通过波形调节在三维物体打印中进行缺失喷射器校正的系统和方法
【技术领域】
[0001]本文中公开的系统和方法涉及产生三维物体的打印机，并且更特别地，涉及补偿这样的打印机中的不工作喷射器。
【背景技术】
[0002]数字三维制造也称为数字增材制造，是从数字模型制造实质上任何形状的三维固体物体的过程。三维打印是增材过程，其中一个或多个打印头在衬底上以不同形状喷射材料的连续层。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。
[0003]用这些打印机产生三维物体会需要数小时，对于一些物体，甚至需要数天。在用三维打印机产生三维物体中出现的一个问题是喷射形成物体的材料滴的打印头中的喷射器的一致功能性。在物体的打印期间，一个或多个喷射器会由于以一定角度而不是垂直于喷射器喷射、喷射的滴小于喷射器应当喷射的、或由于根本未能喷射任何滴而退化。遭受这些操作缺陷中的任何一个的喷射器被称为不工作或故障喷射器。如果一个或多个喷射器的工作状态在物体打印期间退化，则在完成打印操作之前不能评估被打印物体的质量。因此，需要数小时或多天的打印作业会产生由于打印头中的不工作喷射器而不符合规范的物体。一旦检测到这样的物体，被打印物体被废弃，将恢复程序应用于打印头以恢复喷射器功能性，并且重复打印作业。
[0004]已开发出允许在打印时检测不工作喷射器的系统。在物体打印期间应用恢复程序以补偿不工作喷射器的系统将允许继续产生正确形成的物体。以该方式，打印机的产品生产率将提高并且其打印将更高效。
【发明内容】
[0005]—种补偿三维物体打印机中的故障喷射器的方法包括以下步骤:检测打印头中的故障喷射器；识别喷射邻近与所述故障喷射器相对的位置的材料滴的所述打印头中的至少一个工作喷射器；修改输送到所述至少一个被识别工作喷射器的触发信号以增加邻近与所述故障喷射器相对的位置喷射的材料滴的滴体积；以及操作所述打印头以形成材料滴的第一层，用所述经修改的触发信号操作所述至少一个被识别工作喷射器。
[0006]—种执行用于补偿故障喷射器的方法的三维打印机包括:打印头，所述打印头具有配置成喷射材料滴的多个喷射器；传感器，所述传感器配置成生成对应于由所述打印头中的喷射器喷射的材料滴的数据；控制器，所述控制器可操作地连接到所述打印头和所述传感器，所述控制器配置成:参考由所述传感器生成的数据识别故障喷射器；识别邻近与所述故障喷射器相对的位置喷射材料滴的所述打印头中的至少一个工作喷射器；修改输送到所述至少一个被识别工作喷射器的触发信号以增加邻近与所述故障喷射器相对的位置喷射的材料滴的滴体积；以及操作所述打印头以形成材料滴的第一层，用所述经修改的触发信号操作所述至少一个被识别工作喷射器。
【附图说明】
[0007]在结合附图进行的以下描述中解释用于补偿三维物体打印机中的故障喷射器的系统和方法的前述方面和其它特征。
[0008]图1是三维物体打印机的透视图。
[0009]图2是具有外壳的三维物体打印机的前视图，描绘外壳内的检测模块，所述检测模块能够在打印操作期间检测打印头中的不工作喷射器。
[0010]图3A是当打印头的所有喷射器处于工作状态时的三维物体的小区域的三个层的透视图。
[0011]图3B是当打印头具有不工作喷射器时的三维物体的小区域的三个层的透视图。
[0012]图3C是当打印头补偿不工作喷射器时三维物体的小区域的三个层的透视图。
[0013]图4描绘操作打印头的喷射器的触发信号的波形。
[0014]图5是用于补偿打印头的不工作喷射器的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0015]为了本文中公开的系统和方法的环境以及系统和方法的细节的大体理解，参考附图。在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。
[0016]图1显示产生三维物体或零件10的打印机100中的部件的配置。当在本文中使用时，术语“三维打印机”指的是参考物体的图像数据喷射材料以形成三维物体的任何装置。打印机100包括支撑材料容器14，构建材料容器18，一对喷射打印头22、26，构建衬底30，平面支撑构件34，柱状支撑构件38，致动器42，以及控制器46。管道50将打印头22连接到支撑材料容器14并且管道54将打印机26连接到构建材料容器18。两个喷射打印头由控制器46参考可操作地连接到控制器的存储器中的三维图像数据操作以喷射供应到每个相应的打印头的支撑和构建材料。存储在三维图像数据中的单独位置的每个数据在本文中被定义为“体素”。当构造该零件时，构建材料形成正产生的零件10的结构，而当材料固化时由支撑材料形成的支撑结构58能够使构建材料保持它的形状。在完成该零件之后，通过冲洗、吹气或熔化去除支撑结构58。
[0017]控制器46也可操作地连接到至少一个和可能多个致动器42以控制平面支撑构件34、柱状支撑构件38和打印头22、26相对于彼此的运动。也就是说，一个或多个致动器可以可操作地连接到支撑打印头的结构以参考平面支撑构件的表面在过程方向和交叉过程方向上移动打印头。替代地，一个或多个致动器可以可操作地连接到平面支撑构件34以移动该零件在其上在过程和交叉过程方向上在平面支撑构件34的平面中产生的表面。当在本文中使用时，术语“过程方向”指的是沿着平面支撑构件34的表面中的一个轴线的运动并且“交叉过程方向”指的是沿着与该平面中的过程方向轴线正交的平面支撑构件表面中的轴线的运动。这些方向在图1中用字母“P”和“C-P”表示。打印头22、26和柱状支撑构件38也在正交于平面支撑构件34的方向上移动。该方向在本文中被称为竖直方向，平行于柱状支撑构件38，并且在图1中用字母“V”表示。在竖直方向上的运动用可操作地连接到柱状构件38的一个或多个致动器、由可操作地连接到打印头22、26的一个或多个致动器或由可操作地连接到柱状支撑构件38和打印头22、26两者的一个或多个致动器实现。这些各种配置中的这些致动器可操作地连接到控制器46，所述控制器操作致动器以在竖直方向上移动柱状支撑构件38、打印头22、26或两者。
[0018]在图2中显示具有外壳的三维物体打印机。打印机60具有外壳64。在形状上大体上为立方体的六个隔室在外壳64内。外壳64在图2中显示为没有闭合以隐藏隔室的门。隔室72包括在可移动平台82上的平面支撑件78。可移动平台82配置成具有一个或多个致动器和引导构件(未显示)以使可移动平台82能够在竖直方向上上下移动。平面支撑件78是三维物体形成于其上的表面。在一些实施例中，打印头86具有的长度大约等于在从隔室72的后壁到在隔室的前面的开口的方向上的平面支撑件78的长度。在这些实施例中，打印头86在支撑构件92上安装在外壳64的侧壁96和100之间的空间内以便仅仅用于线性往复运动。在其它实施例中，打印头86具有的长度小于在从隔室72的后壁到在隔室的前面的开口的方向上的平面支撑件78的长度。在这些实施例中，打印头86在支撑构件92上安装在外壳64的侧壁96和100之间的空间内以便用于在隔室72之上的平面中的两个正交方向上的往复运动。在这些各种实施例中，一个或多个致动器104可操作地连接到打印头86。控制器108操作致动器104以在支撑构件92上线性地来回移动打印头86或在平面内的两个正交方向上移动打印头。通过选择性地操作打印头86中的喷射器，竖直地移动支撑平台82，并且水平地移动构件92上的打印头86，三维物体可以形成于平面支撑件78上。
[0019]外壳64还包括配置成检测打印机60中的不工作喷射器的检测模块112。如上所述，如果在物体的打印期间喷射器由于完全或部分地未能喷射材料或由于在偏斜方向上错误地喷射材料而出故障，则正在产生的物体变形。检测模块112配置成在物体产生期间检测不工作喷射器。在一些实施例中，在打印操作中的预定时间，控制器108操作致动器104以将打印头86移动到检测模块112中。检测模块112生成到达控制器108的信号以操