通過波形調(diào)節(jié)在三維物體打印中進(jìn)行缺失噴射器校正的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中公開的系統(tǒng)和方法涉及產(chǎn)生三維物體的打印機(jī)，并且更特別地，涉及補(bǔ)償這樣的打印機(jī)中的不工作噴射器。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字三維制造也稱為數(shù)字增材制造，是從數(shù)字模型制造實(shí)質(zhì)上任何形狀的三維固體物體的過程。三維打印是增材過程，其中一個(gè)或多個(gè)打印頭在襯底上以不同形狀噴射材料的連續(xù)層。三維打印與主要依賴通過減材過程從工件去除材料的傳統(tǒng)物體形成技術(shù)(如切割或鉆孔)可區(qū)分。
[0003]用這些打印機(jī)產(chǎn)生三維物體會(huì)需要數(shù)小時(shí)，對(duì)于一些物體，甚至需要數(shù)天。在用三維打印機(jī)產(chǎn)生三維物體中出現(xiàn)的一個(gè)問題是噴射形成物體的材料滴的打印頭中的噴射器的一致功能性。在物體的打印期間，一個(gè)或多個(gè)噴射器會(huì)由于以一定角度而不是垂直于噴射器噴射、噴射的滴小于噴射器應(yīng)當(dāng)噴射的、或由于根本未能噴射任何滴而退化。遭受這些操作缺陷中的任何一個(gè)的噴射器被稱為不工作或故障噴射器。如果一個(gè)或多個(gè)噴射器的工作狀態(tài)在物體打印期間退化，則在完成打印操作之前不能評(píng)估被打印物體的質(zhì)量。因此，需要數(shù)小時(shí)或多天的打印作業(yè)會(huì)產(chǎn)生由于打印頭中的不工作噴射器而不符合規(guī)范的物體。一旦檢測到這樣的物體，被打印物體被廢棄，將恢復(fù)程序應(yīng)用于打印頭以恢復(fù)噴射器功能性，并且重復(fù)打印作業(yè)。
[0004]已開發(fā)出允許在打印時(shí)檢測不工作噴射器的系統(tǒng)。在物體打印期間應(yīng)用恢復(fù)程序以補(bǔ)償不工作噴射器的系統(tǒng)將允許繼續(xù)產(chǎn)生正確形成的物體。以該方式，打印機(jī)的產(chǎn)品生產(chǎn)率將提高并且其打印將更高效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]—種補(bǔ)償三維物體打印機(jī)中的故障噴射器的方法包括以下步驟:檢測打印頭中的故障噴射器；識(shí)別噴射鄰近與所述故障噴射器相對(duì)的位置的材料滴的所述打印頭中的至少一個(gè)工作噴射器；修改輸送到所述至少一個(gè)被識(shí)別工作噴射器的觸發(fā)信號(hào)以增加鄰近與所述故障噴射器相對(duì)的位置噴射的材料滴的滴體積；以及操作所述打印頭以形成材料滴的第一層，用所述經(jīng)修改的觸發(fā)信號(hào)操作所述至少一個(gè)被識(shí)別工作噴射器。
[0006]—種執(zhí)行用于補(bǔ)償故障噴射器的方法的三維打印機(jī)包括:打印頭，所述打印頭具有配置成噴射材料滴的多個(gè)噴射器；傳感器，所述傳感器配置成生成對(duì)應(yīng)于由所述打印頭中的噴射器噴射的材料滴的數(shù)據(jù)；控制器，所述控制器可操作地連接到所述打印頭和所述傳感器，所述控制器配置成:參考由所述傳感器生成的數(shù)據(jù)識(shí)別故障噴射器；識(shí)別鄰近與所述故障噴射器相對(duì)的位置噴射材料滴的所述打印頭中的至少一個(gè)工作噴射器；修改輸送到所述至少一個(gè)被識(shí)別工作噴射器的觸發(fā)信號(hào)以增加鄰近與所述故障噴射器相對(duì)的位置噴射的材料滴的滴體積；以及操作所述打印頭以形成材料滴的第一層，用所述經(jīng)修改的觸發(fā)信號(hào)操作所述至少一個(gè)被識(shí)別工作噴射器。
【附圖說明】
[0007]在結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述中解釋用于補(bǔ)償三維物體打印機(jī)中的故障噴射器的系統(tǒng)和方法的前述方面和其它特征。
[0008]圖1是三維物體打印機(jī)的透視圖。
[0009]圖2是具有外殼的三維物體打印機(jī)的前視圖，描繪外殼內(nèi)的檢測模塊，所述檢測模塊能夠在打印操作期間檢測打印頭中的不工作噴射器。
[0010]圖3A是當(dāng)打印頭的所有噴射器處于工作狀態(tài)時(shí)的三維物體的小區(qū)域的三個(gè)層的透視圖。
[0011]圖3B是當(dāng)打印頭具有不工作噴射器時(shí)的三維物體的小區(qū)域的三個(gè)層的透視圖。
[0012]圖3C是當(dāng)打印頭補(bǔ)償不工作噴射器時(shí)三維物體的小區(qū)域的三個(gè)層的透視圖。
[0013]圖4描繪操作打印頭的噴射器的觸發(fā)信號(hào)的波形。
[0014]圖5是用于補(bǔ)償打印頭的不工作噴射器的過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了本文中公開的系統(tǒng)和方法的環(huán)境以及系統(tǒng)和方法的細(xì)節(jié)的大體理解，參考附圖。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。
[0016]圖1顯示產(chǎn)生三維物體或零件10的打印機(jī)100中的部件的配置。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“三維打印機(jī)”指的是參考物體的圖像數(shù)據(jù)噴射材料以形成三維物體的任何裝置。打印機(jī)100包括支撐材料容器14，構(gòu)建材料容器18，一對(duì)噴射打印頭22、26，構(gòu)建襯底30，平面支撐構(gòu)件34，柱狀支撐構(gòu)件38，致動(dòng)器42，以及控制器46。管道50將打印頭22連接到支撐材料容器14并且管道54將打印機(jī)26連接到構(gòu)建材料容器18。兩個(gè)噴射打印頭由控制器46參考可操作地連接到控制器的存儲(chǔ)器中的三維圖像數(shù)據(jù)操作以噴射供應(yīng)到每個(gè)相應(yīng)的打印頭的支撐和構(gòu)建材料。存儲(chǔ)在三維圖像數(shù)據(jù)中的單獨(dú)位置的每個(gè)數(shù)據(jù)在本文中被定義為“體素”。當(dāng)構(gòu)造該零件時(shí)，構(gòu)建材料形成正產(chǎn)生的零件10的結(jié)構(gòu)，而當(dāng)材料固化時(shí)由支撐材料形成的支撐結(jié)構(gòu)58能夠使構(gòu)建材料保持它的形狀。在完成該零件之后，通過沖洗、吹氣或熔化去除支撐結(jié)構(gòu)58。
[0017]控制器46也可操作地連接到至少一個(gè)和可能多個(gè)致動(dòng)器42以控制平面支撐構(gòu)件34、柱狀支撐構(gòu)件38和打印頭22、26相對(duì)于彼此的運(yùn)動(dòng)。也就是說，一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器可以可操作地連接到支撐打印頭的結(jié)構(gòu)以參考平面支撐構(gòu)件的表面在過程方向和交叉過程方向上移動(dòng)打印頭。替代地，一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器可以可操作地連接到平面支撐構(gòu)件34以移動(dòng)該零件在其上在過程和交叉過程方向上在平面支撐構(gòu)件34的平面中產(chǎn)生的表面。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“過程方向”指的是沿著平面支撐構(gòu)件34的表面中的一個(gè)軸線的運(yùn)動(dòng)并且“交叉過程方向”指的是沿著與該平面中的過程方向軸線正交的平面支撐構(gòu)件表面中的軸線的運(yùn)動(dòng)。這些方向在圖1中用字母“P”和“C-P”表示。打印頭22、26和柱狀支撐構(gòu)件38也在正交于平面支撐構(gòu)件34的方向上移動(dòng)。該方向在本文中被稱為豎直方向，平行于柱狀支撐構(gòu)件38，并且在圖1中用字母“V”表示。在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)用可操作地連接到柱狀構(gòu)件38的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器、由可操作地連接到打印頭22、26的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器或由可操作地連接到柱狀支撐構(gòu)件38和打印頭22、26兩者的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。這些各種配置中的這些致動(dòng)器可操作地連接到控制器46，所述控制器操作致動(dòng)器以在豎直方向上移動(dòng)柱狀支撐構(gòu)件38、打印頭22、26或兩者。
[0018]在圖2中顯示具有外殼的三維物體打印機(jī)。打印機(jī)60具有外殼64。在形狀上大體上為立方體的六個(gè)隔室在外殼64內(nèi)。外殼64在圖2中顯示為沒有閉合以隱藏隔室的門。隔室72包括在可移動(dòng)平臺(tái)82上的平面支撐件78。可移動(dòng)平臺(tái)82配置成具有一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器和引導(dǎo)構(gòu)件(未顯示)以使可移動(dòng)平臺(tái)82能夠在豎直方向上上下移動(dòng)。平面支撐件78是三維物體形成于其上的表面。在一些實(shí)施例中，打印頭86具有的長度大約等于在從隔室72的后壁到在隔室的前面的開口的方向上的平面支撐件78的長度。在這些實(shí)施例中，打印頭86在支撐構(gòu)件92上安裝在外殼64的側(cè)壁96和100之間的空間內(nèi)以便僅僅用于線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在其它實(shí)施例中，打印頭86具有的長度小于在從隔室72的后壁到在隔室的前面的開口的方向上的平面支撐件78的長度。在這些實(shí)施例中，打印頭86在支撐構(gòu)件92上安裝在外殼64的側(cè)壁96和100之間的空間內(nèi)以便用于在隔室72之上的平面中的兩個(gè)正交方向上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在這些各種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器104可操作地連接到打印頭86。控制器108操作致動(dòng)器104以在支撐構(gòu)件92上線性地來回移動(dòng)打印頭86或在平面內(nèi)的兩個(gè)正交方向上移動(dòng)打印頭。通過選擇性地操作打印頭86中的噴射器，豎直地移動(dòng)支撐平臺(tái)82，并且水平地移動(dòng)構(gòu)件92上的打印頭86，三維物體可以形成于平面支撐件78上。
[0019]外殼64還包括配置成檢測打印機(jī)60中的不工作噴射器的檢測模塊112。如上所述，如果在物體的打印期間噴射器由于完全或部分地未能噴射材料或由于在偏斜方向上錯(cuò)誤地噴射材料而出故障，則正在產(chǎn)生的物體變形。檢測模塊112配置成在物體產(chǎn)生期間檢測不工作噴射器。在一些實(shí)施例中，在打印操作中的預(yù)定時(shí)間，控制器108操作致動(dòng)器104以將打印頭86移動(dòng)到檢測模塊112中。檢測模塊112生成到達(dá)控制器108的信號(hào)以操