用于对准三维物体打印机中的多喷嘴挤压机的系统和方法技术方案

一种用于识别在多喷嘴挤压机的定向上的角度偏离的方法包含在第一处理方向上移动所述多喷嘴挤压机以形成第一挤压材料条带和在与所述第一处理方向相对的第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机以形成第二挤压材料条带。所述方法进一步包含从扫描图像数据识别所述条带的宽度和高度和参考第一条带宽度与第二条带宽度之间的差异和第一条带高度与第二条带高度之间的另一差异中的至少一个识别用于所述多喷嘴挤压机的角度偏离的分量。

System and Method of Multi-nozzle Extruder for Aligning Three-Dimensional Object Printer

A method for identifying angular deviation on the orientation of a multi-nozzle extruder includes moving the multi-nozzle extruder in the first processing direction to form a first extrusion material strip and moving the multi-nozzle extruder in the second processing direction relative to the first processing direction to form a second extrusion material strip. The method further includes identifying at least one of the differences between the width and height of the strip and the reference bandwidth of the first strip and the width of the second strip from the scanned image data, and identifying the angular deviation component for the multi-nozzle extruder from another difference between the height of the first strip and the height of the second strip.

【技术实现步骤摘要】
用于对准三维物体打印机中的多喷嘴挤压机的系统和方法
本公开涉及用于三维物体打印机中的挤压机，并且更具体地说，涉及对准包含多个喷嘴的挤压机。
技术介绍
三维打印，也被称作增材制造，是从具有几乎任何形状的数字模型制成三维固体物体的过程。许多三维打印技术使用加成工艺，其中增材制造装置形成先前沉积的层的顶部上的部分的连续层。这些技术中的一些使用挤压打印，其中挤压机以预定图案喷射熔融的构建材料，例如经过加热和软化的ABS塑料。打印机通常操作挤压机以形成构建材料的连续层，所述构建材料的连续层形成具有多种形状和结构的三维打印物体。虽然许多打印机使用包含单个喷嘴以喷射熔融材料的挤压机，但一些挤压机包含多个喷嘴。三维物体打印机的操作所面临的一个挑战包含恰当地对准具有收纳熔融材料以形成三维打印物体的底层表面的挤压机。在许多打印机中，挤压机将熔融的构建材料的第一层喷射到平坦收纳部件上且在部分完成的三维物体的外部层上方形成构建材料的每一连续层。在操作期间，如果挤压机相对于底层收纳部件与平行定向偏离，那么挤压机的面可使熔融材料的形状变形，从而可能降低三维打印物体的质量。包含具有喷嘴阵列的较大挤压机面的多喷嘴挤压机尤其容易发生与相对于底层收纳部件平行的角度偏离。构建材料的变形在三维物体的多个层上加剧且可能降低三维物体打印机使用不恰当对准的挤压机形成的三维打印物体的质量。因此，对使得能够测量和校正多喷嘴挤压机中的角度偏离的三维物体打印机的改进将为有益的。
技术实现思路
在一个实施例中，已开发出一种用于操作三维物体打印机以识别多喷嘴挤压机的角度偏离的方法。所述方法包含：运用致动器在三维物体打印机的打印区内在沿着第一轴线的第一处理方向上移动多喷嘴挤压机；在于第一处理方向上移动多喷嘴挤压机期间操作多喷嘴挤压机中的多个喷嘴中的第一喷嘴以将挤压材料喷射到打印区中的收纳部件的表面上以形成第一条带；运用致动器在三维物体打印机的打印区内在沿着第一轴线的第二处理方向上移动多喷嘴挤压机，第二处理方向不同于第一处理方向；在于第二处理方向上移动多喷嘴挤压机期间操作所述多个喷嘴中的第一喷嘴以将挤压材料喷射到打印区中的收纳部件的表面上以形成第二条带；运用光学传感器产生第一条带和第二条带的扫描图像数据；运用控制器识别扫描图像数据中的第一条带的第一宽度和第一高度中的至少一个；运用控制器识别扫描图像数据中的第二条带的第二宽度和第二高度中的至少一个；和运用控制器参考第一宽度与第二宽度之间的第一差异和第一高度与第二高度之间的第二差异中的至少一个识别用于多喷嘴挤压机的第一角度偏离分量。在另一实施例中，已开发出一种被配置成识别多喷嘴挤压机的角度偏离的三维物体打印机。所述三维物体打印机包含：多喷嘴挤压机，其定位在打印区中；致动器，其被配置成在打印区中移动多喷嘴挤压机；光学传感器，其被配置成产生打印区的扫描图像数据；和控制器，其操作性地连接到多喷嘴挤压机、致动器和光学传感器。所述控制器被配置成：使用致动器在打印区内在沿着第一轴线的第一处理方向上移动多喷嘴挤压机；在于第一处理方向上移动多喷嘴挤压机期间操作多喷嘴挤压机中的多个喷嘴中的第一喷嘴以将挤压材料喷射到打印区中的收纳部件的表面上以形成第一条带；使用致动器在三维物体打印机的打印区内在沿着第一轴线的第二处理方向上移动多喷嘴挤压机，第二处理方向不同于第一处理方向；在于第二处理方向上移动多喷嘴挤压机期间操作多个喷嘴中的第一喷嘴以将挤压材料喷射到打印区中的收纳部件的表面上以形成第二条带；使用光学扫描器产生第一条带和第二条带的扫描图像数据；识别扫描图像数据中的第一条带的第一宽度和第一高度中的至少一个；识别扫描图像数据中的第二条带的第二宽度和第二高度中的至少一个；和参考第一宽度与第二宽度之间的第一差异和第一高度与第二高度之间的第二差异中的至少一个识别用于多喷嘴挤压机的第一角度偏离分量。附图说明在以下描述中结合附图解释具有多喷嘴挤压机的三维物体打印机的上述方面和其它特征。图1是三维物体打印机的示意图。图2是用于识别挤压机相对于三维物体打印机中的收纳部件与预定定向的角度偏离的过程的框图。图3是多喷嘴挤压机的说明性实施例中的喷嘴和多喷嘴挤压机的角度偏离的实例的示意图。图4是图3的多喷嘴挤压机在图1的三维物体打印机的操作期间产生的预定测试图案的示意图。图5是描绘三维物体打印机中的挤压机角度偏离的效应的图。图6是将挤压材料的条带的扫描图像数据中的像素的反射率水平映射到挤压材料的不同条带的高度的曲线的图。具体实施方式为了大体理解本文中所公开的装置的环境以及装置的细节，参考图式。在图式中，相同的参考标号表示相同的元件。如本文中所使用，术语“挤压材料”指代挤压机中的一个或多个喷嘴所喷射以形成材料层的材料，所述材料层形成物体或在三维物体打印机的操作期间提供用于物体的结构支撑。如在下文进一步详细描述，打印机被进一步配置成使用多喷嘴挤压机中的不同喷嘴形成挤压材料的预定布置以形成预定测试图案，从而使得打印机能够识别在挤压机的定向上的角度偏离。挤压材料包含但并不严格限于：“构建材料”，其形成三维打印物体的永久性部分；和“支撑材料”，其形成暂时性结构以在打印过程期间支撑构建材料的部分且接着在完成打印过程之后被任选地移除。构建材料的实例包含但不限于：丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料、聚乳酸(PLA)、脂族或半芳族聚酰胺(尼龙)、包含悬浮碳纤维或其它聚集材料的塑料、导电聚合物、其它热塑性塑料，和任何其它形式的材料，其适于以液体或半液体形式喷射通过挤压机的喷嘴且接着适于固化以形成耐用三维打印物体。支撑材料的实例包含但不限于高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)、聚乙烯醇(PVA)和其它可挤压材料。如本文中所使用，术语“挤压机”可互换地使用且指代打印机的熔融挤压材料且将熔融的挤压材料提供到多个喷嘴的组件，以按需方式共享共同面板以在三维打印操作期间形成挤压材料的细长条带。当被启动时，挤压机中的每一喷嘴以连续方式挤压挤压材料且挤压头部在处理方向上移动以使得启动的喷嘴能够形成挤压材料的细长条带。如下文更详细地描述，挤压机中的阀门组合件实现多个喷嘴的同时操作以在打印操作期间在不同时间挤压挤压材料。多喷嘴挤压机并有两个或多于两个喷嘴，所述两个或多于两个喷嘴在三维物体打印过程期间同时或在不同时间挤压挤压材料。如本文中所使用，术语“喷嘴”指代挤压机中的孔口，所述挤压机在三维打印操作期间挤压液体或半液体挤压材料以形成对应于挤压机与收纳表面之间的相对移动的路径的挤压材料的挤压图案。喷嘴孔口形成为与挤压机的外部面齐平。在操作期间，喷嘴沿着挤压机的处理路径挤压熔融材料的基本上连续线性布置。挤压机控制喷嘴挤压挤压材料的速率。挤压机包含用以启动和去启动挤压材料从个别喷嘴的喷射的阀门。喷嘴中的孔口的直径影响挤压材料的挤压线的宽度。不同挤压机实施例包含具有一系列孔口大小的喷嘴，其中较宽孔口产生挤压材料的较宽布置，而较窄孔口产生挤压材料的较窄布置。如下文较详细地描述，一些多喷嘴挤压机实施例包含板或其它平面部件，其包含喷嘴的线性一维或二维布置。包含喷嘴的一维或二维阵列的多喷嘴挤压机受包含喷嘴的出口的挤压机的面与收纳部件之间的角度偏离影响。挤压机的面包含平面区，其为挤压机中的个别挤压喷嘴的喷嘴开口的二维布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作三维物体打印机的方法，包括：运用致动器在所述三维物体打印机的打印区内在沿着第一轴线的第一处理方向上移动多喷嘴挤压机；在所述于所述第一处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多喷嘴挤压机中的多个喷嘴中的第一喷嘴以将挤压材料喷射到所述打印区中的收纳部件的表面上以形成第一条带；运用所述致动器在所述三维物体打印机的所述打印区内在沿着所述第一轴线的第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机，所述第二处理方向不同于所述第一处理方向；在所述于所述第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多个喷嘴中的所述第一喷嘴以将所述挤压材料喷射到所述打印区中的所述收纳部件的所述表面上以形成第二条带；运用光学传感器产生所述第一条带和所述第二条带的扫描图像数据；运用控制器识别所述扫描图像数据中的所述第一条带的第一宽度和第一高度中的至少一个；运用所述控制器识别所述扫描图像数据中的所述第二条带的第二宽度和第二高度中的至少一个；和运用所述控制器参考所述第一宽度与所述第二宽度之间的第一差异和所述第一高度与所述第二高度之间的第二差异中的至少一个识别用于所述多喷嘴挤压机的第一角度偏离分量。

【技术特征摘要】
2017.07.27 US 15/6618101.一种操作三维物体打印机的方法，包括：运用致动器在所述三维物体打印机的打印区内在沿着第一轴线的第一处理方向上移动多喷嘴挤压机；在所述于所述第一处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多喷嘴挤压机中的多个喷嘴中的第一喷嘴以将挤压材料喷射到所述打印区中的收纳部件的表面上以形成第一条带；运用所述致动器在所述三维物体打印机的所述打印区内在沿着所述第一轴线的第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机，所述第二处理方向不同于所述第一处理方向；在所述于所述第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多个喷嘴中的所述第一喷嘴以将所述挤压材料喷射到所述打印区中的所述收纳部件的所述表面上以形成第二条带；运用光学传感器产生所述第一条带和所述第二条带的扫描图像数据；运用控制器识别所述扫描图像数据中的所述第一条带的第一宽度和第一高度中的至少一个；运用所述控制器识别所述扫描图像数据中的所述第二条带的第二宽度和第二高度中的至少一个；和运用所述控制器参考所述第一宽度与所述第二宽度之间的第一差异和所述第一高度与所述第二高度之间的第二差异中的至少一个识别用于所述多喷嘴挤压机的第一角度偏离分量。2.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述多喷嘴挤压机的所述第一角度偏离分量是围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线。3.根据权利要求2所述的方法，所述识别所述第一角度偏离进一步包括：响应于所述第一条带的所述第一宽度大于所述第二条带的所述第二宽度和所述第一条带的所述第一高度小于所述第二条带的所述第二高度中的至少一个而运用所述控制器识别围绕所述第二轴线的所述第一角度偏离的第一方向；和响应于所述第一条带的所述第一宽度小于所述第二条带的所述第二宽度和所述第一条带的所述第一高度大于所述第二条带的所述第二高度中的至少一个而运用所述控制器识别围绕所述第二轴线的所述第一角度偏离的第二方向。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：运用所述光学传感器产生包含对应于所述第一条带和所述第二条带的高度剖面数据的所述扫描图像数据；运用所述控制器识别所述第一条带的第一侧向边缘的第一部位和所述第一条带的第二侧向边缘的第二部位；运用所述控制器参考所述第一部位与所述第二部位之间的差异在垂直于所述第一条带的长度的方向上识别所述第一条带的所述第一宽度；运用所述控制器识别所述第二条带的第一侧向边缘的第三部位和所述第二条带的第二侧向边缘的第四部位；运用所述控制器参考所述第三部位与所述第四部位之间的差异在垂直于所述第二条带的长度的方向上识别所述第二条带的所述第二宽度。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：运用所述控制器识别对应于所述扫描图像数据中的所述第一条带的至少一个像素的反射率水平；和运用所述控制器参考所述至少一个像素的所述反射率水平和存储于存储器中的预定曲线识别所述第一条带的所述第一高度，所述曲线包含将多个反射率水平映射到所述挤压材料的条带的多个高度。6.根据权利要求1所述的方法，所述在所述第一处理方向和所述第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机进一步包括：运用所述致动器在与所述第一处理方向成180°角的沿着所述第一轴线的所述第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：运用所述控制器操作操作性地连接到所述多喷嘴挤压机的至少一个角度调整致动器以减小或消除所述第一角度偏离分量。8.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：运用所述致动器在所述三维物体打印机的所述打印区内在沿着所述第二轴线的第三处理方向上移动所述多喷嘴挤压机；在所述于所述第三处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多喷嘴挤压机中的所述多个喷嘴中的所述第一喷嘴以将所述挤压材料喷射到所述打印区中的所述收纳部件的所述表面上以形成第三条带；运用所述致动器在所述三维物体打印机的所述打印区内在沿着所述第二轴线的第四处理方向上移动所述多喷嘴挤压机，所述第四处理方向不同于所述第三处理方向；在所述于所述第四处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多个喷嘴中的所述第一喷嘴以将所述挤压材料喷射到所述打印区中的所述收纳部件的所述表面上以形成第四条带；运用所述光学传感器产生所述第三条带和所述第四条带的所述扫描图像数据；运用控制器识别所述扫描图像数据中的所述第三条带的第三宽度和第三高度中的至少一个；运用所述控制器识别所述扫描图像数据中的所述第四条带的第四宽度和第四高度中的至少一个；和运用所述控制器参考所述第三宽度与所述第四宽度之间的第三差异和所述第三高度与所述第四高度之间的第四差异中的至少一个识别围绕所述第一轴线的用于所述多喷嘴挤压机的第二角度偏离分量。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：运用所述控制器操作操作性地连接到所述多喷嘴挤压机的至少一个角度调整致动器以减小或消除所述第二角度偏离分量。10.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述于所述第一处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多喷嘴挤压机中的所述多个喷嘴中的第二喷嘴以将所述挤压材料喷射到所述打印区中的所述收纳部件的所述表面上以形成第三条带；在所述于所述第二处理方向上移动所述多喷嘴挤压机期间操作所述多个喷嘴中的所述第二喷嘴以将所述挤压材料喷射到所述打印区中的所述收纳部件的所述表面上以形成第四条带；运用所述光学传感器产生所述第一条带、所述第二条带、所述第三条带和所述第四条带的所述扫描图像数据；运用所述控制器识别所述扫描图像数据中的所述第三条带的第三宽度和第三高度中的至少一个；运用所述控制器识别所述扫描图像数据中的所述第四条带的第四宽度和第四高度中的至少一个；和运用所述控制器进一步参考所述第三宽度与所述第四宽度之间的第三差异和所述第三高度与所述第四高度之间的第四差异中的至少一个识别围绕垂直于所述第一轴线的所述第二轴线的用于所述多喷嘴挤压机的所述第一角度偏离分量。11.一种三维物体打印机，包括：多喷嘴挤压机，定位在打印区中；致动器，被配置成在所述打印区中移动所述多喷嘴挤压机；光学传感器，被配置成产生所述打印区的扫描图像数据；和控制器，操作性地连接到所述多喷嘴挤压机、...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·曼特尔，C·G·林恩，M·A·赛卢拉，P·J·奈斯特龙，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US