用于生成测试图案以便测量打印机中的打印头到衬底的分离的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种生成在三维物体打印机中的打印头与衬底之间的z轴距离的识别中使用的测试图案的方法，所述方法包括用打印头在衬底上形成第一预定测试图案并且生成第一测试图案的图像数据。所述方法还包括识别第一测试图案的图像数据中的标记的交叉过程方向偏移并且使用打印头中的喷射器的仅仅一部分生成打印头的第二测试图案数据，并且不包括来自具有这样的交叉过程方向偏移的打印头中的至少一个喷射器的标记，所述交叉过程方向偏移小于喷射器的所述部分中的至少一个喷射器的另一交叉过程方向偏移。

【技术实现步骤摘要】
用于生成测试图案以便测量打印机中的打印头到衬底的分离的系统和方法
本公开涉及三维物体打印系统，并且更特别地，涉及识别和控制打印头沿着z轴相对于支撑构件或打印物体的上层的相对位置的系统和方法。
技术介绍
三维打印也称为数字增材制造，是从实质上任何形状的数字模型制造三维固体物体的过程。许多三维打印技术使用增材过程，其中在先前淀积的层的顶部上构建部件的连续层。这些技术中的一些使用喷墨打印，其中一个或多个打印头喷射材料的连续层。三维打印与主要依赖通过减材过程从工件去除材料的传统物体形成技术(如切割或钻孔)可区分。在用喷墨打印机产生三维打印物体期间，打印机在离接收构建材料的衬底的表面的较窄范围距离内调节一个或多个打印头的相对位置。在一些情况下衬底是三维物体打印机中的支撑构件，而在其它情况下衬底是形成于三维物体打印机中的物体的上层。当打印机从一系列构建材料层形成物体时打印机调节打印头与保持物体的支撑构件之间的相对距离以使打印头能够在物体的上层上打印材料的附加层。打印机控制打印头的位置以保证打印头足够接近衬底的表面以便准确和精确放置构建材料滴。打印头也控制打印头的位置以保持打印头与衬底之间的足够分离，这防止打印物体接触打印头，所述接触将导致喷嘴的堵塞，阻止以后发射或导致喷射器射不出以及正在构建的物体的损坏。在三维物体打印机的操作期间，支撑构件或打印头中的至少一个在物体打印过程期间沿着z轴移动以适应从支撑构件朝着打印头延伸的打印物体。支撑构件或物体的上层与打印头之间的距离的精确测量使打印头能够以改善的精确性和可靠性操作。因此，用于识别和控制三维物体打印机中的打印头与支撑构件或物体之间的分离的改进系统和方法将是有益的。
技术实现思路
在一个实施例中，已开发一种生成在三维物体打印机中的打印头与衬底之间的z轴距离的识别中使用的测试图案的方法。所述方法包括：参考存储图像数据用控制器操作打印头中的多个喷射器以在衬底的表面上形成包括在交叉过程方向上布置的第一多个标记的第一预定测试图案；用图像传感器生成所述衬底上的所述第一多个标记的第一生成图像数据；用所述控制器识别所述第一预定测试图案的所述第一生成图像数据中的所述第一多个标记的多个交叉过程方向偏移，参考所述第一生成图像数据中的标记的位置和形成所述第一预定测试图案所参考的所述存储图像数据中的所述标记的预定位置之间的差异识别每个交叉过程方向偏移；用所述控制器生成第二测试图案数据，所述第二测试图案数据对应于将由所述打印头中的所述多个喷射器的仅仅一部分形成的布置在交叉过程方向上的第二多个标记并且没有由所述多个喷射器中的至少一个其它喷射器形成的标记，所述标记对应于具有识别交叉过程方向偏移的至少一个其它喷射器，所述识别交叉过程方向偏移小于所述打印头中的所述多个喷射器的所述部分中的至少一个喷射器的另一识别交叉过程方向偏移；以及用所述控制器将所述第二测试图案数据存储在存储器中以便操作所述多个喷射器的所述部分从而能够识别所述打印头与所述衬底之间的z轴距离，所述z轴垂直于所述衬底的表面。在另一实施例中，已开发一种配置成生成在打印头与衬底之间的z轴距离的识别中使用的测试图案的三维物体打印机。所述方法包括：打印头，所述打印头具有配置成将材料滴喷射到衬底的表面上的多个喷射器；致动器，所述致动器配置成沿着z轴移动所述衬底和所述打印头中的至少一个；图像传感器，所述图像传感器配置成生成所述衬底的表面和形成于所述衬底上的测试图案的图像数据；存储器；以及控制器，所述控制器可操作地连接到所述打印头、所述致动器、所述图像传感器和所述存储器。所述控制器配置成：参考存储在所述存储器中的图像数据操作所述打印头中的所述多个喷射器以在所述衬底的表面上形成包括在交叉过程方向上布置的第一多个标记的第一预定测试图案；用所述图像传感器生成所述衬底上的所述第一多个标记的第一生成图像数据；识别所述第一预定测试图案的所述第一生成图像数据中的所述第一多个标记的多个交叉过程方向偏移，参考所述第一生成图像数据中的标记的位置和形成所述第一预定测试图案所参考的所述存储图像数据中的所述标记的预定位置之间的差异识别每个交叉过程方向偏移；生成第二测试图案数据，所述第二测试图案数据对应于将由所述打印头中的所述多个喷射器的仅仅一部分形成的布置在交叉过程方向上的第二多个标记并且没有由所述多个喷射器中的至少一个其它喷射器形成的标记，所述标记对应于具有识别交叉过程方向偏移的至少一个其它喷射器，所述识别交叉过程方向偏移小于所述打印头中的所述多个喷射器的所述部分中的至少一个喷射器的另一识别交叉过程方向偏移；以及将所述第二测试图案数据存储在所述存储器中以便操作所述多个喷射器的所述部分从而能够识别所述打印头与所述衬底之间的z轴距离，所述z轴垂直于所述衬底的表面。附图说明在结合附图进行的以下描述中解释生成打印测试图案以用于在操作期间识别一个或多个打印头与衬底之间的z方向距离的装置或打印机的前述方面和其它特征。图1A是三维物体打印机的图示。图1B是在物体打印操作期间的图1A的三维物体打印机的图示。图2是描绘以打印头与衬底之间的不同z轴距离从打印头喷射到衬底上的滴的示例性分布的图示。图3是用于生成打印头中的测试图案数据的过程的方块图，其中生成的测试图案包括由打印头中的喷射器的仅仅一部分形成的标记。图4是用于生成三维物体打印机中的打印头的分布图的过程的方块图，所述分布图包括打印头离衬底的z轴距离和从不同z轴距离处的打印头喷射的滴的交叉过程方向位置的变化之间的关系。图5是用于识别三维物体打印机中的打印头与衬底之间的z轴距离的过程的方块图。图6是包括在交叉过程方向上形成的打印标记的第一预定测试图案和具有由形成预定测试图案的打印头中的喷射器的仅仅一部分形成的第二多个标记的第二测试图案的示例性例子。图7是描绘从打印头喷射到衬底的表面上的滴的交叉过程方向位置的变化和打印头与衬底之间的不同z轴距离之间的关系的图形。具体实施方式为了本文中所公开的设备的环境以及设备的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相似的附图标记标示相似的要素。当在本文中使用时，术语“构建材料”指的是以液滴的形式从一个或多个打印头中的多个喷射器喷射以形成在三维物体打印机中形成的物体中的材料层的材料。构建材料的例子包括、但不限于热塑性塑料、UV可固化聚合物和粘结剂，其可以被液化以便作为液滴从一个或多个打印头中的喷射器喷射并且随后硬化成通过增材三维物体打印过程形成物体的固体材料。在一些三维物体打印机实施例中，多种形式的构建材料用于产生物体。在一些实施例中，具有变化物理或化学特性的不同构建材料形成单个物体。在其它实施例中，打印机配置成喷射单个类型的构建材料的滴，所述构建材料通过包括在构建材料中的颜料或其它着色剂包含不同颜色。三维物体打印机控制具有不同颜色的构建材料的滴的喷射以形成具有变化颜色并且可选地在物体的表面上具有打印文字、图形或其它单色或多色图案的物体。当在本文中使用时，术语“支撑材料”指的是在三维物体打印过程期间可以从打印头喷射以稳定由构建材料形成的物体的另一种材料。例如，当三维物体打印机施加构建材料层以形成物体时，打印机中的至少一个打印头也喷射接合物体的部分的支撑材料层。在用构建材料构造的物体是完成物体并且被支撑之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作三维物体打印机的方法，其包括：参考存储图像数据用控制器操作打印头中的多个喷射器以在衬底的表面上形成包括在交叉过程方向上布置的第一多个标记的第一预定测试图案；用图像传感器生成所述衬底上的所述第一多个标记的第一生成图像数据；用所述控制器识别所述第一预定测试图案的所述第一生成图像数据中的所述第一多个标记的多个交叉过程方向偏移，参考所述第一生成图像数据中的标记的位置和形成所述第一预定测试图案所参考的所述存储图像数据中的所述标记的预定位置之间的差异识别每个交叉过程方向偏移；用所述控制器生成第二测试图案数据，所述第二测试图案数据对应于将由所述打印头中的所述多个喷射器的仅仅一部分形成的布置在交叉过程方向上的第二多个标记并且没有由所述多个喷射器中的至少一个其它喷射器形成的标记，所述标记对应于具有识别交叉过程方向偏移的至少一个其它喷射器，所述识别交叉过程方向偏移小于所述打印头中的所述多个喷射器的所述部分中的至少一个喷射器的另一识别交叉过程方向偏移；以及用所述控制器将所述第二测试图案数据存储在存储器中以便操作所述多个喷射器的所述部分从而能够识别所述打印头与所述衬底之间的z轴距离，所述z轴垂直于所述衬底的表面。...

【技术特征摘要】
2015.01.23 US 14/603,8171.一种操作三维物体打印机的方法，其包括：参考存储图像数据用控制器操作打印头中的多个喷射器以在衬底的表面上形成包括在交叉过程方向上布置的第一多个标记的第一预定测试图案；用图像传感器生成所述衬底上的所述第一多个标记的第一生成图像数据；用所述控制器识别所述第一预定测试图案的所述第一生成图像数据中的所述第一多个标记的多个交叉过程方向偏移，参考所述第一生成图像数据中的标记的位置和形成所述第一预定测试图案所参考的所述存储图像数据中的所述标记的预定位置之间的差异识别每个交叉过程方向偏移；用所述控制器生成第二测试图案数据，所述第二测试图案数据对应于将由所述打印头中的所述多个喷射器的仅仅一部分形成的布置在交叉过程方向上的第二多个标记并且没有由所述多个喷射器中的至少一个其它喷射器形成的标记，所述标记对应于具有识别交叉过程方向偏移的至少一个其它喷射器，所述识别交叉过程方向偏移小于所述打印头中的所述多个喷射器的所述部分中的至少一个喷射器的另一识别交叉过程方向偏移；以及用所述控制器将所述第二测试图案数据存储在存储器中以便操作所述多个喷射器的所述部分从而能够识别所述打印头与所述衬底之间的z轴距离，所述z轴垂直于所述衬底的表面。2.根据权利要求1所述的方法，生成所述第二测试图案数据还包括：参考最大和最小间距过程用所述控制器识别所述多个喷射器的所述部分，所述最大和最小间距过程应用于所述多个交叉过程方向偏移以识别形成所述第一多个标记中的具有交叉过程方向偏移的最大和的标记的所述多个喷射器的所述部分。3.根据权利要求2所述的方法，所述最大和最小间距过程还包括：在所述最大和最小间距过程期间用所述控制器识别所述多个喷射器的所述部分，其中不在所述多个喷射器的所述部分中的所述多个喷射器中的预定最小数量的喷射器分离形成所述第二测试图案数据中的交叉过程方向上的相邻标记的所述多个喷射器的所述部分中的喷射器。4.根据权利要求1所述的方法，生成所述第二测试图案数据还包括：用所述控制器生成包括由所述打印头中的所述多个喷射器的所述部分形成的标记的多个行的所述第二测试图案数据。5.根据权利要求1所述的方法，其还包括：参考所述第二测试图案数据用所述控制器操作所述打印头中的所述多个喷射器以在所述打印头与所述衬底之间的第一z轴距离处参考所述第二测试图案数据在所述衬底的表面上形成具有所述第二多个标记的第二测试图案；用所述图像传感器生成所述第一z轴距离处所述衬底上的所述第二测试图案中的所述第二多个标记的第二生成图像数据；参考所述第二生成图像数据用所述控制器识别所述第二测试图案的所述第二多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的第一变化；操作致动器以沿着z轴将所述打印头和所述衬底中的至少一个移动预定偏移距离以将所述打印头和所述衬底分离第二z轴距离；参考所述第二测试图案数据用所述控制器操作所述打印头中的所述多个喷射器以在所述打印头与所述衬底之间的所述第二z轴距离处在所述衬底的表面上形成所述第二测试图案；用所述图像传感器生成所述第二z轴距离处所述衬底上的所述第二测试图案的第三生成图像数据；参考所述第三生成图像数据用所述控制器识别所述第二测试图案的所述第二多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的第二变化；参考所述第一变化、所述第二变化和所述预定偏移距离用所述控制器生成所述打印头的分布图，所述分布图包括测试图案中的标记之间的交叉过程方向距离的多个变化和所述打印头与所述衬底之间的相应z轴距离之间的关系；以及将所述分布图存储在存储器中以便用于在打印操作期间识别所述打印头与所述衬底之间的z轴距离。6.根据权利要求5所述的方法，生成所述分布图还包括：参考所述第一变化、所述第二变化和所述预定偏移距离用所述控制器生成打印测试图案中的标记之间的交叉过程方向距离的多个变化和所述打印头与所述衬底之间的相应z轴距离之间的线性关系。7.根据权利要求1所述的方法，其还包括：参考所述第二测试图案数据用所述控制器操作所述打印头中的所述多个喷射器以在所述衬底的表面上形成具有所述第二多个标记的第二测试图案；用所述图像传感器生成所述衬底上的所述第二测试图案的第二生成图像数据；参考所述第二生成图像数据用所述控制器识别所述第二测试图案的所述第二多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的变化；参考识别到的所述变化用所述控制器识别所述打印头和所述衬底之间的z轴距离，所述z轴垂直于所述衬底的表面；以及响应于识别到的所述z轴距离在预定z轴距离范围之外，用所述控制器操作至少一个致动器以沿着所述z轴移动所述打印头和所述衬底中的至少一个。8.一种三维物体打印机，其包括：打印头，所述打印头具有配置成将材料滴喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·A·迈兹，D·A·曼特尔，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国;US