CN109476083A - 构建材料的层的质量水平确定 - Google Patents

Abstract

根据示例，装置可包括图像捕获设备、控制器和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以包括可以使控制器从图像捕获设备中接收以测试图案沉积在构建材料的层上的测试剂的图像的指令，其中构建材料的层将形成三维打印的部件的一部分。指令还可以使控制器确定所接收的图像中的沉积的测试图案的状况，其中所确定的状况用于基于所确定的状况确定构建材料的层的质量水平。

Description

构建材料的层的质量水平确定

背景技术

在三维(3D)打印中，添加剂打印过程通常用于从数字模型中制造三维实心部件。3D打印通常用于快速产品原型设计、模具生成、原模生成和短期生产。一些3D打印技术被认为是添加剂过程，因为它们涉及将连续的材料层应用到现有表面(模板或前一层)。这与传统的加工过程不同，传统的加工过程通常依赖于材料的去除来制造最终部件。3D打印通常需要固化或熔合构建材料，这对于某些材料可以使用热辅助挤出、熔合或烧结来实现，并且对于其他材料可以使用数字光投影技术来实现。

附图说明

通过示例的方式示出了本公开的特征，并且不限于以下附图，其中相同的数字表示相同的元件，其中：

图1A示出了用于确定构建材料的层的质量水平的示例装置的简化图；

图1B示出了用于生成、构建或打印三维部件的示例性三维(3D)打印机的简化等距视图；

图1C示出了图1B中描绘的示例性3D打印机的一些组件的简化框图；

图2A和2B分别示出了已经沉积有示例性测试图案的层的简化顶视图；

图3描绘了可以在图1B中描绘的3D打印机中实现的示例装置的框图；

图4和5分别描绘了用于确定构建材料的层的质量水平的示例方法。

具体实施方式

为了简化和说明的目的，主要通过参考其示例来描述本公开。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本公开的透彻理解。然而，显而易见的是，可以在不限于这些具体细节的情况下实施本公开。在其他情况下，有一些方法和结构没有详细描述，以免本公开出现不必要的模糊。如本公开所使用，术语“一”和“一个”旨在表示特定元件中的至少一个，术语“包括(include)”表示包括但不限于，术语“包括(including)”表示包括但不限于，以及术语“基于”意味着至少部分地基于。

在许多3D添加剂打印过程中可能存在一些变化，这些变化可能导致所打印的部件的可变性。可变性可能由打印硬件和打印过程中的任何一个或两者引起，且可能随着时间的推移而恶化。因此，例如，由于这种变化，打印的部件可能具有不同的材料属性和质量水平。可以对打印的部件执行测试，以确定打印的部件的材料属性和质量水平。可以通过实施诸如拉伸测试仪、硬度测试仪等的机械设备来执行测试。这些类型的机械设备通常在测试期间损坏或破坏打印的部件、通常很昂贵、并且通常需要专家来执行测试和处理结果。可以测试打印的部件的另一种方式是通过使用前视红外辐射计(FLIR)相机。FLIR相机可用于感测打印床的热量分布，其可用于确定打印的部件是否可能具有缺陷。然而，FLIR相机通常很昂贵、需要专门的软件才能正确实现、并且所感测的热量分布可能无法提供足够的质量水平信息。也就是说，可能存在无法从感测到的热量分布中检测到的缺陷。

这里公开了用于确定构建材料的层的质量水平的装置、可以在其上实现装置的3D打印机、以及用于实现这些装置的方法。这里公开的装置可以包括控制器和图像捕获设备。控制器可以从图像捕获设备中接收沉积在构建材料的层上的测试图案的捕获的图像，并且控制器可以从所述捕获的图像中确定测试图案的状况。测试图案的状况可用于确定构建材料的层的质量水平。

本文公开的3D打印机可以包括测试剂传输设备，该测试剂传输设备可以被实现为以测试图案将测试剂沉积到3D部件的层上。特别地，可以将测试图案沉积以覆盖在层上的熔剂，使得当辐射被发射到熔剂和沉积有熔剂的构建材料上时，沉积的测试图案的状况可以跟踪构建材料之间熔合的质量。也就是说，例如，如果熔合过程存在问题，即，构建材料没有正确地熔合在一起，则构建材料的层的表面可能存在缺陷。这些缺陷可能引起沉积的测试图案中其他的缺陷。例如，由于构建材料的层的表面缺陷，在沉积的测试图案中可能出现间隙、各种形状的线变形、模糊的线、或其他缺陷。

可以分析沉积的测试图案的图像以确定沉积的测试图案的状况。该状况可以基于捕获的图像中的沉积的测试图案的图像质量和/或可读性。也就是说，如果图像质量高和/或沉积的测试图案准确可读，则可以确定沉积的测试图案具有相对良好的状况。另外，可以基于所确定的沉积的测试图案的状况来确定层的质量水平。因此，例如，如果沉积的测试图案处于良好状况，则可以确定该层具有相对高的质量水平，并且如果沉积的测试图案处于差状况，则该层具有相对低的质量水平。在一个方面，可以确定包含层的3D部件的质量水平等于所确定的层的质量水平。

通过实施本公开的装置、3D打印机和方法，可以以有效且成本有效的方式来确定3D打印的部件的质量水平，该方式不会损坏或破坏3D打印的部件。

首先，参照图1A，示出了用于确定构建材料的层的质量水平的示例装置10的简化图。应该理解，图1A中描绘的装置10可以包括附加组件，并且可以不脱离本公开的装置10的范围的情况下，移除和/或修改本文描述的一些组件。

如图所示，装置10可以包括控制器12、图像捕获设备14和计算机可读存储介质20。控制器12可以是计算设备、基于半导体的微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)和/或其他硬件设备。图像捕获设备14可以是数字静态相机、数字视频相机等，并且可以将捕获的图像传送到控制器12。虽然未示出，但是控制器12可以将接收的图像存储在数据存储库中或者存储在本地存储器中。

计算机可读存储介质20可以包括控制器12可以执行的指令22和24(其也可以称为计算机可读指令)。更具体地，控制器12可以提取、解码和执行指令22，以从图像捕获设备14中接收以测试图案30沉积到构建材料的层32上的测试剂的图像。如本文所讨论的，构建材料的层32可以形成3D打印的部件的一部分。如图所示，测试图案30可以沉积在沉积的熔剂34的顶部上。

控制器12还可以提取、解码和执行指令24以确定所接收的图像中的沉积的测试图案30的状况。根据一个示例，可以在应用辐射以熔合其上已经沉积有熔剂34的构建材料之后，捕获测试图案30的图像。如本公开所讨论的，沉积的测试图案30的状况可与构建材料熔合在一起的程度相对应。因此，例如，构建材料的层32的质量水平可以从所确定的沉积测试图案30的状况确定。

现在转向图1B，示出了用于生成、构建或打印三维部件的示例性三维(3D)打印机100的简化等距视图。应该理解的是，图1B中描绘的3D打印机100可以包括附加组件，并且可以在不脱离本文公开的3D打印机100的范围的情况下，移除和/或修改本文描述的一些组件。

3D打印机100被描绘为包括构建区域平台102、包含构建材料106的构建材料供应装置104和重涂覆器(recoater)108。构建材料供应装置104可以是容器或表面，用于在重涂覆器108和构建区域平台102之间定位构建材料106。构建材料供应装置104可以是料斗或表面，可以在其上供应构建材料106，例如，从位于构建材料供应装置104上方的构建材料源(未示出)。附加地或替代地，构建材料供应装置104可以包括机构，以用于将构建材料106从存储位置提供(例如，移动)到构建区域平台102或构建材料106的先前形成的层上的要铺展的位置。例如，构建材料供应装置104可包括料斗和螺旋输送器等。一般而言，3D对象或部件将从构建材料106生成，并且构建材料106可由任何合适的材料形成，包括但不限于聚合物、金属和陶瓷。另外，构建材料106可以是粉末的形式。

重涂覆器108可以在箭头110所示的方向上移动，例如，沿着y轴，在构建材料供应装置104上方并且穿过构建区域平台102，以在构建区域平台102的表面上铺展构建材料106的层114。可以跨构建区域平台102形成厚度基本一致的层114。在示例中，层114的厚度范围可以为从约90μm至约110μm，尽管也可以使用更薄的或更厚层。例如，层114的厚度可以为从约20μm至约200μm，或从约50μm至约200μm。在铺展构建材料106之后，重涂覆器108也可以返回到与构建材料供应装置104相邻的位置。重涂覆器108可以是刮刀、辊子、反向旋转辊或适于将构建材料106铺展在构建区域平台102上的任何其他设备。

3D打印机100可包括在构建区域平台102上方以阵列布置的多个加温设备120。每个加温设备120可以是灯或其他热源，用于将热量应用到构建材料106的铺展的层上，例如，以将构建材料106保持在预定阈值温度或高于预定阈值温度。根据示例，加温设备120可以将构建材料106的温度保持在相对高的温度，这有利于构建材料106在选定位置上的熔合(例如，在构建材料106上已经混合或应用了特定液体，例如熔剂)。虽然加温设备120已经被描绘为处于固定阵列中，但是在其他示例中，加温设备120可以不是固定的，相反，可以支撑在托架(未示出)上。

3D打印机100进一步被描绘为包括熔剂(FA)传输设备130和测试剂(TA)传输设备132，这两个设备都可以在箭头138指示的两个方向上跨构建区域平台102进行扫描，例如，沿x轴。FA传输设备130和TA传输设备132可以是例如热喷墨打印头、压电打印头等，并且可以延伸构建区域平台102的宽度。尽管FA传输设备130和TA传输设备132均已在图1B中描绘为由单个设备形成，但是应当理解，FA传输设备130和TA传输设备132中的每一个可以包括跨越构建区域平台102的宽度(例如，沿y轴)的多个打印头。FA和TA传输设备130、132可均包括可从加利福尼亚州Palo Alto的Hewlett Packard Company获得的一个打印头或多个打印头。

在FA传输设备130和TA传输设备132不延伸构建区域平台102的宽度的其他示例中，FA传输设备130和TA传输设备132也可以沿y轴扫描，从而使得FA传输设备130和TA传输设备132能够定位在构建区域平台102上方的大部分区域上。因此，FA传输设备130和TA传输设备132可以附接到移动的XY平台或平移的托架(均未示出)，其用于移动邻近构建区域平台102的FA传输设备130和TA传输设备132，以便将相应的液滴沉积在构建材料106的层114的预定区域中。

尽管未示出，FA传输设备130和TA传输设备132可均包括多个喷嘴，熔剂和测试剂可分别通过所述喷嘴喷射到构建材料的层114上。根据示例，熔剂具有辐射吸收属性。换句话说，熔剂可具有高吸收辐射的能力，辐射可以是热和/或光的形式。因此，例如，在其上沉积有熔剂的构建材料106可以比在其上未沉积有熔剂的构建材料106更容易加热。在下文中更详细地描述了熔剂的各种示例。

根据示例，测试剂还可以具有辐射吸收属性。在这些示例中，测试剂可具有比熔剂更低或更高的辐射吸收属性。然而，在其他示例中，测试剂可能不具有辐射吸收属性。在这些示例中，在将辐射应用到测试剂和构建材料106上期间，测试剂可能不会影响或可能不显着地影响在其上已经沉积有测试剂的构建材料106的加热。在任何方面，测试剂可以是任何合适的液体，这些液体可以在任何可见光、近红外光、紫外光和红外光谱中从熔剂和构建材料106区分开。也就是说，测试剂可以是任何合适的液体，这些液体可以在包含测试剂的沉积区域的捕获的图像中从熔剂和构建材料106中辨别出来。

根据示例，测试剂具有与熔剂不同的颜色。在熔剂具有黑色的示例中，测试剂可具有明显对比的颜色，例如白色、黄色、青色等。在这方面，测试剂的颜色可以与熔剂的颜色相匹配，使得测试剂可以从熔剂明显地被辨别出来。在其他示例中，在环境光条件下测试剂可以不是可见的。例如，在紫外光条件下测试剂可以是可见的荧光液体。作为其他实例，测试剂可以是含有量子点、磷光液体等的液体。

可以将熔剂沉积到构建材料106的层114的选定区域上，其将被熔合在一起以形成3D打印的部件的一部分。另外，可以以测试图案将测试剂沉积在层114的选定区域中的一个上，在该区域处已经沉积了熔剂，并且图案与沉积的熔剂形成视觉对比。测试图案可以是预定的机器可读图案，例如表示数据的二维码、表示数据的条形码、装饰设计、文本等。如本文中更详细讨论的，在应用辐射之后，测试图案的图像质量(例如，可读性)可以根据构建材料106熔合在一起的程度而变化。例如，如果构建材料106已经很好地或按照预期熔合在一起，则测试图案可以具有高的图像质量(例如，准确可读)，因为已经在其上沉积有测试图案的构建材料106的颗粒可以形成相对光滑的表面。然而，如果构建材料106没有很好地熔合在一起，则测试图案可能具有低的图像质量(例如，不是准确可读)，因为在其上已经沉积有测试图案的构建材料106的一些颗粒之间可能存在相对大的间隙。测试图案还可能会有其他类型的缺陷，例如各种形状的线变形、模糊的线等。

虽然未示出，但是3D打印机100可以包括附加传输设备，该附加传输设备可以沉积与来自FA传输设备130的沉积的熔剂具有不同辐射吸收属性的液体。例如，附加传输设备可以沉积细节剂，其具有比熔剂更低的辐射吸收属性并且可以用于更好地控制构建材料106的熔合。举例来说，细节剂可以沉积在构建材料106的区域的边界附近，在此处沉积熔剂以减少边界处的热流失。

在将熔融剂从FA传输设备130沉积到构建材料106的层114的选定区域上之后，并且在将测试剂从TA传输设备132沉积到层114的选定区域上之后，可以实施第一辐射发生器134和/或第二辐射发生器136以将辐射应用到构建材料106的层上。第一辐射发生器134还可以被实施为在沉积熔剂和测试剂之前，将辐射应用到构建材料106上，例如，在单次通过(pass)期间，以预热构建材料106并减少可能在熔剂和测试剂的沉积期间引起的喷溅。

辐射可以是光、电磁辐射、微波等形式。特别地，例如，辐射发生器134、136可以被激活并且跨构建材料106的层114移动，例如，沿着箭头138指示的方向，来以光和/或热的形式将辐射应用到构建材料106上。第一和第二辐射发生器134、136的示例可包括UV、IR或近IR固化灯，IR或近IR发光二极管(LED)，在可见光和近IR范围内发射的卤素灯，微波，或具有所需电磁波长的激光器。辐射发生器134、136的类型可以至少部分地取决于应用到构建材料106的层114上的液体中使用的活性材料的类型。

还如图1B所示，图1A中描绘的装置10的控制器12和图像捕获设备14可以在3D打印机100中被提供，例如，作为3D打印机100的附件。3D打印机100还可以包括光源142，控制器12可以控制光源142以将光输出到测试图案30上，并且图像捕获设备14可以被实现为在应用辐射之后，捕获测试图案30的图像。因此，例如，在测试剂是有色液体的示例中，光源142可以输出可见光以照射沉积的测试剂。然而，在测试剂是荧光液体的示例中，光源142可以输出紫外或黑光。在示例中，FA传输设备130、TA传输设备132、第一辐射发生器134、第二辐射发生器136、图像捕获设备14和光源142可以被支撑在托架(未示出)上，其可以以箭头138指示的方向在构建区域平台102上被扫描。在另一示例中，图像捕获设备14和光源142可以与托架分开定位在构建区域平台102上方的位置。

在将构建材料106熔合在所选区域中之后，构建区域平台102可以如箭头112所指示的(例如沿z轴)降低。此外，重涂覆器108可以跨构建区域平台102移动，以在先前形成的层的顶部上形成构建材料106的新的层。此外，FA传输设备130可以沉积熔剂，并且TA传输设备132也可以将测试剂沉积到构建材料106的新的层的相应选定区域上。可以重复上述过程直到已经形成了用于制造期望的3D部件的预定数量的层。

可以将测试剂沉积在每个层114上，针对其测试层114的质量水平。因此，例如，测试剂可以沉积在3D打印的部件的中间层114或3D打印的部件的顶部或最终层114上。通过用测试剂测试中间层114，可以在完成3D打印的部件的打印之前确定质量水平。如果确定质量水平低于预定义的阈值，则可以警告操作员潜在的问题，操作员可以停止3D打印的部件的打印，并且可以采取措施来改善3D打印的部件的质量。例如，操作者可以改变应用辐射的持续时间、可以替换有缺陷的3D打印机100组件等。

如图1B进一步所示，3D打印机100可以包括打印机控制器150，其可以控制3D打印机100组件的操作，3D打印机100组件包括构建区域平台102、构建材料供应装置104、重涂覆器108、加温设备120、FA传输设备130、TA传输设备132和辐射发生器134、136。特别是，例如，打印机控制器150可以控制执行器(未示出)以控制3D打印机100组件的各种操作。打印机控制器150可以是计算设备、基于半导体的微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)和/或其他硬件设备。虽然未示出，但是打印机控制器150可以经由通信线路连接到3D打印机100组件。

打印机控制器150还被描绘为与数据存储库152通信。数据存储库152可以包括与3D打印机100要打印的3D部件有关的数据。例如，数据可以包括FA传输设备130要沉积熔剂的每个构建材料的层114中的位置。数据还可以包括TA传输设备132要在其上沉积测试图案的一个或多个层114。在一个示例中，打印机控制器150可以使用数据来控制构建材料的层114上的、FA传输设备130和TA传输设备132分别沉积熔剂和测试剂的位置。根据示例，打印机控制器150还可以执行控制器12的功能，即，打印机控制器150和控制器12可以组合使用。

现在参考图1C，图1C中示出了图1B中描绘的示例性3D打印机100的一些组件以及控制器12和图像捕获设备14的简化框图。特别地，图1C中示出了打印机控制器150、FA传输设备130、TA传输设备132、控制器12和图像捕获设备14。构建材料106的层160也被描绘为被提供在表面162上。所述表面162通常可表示先前铺展的构建材料106的层或构建区域平台102。如图所示，打印机控制器150可以控制FA传输设备130以将熔剂170的微滴沉积到构建材料的层160中的构建材料106上。此外，打印机控制器150可以控制TA传输设备132以将测试剂172的微滴沉积到构建材料的层160中的构建材料106上。此外，控制器12可以控制图像捕获设备14捕获由TA传输设备132沉积的测试图案的图像。

根据示例，可以在构建材料的层160上扫描FA传输设备130，并且可以控制FA传输设备130以将熔剂170的微滴沉积到层160的选择的区域上。即，打印机控制器150可以控制FA传输设备130将熔剂170的微滴沉积到要熔合在一起的构建材料106上。另外，可以在构建材料的层160上扫描TA传输设备132，并且可以控制TA传输设备132以将测试剂172的微滴沉积到层160中的选择的区域上，其中选择的区域与其上沉积有熔剂170的微滴的一些区域重叠。也就是说，测试剂172可以被沉积以与构建材料的层160上的熔剂170重叠。

在FA传输设备130和TA传输设备132被在公共平台或托架上支撑的示例中，可以控制FA传输设备130以在第一次通过层160期间沉积熔剂170的微滴，并且可以控制TA传输设备132以在第二次通过层160期间沉积测试剂172的微滴。例如，当在穿过层160的第一方向上扫描平台或托架时，FA传输设备130可以沉积熔剂170的微滴，并且当在穿过层160的第二方向上扫描平台或托架时，TA传输设备132可以沉积测试剂172的微滴。然而，在其他示例中，可以控制FA传输设备130和TA传输设备132以在共同通过层160期间，分别沉积熔剂170的微滴和测试剂172的微滴。即，测试剂172可以在单次通过期间在熔剂170沉积之后立即沉积。

熔剂可包括热或辐射吸收剂(即活性材料)。活性材料可以是吸收热和/或电磁辐射的任何合适材料。可以选择活性材料以吸收电磁波谱中的热量和/或任何波长。作为示例，电磁辐射吸收剂可以吸收IR辐射(即，约700nm至约1mm的波长，其包括近IR辐射(即，波长为700nm至1.4μm))、紫外线辐射(即，波长为约10nm至约390nm)、可见辐射(即，从约390nm至约700nm的波长)、微波辐射(即，约1mm至约1m的波长)、无线电辐射(即，从约1m至约1000m的波长)，或其组合。活性材料的示例可以是微波辐射吸收感受器，例如炭黑、石墨、磁铁矿和/或各种氧化铁。炭黑也可用作IR(包括近IR)辐射吸收剂。其他合适的辐射吸收剂的示例包括可见染料、或IR染料、或在电磁辐射的可见光谱内具有辐射吸收带的任何合适的着色剂。

在另一个示例中，熔剂可包括一种或多种活性材料，例如金属纳米颗粒。在一个示例中，金属纳米颗粒是银(Ag)、铜(Cu)或锌(Zn)。其他合适的金属纳米颗粒的示例包括金属合金(其中金属选自例如Ag、Au、Cu、Ni、Rh、Ru、Mo、Ta、Ti、Pt或Pd)、金属氧化物(例如，氧化铁)、金属涂层氧化物(例如，涂有Ag、Au或Pt的氧化铁)、硒化镉和金属涂层二氧化硅(例如涂有Ag或Au的二氧化硅)。

熔剂和/或测试剂还可包括助溶剂、表面活性剂和/或分散剂，以帮助用构建材料获得特定的润湿特性。在某些情况下，熔剂和测试剂中的任一种或两种可以单独或与活性材料一起包括水或其他主要溶剂。在其他情况下，熔剂和测试剂中的任一种或两种可进一步包括分散添加剂、表面活性剂、助溶剂、杀菌剂、抗结垢剂及其组合。

应该理解，尽管已经关于图1C描述了两种液体，还可以将相对于彼此具有不同辐射吸收属性的更多数量的液体选择性地应用到3D部件的层160上。例如，3D打印机100可以包括附加传输设备，该附加传输设备用于传输具有与FA和TA传输设备130、132不同的属性的液体。在一个示例中，3D打印机100可以形成具有单一颜色或具有多种颜色的3D部件。另外，具有不同颜色的液体可以沉积到常见的构造材料106上，以产生混合的有色液体，例如，青色和品红色可以以各种量混合以形成特定的蓝色。另外或可替代地，有助于吸收辐射、助溶剂、表面活性剂、分散剂和抗结垢剂的活性材料的选择可以针对特定应用和/或材料进行确定性优化。

作为另一个示例，至少一种液体可以是冷却液体，其用于冷却与液体混合的构造材料106或者其上已经应用液体的构造材料106。例如，冷却液体可以由任何合适的液体组成，在通过第一和第二辐射发生器134和136中的一个或者两个应用辐射到与液体混合的构建材料106或者在其上已经沉积液体的构建材料106上期间，该液体可以防止这些构建材料106熔合在一起。

现在参照图2A和2B，图2A和2B分别示出了在其上已经沉积有示例性测试图案202的层200的简化俯视图。层200可以表示3D打印的部件的第一层、中间层或最终层，并且可以表示以下的层，其是在沉积熔剂以形成层200的形状，以测试图案202沉积测试剂之后，并且在辐射发射到层200上之后。在图2A所示的示例中，层200中的构建材料106显示为已熔合正确。也就是说，构建材料106可以是已经熔化并且如预期或几乎如预期的那样流动，使得构建材料106熔合，而不会在熔合的构建材料106中产生明显的裂缝或间隙。因此，图2A中的测试图案202可以具有高质量(例如，可以准确地读取)。也就是说，控制器12可以能够准确地读取测试图案202，其被描绘为诸如快速响应(QR)码的二维码，并且确定由二维码表示的数据。

相反，如图2B中所描绘的层200被描绘为未正确融合。也就是说，层200被描绘为包括在构造材料106之间的裂缝或间隙形式的缺陷204。也就是说，构建材料106可能没有按预期熔化和流动，例如，由于加热过程中的缺陷、FA传输设备130和层200之间的距离误差、构建区域平台102的高度误差等。缺陷204的后果是测试图案202的图像质量降低。例如，测试图案202可以具有缺陷206，例如测试图案202的缺失部分、变形图案、扭曲图案、模糊图案等。结果，控制器12可能无法准确地确定测试图案206表示的数据。控制器12可以因此确定如图2B中所示的层200可能有缺陷，并且可因此警告操作者打印操作可能存在的问题，该问题可包括3D打印的部件质量、打印过程质量、打印机硬件质量。

参照图3所示，图3中示出了可以在图1B所示的3D打印机中实现的示例性装置300的简化框图。在一个示例中，装置300可以形成图1B中描绘的3D打印机100的一部分。例如，装置300可以是3D打印机100的命令模块或其他控制系统。应当理解，图3中所示的装置300可以包括附加组件，并且可以在不脱离本文公开的装置300的范围的情况下，移除和/或修改本文描述的一些组件。

图3中描绘的装置300示为包括打印机控制器150和数据存储库152，其可以与上面图1B中描绘和描述的打印机控制器150和数据存储库152相同。因此，图3中所示的打印机控制器150和数据存储库152没有详细描述，相反，上面关于3D打印机100提供的打印机控制器150和数据存储器152的描述旨在也描述关于装置300的这些组件。图3中描绘的打印机控制器150可以包括控制器12的特征，即，打印机控制器150可以实现这里讨论的关于控制器12功能。

如图3所示，装置300可以包括计算机可读存储介质310，在该计算机可读存储介质310上存储打印机控制器150可以执行的机器可读指令312-332(其也可以称为计算机可读指令)。更具体地，打印机控制器150可以获取、解码和执行指令312-332以访问与要打印的3D部件312有关的数据、确定3D部件的关键性314、选择测试图案316、控制FA传输设备以传输熔剂318、控制TA传输设备以将测试剂传输到测试图案中320、控制辐射发生器以应用辐射322、控制图像捕获设备以捕获所传输的测试图案的图像324、确定所传输的测试图案的状况324、确定构建材料的层的质量水平328、控制构建区域平台330、以及控制重涂覆器332。作为另一示例或除了取回和执行指令之外，打印机控制器150可以包括一个或多个电子电路，该电子电路包括用于执行指令312-332的功能的组件。在如上所述的任何方面，打印机控制器150可以经由通信线路将指令信号传送到3D打印机100的各种组件，使得组件可以以这里描述的方式进行操作。

计算机可读存储介质310可以是包含或存储可执行指令的任何电子、磁、光或其他物理存储设备。因此，计算机可读存储介质310可以是例如随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储设备、光盘等。计算机可读存储介质310可以是非暂时性机器可读存储介质，其中术语“非暂时性”不包含暂时性传播信号。

关于分别在图4和图5中描绘的方法400和500，更详细地讨论可以实现装置300的各种方式。尤其是，图4和图5分别描绘了用于确定构建材料的层的质量水平的示例性方法400和500。构建材料的层的质量水平也可用于确定使用构建材料的层形成的3D打印的部件的质量水平。对于本领域普通技术人员来说显而易见的是方法400和500可以表示一般化的图示，并且可以添加其他操作或者可以移除、修改或重新布置现有操作而不脱离方法400和500的范围。

方法400和500的描述是为了说明的目的参考图1A中所示的装置10、图1B中所示的3D打印机100以及图3中所示的装置300而做出的。然而，应当理解，可以实现3D打印机和具有其他配置的装置以执行方法400和500中的任一个或两者，而不脱离方法400和500的范围。应该理解，在方法400和500中，可以对第一层、中间层或3D部件的最终层执行熔剂和测试剂的沉积以及确定层的质量水平。

首先参考图4，在块402中，可以接收以测试图案30沉积在构建材料的层32上的测试剂的图像，其中构建材料的层32形成三维打印的部件的一部分。例如，控制器12可以执行指令22以接收由图像捕获设备14捕获的测试图案30的图像。如本文所讨论的，测试剂可以以测试图案30沉积在沉积的熔剂34之上，并且图像捕获设备14可以在应用辐射以熔化其上已经沉积有熔剂34的构建材料之后，捕获沉积的测试图案30的图像。

在方框404处，可以确定捕获的图像中的沉积的测试图案30的状况。例如，控制器12可以执行指令24以确定沉积的测试图案30的状况。如本文所讨论的，控制器12可以基于控制器12是否能够准确读取沉积的测试图案30，来确定沉积的测试图案30的状况。因此，例如，响应于确定控制器12能够准确地读取沉积的测试图案30，控制器12可以确定沉积的测试图案30具有第一状况。此外，响应于确定控制器12不能准确地读取沉积的测试图案30，控制器12可以确定沉积的测试图案30具有第二状况。第一状况可以是可接受的状况而第二状况可以是不可接受的状况。

在方框406处，可以输出所确定的沉积测试图案30的状况。另外，可以根据所确定的状况确定构建材料的层32的质量水平。因此，例如，控制器12可以经由显示器或其他设备输出所确定的状况，并且操作员可以根据所确定的状况，来确定构建材料的层32的质量水平。

现在参考图5中描绘的方法500。在执行方法500之前或作为方法500的一部分，打印机控制器150可以执行存储在机器可读介质310上的指令312，以访问与要打印的3D部件有关的数据。作为示例，打印机控制器150可以访问存储在数据存储库152中的与要打印的3D部件有关的数据。打印机控制器150可以确定要形成的构建材料106的层数以及要沉积熔剂在每个层中以形成3D部件的位置。打印机控制器150还可以确定要在哪个层上沉积测试剂。

在方框502处，可以根据要打印的3D部件的关键性选择测试图案。例如，打印机控制器150可以执行指令314以确定要打印的3D部件的关键性。3D部件的关键性可取决于3D部件的预期用途。例如，满足相对严格的结构特性的所需要3D部件，例如，在最终产品中使用的最终部件，可能具有比如下的3D部件具有相对高的关键性：最终产品中使用的最终部件的原型。在任何方面，用户可以将3D部件的关键性提供给装置300。另外，各种关键性和各种测试图案之间的相关性可能先前已被确定并存储在数据存储库152中。即，例如，相关性可指示可对应于更关键的3D部件的更复杂的测试图案。另外或作为另一示例，可以先前已经识别出包含构建材料的层114的3D打印的部件的特定关键点的位置，并且可以将一个测试图案或多个测试图案沉积到对应于那些特定关键点的层114上。

另外，打印机控制器150可以执行指令316以选择与所确定的3D部件的关键性相对应的测试图案。打印机控制器150可以基于存储在数据存储库152中的测试图案和关键性之间的相关性来选择测试图案。打印机控制器150还可以识别出要沉积所选择的测试图案的一个位置或多个位置，例如，基于测试确定为关键的层114的部分的确定。

在方框504处，熔剂可以沉积在要熔合在一起的构建材料106的层114中的区域中。例如，打印机控制器150可以执行指令318以控制FA传输设备130将熔剂沉积到构建材料106的层114的区域上。在沉积熔剂之前，打印机控制器150可以执行指令322，以控制第一辐射发生器134来预热层114中的构建材料106，从而减少在熔剂沉积期间引起的喷溅。

在方框506处，可以将测试剂沉积到所选择的测试图案中，到已经沉积有熔剂的区域上。如这里所讨论的，测试剂可以是在环境光条件下可见的流体，或者可以是在环境光条件下不可见的，但在UV或IR光条件下是可见的。还如本文所讨论的，测试图案可以是机器可读图案。在这方面，测试图案可以是二维码(例如QR码)、条形码、装饰设计、文本等。测试图案还可以被解释为预定布置、预定图案等。打印机控制器150可以执行指令320以控制TA传输设备132将测试剂沉积到已经沉积有熔剂的层114的选择的区域上。例如，在支撑FA传输设备130的托架的第一扫描期间，打印机控制器150可以控制FA传输设备130沉积熔剂，并且在支撑TA传输设备132的托架的第二扫描期间，可以控制TA传输设备132沉积测试剂。在另一示例中，打印机控制器150可以控制FA传输设备130和TA传输设备132以在共同扫描期间分别沉积熔剂和测试剂。也就是说，可以在熔剂沉积之后立即沉积测试剂。

另外，打印机控制器150可以将测试图案沉积在构建材料106的层114的选择的区域中，例如，在要测试的层114的部件质量的区域中，该区域可以是由层114形成的3D打印的部件的关键部分。多个测试图案也可以放置在层114的多个区域中。

在方框508处，可以将辐射发射到构建材料106上，以使已经沉积有熔剂的构建材料106熔合在一起。例如，控制器150可以执行指令322，以控制辐射发生器134或多个辐射发生器134、136发射辐射，以将构建材料106熔合在一起。当辐射发生器134、136被跨构建材料106的层114扫描时，可以控制辐射发生器134、136发射辐射。

在方框510处，可以捕获沉积的测试图案的图像。例如，打印机控制器150可以执行指令324，以控制图像捕获设备14捕获沉积的测试图案的图像。打印机控制器150还可以控制光源142以照射沉积的测试图案。

在方框512处，打印机控制器150可以确定所确定的沉积测试图案的状况是否是可接受的。例如，打印机控制器150可以从如上所述的沉积的测试图案的所捕获的图像确定沉积的测试图案的状况。打印机控制器150还可以执行指令326以确定所确定的状况是否满足阈值状况。例如，打印机控制器150可以确定测试图案的图像质量是否满足阈值状况(例如，准确可读)。通过测试图案是表示数据的二维码的特定示例，响应于打印机控制器150能够读取对应于二维码的数据并确定读取数据是准确的，打印机控制器150可以确定沉积的测试图案的状况是相对较高的。然而，如果打印机控制器150不能准确地读取对应于二维码的数据，则打印机控制器150可以确定沉积的测试图案的状况相对较低。在测试图案是装饰性设计的另一特定示例中，打印机控制器150可以将捕获的图像中的装饰性设计与先前存储的装饰性设计版本进行比较，并且响应于捕获的图像中的装饰设计与先前存储的装饰设计版本相同或几乎相同，可以确定测试图案的状况相对较好。

在方框512处，响应于确定沉积的测试图案的状况是可接受的，打印机控制器150可以将层114确定为如方框514所示的第一质量水平。然而，在方框512处，响应于确定沉积的测试图案的状况是不可接受的，打印机控制器150可以将层114确定为如方框516所示第二质量水平。第一质量水平可以相对高于第二质量水平。尽管仅描述了两个质量水平，但应理解，控制器150可基于所沉积的测试图案的多个可能状况，确定层114具有多个不同质量水平中的任何一个，而不脱离方法500的范围。例如，打印机控制器150可以根据测试图案的捕获的图像中包含的缺陷的级别，来确定测试图案是否具有多个状况中的任何一个。可以根据测试图案的捕获的图像中的问题的严重性(例如，可读性、缺陷等)，对多个状况进行排序。可以预先确定构建材料106的层114的多个状况和对应质量水平之间的相关性，并将其存储在数据存储库152中。打印机控制器150可以通过访问数据存储库152确定构建材料106的层114的质量水平，并识别与所确定的沉积的测试图案的状况相对应的质量水平。

在方框518处，可以输出所确定的质量水平的指示。例如，打印机控制器150可以执行指令328以输出层114被确定为具有第一质量水平和第二质量水平中一个的指示。作为特定示例，响应于确定层114具有第二质量水平，打印机控制器150可以输出指示以提供可能存在层114的缺陷或问题的警报。

在方框520处，打印机控制器150可以确定是否要形成附加层，例如基于所访问的关于要打印的3D部件的信息。响应于确定要形成附加层，构建材料106的下一层可以铺展到前一层的顶部，如方框522所示。例如，控制器150可以执行指令330，来控制构建区域平台102向下移动，并且可以执行指令332以控制重涂覆器108以跨前一层铺展构建材料106。另外，可以重复方框502-522，直到不形成附加层，此时方法500可以结束，如方框524所示。在各种情况下，例如，在一些或全部剩余的方框502-522的迭代期间，可以省略方框506，因为可以不确定每个附加层的质量水平。

虽然本文特别参考在方法500中执行各种操作的打印机控制器150，但是应该理解，这些操作中的一些可以由控制器12替代地执行。例如，打印机控制器150可以执行针对3D打印机100的操作，控制器12可以执行针对确定测试图案的状况是否可接受的操作。

方法400和500中阐述的一些或所有操作可以作为程序或子程序包含在任何期望的计算机可访问介质中。另外，方法400和500可以由计算机程序体现，计算机程序可以以活动和非活动的各种形式存在。例如，它们可以作为机器可读指令存在，包括源代码、目标代码、可执行代码或其他格式。以上任何内容都可以体现在非暂时性计算机可读存储介质上。

非暂时性计算机可读存储介质的示例包括计算机系统RAM、ROM、EPROM、EEPROM以及磁盘或光盘或磁带。因此，应该理解，能够执行上述功能的任何电子设备可以执行上面列举的那些功能。

尽管在整个本公开内容中具体描述，但本公开的代表性示例可用于广泛的应用，并且上述讨论非旨在且不应被解释为限制性的，而是提供作为对本公开的各方面的说明性讨论。

本文描述和说明的是本公开的示例及其一些变型。本文使用的术语、描述和附图仅以说明的方式提出，并不意味着限制。在本公开的精神和范围内可以有许多变化，其旨在由以下权利要求及其等同物限定，其中除非另有说明，否则所有术语均以其最广泛的合理含义表示。

Claims (15)

1.一种装置，包括：

图像捕获设备；以及

控制器；

计算机可读存储介质，其上存储有使所述控制器执行以下操作的指令：

从所述图像捕获设备接收以测试图案沉积在构建材料的层上的测试剂的图像，其中所述构建材料的层用于形成三维打印的部件的一部分；以及

确定所接收的图像中的所述沉积的测试图案的状况，其中所确定的状况用于基于所确定的状况确定所述构建材料的层的质量水平。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述测试图案包括机器可读图案。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述测试图案包括表示数据的二维码。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述沉积的测试图案的所述状况包括所述沉积的测试图案的可读性，并且其中所述构建材料的层的所述质量水平是基于所述沉积的测试图案的所述可读性来确定的。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述测试剂包括以下中的至少一个：荧光液体、有色液体、包含量子点的液体、以及磷光液体。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述测试剂是沉积在已沉积在所述构建材料的层上的熔剂上的，其中所述熔剂具有辐射吸收属性，其中其上已沉积有熔剂的所述构建材料经历了熔合操作，并且其中在所述熔合操作之后，所述控制器进一步控制所述图像捕获设备捕获所述沉积的测试图案的所述图像。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述构建材料的层包括以下中的一个：包含所述构建材料的层的打印的部件中的中间层和最终层。

8.一种用于确定构建材料的层的质量水平的方法，所述方法包括：

接收以测试图案沉积在构建材料的层上的测试剂的图像，其中所述构建材料的层形成三维打印的部件的一部分；

确定所捕获的图像中的所述沉积的测试图案的状况；以及

输出所确定的所述沉积的测试图案的状况，其中所述构建材料的层的质量水平是根据所确定的状况确定的。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

将熔剂沉积在要熔合在一起的所述构建材料的层的各区域中；

将所述测试剂以所述测试图案沉积到所述构建材料的层的区域上；

应用辐射以将构建材料熔合在其上已沉积有所述熔剂的所述构建材料的层的所述各区域中；

其中所接收的所述沉积的测试剂的图像是在应用所述辐射之后捕获的。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

确定所述三维打印的部件的关键性；以及

基于所确定的所述打印的部件的关键性，从多个测试图案中选择所述测试图案。

11.如权利要求9所述的方法，其中沉积所述测试剂进一步包括将所述测试剂沉积到其上已沉积有所述熔剂的区域上。

12.如权利要求8所述的方法，其中所述测试图案是表示数据的二维码，其中确定所述沉积的测试图案的状况进一步包括确定所述控制器是否能够准确地读取所述二维码，并且其中响应于所述控制器能够准确地读取所述二维码，所述控制器确定所述沉积的测试图案具有第一状况，以及响应于所述控制器不能准确地读取所述二维码，所述控制器确定所述沉积的测试图案具有第二状况。

13.一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有机器可读指令，所述指令当由处理器执行时，使得所述处理器执行：

接收以预定布置沉积在已沉积在构建材料的层上的熔剂上的测试剂的图像，其中所述构建材料的层要形成三维打印的部件的一部分；

根据所接收的图像来确定所述沉积的预定布置的状况；

输出所确定的所述沉积的预定布置的状况，其中所述构建材料的层的质量水平是根据所确定的状况来确定的。

14.如权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述指令还用于使所述处理器：

在应用辐射以熔合其上沉积有所述熔剂的所述构建材料之后，接收以所述预定布置沉积在已沉积在构建材料的层上的所述熔剂上的所述测试剂的所述图像。

15.如权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述预定布置是表示数据的二维码，并且其中为了确定所述沉积的预定布置的所述状况，所述指令还使所述处理器：

确定控制器是否能够准确地读取所述二维码；

响应于所述控制器能够准确地读取所述二维码，确定所述预定布置具有第一状况；以及

响应于所述控制器不能准确地读取所述二维码，确定所述沉积的预定布置具有第二状况。