置換可能な一部を含む。
【０００９】
KR 102006009588は、多関節ロボットの腕の位置を遠隔制御により自動で操作するために多関節塗装ロボットの注入位置を制御する方法を提供することによって、塗料原料が目的物に正確に注入される。
【００１０】
JP 10-264060では、労働者の才能に関係なく、誰もが簡単に短時間でロボットアームに動きの指導をするための、すなわち、正しい位置及び姿勢に塗装機械を維持することによって塗装するための、システムが提供される。ロボットアームの先端に設置された画像センサ及び距離センサの出力信号に基づいて、塗装機械の前進経路は、画像プロセッサによって算出され、塗装機械の位置及び姿勢は、距離／姿勢計算機によって算出される。コントローラでは、ロボットアームの各軸の制御パラメータが、駆動装置に出力され、そして、駆動装置によって動かされるロボットアームの各軸の制御パラメータが、時系列で記憶装置に保存される。その一方で、塗装機械と塗装面の距離を規定値で維持し、塗装機械が塗装面に直面し、及び、塗装機械が前進経路に沿って移動するように、フィードバック制御が実行される。
【００１１】
JP 2006-320825は、例えば、航空機を塗装するための自動制御塗装車両を記載する。一度、面の十分な保護を達成し、他方で、適用された塗料の重量を可能な限り軽くするために、航空機の塗装面の厚みは完全に正確でなければならない。アクチュエータヘッドを有するアームの動作及び移動を制御し、そして、記憶手段に保存された塗装範囲又は領域の情報並びに前記アームの姿勢及び位置情報に基づいて、塗装される面に対して塗装工程を実行するアーム制御手段を車両は備える。車両及びヘッドの位置は、ＧＰＳ、及び、ヘッドと目的物の間の距離を測定する距離計を使用して、決定される。
【００１２】
文献DE 10 2008 015 258は、塗装ロボットによってガイドされる面をスパッタリングするための霧化器（噴霧器としても知られている）によって、自動車のボディを塗装する塗装ロボットに関する。多彩な塗料の適用が、塗料交換装置を使用することによって実現される。
【００１３】
FR 2 785 230は、地面で再現される絵図についての、画像再現のための地面ロゴ刻印技術に関する。この技術は、コンピュータによる光学システムから地面に輪郭を複写する。次に、描かれた輪郭内が、微粉化ジェット塗料によって塗り込まれる。地面ロゴ刻印技術は、既定の広告ロゴ又は絵図の地面プリントを製作する。コンピュータ統合光学システムによって形成されたステンシルが、地面に投影され、そして、微粉化ジェット塗料が、地表面に適用される。
【００１４】
KR 100812725では、適切な回転角速度、接近速度及び後退速度でスプレーガンを制御することによって、同じ噴霧距離で、そして、直交した塗装区画内の噴霧目標点の漸進的な速度で、塗装作業を行うために、塗装ロボットの位置及び角度を制御する方法が提供される。目的は、面へ均一な吹き付け塗りをすることである。
【００１５】
US 5,935,657は、２つの別々な列の噴霧ノズルを有した複数ノズル塗料噴霧システムを開示する。両方の列には、無気の加圧された源からの塗料が供給され、そして、それぞれの列への加圧された塗料の流れを止めるために、個々の列が遮断弁を有する。アセンブリ全体は、横方向外側に延びる一組のアームを有したローラスタンドに設置される。使用の間、塗装工は塗料噴霧を開始させ、壁に沿って装置を押すだけである。横方向のアームは、噴霧ノズルを壁から固定した距離に維持する。塗料の塗膜は、均一かつ速やかに壁に適用され得る。
【００１６】
これらの面スパッタリング用途で使用される基本原理は、例えば、塗料のようなスパッタ材料を、ノズル手段からターゲット面に放出又は射出することである。この原理を達成するために、スパッタ材料をノズルの外へと押し出すノズルの内側又は前に、圧力が蓄積され、又は、スパッタ材料が、ノズルを通過して若しくはノズルの隣に射出される気体若しくは液体のジェットによって、運び出される。これを実現するための最も一般的な例は、塗装ガン又はエアブラシで知られているもの、及び、インクジェット式印刷で知られているものである。
【００１７】
新しいインクジェット式プリンタのような技術は、１０センチメートルから１センチメートル未満の距離の小さいスポットサイズで塗装するために、利用可能である。このような低発散放出技術はまた、マスキングなしの吹き付け塗り、塗装範囲上でのリアルタイムの色混合若しくは色変更、又は、ある色から別の色へと色のフェードを可能にする。
【００１８】
問題は、上記スパッタリング用途のためのそのようなシステムを制御することであり、特に非ロボットの場合、すなわち、完全手動操作の場合であり、又は、塗装ツールが手持ち式であるとき、または、塗装ツールがガイドレール若しくは例えば重量補償アーム等に部分的にだけ支持されるときに問題となる。
【００１９】
壁、産業構造物、自動車ボディのような工業製品、大きな機械部品等の目的物をターゲット面として手作業で塗料又は粉末を適用することは、例えば、損傷を受けた部分を修理又は交換した後又は一定の範囲のみ塗装した後に、面の一部だけを塗装すべき場合には、特に困難である。更に、面に適用すべき、ロゴ又は画像若しくはＣＡＤファイルとして利用可能なイメージなどの定義済みのパターンを、塗装することは、かなりの労力を要することがあり、そして、エアブラシを使用する場合には、スパッタリング、塗装又は粉末塗装ツールを取り扱う手引き並びに確実な位置及び姿勢に関する経験並びに知識、並びに、塗料の粘度、乾燥状況及び他の様々な労働中のパラメータの知識が必要な熟練技能者を要求する。
【００２０】
手持ち式の又は部分的にのみガイドされるスパッタ装置を使用する場合には、スパッタリングを建築物の内部又は外部で行うことができるが、解決されなければならない主要な課題は、塗装される面上において手作業で装置を動かすダイナミクス、換言するとユーザの動作である。このダイナミクスは、塗装又は粉末塗装ツールの、塗装されるターゲット面と関係した任意の方向への距離、角度及び速度の急速な変化を含むことがあり得る。
【００２１】
修理する場合、又は、既に塗装された面に塗装を加える場合には、既に存在する色の種類、性質、及び作業前の厚みを見出すとともに、特に労働現場にいる間には、一致する色を購入又は自己混合するのに大変時間がかかることもあり得る。
【００２２】
例えば、塗装される面に設置されたケーブル又はパイプを含む壁といった、スパッタリングされる必要のあるターゲット面の突然の途切れと同様に、非平面（３Ｄ）もまた更なる課題である。
【００２３】
したがって、本発明の目的は、不安定又は最適ではないユーザの取り扱いの結果として生じるスパッタリングに対する負の影響を減少させる、改良された手持ち式の面スパッタ装置を提供することである。
【００２４】
本発明の更なる目的は、ユーザの最適ではない取り扱いの影響を積極的に補正する、改良された手持ち式面スパッタ装置を提供することである。
【００２５】
更なる目的は、ユーザが一般的なスパッタ作業を成し遂げるのを支援する面スパッタ装置を提供すること、及び、所望のスパッタリングの結果及び特性を達成することである。
【００２６】
本発明の特別な目的は、ユーザが手持ち式スパッタ装置で既定のスパッタリングパターンをターゲット面に正確に適用するのを支援することである。
【００２７】
本発明の更なる目的は、ターゲット形状、存在するスパッタ色、存在するスパッタ厚、存在するスパッタリングされた及びスパッタリングされていない範囲、温度などの、ターゲット面の特性に左右される放出特性を自動調整することが可能な装置を提供することである。
【００２８】
本発明の独自の目的は、所望の色又は材料特性に予め混合されるスパッタ材料の必要性を回避する装置を提供すること、並びに、その結果伴われる交換及び洗浄工程の労力を省略又は低下させることである。
【００２９】
本発明の別の独自の目的は、現在のスパッタ作業並びに装置の空間的位置及び動きに左右される、装置の放出特性を自動で調整することである。
【００３０】
これらの目的は、本独立請求項の特徴を実現することによって達成される。他の又は有益な方法で本発明を更に発展させる特徴は、本従属請求項に記載される。
【００３１】
本発明によれば、上述の欠点は、スパッタ材料をターゲット面に放出するための少なくとも１つのノズル手段を含む、手持ち式の、動的に移動可能な面スパッタ装置を提供することによって、克服可能である。この放出は、連続可能で、スパッタ材料の連続流をもたらし、又は、材料の細かく分割された部分若しくは滴を射出することによってパルス化可能で、その結果、高いパルス繰り返し周波数の場合に、パルス状の射出をスパッタ材料の準連続流として解釈することも可能である。
【００３２】
スパッタ装置は、また、ノズル手段の放出の特性、特に放出方向、放出速度、放出発散性、放出幅、放出形状及び／又は放出材料比率、パルスタイミング、パルス幅並びにパルス繰り返しを制御するノズル制御機構を含む。射出されるスパッタ材料を提供するために、スパッタ装置は、内部又は外部の材料タンクに結合可能なスパッタ材料サプライを含む。スパッタ装置は、更に、所望のスパッタリングデータを有するストレージを含み、ストレージは、固定設置されたメモリ手段として、メモリカード、USB-Stick等を受け入れるスロットとして、及び、有線又は無線ネットワークストレージとして実施可能である。所望のスパッタリングデータは、予め定義され、そして、ストレージに記憶されたデジタル画像又はＣＡＤモデルに含まれる。
【００３３】
空間参照ユニットは、特に、少なくとも５つの自由度で、ターゲット面に対してスパッタ装置を参照するために含まれる。参照は、慣性計測装置（Inertial measurement unit（ＩＭＵ））、電子距離計（Electronic distance meter（ＥＤＭ））、測地装置（Geodetic instrument）、立体カメラ（Stereographic camera）、３Ｄスキャナ（3D-Scanner）、及び／又は、スパッタ装置の外部に配置された空間参照ユニット用の参照マークなどの、位置、角度、及び／又は慣性判定手段によって行われる。
【００３４】
計算手段は、空間参照ユニットによって獲得された情報に従って、及び、所望のスパッタリングデータに従って、ノズル制御機構による放出を自動で制御する。
【００３５】
ターゲット面上の実際又は予測されたスパッタリングが可能な範囲としての、実際又は予測されたスパッタリングスポットが、スパッタ装置の実際又は予測された空間参照、ノズル手段の実際又は予測された放出特性の一群、並びに、ノズル手段のターゲット面に対する実際に測定、計算された又は予測された距離及び傾斜角に左右され、ターゲット面が所望のスパッタリングデータに従ってスパッタリングされるようにノズル手段の放出の特性を変化させることによって、このスポットが評価及び調整されるように、計算手段は構築される。
【００３６】
ノズル手段の放出の特性は、所望のスパッタリングデータに従ってターゲット面のスパッタリングを達成するように、ターゲット面上に決定された現在スパッタリングが可能な範囲によって制御され、スパッタ装置の空間参照、ノズル手段の放出の方向、及び、ノズル手段からターゲット面への実際に測定された距離に左右される。
【００３７】
手にガイドされる装置での、所望のスパッタリングデータに従った、スパッタ材料のターゲット面へのマスキングをしない用途のためにノズル手段を制御するように、計算手段は構築される。
【００３８】
ノズル手段からスパッタ材料を押し出すために使用される圧力によるスパッタ材料の放出の他に、特に超短波を使用して、スパッタ材料の滴を「噴出させる」他のシステムがある。
【００３９】
他の放出システムは、陰圧を作り出しそしてスパッタ材料を運び去る空気又はガスのジェットの迂回によって、ノズル手段からスパッタ材料を「吸引する」。
【００４０】
特に、現在スパッタリングが可能な範囲は、放出特性の例としての、現在の放出方向及び現在の流れの発散性で、ノズル手段からターゲット面へと向かう材料の滴、液滴流又は連続流の形で、放出されたスパッタ材料がぶつけられるであろうターゲット面の一部と定義できる。
【００４１】
放出されるスパッタ材料の発散性については、ジェットは零ではなく、ターゲット面の現在スパッタリングが可能な範囲の大きさは、この発散性及び向けられたノズル手段とターゲット面の間の距離に左右される。ターゲット面の現在スパッタリングが可能な範囲の形状は、更に、ターゲット面に対する放出の方向の傾斜角に左右され得る。
【００４２】
最も単純な実施形態の１つとしては、スパッタ材料によってターゲット面の均一な塗装を達成するために、ターゲット面への距離及び／又は傾斜角に従って、ノズル（単数又は複数）の放出特性を自動で調整する、手持ち式の塗装ガンを挙げることができる。
【００４３】
別の実施形態では、例えば、進捗状況及び所望の結果を確認するために、カメラによって、例えば、ターゲット面の所望の範囲全体を監視することにより、スパッタリング工程を更に観察可能で、必要であれば、所望のスパッタリングの結果を達成するように放出特性が調整され得る。
【００４４】
より高度な作業は、壁、地面、天井、シートメタル又は別のターゲット目的物上で塗装装置を手で動かすことによる、会社のロゴ、広告グラフィックス又は他のテキスト若しくはグラフィックアイテムといった塗料パターンのターゲット面への吹き付けである。本発明によれば、この作業は、特に、遠隔地でも簡単な取り扱い及び動作を可能にするガイドのない、手持ち式の装置によって、屋内及び屋外で行うことができる。充電式バッテリ及び／又はエアタンクの場合には、電源さえ利用できない接近困難な又は遠隔の範囲でこのような装置を使用することも可能である。
【００４５】
基本的なバージョンでは、装置は、ターゲット目的物に対する現在の座標、姿勢及び／又は距離などの空間参照を決定し、スパッタ材料、特に塗料を放出又は噴霧すべきかをこの空間参照に基づいて決定する。塗料を噴霧するかどうかの判断において、装置は、現在の範囲が既に塗装されているのか又は未塗装のままにすべきかのような、更なる情報を取り入れることもできる。
【００４６】
この更なる知識を獲得するために、スパッタ装置は、スパッタリングの間に既にスパッタリングがされた範囲の位置の履歴がオンラインで保存されるデータストレージを含むことができる。ストレージは、所望のスパッタリングデータを含むこともできる。このデータは、ターゲットに適用される、所望のパターンが空間的に左右されるように、保存可能である。つまり、所望のスパッタリングデータは、例えば、単一色の車両ボディの典型的な塗装ガンの吹き付けの場合のような、単一のスパッタ材料を有するターゲット面の、平らな、滑らかな、均一な被覆に関する情報を意味するのではなく、色の加えられている型の製作、広告板塗装、面へのテキスト又はレタリング用途等のような、パターンを適用するためのエアブラシ塗装の技術と同等なスパッタリングに関する情報を意味する。
【００４７】
本明細書ではノズルと称される手段によって行われる、スパッタ材料の放出に依存的なスパッタリング工程の制御は、放出方向、発散性、圧力、速度、材料比率等のような一定の特性を有し、そのいずれかが、ノズル制御機構によって、固定及び可変的に制御され得る。単純な場合には、これはオン／オフ制御であるが、特にエアブラシ、塗装ガン又はインクジェット式印刷の技術的領域では、放出に影響を与えることが公知の多くの高度な方法がある。
【００４８】
スパッタリング工程の制御は、現在使用されるスパッタ材料に関する情報に更に左右される可能性があり、この情報は、色、種類、粘度等を含むことができる、この情報は、手で入力されるか又は自動で決定され得る。
【００４９】
ターゲットに適用される所望のパターンは、パターンのデジタルＣＡＤ状設計に基づくことができる。必要に応じて、例えば、曲線状のターゲット面又は周囲又は目的物の場合には、どこでスパッタリングを開始すべきか、どこで停止すべきか等を定め、デジタル設計又は模型に含めることも可能で、そして、二次元又は三次元模型で表示することができる。
【００５０】
空間参照は、既に適用されたか、又は、適用されてはならない範囲への塗装を回避することを可能にする。それ故、装置は、リアルタイムの方法で、例えば、ディスプレイ又はターゲットに投影されたオリジナルのＣＡＤデータの重ね合わせ（オーバレイ）によって、既に塗装された範囲を保存することができる。
【００５１】
スパッタ装置は、単一の、又は、例えば図３に示すような列又は吹き付けバーに配置された複数の、ノズル手段を含むことができる。
【００５２】
ノズル制御機構は、短い反応時間で、それぞれのノズルを調整することを可能にする。まだ残っている反応時間の影響を減少させるために、ノズルのための制御アルゴリズムは、反応時間の予測を含むことができる。他の実施態様では、ノズル特性は、単一のアクチュエータによって、複数のノズルのために調整され得る。
【００５３】
手によるガイド（誘導）の高い運動性及び不確実性は、塗装圧、ジェット幅及び方向のような放出特性の、リアルタイムでの修正によって、解決されるか又は少なくとも減少され得る。ノズルの放出方向の角度調整によって、特に、いくつかの機械的なマイクロドライブによって、又は、ノズル形状を調整するか若しくは側方から空気を注入することによって、方向は調整可能である。また、射出された材料の流れの形状は、例えば、スパッタ材料のジェットを所望の輪郭若しくは方向に成形するためにいろいろな側から空気を注入するような流体力学的な手段によって、又は、ノズルを形成及び／又は移動させるような機械的な手段によって、ノズル制御機構によって影響を及ぼされ得る。
【００５４】
空間位置参照に加えて、すなわち、傾斜角の決定を伴って又は伴わずに、局所１Ｄ（距離）、２Ｄ若しくは３Ｄ空間参照又はジオ参照に加えて、速度及び／又は加速度が評価されて制御工程に取り入れられ得る。標的距離だけの空間的依存性の単純な形に加えて、一般的な手持ち式装置は５又は６自由度（ＤＯＦ）の空間参照を使用し、１つの方向又は向きへ固定したガイドも参照される自由度として考慮されうる。
【００５５】
所望のスパッタリングの結果を達成するために、スパッタ材料のタイプ、種類、色及び／又は粘度についての知識、並びに、スパッタ材料の乾燥又は硬化に影響を及ぼしている環境パラメータは、以下で詳細に説明されるように、ノズルの特性の自動制御に取り入れられ得る。
【００５６】
特に、塗装／粉末塗装ツールの塗装される面に対する距離、角度及び速度の変化といった、手持ち式ツールを手で動かすダイナミクスを制御することは、ノズルの吹き付け力、圧力、ジェット幅又は方向を適合させることになる（これらの特性がこの特別なツールで変化する場合）。
【００５７】
複数のノズルの装置の場合には、各々のノズルのターゲット面に対する座標、方向及び／又は距離は、各々のノズル特性を個々に調整するように決定され得る。この決定は、位置及び向きのためのセンサによって行うことができ、バー型の場合も同様である。
【００５８】
単一のノズルのためには、１つの座標、方向及び／又は距離を決定するだけで十分であり得る。
【００５９】
拡大インクジェット式プリンタのように動作する複数のノズル又は注入システムは、ＲＧＢ、ＣＭＹＫ、ＨＳＶ等のような原色セットを適用することによって色を適用させ、白及び黒のようないくつかの特別な色又は金、銀、透明塗料等のようなスポットカラーによって拡張されてもよい。一定の作業のために使用される色は、所望の出力色の所望の範囲及び可変性に従って、画定可能である。
【００６０】
今日では、市販されている利用可能なスパッタ材料射出システムがあり、１０センチメートルより大きいターゲットまでの距離から、１センチメートル未満のターゲット上のスポット径又は大きさで、放出方向にスパッタ材料のスポットを吹き付けることができる。スポットの実際の大きさは、標的距離を変化させることによってだけでなく、スパッタ材料を吐出するノズルの放出特性を調整することによっても、調整可能である。これは、例えば、放出圧力、放出される材料の量、放出速度、ノズルの幾何的形状を変化させることによって、空気ジェット等を支援することによって、行うことができ、発散性及びターゲット上のスポットの形状に影響を及ぼす。
【００６１】
つまり、距離を変化させる場合でさえ、更に後述するように、算出又は測定が可能であり、ターゲット面上に所望のスポットの大きさを達成することが可能である。これらのスポットは、１秒につき数百のスポット以上の高い頻度で、射出可能である。
【００６２】
これらの新しい放出システムは、また、エアガンで公知のミスト開発、並びに、結果として生じる健康問題、及びスパッタリングしてはならない環境の汚染に関して利点を有することができる。また、カバーによって環境からのスパッタ材料の望ましくない漏出を防止する必要性を減少させるか、または省略することが可能である。別の態様は、増加したスパッタ材料の活用、結果としてコスト、環境汚染、及び健康問題の減少がもたらされる。
【００６３】
異なる色は、ターゲット面上で隣同士にスポットクラスタ又はドットマトリックスで適用されることが可能で、例えば、壁、地面、目的物等で、ターゲット面にカラースポットをかぶせることによって色材の実際の混合が達成され、又は、距離から観察されるときに所望の色彩の印象を得るために、例えば、紙印刷の分野において公知なように、異なる大きさ、分布若しくは密度で、異なる色の小さなスポットを隣同士に配置することによって、所望の色が達成される。
【００６４】
このようなシステムは、また、マスキングのない吹き付けを可能にする。（例えばＣＡＤ図面によって）定義済みの一定のパターンのために、色は、前もって混合され、次いで、スパッタ材料を保存する塗料タンクへ積み込まれ得る。複数のノズル又は注入システムは、例えば、２色のためには２列、複数の色のためには３列以上の、１列以上のノズルの列を有することができる。３色又は４色の混合で、（例えばＣＭＹＫ―シアン、マゼンタ、イエロープラス黒、又は、ＲＧＢ―赤、緑、青プラス黒、インクジェット式印刷で公知なように、白の下地に適用した場合）色の広い範囲を混合するのに十分であるので、現在の設計に必要な色ごとにノズルの列を使用することが可能であるが、多くの場合、必要でない。
【００６５】
ターゲット面を均一に覆わなければならない予混合色を使用するときは、対応するいくらかのノズルの列は、小さなスポットだけでなく、１ストロークでターゲット上の広い範囲も覆うために、同じ色を放出している列全部を使用可能である。ノズルは個々に制御され得るので、全体の放出特性は、例えば一定のノズルを停止させるか又は射出幅／発散性を調整することによって、ターゲットの形状及び所望の吹き付けパターンに従って、調整できる。
【００６６】
スパッタ材料の所望の粘度を達成する溶剤の更なる混合を行うことも可能である。更に、純粋な溶剤の射出は、ターゲット面の若しくはスパッタ装置の又はその双方の洗浄目的のために使用可能である。これは、例えば、スパッタ材料及び／又は溶剤の間の選択を可能にする１つ以上の弁によって、行うことができる。
【００６７】
紫外線放射又は熱のように一定の環境の影響によって硬化可能であるスパッタ材料が使用される場合、スパッタ装置は、例えばＵＶランプ又は赤外線ラジエータといった、ソースを備えることができ、現在スパッタリングがされているか又はつい最近スパッタリングがされたスポットだけを、少なくともおおよそ、覆うレーザ光源によって実施され得る。
【００６８】
別の種類のスパッタ材料は、硬化に２つ以上の構成要素の混合を必要とされ得る。これらの構成要素の混合は、スパッタ装置内部で、特にノズル内部で、又は、構成要素の各々のためにノズルの１つの前の外側で、又は、直接ターゲット面上で実行できる。例えば、ＧＲＰ又は繊維ガラスのような繊維強化プラスチックでターゲットをスパッタリングするために、繊維材料及びポリエステルのような２―部分―エポキシ材料の２つの構成要素を平行に吹き付けることが、可能である。任意に、これらの３つの構成要素の混合が、また、１つのノズル内部で実行可能で、そして、既に混合されたスパッタ材料が次いで放出される。
【００６９】
他のスパッタ材料は、例えば熱可塑性材料又はワックスのような、液化に予熱を必要とすることが可能で、よって、ノズル及びスパッタ材料サプライは、加熱されることを必要とする、そして、場合によっては、また、スパッタリングのターゲットが、例えば赤外線による、特に射出されたスパッタ材料と類似した方向のレーザビームによる、加熱を必要とする。
【００７０】
塗装用途では非常に一般的である複数の層スパッタリングの場合、装置の動きのダイナミクスだけでなく、塗料又は粉末の面への適用の間の時間差も扱われなければならない。これは、例えば、空気の及び／又はターゲット面の（例えば赤外線センサで測定される）温度、風速度及び／又は湿度といった、スパッタ材料の乾燥又は硬化のための環境条件パラメータの決定に関連して、行うことができる。
【００７１】
他のセンサを、例えば、スパッタ材料の粘度、濃度及び／又は流量、を測定するために、含むことができる。このため、対応する測定センサは、装置に含まれるか、又は、スパッタリングツールの環境に及び測定されたパラメータをツール制御へと移すターゲット面に、配置可能である。
【００７２】
上記のように、フィードバック制御は、例えば、現在位置、姿勢及びユーザダイナミクスのような、コンテキストベースのパラメータに基づくことができ、そして、位置及び傾斜角の修正及び予測並びに環境パラメータ、並びに、経路検索のために使用可能である。経路探索は、ターゲット上の塗料又は粉末の所望のパターンについての情報を含む所望のスパッタリングデータに、基づくことができる。スパッタリングシステムは、所望のスパッタリングデータに基づいて、現在のスパッタ作業のための最適化された経路及び方法を決定することができ、そして、面上のパターンを発生させるようにオペレータを誘導するために、使用することができる。計画は、また、続けて塗料の複数の層を適用するのを助けることができる。そのため、色、粘度、種類、乾燥／硬化時間等の、表面状態又は塗料タイプに関する態様及びパラメータは、同様に最適化工程に含まれ得る。
【００７３】
計画ツールは、方法を準備及びシミュレーションする際に、オペレータを支援することができる。計画は、遠隔コンピュータで実行されることができ、又は、ユーザ―相互作用のための対応した入力及び出力手段を備える場合には、スパッタ装置自体に含まれることが可能である。
【００７４】
既に利用可能なデジタルデータに基づく仕事に先だって、又は、ターゲットの第１の走査、グラフフィックシミュレーションを含んでもよい第２の計画及びスパッタ作業の第３の実行によって、計画を行うことができる。計画は、実際のスパッタリング工程の間に、オンラインで、相互作用的に行うことができ、そして、自動で反応するか又は可能な問題をユーザに通知することが可能なターゲット面の思いがけない障害又は不確定性に反応することを特に可能にする。
【００７５】
例えば、ＣＣＤカメラ、ＲＩＭカメラ、レーザ走査器又はステレオ画像方法を使用して決定することができる、面上の突然の又は予期しない割込みに関する情報を、計画は含むこともできる。
【００７６】
所望の及び／又は最適化された経路上にオペレータを誘導するために、装置は、オペレータに所望の移動方向を示すためのいくつかの単純な記号ランプを備えることができる。所望の運動は、また、ディスプレイ上の記号によって示され得る。例えば、オペレータを誘導するために、所望のスパッタリングをする範囲内にスパッタ装置を楽に保つことができるように、所望の経路から現在のずれを示すことができる。本発明によって、ずれを自動で修正するか又は補正することができる。
【００７７】
現実に合わせて所望のＣＡＤデータ又は画像を上塗りすることも可能である。これは、実世界の画像をかぶせることによって、ディスプレイで行うことができる。画像は、オペレータへの所望のデータ及び／又は命令を有するカメラによってキャプチャされる。
【００７８】
塗装される面上へ、直接に、少なくとも現在の作業範囲周辺で、記号又はＣＡＤデータ若しくは画像の一部を投影することも可能である。
【００７９】
警告音又は音声命令のような音響的な信号、並びに、触覚手段によって、所望の運動を示すことも可能である。
【００８０】
スパッタ装置の、更に正確な表現をすれば、スパッタ装置のノズル（単数又は複数）の面に対する距離、位置、姿勢及び／又は方向を決定するためのセンサは、二次元又は三次元で、又は、２つのアンテナを使用する場合は方向であり、又は、３＋のアンテナを使用する場合は姿勢であり、屋外に配置するための、ＧＰＳであり得る。本発明のスパッタ作業のための、ＤＧＰＳ又はRTK-Stationsのようないくつかの公知の精度強化したＧＰＳの使用は、スパッタ装置の性能及び精度を更に増加させることができる。
【００８１】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）の他に、類似した原理に基づく、ローカルポジショニングシステム（ＬＰＳ）も使用可能であり、「人工衛星」を使用して、地面、又は、壁、天井、塔、屋根、三脚等の別の目的物に取り付けられた局所的な固定（基地）局として実施され、位置測定のための電磁波を送信及び／又は受信している。このようなＬＰＳシステムは、また、例えば、建築物の内部、又は、軌道衛星が十分に見えない状態で使用可能である。更に、位置精度は、ＧＰＳと比較して、ＬＰＳで増加可能である。
【００８２】
また、例えばLeica T-MACのような、レーザ追尾装置が使用可能で、それ故に、スパッタ装置は、位置及び姿勢の決定のためのターゲット手段を備えることになる。このようなシステムは、屋内で、及び、屋外で使用することができる。
【００８３】
１つ以上のレーザ走査器又は他の三次元スキャナも使用可能で、直接又は間接的にターゲット面又は他の参照物体、参照点若しくは標点に対して、幾何学的に装置を参照するために、スパッタ装置に含まれ得る。スパッタ装置及び／又はターゲット面の位置／向きを測定するために、また、レーザスキャナ（単数又は複数）は、スパッタ装置の外部の基準点に配置可能である。後の事例においては、測定情報は、有線によって、又は、無線手段によって、スパッタ装置に発信可能である。このような方法を使用するときは、装置からターゲット面への距離を決定することが可能であるだけでなく、例えば、ターゲット面上の障害物又は妨害物を検出することも可能で、この障害物又は妨害物は、特にそれらの形状に従って、回避又は取り扱い可能である。
【００８４】
スパッタ装置は、少なくとも３Ｄ空間の位置、速度、加速及び姿勢のサブセットを決定可能な、慣性計測装置（ＩＭＵ）を含むこともできる。
【００８５】
別の解決策としては、ターゲット面の特性を決定するための、１つ以上のカメラの使用が挙げられる。単一のカメラは、例えば、ターゲット上の妨害物を決定し、既に塗装された範囲を決定し又は塗装された結果を検査することが、可能である。また、形状及び／又は規模が距離又は姿勢に左右されて変形する、ターゲット面の上へのいくつかのパターンの投影と特に組み合わせて、単純な三角測量方式をベースとした距離及び／又は姿勢測定が、カメラ画像に基づいて、実行可能である。複数のカメラを用いて、面又は別の参照目的物に対する位置及び／又は姿勢を決定する、立体画法の方法を使用することも可能である。
【００８６】
範囲イメージング測定（ＲＩＭ）センサは、面をスパッタリング前又はスパッタリング中に、ターゲット面の３次元モデルを決定するために、使用可能である。位置及び姿勢を含む空間参照の他に、このセンサは、また、妨害物の検出を可能にし、そして、スパッタリングの進行の画像化を確立することができる。
【００８７】
例えば、スパッタ装置を関節式のアームなどに取り付ける等の、機械的な手段によって、ターゲット面に対するスパッタ装置の位置及び／又は姿勢を決定することも可能である。
【００８８】
座標は、自由に定義された全体、地域若しくは局所座標系、又は、例えば、自動車ボディのような製造物若しくは壁が塗装されなければならない新しい建築物などの、正確に知られている幾何学的形状の目的物のための、ターゲット面に対する座標を指すことができる。
【００８９】
また、電子距離測定（ＥＤＭ）装置又はレーザ測距器は、本発明によって放出特性を適合させるために、ターゲット面までの距離を決定することができる。複数のＥＤＭの使用又はその測定ビームを屈折させることによって、ターゲット面までの距離を決定するばかりではなく、傾斜を決定することも可能である。
【００９０】
例えばレーダ、超音波、赤外線、無線信号、などの、ライトとは別の波長を有する信号に基づく装置と、上述のレーザ装置が置換可能であることは、当業者には明らかである。
【００９１】
更に、上述の空間参照の方法及び装置の複数の異なる組み合わせが使用可能である。例えば、ＧＰＳプラスＩＭＵプラス・コンパス・プラス傾斜計は屋外用途のために、又は、超音波をベースとした電子距離測定ユニットは、全体参照などを達成するためにＲＴＫ修正ＧＰＳ配置と組み合わせてターゲットへの距離を決定するために、使用できる。
【００９２】
別の例は、ターゲット距離決定のためのＥＤＭを有するターゲット面に対する空間参照のためのＬＰＳの組み合わせである。例えば、運動のダイナミクスを扱うためのＩＭＵによって、拡張することもできる。
【００９３】
一般的な作業は、また、塗装面の修理である。修理とは、以前にスパッタリングされた壁、地面、天井又は目的物上への、同一形式の塗料の吹き付けを意味するが、その塗料は、退色、消滅したか又は、いくつかの事故若しくは修繕工事によって破壊されている。
【００９４】
本発明では、塗料のタイプ又は色は、作業中に、ターゲット上でリアルタイムに決定可能である。これは、少なくともターゲット上の塗料の色、可能ならばタイプも、更には、厚さまで決定する、センサを必要とする。例えば、従来技術において公知であるように、これは、色のための検量ＣＣＤ／ＣＭＯＳカメラによって、又は、シートメタルの塗装厚決定のため塗料メータによって行うことができる。
【００９５】
色を決定するために、広いスペクトル域を覆う、光源によってターゲットを照らすことも、有益であり、カメラ又は自動カラー判定が使用されないときに、オペレータが自分の仕事を監督するためにも有益である。損傷を受けたか又は異なる塗料の場合には、例えば、かき傷又は落書きを消すために、それらの障害は検出可能で、更に、以前の色が判定され得る（又は、オペレータ、ＣＡＤシステム若しくはデータベースによって特定される）。
【００９６】
決定された色は、それから、混合及び装填されるか、又は、スパッタ装置によってオンラインで混合され得る。適切な色は、それから、塗りつぶされた範囲又は修理される範囲に適用される。この範囲は、例えば光学カメラのようなセンサによって決定することもできる。修理が必要な範囲を決定するために、新しい又は追加のスパッタ材料が面に適用されなければならないかを判定するために現在のスパッタ厚を決定することも可能である。
【００９７】
スパッタ装置が専用のノズルを備えるときは、新しいスパッタリングをひっかかれた範囲に適用する前に、１つのスパッタ装置によって、ひっかかれた範囲が、また、例えば、準備、掃除及び「研磨」され得る。
【００９８】
塗装ロボット又は手動スパッタリングワークステーションのような単一ノズルシステムにとって公知なように、ロボットアーム又はガイドレールべース直線（１Ｄ、２Ｄ又は３Ｄ）動作ロボットのような、いくつかの種類の機械的な支持ユニットを使用することによって、複数ノズルの装置又は特にインクジェット式のような装置は、ターゲット範囲又は面上を動かされ得る。機械的な支持のためにだけではなく、スパッタ装置の位置の決定を可能にする、関節式であり得る公知のアーム又は列ガイドもある。このような支持体は、オペレータにほぼ零の力を要求する手動の面スパッタリングを可能にする、例えば、スパッタ装置の重力の補整を含むこともでき、それによって、時間がかかるスパッタ作業の、労働者の疲労を減少させることができる。
【００９９】
このような機械的な支持体を使用するとき、支持体が、スパッタ装置の十分に正確な位置決定又は位置測定を可能にする場合には、スパッタ装置及び／又は支持ユニットに含まれるセンサによって、又は、存在する場合には、同様に、モータリゼーションシステムによって、位置及び姿勢は、部分的に又は完全に決定され得る。
【０１００】
姿勢が全方向で決定され得るので、機械的な支持体は、装置を、例えば、平行に、又は、ターゲット範囲若しくは面上を同じ傾斜角で、動かす必要がない。
【０１０１】
面への破損を回避するために、従来技術のローラは、近接センサに置換可能で、ターゲット面に向けられる。オペレータの手を誘導するか若しくはノズルの放出特性を調整するために又はその両方のために、これらの近接センサの出力は、次いで使用可能である。
【０１０２】
本発明による方法並びに本発明による装置及び設定を、図面に概略的に示された実施例を参照にしながら、単に一例として、以下で更に詳細に記載又は説明する。具体的には、
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】単一のスパッタ材料を放出するための単一のノズル手段を含んだ、本発明によるスパッタ装置の可能な実施形態の一例を示す。
【図２】複数のスパッタ材料又はそれらスパッタ材料の混合物を射出するための単一のノズル手段を含んだ、本発明によるスパッタ装置の可能な実施形態の一例を示す。
【図３】特定のスパッタ材料をそれぞれ射出するための複数のノズル手段を含んだ、本発明によるスパッタ装置の別の実施形態の更なる一例を示す。
【図４】本発明によるノズルの列を含んだ実施形態の、抽象化した図を示す。
【図５】壁画用途での本発明による手持ち式スパッタ装置の可能な使用例を示す。
【図６】本発明によるスパッタ装置の追加センサのための一例を示す。
【図７】手持ち式３Ｄ印刷用途での、本発明による面スパッタ装置の例示的実施形態を示す。
【図８】先行技術である、デカルト座標での３Ｄ印刷装置及びその適用を示す。
【図９】三次元目的物にスパッタリングをしている、本発明による面スパッタ装置の例示的実施形態を示す。
【０１０４】
図面中の線図は、一定の比で縮小して描かれていると考慮してはならない。
【０１０５】
図１は、本発明による手持ち式面スパッタ装置９の実施形態の抽象化した図を示す。この装置は以下の部品を含む。
【０１０６】
ターゲット面３上にスパッタ材料２を放出、射出又は噴霧するように設計されたノズル手段１。ノズル手段１は、ノズル手段１の放出特性（又は射出の特性）を制御するノズル制御機構４を含む。
【０１０７】
放出特性は、スパッタ材料２の放出ジェットの形状及び／又は方向に影響を与え、例えば、方向、ジェット形状、ジェット発散性、圧力、速度、材料比率、押し出し速度、集合状態といったパラメータ及び／又は放出されるスパッタ材料の組成等によって、定義可能である。
【０１０８】
スパッタ材料２（引用符号は放出されたスパッタ材料のジェットを実際に示す）は、例えば、液体、固体、気体又はこれらの状態の混合といった、種々の性質を有することが可能である。スパッタ材料の一般的な例は、塗料、仕上塗料、ラッカー、インク及び粉末であるが、それだけでなく、コンクリート、ワックス、プラスチック、アスベスト、砂及びその他多数の材料が、本発明に従って放出可能である。スパッタ材料２は、スパッタ装置９に配置された、タンク又は容器などの、ストレージ１２又は外部のスパッタ材料ストレージ１２からのパイプラインとして実施可能なスパッタ材料サプライ５によって、ノズル手段１に供給される。
【０１０９】
ターゲット面３は、また、シートメタル、壁、床、地面、天井、道路、機械、自動車又は航空機ボディ、艇体、衣服等のような、いろいろな目的物として、実施可能である。ターゲット面３は、また、前述の目的物の、一定の範囲に限定可能である。ターゲット面は、任意の形状であってもよく、端部、角部、凹部、障害物等も含む。
【０１１０】
ターゲット面３に向けられたスパッタ材料２の放出ジェットは、ターゲット面３上のスパッタ材料２のスポットをもたらす。スポットは、放出、及び、ノズル手段１とターゲット面３間の距離１１の特性、並びに、ターゲット面３に対する放出方向の傾斜に左右される、ターゲット面上のスポット形状及びスポットサイズ１０によって、特徴づけることができる。
【０１１１】
いろいろな放出特性をもたらすノズル手段１の、射出の放出特性を制御するノズル制御機構４は、放出の簡単なオンオフ切り替えから、例えば、モータ及び／又は弁、特にマイクロモータ及び／又はマイクロ弁によって調整可能な、機械的及び／又は空気力学的な手段による多様な上記放出特性の制御まで様々なものが可能である。放出は、また、圧電、熱的又は他の効果によって開始可能だが、これらの効果が、ノズル制御手段、及び、スパッタ材料サプライ５の圧力又は流速によって影響されることもあり得る。
【０１１２】
計算手段８は、ノズル調節機構４を制御又は調節する。計算手段は、マイクロコントローラ、組み込みシステム、パーソナルコンピュータ、又は、分散システムの形で実装される。分散システムでは、実際の手持ち式スパッタ装置が基本的な計算ユニットのみを含み、その計算ユニットは、他の計算手段との通信リンクを確立する。他の計算手段は、例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップ又はワークステーションなどの、手持ち式装置の内部のものよりも優れた容量及び性能を有することができる。
【０１１３】
計算手段８は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、メモリカード、USB-Stickなどで実施可能な少なくとも１つのストレージ、を含む、又は、に接続され、このストレージは、固定若しくは取り外し可能のいずれか、又は、その両者の組み合わせにすることできる。
【０１１４】
ストレージは、所望のスパッタリングデータ６を記憶するように構築され、このデータは、ＣＡＤ図面、ベクトルグラフィックス、（圧縮又は展開された）ビットマップ画像とすることが可能で、三次元情報を更に含んでもよい。スパッタリングが必要とされる回旋状、曲線状又は不規則のターゲット面３の場合には、スパッタリングデータは、二次元アートワーク情報の他に、面へのアートワークの三次元フィッティングに関する情報を更に含むこともできる。
【０１１５】
３Ｄの所望のスパッタリングデータを含む別の実施形態は、特に、スパッタ材料２の多層による、三次元スパッタリングを作り上げることができ、そこでは、前のスパッタリングを、現在のスパッタリングの新しいターゲット面３とみなすことができ、特に、スパッタリングが、スパッタ材料２の多層に適用される。本発明による手持ち式スパッタ装置９は、三次元以上で移動可能で、３本の直交軸に基づく公知の３Ｄプリンタ又はステレオリソグラフィを越える利点をもたらすことができる。したがって、本発明による層は、従来の３Ｄ印刷のように平行及び等距離のスライスに制限されず、層は様々な方向から適用可能である。その点で、各スパッタリング工程の実際のターゲット面は、前のものに傾斜させることができる。これにより、例えば、使用中に目的物に適用されるであろう機械的応力の方向に層を成形できるので、面スパッタ装置により作り上げられる３Ｄ目的物の機械的強度を改善することができ、換言すると、スパッタ材料層の向きを、スパッタリングされた目的物が使用されるときに予想される荷重の配分からみて最大強度を達成するように、任意に成形及び屈曲させることができる。いわば、本発明によるスパッタリングされる層は、張力線をたどることができ、これは現状技術のデカルト３Ｄ印刷での事例ではない。
【０１１６】
例えば、スパッタ装置９の空間の自由移動は、いろいろな角度から若しくは下部から又は３軸３Ｄ印刷システムではアクセス不可能な全体を通じて、スパッタ材料２の適用を可能にすることができ、最終の３Ｄ生成物にするために後に除去しなければならない支持ウェブ又はブリッジの必要性の減じた、複雑な構造物を作り上げることができる。所望のスパッタリングデータとしての三次元構造の適用は、特に、スパッタ材料２を硬化させる前述の方法を使用することができる。
【０１１７】
目的物のほとんどあらゆる側面及び角度からの、高度に複雑な構造物の手持ち式３Ｄスパッタリングを可能にするために、先に論じたように装置を移動させるとき、ユーザは、方向的に誘導され得る。例えば、直立した構造物は、ほぼ上部からスパッタリングにより作り上げることができるが、横向きの延長部は、ほぼそれぞれの側面からスパッタリングに適用可能である。言うまでもなく、スパッタリングの方向は、スパッタリングに適用される構造的な部分の方向に対して必ずしも垂直である必要はなく、ある程度傾斜させることもできる。限定要因は、スパッタリングされるターゲット面のシャドーイング、又は、スパッタ材料が面に定着しない非常に平坦なスパッタ角であり、どちらも明らかに回避されなければならない。スパッタ装置の手に持った動きのため、上述の条件は、特に自動化されたユーザ誘導によって、少なくとも近似する動きを、手が実行しなければならない好ましい移動ストロークのオペレータを示して、放出の可能な限りの微調整をノズル制御が処理できるので、簡単に達成可能である。また、オペレータ視点での所望の目的物の表示又は拡張現実表示が、誘導補助として使用可能である。
【０１１８】
この実施形態での用語「ターゲット面」は、その上に更に作り上げることが必要な所望の３Ｄ目的物の、既に作成された部分、下位部分の面、又は、断面とすることができる。このような面の向きは、一般的な高速プロトタイピングシステムのような、平行な平面スライスに限定されず、スパッタリング工程の間、一定の方向から、特に、面にほぼ直角である方向にスパッタ装置を向けることにより、変化可能である。本発明によれば、三次元の所望のスパッタリングデータは、例えば、両方に同じスパッタ装置が適用される、１つの材料からなるボディ及び第２の材料からなる仕上面といった、いろいろなスパッタ材料の情報を含むこともできる。
【０１１９】
先行技術では、手持ち式のスパッタ装置は、ムラなくそして滑らかな、均一のターゲット面のコーティングを提供するために主に必要とされる、平坦な２Ｄコーティングを適用できるだけであった。本スパッタ装置は、これを越えて、このような平坦な画像などの、所望の二次元材料分布の手に持った適用だけでなく、浮き上り又は三次元目的物の形状の、現実に三次元の、所望のスパッタリングパターンを可能にする。
【０１２０】
本装置では、現在適用される所望の３Ｄスパッタリングデータの一部を算出する基準として、空間でのスパッタ装置の位置及び向きが使用可能なだけでなく、ターゲット目的物及び所望のスパッタリングデータの既に適用された部分が、所望のデータの適用される部分、並びに、そこから適用が実行され得る装置の位置及び向きの好ましい範囲を決定するために、観察、走査又は測定可能である。その結果、ユーザは、３Ｄパターンの特定の部分を適用するための空間的な座標及び向きの好ましい範囲でスパッタ装置を保持するように、誘導され得る。本発明のこの態様による手で持てる手法によって、公知の固定式で、ポータルベースの３Ｄプリンタより、更に多くの柔軟性が与えられ、本明細書で示されるような軽量の手持ち式の装置によって達成可能なものと同じ範囲の位置及び向きの柔軟性を可能にする、複雑なロボットアーム誘導のコストを回避する。手持ち式の概念は、また、３Ｄ部品の素早い作成又は修理の問題を解決し、これは、多くの場合、有益だが、３Ｄ印刷作業のための大きく、柔軟性がない及び固定式の先行技術の機械には不可能なことである。
【０１２１】
例えば、船殻、車体、ケーシング又はこれらの部品が、ポジ又はネガ型を有する必要なしに、手だけで、例えば、繊維化合物、熱可塑性材料、熱硬化性樹脂、焼結用粉末又は他の上記のスパッタ材料といった、スパッタ材料から、つまり、いくつかのストレージ手段により装置に供給される所望の目的物のデジタル三次元スパッタリングパターンデータから、スパッタリング可能である。記載したスパッタ材料用硬化ユニットは、適用前にスパッタ材料を即時に硬化させることにより、材料の次の層の、前の層の上への迅速な適用を可能にすることができる。
【０１２２】
また、３Ｄ構造物の修理が、ターゲット目的物の現在の３Ｄ形状を走査することが可能なスパッタ装置によって、特に、現在の３Ｄ形状を所望の３Ｄ形状と比較しそしてスパッタ材料により補正又は平らにされなければならない穴、バンプ等のような形状欠陥を識別して、このように手で実行可能である。例えば、二次元又は三次元カメラ又はスキャナを、ターゲットの現在の状況を集めるために使用することができる。また、今日、特にＬＥＤ又はレーザダイオードのような半導体照明手段を含む場合には小さいサイズで利用可能な、ＬＣＤ、ＤＬＰ又はLaser-projectionユニットのような走査型レーザプロジェクタ又は画像プロジェクタなどの、投影ユニットにより、スパッタリングされる範囲のターゲット面上への表示が、達成可能である。
【０１２３】
この態様による装置は、また、手持ち式３Ｄ印刷ユニットと呼ぶことができる。このユニットは、放出材料のための制御されるノズル手段、空間参照ユニット、並びに、空間参照及び所望のスパッタリングデータに従ってノズル手段を制御するための、所望の３Ｄスパッタリングデータ用のストレージを有した計算ユニットを含む。装置は、更に、装置を保持しているユーザの手の仮想空間での誘導用の、ユーザ誘導手段を含むことができる。
【０１２４】
計算手段８は、また、ディスプレイ、スクリーン、プロジェクタ、タッチスクリーン、マルチタッチスクリーン、ランプ、ライト、ボタンノブ、ダイヤル、ジョイスティック、スピーカ、マイクロフォン等の１つ以上のヒューマンインターフェース２６、を含む、又は、と接続することができ、その上、更なる技術的装置との通信のためのマシンインターフェースを提供することができる。
【０１２５】
スパッタ装置９の電力は、ケーブルによって、又は、バッテリなどのエネルギ貯蔵によって、供給可能である。装置は、更に、装置に保存可能な又は遠隔手段によって供給可能な、圧縮空気及び／又はスパッタ材料の供給を受けることができる。
【０１２６】
計算手段８は、空間参照ユニット７からの空間情報にアクセスすることができる。空間参照は、いろいろな自由度（ＤＯＦ）で、例えば３Ｄでは、５又は６ＤＯＦの空間で、行うことができる。参照は、局所座標系又は上位若しくは全体座標系で、例えば、屋外での適用に対する全体参照によって、行うことができる。また、本スパッタ作業次第では、特に、スパッタ装置９が塗装されるターゲット面３と平行に又は面上に誘導される場合、又は、標的距離１１が支持体又は追加された距離測定ユニットによって決定される場合には、２Ｄスペースでのみ参照することで十分となり得る。
【０１２７】
空間参照ユニット７の達成可能な範囲及び必要な分解能は、実際のスパッタ装置が設計される目的であるその適用によって、決定される。この所望の範囲は、数メートルの広がりを有する、屋内の、局所的な、小さな範囲の位置決定から、運動場又は路面標識のようなより大きな塗装プロジェクトのための、数十又は数百メートルの広がりを有する、屋外の、地域的又は全体的な範囲まで変化可能である。
【０１２８】
位置及び／又はポーズを決定する空間参照ユニット７は、屋内及び／又は屋外の使用のための、単一又は複数のセンサを含むことができる。
【０１２９】
屋外での適用のための１つの可能な選択は、ＧＰＳシステムであり、場合により、ＩＭＵ、デジタルコンパス及び／又は傾斜計で支援可能である。
【０１３０】
別の選択は、ＩＭＵのみであり、場合により、デジタルコンパス及び傾斜計で支援することもできる。
【０１３１】
例えばLeica T-MACの廉価型のような、レーザ追跡機器、又は、ターゲット目的物を追跡する他の手段が、スパッタ装置に取り付けられ又はスパッタ装置の遠隔に位置することができ、そして、参照に使用することもでき、又は、他の参照手段と組み合わせて使用することができる。
【０１３２】
空間参照は、また、ポーズ及び／又は位置決定のために、１つ以上のカメラによって、達成又は支援可能である。このようなシステムは、また、例えば、単一のカメラシステム又は立体視システムを使用し、視覚ベースの追跡システムと称される。
【０１３３】
更に、１つ以上のレンジイメージング（ＲＩＭ）センサが、スパッタ装置９で、又は、遠隔位置から、相対的なポーズ及び／又は位置を決定することができる。「遠隔」の場合には、遠隔の空間参照ユニット７からノズル制御機構４を扱う計算手段８への十分な瞬時通信が、補償されなければならなく、これにより、手の誘導の、極めて高いダイナミクスの扱いが可能となる。場合により、予測又は先取りによって、少なくとも部分的に、遅れを補正することもでき、この場合、例えば、ＩＭＵから集められた情報も有用となり得る。
【０１３４】
レーザ走査ユニットが、スパッタ装置９に含まれるか、遠隔に設置されて、現場を調べ、そして、スパッタ装置９を、先に記載したような、ＲＩＭと同様に使用することができる。
【０１３５】
本発明によるスパッタ装置９は、ターゲット面までの距離を決定するために使用可能な、又は、複数の測距儀を使用する場合にはターゲット面に対する相対的な傾斜を決定するためにも使用可能なレーダ、超音波、光、レーザ又は電波に基づく、測距儀（単数若しくは複数）又は距離計（単数若しくは複数）を含むこともできる。面までの距離センサは、しかるべく配置される場合には、２Ｄ及び／又は３Ｄの両方に、使用可能である。
【０１３６】
システムは、２Ｄ及び／又は３Ｄ用向きセンサ（ポーズ）によって支援されることもできる。
【０１３７】
スパッタ装置９が、１つ以上の多関節アームに取り付けられる場合には、アーム（単数又は複数）の空間座標の空間的測定値も、本発明によるスパッタ装置を参照するために、使用可能である。
【０１３８】
空間参照ユニット７の実施形態は、非電動式を意味するパッシブ型多関節アームとすることもでき、そのアームに面スパッタ装置９を取り付け可能である。ターゲット面３に対する面スパッタ装置９の位置決定を達成するために、多関節アーム及び／又は面スパッタ装置９は、触覚プローブ又はＥＤＭのような光学距離センサを備え、ターゲット面の空間構造を測定することができ、情報に基づいてノズル手段１とターゲット面３の間の相対的な空間情報を算定させることを、ノズル手段１の放出の特性を制御することに含めることができる。面のデジタル３Ｄモデルが存在する場合には、例えば、現実の実施形態の特徴点を空間的に測定し、それを対応する３Ｄモデルと比較し、それによって、１つ以上のターゲット面３をスパッタ装置９に対して参照することによって、ターゲット面３を画定することも可能である。
【０１３９】
図１の実施形態は、予混合された所望の色、粘度等のスパッタ材料２として、スパッタ材料ストレージ１２から供給される、単一のスパッタ材料２又は単色塗料を放出するためのスパッタ装置９を示す。
【０１４０】
図２は、本発明によるスパッタ装置９の実施形態の、別の抽象化した図を示す。この図のノズル手段１は、スパッタ装置９内部の複数のスパッタ材料２の混合を含む。図の例では、対応するストレージ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから供給される赤、緑及び青の塗材を表す３つのスパッタ材料サプライ５ｒ、５ｇ、５ｂがある。そして、異なるスパッタ材料が、例えば、ノズル手段に放出される所望の色を達成するために、ノズル制御機構４に制御されて、ノズル手段１の内部で、所望の組成に混合され得る。
【０１４１】
供給される色それぞれの用量は、例えば、弁、可変の移送速度を有するポンプ又は他の公知の手段によって達成可能である。必要であれば、いくらかの追加的な攪拌を、均質混合物を達成するために、実行することができる。サプライ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂからの異なるスパッタ材料を混合することによって、スパッタ装置９は、一定の範囲の色、更には、色の遷移を自動的に放出することができる。
【０１４２】
本出願で用語「色」を指す場合には、必ずしも色の変化をもたらさない、例えば、硬化剤、溶剤又は他の添加剤との混合物のような、スパッタ材料の混合物までを意味することが可能である。
【０１４３】
更に、例えば、塗料の粘度を調整するために混合できる溶剤を含むことが可能な（点線で示された）サプライ５ｘを有したストレージ１２ｘもある。別の例では、例えば、金属効果、槌目仕上などを達成するために、サプライ５ｘは、クリヤワニス、（黒、白、金、銀などのような）混合では達成できない特別な色、又は、スパッタ材料への他の添加剤を供給することができる。他の実施形態では、サプライ５ｘは、硬化又はスパッタ材料２の他の特性に影響を与える物質を、含むことができる。
【０１４４】
この図でのターゲット面３は、本発明に従って、ノズル制御機構４により自動で扱われることが可能な、段形状を含み、機構は、段によってもたらされる距離及び傾斜角の変化に関係なくターゲット面上で所望のスポット径を達成するために、ノズル手段１の放出特性を調整することが可能である。完全に自動化された放出特性の調整の他に、オペレータは、また、所望のスポット径を達成するように装置を扱うために、誘導又は支援され得る。
【０１４５】
図３に示されるスパッタ装置９の実施形態は、また、スパッタ材料２ｒ、２ｇ、２ｂのいろいろな混合物でターゲット面３をスパッタリングすることができる。前の図面との主な違いは、この実施形態では、それぞれのスパッタ材料サプライ５ｒ、５ｇ、５ｂ（５ｘ）のための別々のノズル手段１があることである。スパッタ材料２ｒ、２ｇ、２ｂの実際の混合は、ターゲットへ向かう途中、材料２ｒ、２ｇ、２ｂのジェット内で、又は、ターゲット面上のそれぞれのノズルのスポットの重ね合わせによって、ターゲット面自体で、のいずれかで、ノズル手段の外で行われる。
【０１４６】
また、所望の色彩効果が、スパッタ材料の実際の混合をせずに、異なったスパッタ材料の別々のスポットの位置を互いの近くに調整することによって、達成可能で、遠くから見た場合に、スポットが所望の色彩の印象をもたらす。この色生成の方法は、また、インクジェット印刷の技術で、ディザリングと称される。異なるスパッタ材料サプライ５及びそのノズル１の数は、一定の数に限定されないが、達成しなければならないスパッタ材料２の所望の混合物によって決定され、この混合物は、例えば広い色の範囲を達成するために、赤、緑、青、黒及び白を含む。また、例えば、ＲＡＬカラーカード又はそのサブセットの色の範囲の混合から知られるような、他の色の基本セットを使用することができる。
【０１４７】
複数のスパッタ材料の直接の混合の他に、いろいろなノズル１又は単一のノズル１を、いろいろなスパッタ材料２を用いて、続けて使用し、例えば、同じ装置の後の方法で、代替としてポリエステル及び繊維の複数の層を自動で適用することもできる。本発明による装置を使って、ターゲット面３の既に適用されたスパッタ厚を評価することも可能である。
【０１４８】
この実施例では、スパッタ装置９に対して、ターゲット面３は傾斜し、この傾斜は、本発明に従って、空間参照ユニット７によって検出することができる。その結果、所望の結果を実際に達成できる場合には、傾斜角及び／又は距離に関係なく及び／又はスパッタ材料２をただ放出するだけで、ターゲット３の所望のスパッタリングを達成するために、ノズル制御手段４が、ノズル手段１の放出特性を自動で調整することができる。したがって、装置９は、また、ターゲット面３上の、既にスパッタリングをされた及び／又はまだスパッタリングをする範囲の情報を保存することができる。
【０１４９】
空間参照ユニット７又は所望のスパッタリングデータ６は、また、ターゲット面の穴１４に関係する情報を含む又は取得することができる。これは、例えば、スパッタ材料２の浪費、更には、穴１４の後ろの環境を汚すことを避けるために、役立つことがあり得る。明らかに、この原理は、穴以外のターゲット面上の障害、不規則性又は特異性にも、適用可能である。
【０１５０】
図４は、図３のような本発明に従ったスパッタ装置９の、類似した実施形態である。この実施形態は、所望のスパッタリングデータ６によってターゲット面３上に画定される、例えば、建築物の壁面又は駐車場への会社のロゴといった、多色パターン１６を適用することが可能な、本発明に従った４色ＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、黒）カラーシステムを含む。本発明によれば、ターゲット面上のスパッタリングが不必要な範囲への任意のマスキングをせずに、この適用は達成可能であり、その結果、マスキング工程は非常に時間がかかり、そして、その品質は全体のスパッタ作業の結果へ大きな影響を有するので、スパッタリング工程の生産性が改善され得る。
【０１５１】
所望のスパッタリングデータ６によってターゲット面３に画定されたパターンを適用するために、計算手段８は、空間参照ユニット７に従って、スパッタ装置９のターゲット面３に対する空間的向き、特に、ターゲット面３上の標的とされたスポットへのそれぞれのノズル手段１の相対的な空間的向きにより、放出特性を調整することによって、ノズル制御機構４を制御する。
【０１５２】
この実施形態では、ノズル制御機構４は、例えば、ノズル１を傾けることによって又は材料２の放出ジェットに影響を与えることによって、ノズル１からの放出又は射出の方向を微調整することもできる。ターゲット面３上の既にスパッタリングをされた及びまだスパッタリングをする範囲についての空間的向き及び知識に左右されて、計算手段８は、表面３上にある又はない現在標的とされたスポットへスパッタ材料２を吐出するかどうか自動で決めることができる。この場合、ノズル１の放出方向である現在標的とされたスポットも、現在の放出方向を屈折させる手段によって、微調整することができる。屈折は、また、手の誘導による震動及び不確定性を補正する。更に、ノズル制御機構４は、放出発散性及び／又は時間当たりの放出される材料２の量を調整することが可能な場合もある。
【０１５３】
前述の色混合法の１つと組み合わせて、本発明による手持ち式スパッタ装置９は、例えば、メモリカードに保存されたデジタルアートワーク又は画像として提供された、所望のスパッタリングデータ６によって画定可能である、多色スパッタリングをターゲット面３上に適用することが可能である。このような画像は、適用されるスパッタ材料のスポットを画定する既定のピクセルのマトリックスを含んだ、いわゆるビットマップの形で保存することができ、そして、材料の所望の種類又は色に関係する情報を備えることもできる。画像は、代替として、圧縮された形又は（例えば、ＣＡＤファイルのような）ベクトル情報、テキスト情報等の形で、保存することができ、計算手段によって、スパッタ材料のスポットのターゲット面上への所望の分布に変換可能である。所望のスパッタリングデータは、ターゲット面上にスパッタリングされる所望のパターンのデジタル表現として記述することができ、特に、いろいろな色、スパッタ材料、厚み、面の状況等の、いろいろな属性でスパッタリングしなければならないターゲット面の複数の範囲又はセクション若しくはサブセクションの情報を含む。
【０１５４】
図５は、一続きに並んだ複数のノズル手段１を含む、本発明によるスパッタ装置９の別の例示的な実施形態を示す。図は、図２に関して説明されたような、混合スパッタ材料２のためのノズル１を示すが、他の説明された混合法も、類似した方法で、配列に適用可能である。
【０１５５】
複数のノズル１を列又は棒状又は別の配列で整列させることによって、放出発散性及びターゲットスポットサイズを小さくしておきながら、同時にターゲット面の広い範囲を覆うことが可能である。ターゲット面３は、自動車ボディ（一定の比で縮小して描かれていない）で示される。他のノズル１を停止させている間、所望のスパッタリングデータ６に従ってスパッタリングされなければならない面３の一部を実際に標的とするノズル１の放出だけにより、取り扱いの誤りを補正するために、棒状の配列を使用することも可能である。
【０１５６】
スパッタリング又は塗装は、自動車の製造の間に又は自動車ボディの部品の修理若しくは交換の場合にも、行うことができる。例えば、修理の場合には、スパッタ装置９の、又は、装置の外の、色検出システムが、現在の色、及び、結果として修理される車両の所望の色を、決定するために、使用可能である。そして、この情報は、それに応じて所望の色を達成するスパッタ装置９で、色混合ステムを調整するために、使用可能である。
【０１５７】
更に、スパッタ装置９は、スパッタリングされる所望の範囲を、手動で、自動で、又は、半自動で検出することができ、この範囲は、所望のスパッタリングデータの画定のための空間参照測定によって表示される。所望の範囲は、また、ＣＡＤデータモデルで、又は、スパッタリングされる所望の範囲の境界線、端部又は角部を教示することによって、例えば、所望の範囲を取り囲むポリゴンの輪郭又は端部を、例えばレーザスポットで示すことによって、提供可能である。
【０１５８】
装置が、ＲＩＭカメラ、レーザスキャナなどの、３Ｄ検出手段を備える場合には、ターゲット面を走査し、及び、スクリーンに画像又は３Ｄモデルとして示すことも可能である。スクリーンで、所望のスパッタリング範囲又はデータ６を、実際のスパッタリング工程に先だって、装置自体又は遠隔のコンピュータ装置のどちらかで、選択及び調整することができる。また、ロゴ等のような、特別なパターンを、類似した手段によって、ターゲット面３のモデル又は画像に仮想的に配置することができる。
【０１５９】
所望のスパッタリングデータを決定するための他の例は、実際のスパッタ厚のオンライン若しくはオフライン測定又は画像化手段によるターゲット面３の検査、例えば、色差などの判定である。前述の塗料の厚みセンサは、例えば、スパッタ厚を決定するために自動車又はシートメタルの領域で知られており、そして、使用されている。
【０１６０】
スパッタ装置は、また、色、視覚特性、表面にずっと以前に適用された又はちょうど今適用された塗料の種類又は状態を決定することが可能な塗料認識センサを含む、又は、と相互作用することができる。このような塗料認識センサの一般的な例は、例えば、最終的に対応する照射システムと組み合わされる、デジタルカメラ、赤外線又は紫外線カメラ又はセンサである。
【０１６１】
別の選択としては、スクリーンでの所望のスパッタリングデータのオーバーレイを、又は、画像若しくはレーザラインプロジェクタによりターゲット面上に投影される所望のスパッタリングデータのオーバーレイを可能にする、電子ディスプレイ又は投影手段を装置に備えることが挙げられる。
【０１６２】
図５は、ターゲット面３を含む目的物をスパッタリングするための、本発明による手持ち式スパッタ装置９の実施形態を示す。この装置は、追加センサ手段を備える。
【０１６３】
図は、非常に長い間又は以前の作業セッションから、既に面に存在する前のスパッタリング２１を示す。この古いスパッタリング２１に加えて、現在のスパッタリング２２が、ターゲット面に適用される必要があり、例えば、前のスパッタリングの色及び面の特性と一致することが望ましい場合、又は、例えば、前のスパッタリング２１にかぶせられるグラフィックアイテムである場合がある。前のスパッタリング２１の特性を決定するために、塗料認識センサ６Ａが、装置９に含まれるか、又は、装置６Ａに取り付けられる。
【０１６４】
装置９と相互作用すること、例えば、所望のスパッタリングデータ６を選択、配置、修正、操作、作成又は画定することは、面の平らなスプレー塗布に必要とされるような、スパッタ厚、色、ターゲット面の端部等のような、簡単なスパッタパラメータの選択を伴うだけでなく、むしろ複雑なグラフィック設計も含む。スパッタ装置は、例えば、ボタン、ノブ、ジョイスティック、ダイヤル、ディスプレイ、タッチスクリーン等を含むことが可能な、ヒューマンマシンインターフェース２６（ＨＭＩ）を含む。所望のスパッタリングデータ６を局所的に装置９で操作する他に、この作業を、リモートコンピュータで行い、そして、例えば、メモリカード又は有線若しくは無線データリンクによって、装置に転送することもでき、その結果、スパッタ装置のＨＭＩでの必要な操作が軽減される。ＨＭＩ２６は、論じられるような、ユーザ誘導の方向表示２０として、使用することもできる。
【０１６５】
空間参照ユニット７は、必要な範囲及び精度に左右されて、既に上で説明したような多くの異なる方法で実施可能で、そのいくらかの例示的な場合が以下に一覧で示される。
【０１６６】
例えば、標的距離を正確に決定するための少なくとも１つの電子的な測距儀と組み合わされた、ＧＰＳベースの位置決定システムが、屋外の用途で使用可能である。
【０１６７】
別の実施形態は、参照された標的距離を支持輪によって獲得し、ＧＰＳ、好ましくは、強化された精度を有するＲＩＫ補正ＧＰＳ又はＤＧＰＳなどのＧＰＳを、必要とするだけである。
【０１６８】
更に別の実施形態は、例えば屋内で使用も可能な、少なくとも１つの外部の基地局又は参照マークの設定を必要とした、空間参照ユニットを有することができる。このような基地局の例は、レーザスキャナ、ＲＩＭカメラ、セオドライト（Theodolite）、トータルステーション（Totalstation）、タキメータ（Tachymeter）、レーザレベラ（Laser-Leveller）、レーザトラッカ（Laser Tracker）などがあり得る。
【０１６９】
また、上記した空間参照ユニット７の他の実施形態、更に、それらの様々な組み合わせが、本発明に従って使用可能である。特に、ＩＭＵは、手持ち式装置の動きのダイナミクスを決定するために、使用可能で、この情報は、比較的静的な空間的位置及び向きの測定と組み合わせることができる。
【０１７０】
ノズル１及びノズル制御手段４は、また、示されたスパッタ装置９に含まれ、特に、この実施形態は、列状の複数のノズル１を含む。
【０１７１】
図の実施形態は、また、１つ以上のスパッタ材料サプライ５及びスパッタ材料タンク１２を含む。バッテリ及び／又は圧縮ガスタンクなどのエネルギ貯蔵と組み合わせることにより、いかなるケーブル及び／又は供給ラインも有しない手で自由に移動する無線スパッタ装置９が可能となる。
【０１７２】
別の実施形態は、ユーザの手での負担を低下させるために、軽量の手持ち式ノズル装置と、ケーブル及びパイプによって結合された電源装置及びスパッタ材料タンクのような重い部分を含む一種のバックパックとを分割することができる。このような配置は、装置の荷重をユーザの手から他の領域に分散するための、地面又はオペレータの体に取り付けられた追加的な支持フレームを含むこともできる。このような支持体の実施形態は、例えば、大きなプロフェッショナルフィルム又はビデオカメラを円滑にガイドする領域では公知である。
【０１７３】
スパッタ装置９は、ユーザ誘導のための表示手段を含むことができ、この手段は、ユーザが所望の軌道をたどるのを及び／又はまだスパッタリングされる必要のある範囲に手を誘導するのを支援する。このような誘導は、光学的、音響的又は触覚に基づく手段によって、達成可能である。例えば、ＬＥＤ又はスクリーン上の記号による所望の方向表示が、所望の方向に向けられる。電子ディスプレイ上により高度な、例えば３Ｄ誘導情報を表示すること、又は、誘導ライン、形状、記号又は表示を直接スパッタリングされるターゲット面上に投影することも可能である。また、音声指令又はビープ音による音響的な表示が使用可能である。別の選択としては、例えば、ノズル（複数又は単数）とターゲット面の距離が許容できる又は自動補正できる範囲の外にある場合の、装置のハンドルの振動を含むことができる。これらの表示手段を、上記のＨＭＩ２６に含むことができる。
【０１７４】
本発明によるスパッタ装置９の実施形態は、スパッタ材料の乾燥状況に影響を与える温度、風速、湿度、時間及び他の要因といった、局所の環境条件を決定するための別の環境センサ６Ａ、を含むこともでき、又は、に連結することができる。これらのセンサ６Ａによって集められた環境情報は、例えば多層塗装でノズル制御機構に命令をするために、計算手段によって使用され得る。更に、粘度、流速、供給ストック等を決定するような、スパッタ材料を分析するためのセンサ６Ａもあり得る。また、重力の方向が、所望の放出特性の決定に考慮され得る。
【０１７５】
本発明によるスパッタ装置９の実施形態は、完全に手によって動かされるか、又は、少なくとも部分的に、減量若しくは補正及び／又は空間参照のために、ガイドレール、トロリ台、車輪付きカート、ジョイントアームなどの手段によって支持されることが可能である。（まだ手に誘導され、完全自動化の電動式ロボットソリューションではない）例えば、本発明によるスパッタ装置を含む、白墨線で競技場に印をつけるための手車は、ユーザを誘導して、表示手段２６による所望の表示の所望の軌道に沿って、手を引っ張り、そして、ノズル制御手段によって自動で軽微なふれを修正し、そして、特に、手持ち式装置９で地面又は壁面にスポーツクラブのロゴを正確に適用するために、使用することもできる。この適用は、本発明によるスパッタ装置９に所望の色を積み込み、この色を必要とするロゴの部分を塗布し、それから次の色を積み込むことによって、多色で、続けて色ごとに、行うことができる。別の選択としては、自動的な色混合を含み及びターゲット面３上に多色スパッタリングを適用可能な、本発明によるスパッタ装置９の使用が挙げられる。
【０１７６】
本発明による面スパッタ装置９の実施形態は、面スパッタ装置９を、少なくとも５自由度で、特に、スパッタ装置９が単独で又は組み合わせて含むことができる、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、電子距離計（ＥＤＭ）、 グローバルポジショニングシステム(ＧＰＳ)、ローカルポジショニングシステム (ＬＰＳ)、測地装置、パッシブ型多関節アーム、立体カメラ、３Ｄスキャナ及び／又はＲＩＭカメラなどの位置、角度、及び／又は慣性決定手段で、参照するように構築された空間参照ユニット４を含むことができる。空間参照ユニット４又はその一部は、スパッタ装置９の外部に設置することもできる。対応する参照マークをスパッタ装置９が含むこともできる。
【０１７７】
本発明による面スパッタ装置９の実施形態は、ターゲット面３の特性、特に、スパッタリングされた範囲及びスパッタリングされていない範囲、存在するスパッタ厚、存在するスパッタ色及び／又は重力の方向を決定するための追加センサ手段６Ａを含むこともできる。
【０１７８】
本発明による面スパッタ装置９の実施形態は、ターゲット面３が１つ以上の色又は材料２によってスパッタリングされるように、構築することができる。この色又は材料２は、次のように混合可能である。
−スパッタ材料サプライ５からの異なる色又は材料２の基本セットの、スパッタ材料のスポットのドットマトリックスを、ディザリング又はスパッタリングすることによって、混合される。
−異なるスパッタ材料２の基本セットの外で、オンラインで、ノズル手段１の内側若しくは正面で、又は、ターゲット面３上で異なるスパッタ材料２のスポットをかぶせることによって、混合される。
−オフラインで混合され、スパッタ材料サプライ５から供給される予混合された色又は材料２が使用される。
【０１７９】
図７に示される面スパッタ装置９の実施形態は、所望のスパッタリングデータ６によって、三次元目的物情報の形で、例えば、スパッタ材料２によって作り上げられる固体の目的物３０のCAD Modelで、供給される。矢印３６は、ユーザが６自由度で手持ち式装置を自由に動かせる座標系を示す。矢印３６は、５又は６自由度で行われる装置９の空間参照の実例を示すこともできる。この実例でのターゲット面は、既にスパッタリングをされた目的物の一部、スパッタ作業の間に進行する、いわば、スパッタリングされる目的物の共通集合である。図の実施形態は、少なくとも５自由度でスパッタ装置の位置及び向きを決定する、追跡システム７ｂによる上述の空間参照も示す。
【０１８０】
図７と対照的に、図８は、デカルト座標の枠組構造ＸＹＺによって構築された先行技術の３Ｄプリンタの一例を示す。３Ｄ印刷の工程は、放出材料によって実行され、等距離の材料の層により目的物３０が作り上げられる。いくつかの代替的な実施形態では、目的物３０を層状に作り上げるために、等距離の互いに積み重なった層で、既に存在する材料が硬化する。いくつかの場合には、例えば、片持ち梁を造るために、追加的な支持構造を構築し、目的物を印刷できるように、後で除去しなければならない。また、目的物の大きさが、機械の枠組構造によって制限される。
【０１８１】
図９に示すように、上述の欠点は、本発明に従って、示された手持ち式面スパッタ装置９を使うことにより、克服することができる。目的物は、人間のオペレータ３９によって、図中の位置により示されるような、任意の空間位置及び方向から、スパッタリング可能である。また、明らかに、複数のユーザ３９及びスパッタ装置９が、同時に同じ目的物３０で作業でき、生産性が増加する。任意の方向から適用されるスパッタ材料の層３２によって、目的物３０を作り上げることができるので、一時的な支持構造が一般に必要ではない。また、先行技術のように、層が平らで等距離である必要がなく、自由に成形できる。
【０１８２】
層の形状は、所望のスパッタリングデータで予め定めることができ、又は、スパッタリングは、ユーザ３９の動き及び装置９の目的に応じて、自由に行うことができる。図８とは対照的に、印刷範囲に制限がないので、無制限の目的物の大きさも可能である。上記のユーザ誘導は、適宜に実行される。スパッタリング工程の詳細は、上で既に説明された。
【図１】
2013540047.tif 000003
【図２】
2013540047.tif 000004
【図３】
2013540047.tif 000005
【図４】
2013540047.tif 000006
【図５】
2013540047.tif 000007
【図６】
2013540047.tif 000008
【図７】
2013540047.tif 000009
【図８】
2013540047.tif 000010
【図９】
2013540047.tif 000011
【国際調査報告】
2013540047.tif 000012
2013540047.tif 000013
2013540047.tif 000014