CN108602278B - 熔合灯校准 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，用于熔合灯校准的系统包括：托架，包括用于在打印床上方施加热量的热量源；热量传感器，用于捕获打印床的热数据；以及计算装置，连接到热量传感器，计算装置用于确定打印床的表面通量，并基于打印床的表面通量校准热量源。

Description

熔合灯校准
技术领域
本申请涉及一种用于热量源校准的方法和系统，更具体地，涉及用于三维(3-D)打印机的热量源校准的方法和系统。
背景技术
增材制造系统可以通过利用连续沉积材料以构建三维(3-D)物体的机制来制造三维(3-D)物体。增材制造机制可以包括将打印试剂沉积到构建材料上以实现3-D物体的积聚。3-D打印机可以利用这种机制来增材制造3-D物体。可以基于三维物体模型增材制造3-D打印物体。
发明内容
在示例性实施例中，提供一种用于热量源校准的系统，包括：托架，包括用于在打印床上方施加热量的第一热量源和第二热量源；热量传感器，用于捕获所述打印床的热数据；以及计算装置，连接到所述热量传感器，所述计算装置包括：热图像模块，用于接收打印床在第一时间段和第二时间段内的多个热图像；表面通量模块，用于对于使用第一热量源的第一托架循环确定所述打印床的第一表面通量并且对于使用第二热量源的第二托架循环确定所述打印床的第二表面通量，其中所述第一托架循环在所述第一时间段内并且所述第二托架循环在所述第二时间段内；以及比较模块，用于将所述第一表面通量与所述第二表面通量进行比较，以确定所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的差异。
在示例性实施例中，提供一种存储指令的非瞬态计算机可读介质，所述指令由处理资源可执行以使计算机：接收打印床在第一时间段和第二时间段内的多个热图像；对于使用第一热量源的第一托架循环确定所述打印床的第一表面通量并且对于使用第二热量源的第二托架循环确定所述打印床的第二表面通量，其中所述第一托架循环在所述第一时间段内并且所述第二托架循环在所述第二时间段内；以及将所述第一表面通量与所述第二表面通量进行比较，以确定所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的差异。
在示例性实施例中，提供一种用于三维(3-D)打印机的热量源校准的方法，包括：通过计算装置激活托架的多个热量源中的第一热量源；当所述第一热量源被激活时，通过所述计算装置在打印床上方激活第一托架循环；通过热量传感器在所述第一托架循环内捕获所述打印床的第一组热图像；通过所述计算装置激活所述托架的所述多个热量源中的第二热量源，其中所述第一热量源被停用；在所述第二热量源被激活时，通过所述计算装置在所述打印床上方激活第二托架循环；通过所述热量传感器在所述第二托架循环内捕获所述打印床的第二组热图像；通过所述计算装置比较所述第一组热图像和所述第二组热图像，以确定所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的差异；以及通过所述计算装置改变供给至所述第一热量源和所述第二热量源的电功率，以均衡提供给所述打印床的辐射能量的所述差异。
附图说明
图1示出了根据本公开的用于熔合灯校准的系统的示例的图。
图2示出了根据本公开的计算装置的示例的图。
图3示出了根据本公开的用于熔合灯校准的系统的示例的图。
图4示出了根据本公开的用于熔合灯校准的热图像的示例的图。
图5示出了根据本公开的用于熔合灯校准的表面通量的图形表示的示例的图。
图6示出了根据本公开的熔合灯校准的方法的示例的流程图。
具体实施方式
本申请涉及用于熔合灯校准的系统、装置和计算机可读介质。在一个示例中，用于熔合灯校准的系统包括：托架，包括用于在打印床上方施加热量的热量源；热量传感器，用于捕获打印床的热数据；以及计算装置，连接到热量传感器，计算装置用于确定打印床的表面通量，并根据打印床的表面通量校准热量源。在一些示例中，用于熔合灯校准的系统、装置和计算机可读介质可以用于确保多个热量源正在向打印床施加基本相等量的能量。例如，两个熔合灯可以连接到托架。在该示例中，可以基于托架的行进方向使用两个熔合灯以支持双向打印。在该示例中，可以利用熔合灯校准来校准两个熔合灯，以使两个熔合灯能够各自向打印床施加基本相等量的能量。在一些示例中，用于熔合灯校准的系统、装置和计算机可读介质还可以用于确定多个热量源的功率劣化和/或确定在多个热量源与打印床之间何时存在阻塞物(例如，灰尘，污垢，构建材料等)。
在一些示例中，本文描述的系统、装置和计算机可读介质可以与增材制造技术或诸如三维(3-D)打印装置的装置一起使用。3-D打印装置可以利用连接到托架的打印头将打印试剂沉积在打印床(例如，构建区域)上。打印试剂可以是调制不同材料(例如构建材料)的能量吸收和/或转换不同材料的性质的试剂。在一些示例中，打印试剂可以通过吸收能量引起熔合。在一些示例中，打印试剂可以减少热渗出的影响。构建材料可以是可以转换为3-D物体的材料。在一些示例中，构建材料可以是粉末、糊状物、凝胶和/或浆料。构建材料可以是例如热塑性粉末，其可以熔化并且然后固化。例如，打印试剂可以包括熔合试剂，其用作能量吸收剂，以相对于未处理的构建材料将增加量的施加能量传递到第二材料。在一个示例中，熔合试剂可以是吸收由增材制造装置的能量源施加的辐射的液体材料(例如，吸收由热量源施加的特定波长的辐射，该波长可以在可见光谱以内和/或以外)。在示例中，熔合试剂可以是深色(例如黑色)热吸收剂和/或无色热吸收剂(例如紫外(UV)吸收剂)。打印试剂还可以包括能量吸收延迟打印试剂和/或改变构建材料的聚结程度的改性打印试剂。
在一些示例中，托架可以包括多个热量源(例如，熔合灯，红外灯，微波灯等)。3-D打印装置可以通过向材料施加能量(例如，热能，辐射能，辐射的能量等)来固化构建材料的部分。例如，该装置可以向构建材料施加能量，以使构建材料熔合或烧结(例如，从粉末熔化、聚结和固化)。能量可以从热量源施加。例如，能量可以通过灯(例如，顶置灯、近红外灯阵列、位于构建区域上方的近红外灯阵列)施加。在另一个示例中，能量可以通过连接到托架的熔合灯施加。在一些示例中，托架(例如，增材制造装置等)可以在打印床上方移动以施加能量和/或打印试剂。
由灯施加的能量可以被构建材料的部分选择性地吸收。例如，用诸如熔合试剂的打印试剂处理的构建材料的部分(例如，构建材料的、已经在其上沉积打印试剂的部分)可以凭借试剂的能量吸收性质和/或其他试剂性质，比其上没有施加熔合试剂的构建材料吸收相对更多的施加能量。用打印试剂处理的构建材料的区域可以达到使材料熔化温度(例如，熔点)，以便最终聚结和/或固化。打印床可以转位(例如，在z轴上移动，其中x轴对应于第一维度，y轴对应于第二维度，并且z轴对应于第三维度)并且允许散布新的构建材料层并重复该过程，一次一层地构建3-D物体。
在一些示例中，本文描述的系统和方法可以均衡由连接到托架的多个热量源(例如，熔合灯)中的每一个施加的能量。例如，本文描述的系统和方法可以确保多个热量源中的每一个正在向打印床施加基本相等量的能量。在该示例中，确保多个热量源正在向打印床施加基本相等量的能量可以降低在正形成的3-D物体内发生缺陷的机会。例如，未能确保多个热量源正在向打印床施加基本相等量的能量可能导致3-D物体不按预期地增材制造。
缺陷可以包括过多聚结和固化的构建材料、没有足够的聚结和固化的构建材料、聚结和固化的构建材料的不适当密度、不正确程度的聚结和/或固化，以及其他类型的缺陷。例如，能量递送的不均匀性可能导致部件翘曲、物体质量差、物体表面性能差、精度差、物体强度差、层间粘合差以及其他类型的缺陷。这些缺陷可能使增材制造装置不适合用于产生特定的3-D物体，这可能限制装置的分辨率，并且这可能增加增材制造过程的时间和材料。
图1示出了根据本公开的用于熔合灯校准的系统100的示例的图。系统100可以包括数据库104、校准管理器102和/或多个引擎(例如，热图像引擎106、表面通量引擎108、比较引擎110)。校准管理器102可以经由通信链路与数据库104通信，并且可以包括多个引擎(例如，热图像引擎106、表面通量引擎108、比较引擎110)。校准管理器102可以包括比所示出的更多或更少的引擎以执行如将进一步详细描述的各种功能。
多个引擎(例如，热图像引擎106、表面通量引擎108、比较引擎110)可以包括硬件和编程的组合，但至少包括硬件，以执行本文描述的功能(例如，确定在时间段内打印床的表面通量、在第一时间段和第二时间段内接收打印床的多个热图像、确定对于使用第一热量源的第一托架循环的打印床的第一表面通量和对于使用第二热量源的第二托架循环的打印床的第二表面通量(其中第一托架循环在第一时间段内并且第二托架循环在第二时间段内)、比较第一表面通量与第二表面通量以确定第一热量源提供给打印床的辐射能量和第二热量源提供给打印床的辐射能量之间的差异等)以及硬连线程序(例如，逻辑)。
热图像引擎106可以包括硬件和/或硬件与编程的组合，但至少包括硬件，以在第一时间段和第二时间段内接收打印床的多个热图像。在一些示例中，热图像引擎106可以从热量传感器(例如，可以捕获热图像的传感器、热相机等)接收热图像。在一些示例中，可以从连接到3-D打印装置的热相机接收热图像。例如，3-D打印装置可以使用顶置热成像相机，其可以捕获打印床的热图像。在一些示例中，热成像相机可以定位在3-D打印装置的托架之上。在这些示例中，当托架不在热成像相机和打印床之间时，热成像相机可以捕获打印床的热图像。
表面通量引擎108可以包括硬件和/或硬件和编程的组合，但至少包括硬件，以对于使用第一热量源确定第一托架循环的打印床的第一表面通量并且对于使用第二热量源的第二托架循环确定打印床的第二表面通量，其中第一托架循环在第一时间段内，第二托架循环在第二时间段内。如本文所用，托架循环可以包括托架在打印床上方的经过。在一些示例中，托架循环可以是校准托架循环。校准托架循环可以包括在如本文所述的熔合灯的校准期间的托架循环。在一些示例中，校准托架循环可以是在生产打印床的牺牲层期间的托架循环。在一些示例中，托架循环可以是构建托架循环。构建托架循环可以包括在生成3-D物体期间的托架循环。在一些示例中，校准托架循环可以是与构建托架循环不同的速度。在一些示例中，构建托架循环的速度可以基于第一热量源提供给打印床的辐射能量(例如，热能、红外能量等)和第二热量源提供给打印床的辐射能量之间的差异来改变。
如本文所用，表面通量对应于在时间段内打印床的表面上接收的热量的量。如本文所述，托架可以在打印床上方经过并经由多个热量源施加热量和/或经由多个打印头沉积打印试剂。在一些示例中，该时间段可以是托架从打印床的第一侧移动到打印床的第二侧所花费的时间。在一些示例中，打印床可以分成多个打印床部分。在这些示例中，可以分别使用在第一时间段和第二时间段期间捕获的热图像，针对每个托架循环单独地分析多个打印床部分中的每一个。
比较引擎110可以包括硬件和/或硬件和编程的组合，但至少包括硬件，以将第一表面通量与第二表面通量进行比较，来确定第一热量源提供给打印床的辐射能量(例如，热能、红外能量等)和第二热量源提供给打印床的辐射能量之间的差异。如本文所用，打印床的表面通量可以生成在包括托架循环的时间段内打印床表面的温度波动。在一些示例中，表面通量可以包括在托架循环之前开始并且当打印床表面的温度已经返回到特定温度(例如，在托架循环之前的温度、室温等)时结束的时间段内打印床表面的温度波动。
在示例中，系统100可以包括3-D打印装置。例如，3-D打印机可以使得被执行和/或执行多个引擎(例如，热图像引擎106、表面通量引擎108、比较引擎110)。3-D打印装置可以利用集成的、辅助的和/或单独的软件、硬件、固件和/或逻辑来执行系统100，以执行本文描述的功能。
图2示出了根据本公开的计算装置214的示例的图。计算装置214可以利用软件、硬件、固件和/或逻辑来执行本文描述的功能。
计算装置214可以是用于共享信息的硬件和程序指令的任何组合。例如，硬件可以包括处理资源216和/或存储器资源220(例如，非瞬态计算机可读介质(CRM)、机器可读介质(MRM)、数据库等)。如本文所使用的，处理资源216可以包括能够执行由存储器资源220存储的指令的任何数量的处理器。处理资源216可以在单个装置中实现或分配在多个装置上。程序指令(例如，计算机可读指令(CRI))可以包括存储在存储器资源220上并且可由处理资源216执行以实现期望功能(例如，确定在时间段内打印床的表面通量、在第一时间段和第二时间段内接收打印床的多个热图像、确定对于使用第一热量源的第一托架循环的打印床的第一表面通量和对于使用第二热量源的第二托架循环的打印床的第二表面通量(其中第一托架循环在第一时间段内并且第二托架循环在第二时间段内)、比较第一表面通量与第二表面通量以确定第一热量源提供给打印床的辐射能量和第二热量源提供给打印床的辐射能量之间的差异等)的指令。
存储器资源220可以经由通信链路(例如，路径)218与处理资源216通信。通信链路218可以在与处理资源216相关联的机器(例如，计算装置)的本地或其远程位置。本地通信链路218的示例可以包括机器(例如，计算装置)内部的电子总线，其中存储器资源220是经由电子总线与处理资源216通信的易失性、非易失性、固定和/或可移动存储介质中的一种。
多个模块(例如，热图像模块222、表面通量模块224、比较模块226等)可以包括CRI，该CRI在由处理资源216执行时可以执行功能。多个模块(例如，热图像模块222、表面通量模块224、比较模块226等)可以是其他模块的子模块。例如，热图像模块222和表面通量模块224可以是子模块和/或包含在同一装置内。在另一个示例中，多个模块(例如，热图像模块222、表面通量模块224、比较模块226等)可以包括在分开且不同位置处的单独模块(例如，CRM等)。
多个模块(例如，热图像模块222、表面通量模块224、比较模块226等)中的每一个可以包括当由处理资源216执行时可以充当如本文所述的对应引擎的指令。例如，热图像模块222、表面通量模块224和比较模块226可以分别包括当由处理资源216执行时可以充当热图像引擎106、表面通量引擎108和比较引擎110的指令。
图3示出了根据本公开的用于熔合灯校准的系统330的示例的图。在一些示例中，系统330可以是增材制造系统，例如三维(3-D)打印系统。在一些示例中，系统330可以连接到计算装置，例如图2中所示的计算装置214。
在一些示例中，系统330可以包括打印床332。如本文所述，打印床332可以在构建区段期间包括诸如热塑性粉末的构建材料，其可以基于施加到打印床332的大量能量而熔化并且然后固化。例如，可以通过利用连接到托架336(例如，容纳在托架336内、封入在托架336内等)的多个热量源壳体340-1、340-2向打印床332施加热能而熔化该构建材料。在一些示例中，可以通过移动托架336将多个热量源壳体340-1、340-2从打印床332移除(例如，从打印床332移开等)，并且可以允许构建材料冷却，以便形成如本文所述的3-D物体。
在一些示例中，系统可以包括托架336，托架336可以在打印床332上方移动和/或从打印床332移开。例如，托架336可以沿箭头337的方向移动。在一些示例中，托架336可以包括多个热量源壳体340-1、340-2，每个热量源壳体可以包括多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4(例如，热量源、红外加热灯等)。在一些示例中，多个热量源壳体340-1、340-2可以定位在托架336的不同侧上。例如，热量源壳体340-1可以定位在托架336的第一端上，并且热量源壳体340-2可以定位在托架336的第二端上。
如本文所述，第一热量源壳体340-1和第二热量源壳体340-2可以将基本相等的热能施加到打印床的表面。例如，可以基于托架336的行进方向使用熔合灯342-1、342-4，以支持双向打印。在该示例中，熔合灯校准可以用于校准熔合灯342-1、342-4，以使熔合灯342-1、342-4各自向打印床332施加基本相等量的能量。例如，当第一热量源壳体340-1相比于第二热量源壳体340-2正在向打印床332的表面施加不同量的能量时，可能在正形成的3-D物体中发生缺陷。在另一示例中，当多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4向打印床332的表面施加不同量的能量时，可能在正形成的3-D物体中发生缺陷。例如，当多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的一个或多个向打印床332的表面施加的能量之间的差异在阈值(例如，校准阈值等)之外时，可能在正形成的3-D物体中发生缺陷。在一些示例中，多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个被单独校准并且与其他多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个进行比较，以确定特定熔合灯何时在多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4的阈值之外。在一些示例中，系统330可以确定多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4的热行为(例如，提供给打印床332的辐射能量、熔合灯的劣化等)。
在一些示例中，系统330可以包括位于托架336之上的热量传感器344。在一些示例中，热量传感器344可以包括可以捕获打印床332的热图像的热成像装置。在一些示例中，热量传感器344可以用于确定在生成3-D物体期间递送到打印床332的表面或由打印床332的表面吸收的能量的量。例如，热量传感器344可以用于捕获打印床332的热图像，以改变提供给多个顶置加热灯(未示出)的能量。在一些示例中，多个顶置加热灯可以用于在生成3-D物体期间维持打印床332的表面温度。
如本文所述，托架336可以沿箭头337的方向在打印床332之上水平移动，以利用多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4将辐射能量施加到打印床332。在一些示例中，施加到打印床332的表面的辐射能量的量可以基于由多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个分配的辐射能量的量或辐射能量的功率以及托架336在打印床332上方移动的速度。例如，可以通过多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个分配较大量的辐射能量，并且可能导致较大量的辐射能量被施加到打印床332的表面。在另一个示例中，托架336的较慢速率可导致较大量的辐射能量被施加到打印床332的表面。相反，由多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个分配的较少量的热量或较低功率的辐射能量和/或托架336在打印床332上方移动的较大速度可能导致较少量的辐射能量被施加到打印床332的表面。在一些示例中，由多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个分配的热量和/或托架336在打印床332上方移动的速度可以改变，以校准施加到打印床332的表面的辐射能量的量。
在一些示例中，可以单独校准多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个，以确保由多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个分配的能量在阈值内。例如，可以激活熔合灯342-1并且可以停用熔合灯342-2、342-3、342-4。在该示例中，托架336可以在熔合灯342-1被激活的同时沿箭头337的方向在打印床332上方经过(例如，执行校准托架循环)。在该示例中，热量传感器344可以在托架336的托架循环期间捕获打印床332的热图像。在该示例中，热图像可以用于确定由打印床332吸收的能量和/或由熔合灯342-1分配的能量。在该示例中，可以重复激活多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的单个熔合灯的过程，以捕获多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个的热图像。在该示例中，可以利用多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个的热图像来确定由打印床332吸收的能量和/或由每个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4分配的能量，以确定多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个是否在阈值内相等地分配辐射能量至打印床332。在一些示例中，阈值可以是多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个之间的偏差值。
在一些示例中，可以比较与多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个相对应的热图像，以确定第一熔合灯提供给打印床332的辐射能量与第二熔合灯提供给打印床332的辐射能量之间的差异。如本文所述，可以将提供给打印床332的辐射能量的差异与阈值进行比较，以确定第一熔合灯和第二熔合灯何时向打印床332提供基本相等的能量。当提供给打印床332的辐射能量的差异大于阈值时，可以执行对系统330的多个改变。在一些示例中，多个改变可以包括：向多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的一个或多个提供更大量的电能；向多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的一个或多个提供更小量的电能；增加托架336在打印床332上方移动的速度；降低托架336在打印床上方移动的速度；清洁热量源壳体340-1、340-2的多个窗口343-1、343-2；更换多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的一个或多个；以及其他改变，以基本均衡通过多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4提供给打印床332的辐射能量。在一些示例中，打印床332可以包括横跨打印床332的表面的基本均匀的颜色。例如，打印床332可以包括如本文所述的构建材料的牺牲层。在该示例中，构建材料的牺牲层可以横跨打印床332的表面是基本相同的颜色和/或具有基本相同的热吸收性质。如本文所用，构建材料的牺牲层可以作为3-D打印机的初始过程的一部分被沉积，以允许构建材料(例如，粉末)在构建如本文所述的3-D物体之前经历温度瞬态并进入稳态。
在一些示例中，托架336可以包括多个打印头338(例如，打印喷嘴、打印试剂分配器等)，该打印头338可以沉积如本文所述的打印试剂。在一些示例中，打印头338可以在打印床332上沉积第一打印试剂334-1并在打印床332上沉积第二打印试剂334-2。在一些示例中，第一打印试剂334-1和第二打印试剂334-2可以是不同类型的打印试剂。在一些示例中，不同类型的打印试剂可以是不同的颜色和/或以不同的速率从多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4吸收能量。在一些示例中，打印床表面332、第一打印试剂334-1和第二打印试剂334-2可以各自以不同的速率从多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342吸收能量。
在一些示例中，第一打印试剂334-1和第二打印试剂334-2可以由打印头338沉积。在一些示例中，第一打印试剂334-1和第二打印试剂334-2可以是可以放置在打印床332上的校准板的一部分。在一些示例中，校准板可以包括可以以不同的速率从多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4吸收能量的多种不同的颜色。在一些示例中，第一打印试剂334-1和第二打印试剂334-2可以针对多种不同颜色和/或多种不同的打印试剂类型对多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4进行校准。在这些示例中，不同颜色和/或不同的打印试剂类型可以帮助针对不同颜色中的每一种和/或不同的打印试剂类型中的每一种对多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4进行校准。
在一些示例中，系统330可以用于确定多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个的劣化。在一些示例中，由热量传感器344捕获的热图像可以存储为历史热图像和/或与相同熔合灯的后续热图像进行比较。例如，热量传感器344可以在熔合灯342-2被激活并且熔合灯342-1、342-3、342-4被停用时的第一托架循环期间捕获热图像。在该示例中，热量传感器可以在熔合灯342-2被激活并且熔合灯342-1、342-3、342-4被停用时的第二托架循环期间捕获热图像。在该示例中，熔合灯342-2的劣化可以基于打印床332吸收的能量的减少来确定。
如本文所述，多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4的劣化可能导致不一致的加热和/或由多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个分配的能量差异。这种劣化可能导致由系统330构建的3-D物体的变形。在一些示例中，可以利用劣化来确定是否在构建托架循环期间减慢托架336的速度、是否增加多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的一个或多个的电功率和/或是否更换多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的一个或多个。
在一些示例中，系统330可以用于确定多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4与打印床之间的多个阻塞物。在一些示例中，可以利用由热量传感器344捕获的多个热图像来确定多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4与打印床332之间何时存在阻塞物。例如，来自打印床332的灰尘和/或构建材料可以积聚在热量源壳体340-1、340-2的窗口343-1、343-2上。在该示例中，灰尘和/或构建材料可以阻挡、吸收和/或反射来自多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4的辐射能量，这可能影响递送到打印床332的辐射能量的幅度和/或光谱分布。在一些示例中，可以将熔合灯342-1、342-2的热图像与熔合灯342-3、342-4的热图像进行比较，以确定阻塞物(例如，灰尘，构建材料等)何时位于窗口343-1、343-2上。
系统330可以用于在3-D打印作业的牺牲层期间校准多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个。例如，系统330可以在构建3-D物体之前校准多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4。系统330可以利用3D打印装置的现有设备来校准如本文所述的多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个。在一些示例中，系统330可以利用通过热图像递送到打印床332的能量来校准多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4。
在一些示例中，系统330可以连接到如本文所述的计算装置。在一些示例中，计算装置可以利用等式1来确定打印床332的表面通量。
Figure GDA0002438211030000111
等式1
在一些示例中，等式1可以用于计算作为托架循环的时间(Tz＝0(t))的函数的打印床表面温度。在一些示例中，等式1可以利用：初始和半无限边界温度(T0)、对流边界温度(T∞)、表面通量(Q)、对流热量传递系数(h)、打印床中的构建材料的密度(p)、有效热传导性(k)、热扩散性(a，k/(p·cp))、托架循环的总时间(t)(例如，校准托架循环的总时间等)、热量源开启的时间量(ton)、热量源关闭的时间量(toff)和/或单位阶梯函数(G
Figure GDA0002438211030000112
)。
通过利用递送到打印床332的能量，在校准多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4时考虑与多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4相关联的劣化和/或阻塞物。在一些示例中，在3-D打印作业的牺牲层期间校准多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4可以通过减小校准的时间量来最小化对系统330的生产率的影响。因此，系统330可以用于针对多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个均衡在打印床332的表面处吸收的能量、确定多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4中的每一个的劣化和/或确定多个熔合灯342-1、342-2、342-3、342-4与打印床332之间何时存在阻塞物。
图4示出了根据本公开的用于熔合灯校准的热图像452-1、452-2的示例的图。在一些示例中，热图像452-1、452-2可以由热量传感器(例如，如图3中示出的热量传感器344等)捕获。在一些示例中，可以在托架循环(例如，校准托架循环等)的不同时间段捕获热图像452-1、452-2。在一些示例中，托架可以沿箭头457的方向移动并在打印床上方经过。另外，如本文所述，可以激活连接到托架的热量源。在一些示例中，被激活的热量源可以沿箭头457的方向位于托架的侧面。
在一些示例中，热量传感器可以定位在托架之上，因此在托架循环的特定时间段期间，托架可以阻挡热图像452-1、452-2的一部分。例如，热图像452-1可以包括当托架在打印床上方经过时被托架覆盖的部分456。在一些示例中，热图像452-1、452-2可以显示第一吸收能量水平454-1、454-2和第二吸收能量水平458-1、458-2。在一些示例中，与第二吸收能量水平454-1、454-2相比，第一吸收能量水平454-1、454-2可以是相对较低的能量。在一些示例中，热图像452-1、452-2可以用于确定如本文所述的打印床的表面通量。
在一些示例中，确定打印床的表面通量可以包括确定时间段内打印床上的吸收能量的波动。例如，热图像452-1、452-2可以用于监测托架循环期间和之后的吸收能量。在该示例中，热图像452-1、452-2可以用于确定在托架循环期间吸收的能量以及在托架循环之后释放的能量。如本文所述，可以利用打印床的表面通量来校准连接到托架的每个热量源。在一些示例中，多个热图像452-1、452-2可以用于生成特定热量源(例如，熔合灯等)的表面通量的图形表示。
图5示出了根据本公开的用于熔合灯校准的表面通量的图形表示560的示例的图。在一些示例中，图形表示560可以包括表示时间的x轴564和表示温度的y轴562。在一些示例中，可以利用多个热图像生成图形表示560。在一些示例中，可以为打印床的特定部分生成图形表示560。例如，打印床可以配置有网格系统以将打印床分成多个部分，并且图形表示560可以基于与特定部分相关联的热图像。
在一些示例中，图形表示560可以包括在大约0秒至0.4秒之间的第一帧，在一些示例中，第一帧可以用于建立打印床的表面的初始条件。在一些示例中，初始条件可以是在托架循环之前的打印床的表面温度。在一些示例中，托架循环可以由帧566表示。也就是说，托架可以在打印床上方移动并且通过多个热量源在打印床上施加辐射能量。
在一些示例中，可以从图形表示560中识别峰值568。在一些示例中，峰值568可以表示托架循环内的打印床表面的峰值温度。在一些示例中，可以基于在托架循环期间的温度读数的成像时间和/或托架速度来识别峰值568。
在一些示例中，图形表示560可以包括峰值568与大约4.2秒之间的第二帧。在一些示例中，第二帧可以用于确定托架循环之后的温度衰减。因此，图形表示560通过表示在托架循环期间和之后打印床表面处的温度的升高和降低来表示打印床的表面通量。
图6示出了根据本公开的熔合灯校准的方法670的示例的流程图。在一些示例中，方法670可以由如本文所述的计算装置和/或系统执行。例如，方法670可以由连接到如图3所示的系统330的如图2所示的计算装置214执行。在一些示例中，方法670可以用于在打印床的牺牲层的生产期间校准多个熔合灯。如本文所用，构建材料的牺牲层可以作为3-D打印机的初始过程的一部分被沉积，以允许构建材料(例如，粉末)在构建如本文所述的3-D物体之前经历温度瞬态并且进入稳态。
在672处，方法670可以包括通过计算装置激活托架的多个热量源中的第一热量源。如本文所述，激活第一热量源可以包括激活连接到托架的熔合灯。在一些示例中，激活第一热量源可以包括打开第一热量源并关闭多个其他热量源，使得第一热量源被激活。
在674处，方法670可以包括在第一热量源被激活时通过计算装置在打印床上方激活第一托架循环。在一些示例中，托架循环可以包括当托架如本文所述的在打印台上方移动以沉积打印试剂和/或通过多个热量源递送辐射能量时的时间段。如本文所述，托架循环可以使托架以特定速度在打印床上方移动，并且构建托架循环的速度可以基于校准的结果改变。
在676处，方法670可以包括通过热量传感器在第一托架循环内捕获打印床的第一组热图像。在一些示例中，第一组热图像可以是在托架循环期间以及在托架循环之后由热量传感器捕获以确定打印床的表面通量的热图像。在一些示例中，该组热图像可以用于生成表面通量的图形表示(例如，如图5中所示的图形表示560等)。
在678处，方法670可以包括通过计算装置激活托架的多个热量源中的第二热量源，其中第一热量源被停用。在一些示例中，一旦捕获了对应于第一热量源的热图像，就可以停用或关闭第一热量源。在一些示例中，第二热量源可以是不同的热量源和/或连接到托架的不同的熔合灯。在一些示例中，第二热量源可以被激活以校准如本文所述的第二热量源。
在680处，方法670可以包括在第二热量源被激活时通过计算装置在打印床上方激活第二托架循环。激活第二托架循环可以包括以与第一托架循环相同或相似的托架速度激活托架循环。例如，第一托架循环和第二托架循环可以是具有相同或相似速度的校准托架循环，在一些示例中，利用相同或相似的托架速度可以允许计算装置或用户比较由打印床的表面吸收的能量和/或比较第一热量源和第二热量源辐射的能量的量。
在682处，方法670可以包括通过热量传感器在第二托架循环内捕获打印床的第二组热图像。如本文所述，捕获第二组热图像可以包括在托架循环期间以及之后利用位于托架之上的热量传感器来捕获打印床的热图像。在一些示例中，第二组热图像可以对应于打印床从第二热量源吸收的能量。
在684处，方法670可以包括通过计算装置比较第一组热图像和第二组热图像，以确定第一热量源提供给打印床的辐射能量和第二热量源提供给打印床的辐射能量之间的差异。在一些示例中，比较第一组热图像和第二组热图像可以包括将第一组热图像的图形表示与第二组热图像的图形表示进行比较。在一些示例中，计算装置可以利用对应于第一组热图像的数据和对应于第二组热图像的数据来计算作为时间的函数的床表面温度(例如，等式1等)。在一些示例中，所计算的作为时间的函数的床表面温度可以用于计算第一托架循环期间打印床的表面通量和第二托架循环期间打印床的表面通量。在一些示例中，如上所述，比较可以用于均衡由第一热量源和第二热量源辐射的能量。
在686处，方法670可以包括通过计算装置改变供给至第一热量源和第二热量源的电功率，以均衡提供给打印床的辐射能量的差异。在一些示例中，由第一热量源和第二热量源辐射的能量可以通过改变供给至第一热量源和/或第二热量源的电功率来执行。例如，当第一热量源向打印床提供较少的辐射能量时，第一热量源可以被提供更多的电功率以增加由第一热量源提供的辐射能量，在另一个示例中，当第一热量源向打印床提供较多辐射能量时，第一热量源可以被提供较少的电功率以减少由第一热量源提供的辐射能量。
在一些示例中，方法670可以包括通过计算装置基于第一热量源提供给打印床的辐射能量和第二热量源提供给打印床的辐射能量之间的差异来改变托架的速度。如本文所述，托架的速度可以影响来自热量源的、被打印床的表面吸收的辐射能量。例如，托架的速度可以影响热量源定位在打印床上方的时间量。
在一些示例中，方法670可以包括通过计算装置将第一组热图像与对应于第一热量源的历史热图像进行比较，以确定第一热量源的劣化因子。如本文所述，由热量传感器捕获的热图像可以存储为历史热图像。在一些示例中，可以将对应于特定热量源的历史热图像与特定热量源的当前热图像进行比较。在一些示例中，比较可以示出特定热量源的任何劣化。在一些情况下，劣化可能是热量源壳体的窗口上的多个阻塞物的结果。例如，来自打印床的构建材料可以卡到窗口。在该示例中，劣化可以导致清洁窗户的阻塞物的通知。在一些情况下，劣化可能是使用或持续利用热量源的结果。例如，越使用熔合灯，熔合灯就可能提供越少的辐射能量。在这个示例中，劣化可以导致更换热量源或熔合灯。
方法670可以用于针对多个熔合灯中的每一个均衡打印床的表面处吸收的能量、确定多个熔合灯中的每一个的劣化和/或确定多个熔合灯与打印床之间何时存在阻塞物。
如本文所使用的，“逻辑”是执行本文描述的特定动作和/或功能等的替代或附加处理资源，“逻辑”可以包括硬件(例如，各种形式的晶体管逻辑、专用集成电路(ASIC)等)，其与存储在存储器中并且可由处理器执行的计算机可执行指令(例如，软件固件等)相反。此外，如本文所使用的，“一个”或“多个”某物可以指代一个或多个此物。例如，“多个小部件”可以指代一个或多个小部件。
本文中的附图遵循编号惯例，其中第一数字对应于附图编号，而其余数字标识附图中的元件或组件。应当理解，可以添加、交换和/或消除本文的各种示例中示出的元件，以便提供本公开的多个附加示例。另外，应当理解，附图中提供的元件的比例和相对标尺旨在说明本公开的某些示例，并且不应被视为具有限制意义。
以上说明书、示例和数据提供了方法和应用的描述，以及本公开的系统和方法的使用。由于可以在不脱离本公开的系统和方法的精神和范围的情况下做出许多示例，因此本说明书仅阐述了多个可能的示例配置和实施方式中的一些。

Claims (15)

1.一种用于热量源校准的系统，包括：
托架，包括用于在打印床上方施加热量的第一热量源和第二热量源；
热量传感器，用于捕获所述打印床的热数据；以及
计算装置，连接到所述热量传感器，所述计算装置包括：
热图像模块，用于接收打印床在第一时间段和第二时间段内的多个热图像；
表面通量模块，用于对于使用第一热量源的第一托架循环确定所述打印床的第一表面通量并且对于使用第二热量源的第二托架循环确定所述打印床的第二表面通量，其中所述第一托架循环在所述第一时间段内并且所述第二托架循环在所述第二时间段内；以及
比较模块，用于将所述第一表面通量与所述第二表面通量进行比较，以确定所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的差异。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述表面通量对应于在一时间段内所述打印床的表面上接收的热量的量。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算装置确定所述热量源的热行为。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述打印床包括横跨所述打印床的表面的基本均匀的颜色。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述打印床包括校准板。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述校准板包括横跨所述打印床的表面的多种颜色。
7.一种存储指令的非瞬态计算机可读介质，所述指令由处理资源可执行以使计算机：
接收打印床在第一时间段和第二时间段内的多个热图像；
对于使用第一热量源的第一托架循环确定所述打印床的第一表面通量并且对于使用第二热量源的第二托架循环确定所述打印床的第二表面通量，其中所述第一托架循环在所述第一时间段内并且所述第二托架循环在所述第二时间段内；以及
将所述第一表面通量与所述第二表面通量进行比较，以确定所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的差异。
8.根据权利要求7所述的非瞬态计算机可读介质，包括用于改变供给至所述第一热量源和所述第二热量源的电功率、以均衡所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的所述差异的指令。
9.根据权利要求7所述的非瞬态计算机可读介质，包括用于基于所述多个热图像确定所述第一热量源和所述第二热量源的功率劣化的指令。
10.根据权利要求7所述的非瞬态计算机可读介质，包括用于确定提供给所述打印床的辐射能量的所述差异何时在校准阈值内的指令。
11.根据权利要求10所述的非瞬态计算机可读介质，包括用于当提供给所述打印床的辐射能量的所述差异在校准阈值之外时改变构建托架循环的速度的指令。
12.根据权利要求7所述的非瞬态计算机可读介质，包括用于基于所述打印床的所述多个热图像确定所述第一热量源之间的多个阻塞物的指令。
13.一种用于三维打印机的热量源校准的方法，包括：
通过计算装置激活托架的多个热量源中的第一热量源；
当所述第一热量源被激活时，通过所述计算装置在打印床上方激活第一托架循环；
通过热量传感器在所述第一托架循环内捕获所述打印床的第一组热图像；
通过所述计算装置激活所述托架的所述多个热量源中的第二热量源，其中所述第一热量源被停用；
在所述第二热量源被激活时，通过所述计算装置在所述打印床上方激活第二托架循环；
通过所述热量传感器在所述第二托架循环内捕获所述打印床的第二组热图像；
通过所述计算装置比较所述第一组热图像和所述第二组热图像，以确定所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的差异；以及
通过所述计算装置改变供给至所述第一热量源和所述第二热量源的电功率，以均衡提供给所述打印床的辐射能量的所述差异。
14.根据权利要求13所述的方法，包括：基于所述第一热量源提供给所述打印床的辐射能量与所述第二热量源提供给所述打印床的辐射能量之间的所述差异，通过所述计算装置改变所述托架在构建托架循环期间的速度。
15.根据权利要求13所述的方法，包括：通过所述计算装置将所述第一组热图像与对应于所述第一热量源的历史热图像进行比较，以确定所述第一热量源的劣化因子。
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