CN105818376B - 用于识别和控制三维物体打印机中的z轴打印头位置的系统和方法 - Google Patents

用于识别和控制三维物体打印机中的z轴打印头位置的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种操作三维物体打印机的方法，所述方法包括用打印头中的多个喷射器在打印机中的衬底上生成预定打印测试图案。图像传感器生成打印测试图案的图像数据并且控制器参考分离测试图案中的打印标记的交叉过程方向距离之间的识别离差识别打印头与接收测试图案的衬底之间的z轴距离。

Description

用于识别和控制三维物体打印机中的Z轴打印头位置的系统 和方法
技术领域
本公开涉及三维物体打印机，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。
背景技术0
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不发射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。
发明内容
在一个实施例中，已开发一种操作三维物体打印机以识别打印头与衬底之间的z轴距离的方法。所述方法包括：操作第一打印头中的多个喷射器以在衬底的表面上形成具有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预定测试图案的图像数据，用控制器参考生成的图像数据识别所述第一预定测试图案的所述第一多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的离差，用所述控制器参考识别的离差识别所述第一打印头与所述衬底之间的第一z轴距离，所述z轴垂直于所述衬底的表面，以及响应识别的第一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轴移动所述第一打印头和所述衬底中的至少一个。
在另一实施例中，已开发一种操作三维物体打印机以生成对应于打印测试图案的离差和打印头与衬底之间的z轴距离的分布图的方法。所述方法包括：操作第一打印头中的多个喷射器以在衬底的表面上以所述第一打印头与所述衬底之间的第一z轴距离形成具有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，所述z轴垂直于所述衬底的表面，用图像传感器生成所述衬底上的所述第一预定测试图案的第一图像数据，用控制器参考生成的第一图像数据识别所述第一预定测试图案的所述第一多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的第一离差，操作致动器以沿着所述z轴将所述第一打印头和所述衬底中的至少一个移动预定偏移距离从而使所述第一打印头和所述衬底分离第二z轴距离，操作第一打印头中的所述多个喷射器以在所述衬底的表面上以所述第一打印头与所述衬底之间的所述第二z轴距离形成具有在交叉过程方向上布置的第二多个标记的第二预定测试图案，用所述图像传感器生成所述衬底上的所述第二预定测试图案的第二图像数据，用所述控制器参考生成的第二图像数据识别所述第二预定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离差，用所述控制器参考所述第一离差、所述第二离差和所述预定偏移距离生成所述第一打印头的分布图，所述分布图包括所述打印测试图案中的标记之间的交叉过程方向距离的多个离差和所述第一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第一打印头与所述衬底之间的z轴距离。
在另一实施例中，已开发一种三维物体打印机，其配置成识别打印头与衬底之间的z轴距离。所述打印机包括：具有多个喷射器的第一打印头，具有表面的支撑构件，所述表面配置成接收从所述第一打印头中的所述多个喷射器喷射的材料，至少一个致动器，所述至少一个致动器可操作地连接到所述第一打印头或所述支撑构件，图像传感器，所述图像传感器配置成生成所述支撑构件的表面的图像数据，以及控制器，所述控制器可操作地连接到所述第一打印头、所述至少一个致动器和所述图像传感器。所述控制器配置成：操作所述第一打印头中的所述多个喷射器以在所述支撑构件的表面上形成具有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第一预定测试图案的图像数据，参考所述图像数据识别所述第一预定测试图案的所述第一多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的离差，参考识别的离差识别所述第一打印头与所述支撑构件的表面之间的第一z轴距离，所述z轴垂直于所述支撑构件的表面，以及响应识别的第一z轴距离在预定z轴距离范围之外操作所述至少一个致动器以沿着所述z轴移动所述第一打印头和所述支撑构件中的至少一个。
附图说明
在结合附图进行的以下描述中解释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轴距离和以不同z轴距离从打印头喷射的滴的交叉过程方向位置的离差之间的关系。
图4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5A是用于识别三维物体打印机中的衬底的倾斜的过程的方块图。
图5B是用于识别三维物体打印机中的衬底的倾斜的另一过程的方块图。
图6是包括在交叉过程方向上形成的打印标记的预定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离差和打印头与衬底之间的不同z轴距离之间的关系的曲线图。
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前支撑材料将构建材料的一个或多个部段保持就位，原因是物体是单个物体。使用支撑材料的简单例子包括使用三维物体打印机构造手杖。手杖的弓形部分处于物体的顶部，并且在完成手杖中的弓形结构的顶部之前支撑材料为手柄的指向下部分提供支撑。在足够的构建材料存在以将物体保持在一起之前，支撑材料也防止新形成的特征断裂，并且在硬化过程完成之前防止未完全固化的构建材料的部分流动脱位。支撑材料的例子包括、但不限于在打印过程期间为物体提供支撑并且在打印过程完成之后可以容易地从物体去除的蜡状材料。
当在本文中使用时，术语“过程方向”指的是在三维物体形成过程期间支撑构件移动经过一个或多个打印头的方向。支撑构件在打印过程期间保持三维物体和伴随的支撑材料和构建材料。在一些实施例中，支撑构件是平面构件，如金属板，而在其它实施例中支撑构件是旋转圆柱形构件或具有另一形状的构件，其在三维物体打印过程期间支撑物体的形成。在一些实施例中，打印头保持静止而支撑构件和物体移动经过打印头。在其它实施例中，打印头移动而支撑构件保持静止。在另外的其它实施例中，打印头和支撑构件都移动。
当在本文中使用时，术语“交叉过程方向”指的是垂直于过程方向并且在支撑构件的平面中的方向。两个或更多个打印头中的喷射器在交叉过程方向上配准以使打印头的阵列能够在二维平面区域上形成构建材料和支撑材料的打印图案。在三维物体打印过程期间，从配准的打印头形成的构建材料和支撑材料的连续层形成三维物体。
当在本文中使用时，术语“z轴”指的是垂直于过程方向、交叉过程方向并且垂直于三维物体打印机中的支撑构件的平面的轴线。在三维物体打印过程的开始时，沿着z轴的分离指的是支撑构件与形成构建材料和支撑材料的层的打印头之间的分离的距离。当打印头中的喷射器形成构建材料和支撑材料的每个层时，打印机调节打印头与最上层之间的z轴分离以在打印操作期间保持打印头与物体的最上层之间的大致恒定距离。在许多三维物体打印机实施例中，打印头与打印材料的最上层的z轴分离保持在较窄公差内以允许构建材料和支撑材料的喷射滴的一致放置和控制。在一些实施例中，支撑构件在打印操作期间移动远离打印头以保持z轴分离，而在其它实施例中打印头移动远离部分打印物体和支撑构件以保持z轴分离。
当在本文中使用时，术语“离差”指的是对应于来自打印机中的打印头的打印测试图案中的打印标记的相对交叉过程方向位置相比于预定测试图案中的打印标记的交叉过程方向位置之间的差异的任何统计测量。当在本文中使用时，术语“标记”指的是由打印机中的单个喷射器形成并且沿着过程方向轴线布置的一个或多个滴的打印图案。使用打印头中的多个喷射器从标记的布置形成测试图案。在测试图案中打印的标记的离差统计的非限制性例子包括标准偏差、方差、平均绝对偏差、范围、四分位数间距等。例如，预定测试图案包括以每行中的相邻标记之间的均匀交叉过程方向距离形成的打印标记的多个行。具有与z轴平行地喷射材料滴的喷射器的打印头形成没有离差或具有很小离差的预定测试图案。然而，打印机中的打印头的实际实施例包括成角地喷射材料滴的至少一些喷射器，其产生测试图案中的打印标记之间的交叉过程方向距离之间的差异。如下面更详细地所述，打印机参考测试图案中的打印标记的交叉过程方向位置的识别离差水平识别打印机中的不同打印头与衬底之间的z轴距离。
图1A和图1B描绘三维物体打印机100，其配置成识别打印机100中的一个或多个打印头与衬底之间的z轴距离。打印机100包括支撑构件102，包括打印头104A-104C的第一打印头阵列，包括打印头108A-108C的第二打印头阵列，打印头阵列致动器120A和120B，支撑构件致动器124，图像传感器116，控制器128，以及存储器132。在一个配置中，打印头阵列104A-104C和108A-108C喷出两种不同类型的构建材料以用两种不同类型的构建材料形成三维打印物体。在另一配置中，一个打印头阵列喷出构建材料并且另一打印头阵列喷出支撑材料以形成三维打印物体。替代打印机实施例包括不同数量的打印头阵列或每个打印头阵列中的不同数量的打印头。
在打印机100中，支撑构件102是在过程方向P上移动的平面构件，如金属板。打印头阵列104A-104C和108A-108C以及图像传感器116形成打印区域110。支撑构件102在过程方向P上运载支撑材料和构建材料的任何先前形成的层通过打印区域110。在打印操作期间，支撑构件102在多次通过打印头的预定过程方向路径P中移动以形成三维打印物体(如在图1B中描绘的物体150)的连续层。打印头104A-104C和108A-108C也喷射材料滴以形成预定测试图案，如图1A中所示的测试图案192A-192B和194A-194B以及图1B中所示的测试图案184和186。在一些实施例中，类似于构件102的多个构件以转盘或类似配置通过打印区域110。在打印机100中，一个或多个致动器将构件102在过程方向P上移动通过打印区域110。在其它实施例中，致动器120A和120B或其它致动器沿着过程方向P相应地移动打印头104A-104C和108A-108C以在支撑构件102上形成打印物体。
在打印机100中，在将每个材料层施加到支撑构件之后致动器124也将支撑构件102在方向轴线(z)上移动远离打印区域110中的打印头。在一些实施例中，致动器124或可操作地联接到支撑构件102的其它致动器配置成调节支撑构件102围绕交叉过程方向轴线CP(倾斜箭头172和174)和过程方向轴线P(倾斜箭头176和178)的倾斜角。在另一配置中，致动器120A和120B沿着z轴向上相应地移动打印头阵列104A-104C和108A-108C以保持打印头与打印物体之间的分离。在打印机100中，致动器124和120A-120B是机电致动器，如步进马达，其接收来自控制器128的控制信号以将支撑构件102或打印头阵列104A-104C和108A-108C沿着z轴移动预定距离。打印机100的示例性实施例包括调节支撑构件102和打印头阵列104A-104C和108A-108C两者的z轴位置的致动器，但是替代打印机实施例包括可操作地联接到仅仅支撑构件102或仅仅打印头的致动器。打印区域110在每次巡回通过路径以平行地形成多组三维物体期间在每个构件上形成一个或多个三维打印物体的附加层。
包括打印头104A-104C和108A-108C的打印头阵列朝着支撑构件102喷射材料以形成三维打印物体(如在图1B中描绘的物体150)的层。打印头104A-104C和108A-108C的每一个包括喷射构建材料或支撑材料的液化滴的多个喷射器。在一个实施例中，每个喷射器包括接收液体构建材料的流体压力室，致动器(如压电致动器)，和出口喷嘴。压电致动器响应电触发信号而变形并且将液化构建材料作为朝着构件102喷射的滴推动通过喷嘴。如果构件102承载三维物体的先前形成的层，则构建材料的喷射滴形成物体的附加层。打印头104A-104C和108A-108A的每一个包括喷射器的二维阵列，示例性打印头实施例包括880个喷射器。在操作期间，控制器128控制电触发信号的生成以在不同时间操作选定喷射器从而形成用于物体的构建材料的每个层。如下面更详细地所述，控制器128也生成针对打印头104A-104C和108A-108C中的喷射器的触发信号以打印用于识别打印区域110中的每个打印头与衬底之间的沿着z轴的距离的测试图案。衬底可以是支撑构件102的表面或形成于支撑构件102上的三维打印衬底的上层。
尽管图1A和图1B描绘喷射构建材料的滴的两个打印头阵列，但是替代实施例可以包括用附加构建材料形成打印物体的三个或更多个打印头阵列。另一实施例包括仅仅单个打印头阵列。尽管打印头阵列104A-104C、108A-108C均描绘为包括三个打印头，但是替代配置可以包括很少的打印头或更大数量的打印头以适应在交叉过程方向上具有不同尺寸的打印区域。另外，在光栅化三维物体打印机实施例中，一个或多个打印头在打印操作期间沿着交叉过程方向轴线CP并且可选地沿着过程方向轴线P移动。
图像传感器116包括在交叉过程方向CP上横越打印区域110布置并且配置成生成数字化图像数据的光电检测器的阵列，所述数字化图像数据对应于从形成于构件102上的构建材料和支撑材料反射的光。在一个实施例中，光电检测器生成总共具有256(0至255)个水平的灰度级8位图像数据，其对应于每个光电检测器从打印支撑材料和打印构建材料的最上层接收的反射光的水平。在其它实施例中，图像传感器116包含多谱光电检测器元件，如红、绿、蓝(RGB)传感器元件。在操作期间，图像传感器116生成对应于材料滴的打印图案的多个图像扫描线，所述打印图案包括形成于支撑构件102上或从构建材料或支撑材料的层形成的衬底上的打印测试图案。当支撑构件102移动经过图像传感器116时，图像传感器116从一系列扫描线生成二维扫描图像数据。控制器128接收扫描图像数据并且执行扫描图像数据的进一步处理以参考打印测试图案的扫描图像数据识别打印头与衬底之间的z轴方向距离。
控制器128是数字逻辑器件，如微处理器、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或配置成操作打印机100的任何其它数字逻辑器件。在打印机100中，控制器128可操作地连接到控制支撑构件102的运动的致动器124和控制打印头阵列104A-104C和108A-108C的z轴运动的致动器120A和120B。控制器128也可操作地连接到打印头阵列104A-104C和108A-108C、图像传感器116和存储器132。
在打印机100的实施例中，存储器132包括诸如随机存取存储器(RAM)器件的易失性数据存储设备和诸如固态数据存储设备、磁盘、光盘或任何其它合适的数据存储设备的非易失性数据存储设备。存储器132存储编程指令136、3D物体图像数据138、测试图案数据140以及与打印头104A-104C和108A-108C的每一个关联的滴离差对z轴距离分布图144。控制器128执行存储的程序指令136以操作打印机100中的部件从而形成三维打印物体(如物体150)并且打印识别打印区域110中的打印头与衬底之间的z轴方向距离的测试图案。控制器128也生成打印头104A-104C和108A-108C的滴离差对z轴距离分布图，如下面在过程300中更详细地所述。在一些配置中，控制器128也识别远离打印区域110中的支撑构件102或另一衬底的表面的z轴的倾斜角。例如，3D物体图像数据138包括对应于打印机100在三维物体打印过程期间形成的构建材料和支撑材料的每个层的多个二维图像数据图案。控制器128参考二维图像数据的每个集从打印头104A-104C和108A-108C喷射构建材料的滴以形成物体150的每个层。存储器132也存储测试图案数据140，所述测试图案数据对应于打印头104A-104C和108A-108C中的喷射器在打印区域110中的衬底上形成的标记的预定图案。
图1B描绘三维物体打印操作期间的打印机100。在图1B中，打印头104A-104C和108A-108C形成三维打印物体150。支撑构件102包括配置成接收来自打印头104A-104C和108A-108C中的一些或全部的附加打印测试图案184的边缘区域。在图1B的实施例中，打印物体150的上表面也用作接收来自打印头104A的打印测试图案186的衬底。当物体150的一个或多个最上层由在光学上不同的材料(如从打印头108A-108C喷射的具有不同颜色的构建材料或支撑材料)形成时图像传感器116生成包括测试图案186中的可辨别打印标记的图像数据。在其它配置中，打印头104A-104C和108A-108C从两种不同的构建材料或构建材料和支撑材料形成结构以形成接收打印测试图案并且具有类似于物体150的高度的z轴高度的衬底结构。控制器128使用衬底结构识别打印头中的一个或多个与物体150的最上层之间的z轴距离。
图2描绘在第一z轴方向位置240和第二z轴位置244的打印头104A和衬底202。如上所述，衬底202可以是支撑构件102的表面或形成于支撑构件102上的打印结构的上表面。在图2的示例性例子中，第一z轴方向位置240相比于第二位置244将打印头104A和衬底202置于沿着z轴更靠近在一起，但是在另一配置中第一位置比第二位置将打印头104A和衬底202置于更大z轴距离。在图2的配置中，控制器128操作致动器124以沿着z轴在第一位置240和第二位置244之间移动衬底，而在其它实施例中致动器120A移动打印头104A或致动器124和120A沿着z轴相应地移动衬底202和打印头104A两者。
打印头104A包括沿着交叉过程方向轴线CP布置的多个喷射器。在一些实施例中，打印头104A包括横越打印头104A的面以二维布置交错的喷射器的对角布置。如上所述，控制器128仅仅操作打印头104中的喷射器的一部分以形成测试图案的行集中的标记的单集。图2仅仅描绘喷射滴以形成单行集的打印头104A中的喷射器的子集并且打印头104A包括分离交叉过程方向CP上的相邻激活喷射器的每一个的四个喷射器以形成图6的测试图案600。例如，在图2中喷射器220和224形成打印测试图案的一行中的相邻标记，但是四个附加喷射器在交叉过程方向上分离喷射器220和224。控制器128操作中间喷射器以形成预定测试图案600中的另一行集。在不同测试图案配置中，控制器128操作喷射器以形成单行集中的标记，至少一个喷射器在交叉过程方向上定位在激活喷射器之间。
图3描绘用于生成打印头与衬底之间的z轴距离和来自三维物体打印机中的打印头的沿着交叉过程方向的滴放置的离差水平之间的分布图的过程300的方块图。在下面的描述中，对执行动作或功能的过程300的引用指的是操作打印机中的控制器以执行存储的程序指令从而用打印机中的其它部件执行任务或功能。为了示例性目的结合打印机100以及图1A-图1B、图2、图6和图7描述过程300。
过程300开始于打印机100将打印头和衬底放置在具有沿着z轴的第一分离距离的第一位置(方块304)。例如，控制器128操作致动器120A和124之一或两者以将打印头104A和衬底放置在沿着z轴的第一位置。如上所述，衬底是支撑构件102或形成打印衬底的构建材料或支撑材料结构的上表面。例如，在打印机100中控制器128可选地操作打印头108A-108C以形成具有均匀衬底表面的第二构建材料或支撑材料的结构，其在光学上不同于从打印头104A喷射的材料。在一些配置中控制器128在结构的表面上而不是在支撑构件的表面上形成打印测试图案。
过程300继续，控制器128操作打印头104A以在衬底的表面上形成第一预定测试图案(方块308)。控制器128生成用于打印头104A中的喷射器的触发信号以形成具有多个行集的预定测试图案。当在本文中使用时，术语“行集”指的是打印机在衬底的表面上以在交叉过程方向上延伸的预定布置形成的多个打印标记。行集包括沿着交叉过程方向以单“行”布置的打印标记的至少一个集，但是一些测试图案包括具有多行打印标记的行集，其形成为沿着过程方向延伸的不同标记的集。打印机100形成一些行集中的多个打印行以在识别打印测试图案中的标记的交叉过程方向位置的离差期间减小随机交叉过程材料滴放置误差的影响。图6中的打印测试图案600包括五个行集602A-602E，每个行集包括沿着交叉过程方向轴线CP布置的单行标记。控制器128仅仅操作打印头中的喷射器的一部分以形成测试图案中的每个行集。测试图案600包括五个行集，原因是控制器128使用打印头104A中的一组喷射器形成每个行集中的相邻标记，其中四个中间喷射器位于形成行集中的相邻标记的每对喷射器之间。在一些实施例中，控制器128形成包括在衬底表面的不同区域中的测试图案600或另一类似测试图案的多个实例的测试图案。在其它测试图案实施例中，行集包括多行打印标记。例如，在一些实施例中每个行集包括由打印头104A中的喷射器的单个部分形成的一系列两行或更多行打印标记。控制器128形成具有每个行集中的多行的打印测试图案以在交叉过程方向上的打印标记的位置之间的离差的识别中减小随机滴放置误差的影响。
过程300继续，图像传感器116生成衬底和形成于衬底上的第一打印测试图案的扫描图像数据(方块312)。在打印机100中，控制器128接收来自图像传感器116的扫描图像数据。控制器128参考交叉过程方向位置和分离测试图案的扫描图像中的打印标记的相应交叉过程方向距离识别打印标记的交叉过程方向位置的第一离差(方块316)。当在本文中使用时，术语“离差”指的是打印测试图案的扫描图像数据中的打印标记之间的交叉过程方向位置相比于用不具有从z轴的偏离的喷射器打印的测试图案的打印标记的预定位置的差异。例如，在图6中测试图案600描绘标记的理想化布置，其中相邻标记之间的交叉过程方向距离对于行集602A-602E的每一个是相等的。打印测试图案650描绘用打印头104A打印的标记扫描图像数据。由于打印头104A中的至少一些喷射器沿着交叉过程方向而不是z轴以变化角喷射材料滴，因此测试图案650中的行集652A-652E中的相邻打印标记之间的交叉过程距离相比于测试图案600呈现出离差。
在一个实施例中，控制器128参考标记之间的交叉过程方向距离相比于打印测试图案的行集中的标记之间的平均交叉过程方向距离的标准偏差识别标记的交叉过程位置的离差。在一个配置中，控制器128参考经验地来自打印测试图案的扫描图像数据的标记之间的平均交叉过程方向距离(例如，测试图案650的扫描图像数据中的标记之间的平均距离)识别离差，并且随后参考经验平均值识别标准偏差。在另一配置中，控制器128使用预定测试图案中的标记之间的预定交叉过程方向分离(例如，测试图案600中的标记之间的交叉过程方向分离)作为平均值并且参考预定平均值识别标准偏差。在另一配置中，控制器128基于打印标记对识别标准偏差。控制器128识别分离测试图案中的独立相邻打印标记的交叉过程方向距离和预定测试图案中的标记之间的平均预定分离距离之间的标准偏差。在另一配置中，控制器128识别标记的相邻组之间的平均交叉过程方向距离，并且随后参考每个长划所属的组的经验平均值识别标准偏差。
控制器128识别打印测试图案中的每个行集的扫描图像数据中的打印标记之间的交叉过程距离的离差，如标准偏差。在另一实施例中，打印机100在支撑构件102多次通过打印区域期间形成打印测试图案。当打印机100在不同通过期间打印测试图案中的标记的不同行时，每次通过的扫描图像数据中的单独的行集的离差包括伪影，原因是打印头104A中的喷射器的仅仅一部分形成打印测试图案的每一行。由于每个喷射器在交叉过程方向上的喷射角是随机的，并且每行采样喷射器的不同子集，因此行之间的离差常常不相等。例如，如果当打印头与支撑构件的间隔处于相同固定距离时打印机形成行集652A和652C中的标记，行集652A的标准偏差量度可以不同于行集652C的标准偏差量度。
在单次通过实施例中，打印机100形成打印测试图案中的行集，过程方向空间形成于不同行集之间以使图像传感器116能够生成在衬底上形成的不同行集的扫描图像数据。在打印机100的多次通过配置中，标准偏差或其它离差量度在支撑构件102通过打印区域110之间经历变化。在任一实施例中，打印机100从包括周期信号的生成图像数据的集中识别标准偏差。周期信号的频率取决于由打印头中的喷射器在衬底上形成的标记的重复集合之间的相对过程方向间隔或在多次通过配置中取决于通过次数。周期信号包括伪影，所述伪影由于标准偏差量度对特定行的依赖而引起，原因是不同行具有稍稍不同的标准偏差量度。一个或多个测试图案的生成图像数据中的行的规则重复将伪影信号引入标准偏差量度信号中。在一些实施例中，控制器128将陷波滤波器应用于来自每行的离差结果以从针对图像数据中的每个行集识别的离差生成经滤波的多个离差。控制器128以对应于第一预定测试图案中的行集的预定数量(如图6的示例性测试图案600和650中的五个行集)的中心频率应用陷波滤波器。
过程300继续，打印机100调节控制器128操作打印头致动器120A和支撑构件致动器124之一或两者以将打印头104A和衬底沿着z轴移动预定距离到达具有沿着z轴的第二分离距离的第二位置(方块320)。控制器128操作打印头104A以在第二位置形成第二预定打印测试图案(方块324)，用图像传感器116生成第二打印测试图案的第二扫描图像数据(方块328)，并且识别第二扫描图像数据中的标记之间的交叉过程方向距离的第二离差(方块332)。打印机100以与方块308-316的处理分别基本相同的方式执行方块324-332的处理。在过程300期间，控制器128识别相比于第一测试图案的第一离差不同的第二测试图案中的打印标记之间的交叉过程方向距离的第二离差，原因是打印机100调节打印头104A与衬底之间的z轴距离。例如，如果打印机100增加处于第二位置的打印头104A与衬底之间的z轴距离，则离差水平增加，原因是来自打印头的喷射材料滴行进更长的线性距离到达衬底的表面。然而，如果第二位置具有比第一位置更短的z轴距离，则离差减小，原因是来自打印头的喷射材料滴行进更短的线性距离到达衬底的表面。
如图2中所示，当打印头104A与衬底202之间的z轴距离增加时衬底表面202上的打印材料滴和标记的位置之间的离差水平增加。在图2的实施例中，材料滴在从打印头104A中的喷射器喷出之后沿着相对线性路径行进。由于打印头104A中的制造离差，喷射器中的至少一些在交叉过程方向上成角地喷出材料滴，并且材料滴不遵循平行于z轴的距离到达衬底202。例如，喷射器220、224、226和228以不平行于z轴的角喷出材料。
如图2中所示，当打印头104A与衬底202之间的z轴距离增加时从打印头104A喷射的材料滴的交叉过程方向位置之间的离差水平增加。在实际操作中，喷射的材料滴沿着打印头104A与衬底202之间的大致线性路径行进。因此，当打印头104A与衬底202之间的z轴方向距离增加时来自指定喷射器的材料滴的沿着交叉过程方向轴线CP的滴位置离差的程度增加。在第一位置240，分别从喷射器220和224喷出的滴250和252在相比于当两个喷射器平行于z轴喷出材料滴时的相邻打印标记之间的标称交叉过程方向距离在交叉过程方向上更靠近在一起的位置着陆。其它喷射器(如喷射器226和228)分别喷出材料滴254和256，所述材料滴相比于当两个喷射器平行于z轴喷出材料滴时的相邻打印标记之间的标称交叉过程方向分离在交叉过程方向轴线上更远分开地着陆。在第二位置244，交叉过程方向滴放置的离差的相同类型发生，但是离差的程度由于打印头104A与衬底202之间的更长z轴距离而增加。例如，材料滴260和262比处于第一位置240的相应滴250和252更靠近在一起，而材料滴264和266比处于第一位置240的相应滴254和256更远地分开。材料滴放置的精确离差取决于每个打印头的特性并且过程300经验地识别离差。
再次参考图3，过程300继续，控制器128生成打印头104A的分布图，所述分布图包括z轴距离和打印标记之间的交叉过程方向距离的第一和第二离差和第一位置与第二位置之间的预定z轴距离之间的关系(方块336)。在一个实施例中，控制器128将一个轴线上的第一和第二离差水平和沿着另一轴线的第一和第二位置之间的沿着z轴的预定位移距离之间的线性关系识别为该关系。控制器128将生成的分布图存储在存储器132中，滴离差对z轴距离分布图数据144与打印头104A关联。
图7描绘打印头分布图关系的例子的曲线图700。曲线图700包括线732，所述线拟合对应于打印头和衬底距离的预定变化的增量728和对应于第一位置离差720和第二位置离差724之间的被识别交叉过程方向滴放置离差的变化的游程730。曲线图700也包括在打印头与衬底之间的不同z轴距离处生成的附加被识别离差水平，并且控制器128作为通过不同离差水平的最佳拟合线生成线性关系732。尽管图7描绘打印头分布图的线性关系，但是替代分布图实施例可以包括曲线、样条或交叉过程方向离差水平和z轴距离之间的其它关系。
在一些实施例中，沿着z轴的第一位置和第二位置中的任意一个或两者处于打印头与衬底之间的预定测量距离(例如0.5mm和1mm)。在这些实施例中，控制器128可以使用分布图数据识别打印头104A与衬底之间的绝对距离，并且识别z轴距离对于打印操作是太小还是太大。然而，打印机100可以生成分布图而没有打印头与衬底表面之间的绝对z轴距离测量。而是，控制器128用沿着z轴的打印头和衬底的第一位置和第二位置之间的已知z轴位移生成分布图。控制器128使用对应于打印头与衬底之间的相对z轴距离的分布图识别打印头沿着z轴离衬底太近还是太远。
如上所述，过程300生成分布图以基于打印头与衬底之间的不同z轴距离处的交叉过程材料滴放置的离差的变化识别三维物体打印机中的打印头与衬底之间的z轴距离。在一些实施例中，打印机100针对打印头104A-104C和108A-108C的每一个执行过程300以识别每个打印头的分布图，原因是交叉过程方向滴放置的离差取决于每个打印头的制造中的单独的离差。在其它实施例中，不同打印头之间的离差水平的差异相比于所需的测量的敏感性较小，并且打印机100使用针对单个打印头生成的分布图以识别衬底与打印头104A-104C和106A-106C的每一个之间的z轴距离。尽管过程100描述打印头和衬底放置在具有沿着z轴的两个不同分离距离的两个位置，但是过程300的替代实施例在三个或更多个z轴位置形成预定测试图案以生成分布图。
图4描绘用于识别三维物体打印机中的沿着z轴的打印头与衬底之间的距离的过程400的方块图。在下面的描述中，对执行动作或功能的过程400的引用指的是操作打印机中的控制器以执行存储的程序指令从而用打印机中的其它部件执行任务或功能。为了示例性目的结合打印机100和图1B描述过程400。为了示例性目的结合打印头104A描述过程400，但是对于打印头104A-104C和108A-108C中的一些或全部打印机100执行相同过程。
过程400开始于控制器128操作打印头104A以形成三维打印物体(方块404)。在打印机100的操作期间，控制器128操作打印头104A以及其它打印头104B-104C和108A-108C以形成打印物体，如在图1B中描绘的打印物体150。在打印过程期间，控制器128操作打印头104A中的喷射器以在支撑构件102的表面或形成于支撑构件102上的另一衬底上形成预定打印测试图案，如测试图案184(方块408)。在图1B的例子中，物体150的上层使用与打印头108A-108C在光学上不同的材料形成衬底以形成与来自打印头104A的打印测试图案186形成对比的表面。在其它实施例中，打印头104A-104C和108A-108C形成对应于沿着z轴的三维打印物体的高度的单独衬底结构。在过程400期间控制器128操作第一打印头104A中的喷射器以形成在过程300期间形成的相同测试图案或包括具有测试图案中的标记之间的相同相对交叉过程方向间隔的行集的另一测试图案。
过程400继续，打印机100用图像传感器116生成打印测试图案的扫描图像数据(方块412)并且控制器128参考扫描图像数据识别测试图案中的打印标记的交叉过程方向位置的离差(方块416)。控制器128以类似于上面在过程300中的相应方块312和316或相应方块324和328中所述的测试图案扫描和离差识别的方式执行方块412和416的处理。
在过程400期间，控制器128使用打印测试图案中的标记的交叉过程方向位置的被识别离差和存储在存储器132中的离差对z轴距离分布图数据144识别打印头104A与衬底之间的z轴距离(方块420)。如上面关于图7所述，控制器128使用先前生成的线性关系识别打印头104A与衬底(如支撑构件102或物体150的上层)之间的沿着z轴距离的距离。如果打印头与衬底之间的被识别z轴距离在预定公差范围内(方块424)，则打印机100继续使用打印头104A形成三维打印物体并且控制器128可选地在打印过程的后期阶段再次执行过程400。然而，如果打印头104A与衬底之间的z轴距离太小或太大，则控制器128操作致动器120A和124之一或两者以将打印头104A与衬底之间的z轴距离调节到预定公差范围内(方块428)。例如，在打印机100的实施例中可接受的z轴距离在大约0.4mm到3.0mm的范围内，但是对于不同的三维物体打印机实施例z轴距离不同。
上述的过程400使打印机100能够识别打印头与包括打印测试图案的衬底的单个区域之间的z轴距离。然而在一些情况下，衬底(如支撑构件102或由衬底102支撑的三维打印结构)经历偏离平行于打印机100中的打印头104A-104C和108A-108C的面的角的倾斜。衬底的倾斜可以产生三维打印物体中的误差，并且图5A和5B相应地描绘识别和校正打印机100中的衬底倾斜的过程500和550。在下面的描述中，对执行动作或功能的过程500或550的引用指的是操作打印机中的控制器以执行存储的程序指令从而用打印机中的其它部件执行任务或功能。为了示例性目的结合打印机100和图1A-图1B描述过程500和550。
图5A描绘用于识别围绕交叉过程方向轴线CP的倾斜的过程500。例如，在图1A和1B中，箭头172和174描绘支撑构件102围绕交叉过程方向轴线CP的潜在倾斜。倾斜产生支撑构件102的坡度和沿着过程方向轴线P的长度的支撑构件102与打印头104A-104C和108A-108C之间的z轴距离的相应变化。
在过程500期间，打印机100在衬底的第一区域中识别至少一个打印头(如打印头104A)与衬底(如支撑构件102)之间的z轴距离(方块504)。打印机100首先使用过程400和在过程300期间生成的与打印头104A关联的存储分布图数据144识别到支撑构件102的第一区域的z轴距离。打印头104A在衬底102的第一区域上生成打印测试图案，如图1A中的形成于支撑构件102上的打印测试图案192A。打印机100也在从第一区域在过程方向P上分离预定距离的支撑构件的第二区域中识别打印头104A与支撑构件102之间的z轴距离(方块508)。打印机100也使用过程400和在过程300期间生成的与打印头104A关联的存储分布图数据144识别到支撑构件的第二区域的z轴距离。在图1A中，打印头104A在从包括第一测试图案192A的第一区域在过程方向P上分离预定距离的支撑构件102的第二区域上形成打印测试图案192B。
在过程500期间，控制器128参考第一z轴距离、第二z轴距离之间的差异和包括第一测试图案192A的支撑构件102的第一区域与包括第二测试图案192B的支撑构件102的第二区域之间的预定过程方向分离识别围绕交叉过程方向轴线CP的倾斜角(方块512)。例如，控制器128参考以下方程识别倾斜角θ：θ＝atan((z↓1|z↓2)/D，其中z1和z2分别是识别的第一和第二z轴距离，并且D是第一和第二打印测试图案之间的预定过程方向分离。θ的值指示任何倾斜的幅度并且符号(正或负)指示倾斜的方向。
如果识别的倾斜角为零或者足够小到在打印机100的预定操作阈值内(方块516)，则打印机100使用支撑构件102继续三维物体打印操作(方块520)。然而如果识别的倾斜超过预定阈值(方块516)，则控制器128操作致动器(如致动器124或可操作地连接到支撑构件102的另一致动器)以减小或消除围绕交叉过程方向轴线的识别的倾斜(方块524)。打印机100用支撑构件102继续打印操作。在替代实施例中，打印机100停止操作并且为操作者生成指示倾斜的输出警报，并且手动重新对准过程重新对准支撑构件102以减小或消除倾斜。
图5B中的过程550参考支撑构件102的两个区域与打印机100中的两个打印头(如打印头104A和104C)之间的z轴距离的变化识别衬底(如支撑构件102)围绕过程方向轴线P的倾斜。例如，在图1A和图1B中，箭头176和178描绘支撑构件102围绕过程方向轴线P的潜在倾斜。倾斜产生支撑构件102的坡度和沿着交叉过程方向轴线CP的长度的支撑构件102与打印头104A-104C和108A-108C之间的z轴距离的相应变化。
在过程550期间，打印机100在衬底的第一区域中识别第一打印头(如打印头104A)与衬底(如支撑构件102)之间的z轴距离(方块554)。打印机100首先使用过程400和在过程300期间生成的与打印头104A关联的存储分布图数据144识别到支撑构件102的第一区域的z轴距离。打印头104A在衬底102的第一区域上生成打印测试图案，如图1A中的形成于支撑构件102上的打印测试图案194A。打印机100也在从第一区域在交叉过程方向CP上分离预定距离的支撑构件的第二区域中识别第二打印头104C与支撑构件102之间的z轴距离(方块558)。打印机100也使用过程400和在过程300期间生成的与打印头104C关联的存储分布图数据144识别到支撑构件的第二区域的z轴距离。在图1A中，打印头104C在从包括第一测试图案194A的第一区域在交叉过程方向CP上分离预定距离的支撑构件102的第二区域上形成打印测试图案194B。
在另一实施例中，打印机100针对从单个打印头中的两组或更多组喷射器形成的标记的不同组而不是使用由两个不同打印头形成的测试图案识别两个或更多个离差水平。例如，图1B中的测试图案186从单个打印头中的喷射器形成，但是控制器128可选地针对测试图案186中的打印标记的第一部分和第二部分识别两个不同离差水平。打印标记的第一部分在交叉过程方向CP上从打印标记的第二部分分离预定距离。在一个实施例中，控制器128沿着过程方向轴线P将打印标记的图像数据分成两半以将图像数据分组成沿着交叉过程方向轴线分离的两个组。控制器128识别标记的第一和第二组的第一和第二离差值。使用过程550的单个打印头实施例的打印机的例子包括打印机100和包括更宽打印头的打印机，其包括“全宽”打印头，其中单个打印头延伸横越打印区域110的交叉过程方向宽度的大部分或全部。
在过程550期间，控制器128参考第一z轴距离、第二z轴距离之间的差异和包括第一测试图案194A的支撑构件102的第一区域与包括第二测试图案194B的支撑构件102的第二区域之间的预定交叉过程方向分离识别围绕过程方向轴线P的倾斜角(方块562)。例如，控制器128参考以下方程识别倾斜角φ＝atan((z↓p1|z↓p2)/C，其中zp1是第一打印头104A与支撑构件102的第一区域之间的z轴距离，zp2是第二打印头104C与支撑构件102的第二区域之间的z轴距离，并且C是第一和第二打印测试图案之间的预定交叉过程方向分离或用于提取z轴距离的单个测试图案的两个部分之间的预定交叉过程方向分离。的值指示任何倾斜的幅度并且符号(正或负)指示倾斜的方向。
如果识别的倾斜角为零或者足够小到在打印机100的预定操作阈值内(方块566)，则打印机100使用支撑构件102继续三维物体打印操作(方块570)。然而如果识别的倾斜超过预定阈值(方块566)，则控制器128操作致动器(如致动器124或可操作地连接到支撑构件102的另一致动器)以减小或消除围绕交叉过程方向轴线的识别的倾斜(方块574)。打印机100用支撑构件102继续打印操作。在替代实施例中，打印机100停止操作并且为操作者输出指示倾斜的输出信号，并且手动重新对准过程重新对准支撑构件102以减小或消除倾斜。

Claims (7)

1.一种操作三维物体打印机的方法，其包括：
操作第一打印头中的多个喷射器以在支撑构件上的衬底的表面上形成具有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支撑构件上的所述衬底上的所述第一预定测试图案的图像数据；
用控制器使用生成的图像数据识别所述第一预定测试图案的所述第一多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的离差；
用所述控制器使用识别的所述第一预定测试图案的所述第一多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的离差和存储在存储器中的预定的分布图识别所述第一打印头与所述支撑构件上的所述衬底之间的第一z轴距离，所述预定的分布图包括所述第一打印头与所述支撑构件上的所述衬底之间的z轴距离范围和在z轴距离范围内形成的打印测试图案中的标记之间的相应的交叉过程方向距离的离差之间的关系，所述z轴垂直于所述支撑构件上的所述衬底的表面；
用所述控制器检测识别的第一z轴距离在预定z轴距离范围之外；以及
用所述控制器操作至少一个致动器以沿着所述z轴移动所述第一打印头和所述支撑构件上的所述衬底中的至少一个以使所述第一打印头和所述支撑构件上的所述衬底之间的距离在所述预定的z轴距离范围内，其中所述第一预定测试图案的形成还包括操作第一打印头以形成具有以预定数量的行集布置的多个标记的第一预定测试图案，每个行集具有由在所述第一打印头中的一部分喷射器打印的标记，所述一部分喷射器被在所述第一打印头中的至少一个其它喷射器在交叉过程方向上彼此分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
操作所述第一打印头中的所述多个喷射器以在所述支撑构件上的所述衬底的表面的区域上形成具有在交叉过程方向上布置的第二多个标记的第二预定测试图案，所述区域在过程方向上与包含所述第一预定测试图案的所述支撑构件上的所述衬底的表面的区域分离预定距离；
用图像传感器生成包括所述支撑构件上的所述衬底上的所述第二预定测试图案的图像数据；
用所述控制器使用生成的图像数据识别所述第二预定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另一离差；
用所述控制器使用识别的另一离差和所述预定分布图识别所述第一打印头与包含所述第二预定测试图案的所述衬底的表面的区域之间的第二z轴距离；以及
用所述控制器参考所述第一z轴距离和所述第二z轴距离之间的差异和在所述第一预定测试图案与所述第二预定测试图案之间的在过程方向上的预定分离距离，识别所述衬底的倾斜角。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述控制器被配置为只有当所识别的倾斜角超过预定阈值时，操作所述至少一个致动器以减小所述倾斜角。
4.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
操作第二打印头中的多个喷射器以在所述支撑构件上的所述衬底的表面的区域上形成具有在交叉过程方向上布置的第二多个标记的第二预定测试图案，所述区域在交叉过程方向上与包含所述第一预定测试图案的所述支撑构件上的所述衬底的表面的区域分离预定距离；
用图像传感器生成包括所述支撑构件上的所述衬底上的所述第二预定测试图案的图像数据；
用所述控制器使用生成的图像数据识别所述第二预定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离差；
用所述控制器使用识别的所述第二预定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离差和存储在所述存储器中的所述预定的分布图识别所述第二打印头与包含所述第二预定测试图案的所述支撑构件上的所述衬底的表面的区域之间的第二z轴距离；以及
用所述控制器使用所述第一z轴距离和所述第二z轴距离之间的差异和在所述第一预定测试图案与所述第二预定测试图案之间的在交叉过程方向上的预定分离距离，识别所述支撑构件上的所述衬底的倾斜角。
5.一种三维物体打印机，其包括：
具有多个喷射器的第一打印头；
具有表面的支撑构件，所述表面配置成接收从所述第一打印头中的所述多个喷射器喷射的材料；
至少一个致动器，所述至少一个致动器可操作地连接到所述第一打印头或所述支撑构件；
图像传感器，所述图像传感器配置成生成所述支撑构件的表面的图像数据；以及
控制器，所述控制器可操作地连接到所述第一打印头、所述至少一个致动器和所述图像传感器，所述控制器配置成：
操作所述第一打印头中的所述多个喷射器以在所述支撑构件的表面上形成具有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第一预定测试图案的图像数据；
使用所述图像数据识别所述第一预定测试图案的所述第一多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的离差；
使用识别的所述第一预定测试图案的所述第一多个标记中的标记之间的交叉过程方向距离的离差和存储在存储器中的预定的分布图识别所述第一打印头与所述支撑构件的表面之间的第一z轴距离，所述预定的分布图包括所述第一打印头与所述支撑构件的表面之间的z轴距离范围和在z轴距离范围内形成的打印测试图案中的标记之间的相应的交叉过程方向距离的离差之间的关系，所述z轴垂直于所述支撑构件的表面；
检测识别的第一z轴距离在预定z轴距离范围之外；以及
响应识别的第一z轴距离在预定z轴距离范围之外操作所述至少一个致动器以沿着所述z轴移动所述第一打印头和所述支撑构件中的至少一个，以使所述第一打印头和所述支撑构件的表面之间的距离在所述预定的z轴距离范围内，其中所述第一预定测试图案的形成还包括操作第一打印头以形成具有以预定数量的行集布置的多个标记的第一预定测试图案，每个行集具有由在所述第一打印头中的一部分喷射器打印的标记，所述一部分喷射器被在所述第一打印头中的至少一个其它喷射器在交叉过程方向上彼此分离。
6.根据权利要求5所述的三维物体打印机，所述控制器还配置成：
操作所述第一打印头中的所述多个喷射器以在所述支撑构件的表面的区域上形成具有在交叉过程方向上布置的第二多个标记的第二预定测试图案，所述区域在过程方向上与包含所述第一预定测试图案的所述支撑构件的表面的区域分离预定距离；
用图像传感器生成包括所述支撑构件上的所述第二预定测试图案的生成的图像数据；
使用生成的图像数据识别所述第二预定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另一离差；
使用所述另一离差识别所述第一打印头与包含所述第二预定测试图案的所述支撑构件的表面的区域之间的第二z轴距离；以及
使用所述第一z轴距离和所述第二z轴距离之间的差异和在所述第一预定测试图案与所述第二预定测试图案之间的在过程方向上的预定分离距离识别所述支撑构件的倾斜角。
7.根据权利要求5所述的三维物体打印机，其还包括：
具有另一多个喷射器的第二打印头，所述第二打印头在交叉过程方向上定位在离所述第一打印头预定距离处；并且
所述控制器可操作地连接到所述第二打印头并且还配置成：
操作所述第二打印头中的所述另一多个喷射器以在所述支撑构件的表面的区域上形成具有在交叉过程方向上布置的第二多个标记的第二预定测试图案，所述区域在交叉过程方向上与包含所述第一预定测试图案的所述支撑构件的表面的区域分离预定距离；
用图像传感器生成包括所述支撑构件上的所述第二预定测试图案的生成的图像数据；
使用生成的图像数据识别所述第二预定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离差；
使用识别的所述第二预定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离差和存储在所述存储器中的所述预定的分布图识别所述第二打印头与包含所述第二预定测试图案的所述支撑构件的表面的区域之间的第二z轴距离；以及
使用所述第一z轴距离和所述第二z轴距离之间的差异和在所述第一预定测试图案与所述第二预定测试图案之间的在交叉过程方向上的预定分离距离，识别所述支撑构件的倾斜角。
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