CN111836713B - 打印机细丝馈送监测 - Google Patents

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Abstract

提供了3D打印机中的细丝馈送监测器以及修复打印错误的方法。该方法可以包括由光学传感器检测从动齿轮的运动。响应于确定细丝馈送滚轮的旋转运动已经超过预定阈值，打印错误可以由连接到光学传感器的控制器来检测，该预定阈值可以基于检测到的从动齿轮的运动来确定。可以由控制器生成并执行命令以修复打印错误。

Description

打印机细丝馈送监测
背景技术
本发明总体上涉及增材制造(additive manufacturing)的领域，并且特别地涉及在熔融细丝制作中的材料处理和调节。
发明内容
本发明的方面是针对3D打印机中细丝馈送监测和修复打印错误的方法。在各种方面，该方法可以包括由光学传感器检测从动齿轮的运动。响应于确定细丝馈送滚轮的旋转运动已经超过或低于预定阈值，打印错误可以由连接到光学传感器的控制器来检测，该预定阈值可以基于检测到的从动齿轮的运动来确定。可以由控制器生成并执行命令以修复打印错误。
在实施例中，该方法可以包括确定3D打印机的打印模式包括挤出。细丝馈送条件可以基于检测到的从动齿轮的运动来检测。
在实施例中，细丝馈送条件可以包括细丝馈送运动和细丝馈送速率。
在实施例中，基于所确定的细丝馈送条件可以检测在细丝挤出机中细丝缺少的情况。
在实施例中，基于所确定的细丝馈送条件可以检测在细丝挤出机中喷嘴阻塞的情况。
在实施例中，从动齿轮的运动可以对应于细丝馈送滚轮的运动，并且可以通过互连到细丝馈送滚轮和从动齿轮的齿轮组将细丝馈送滚轮的运动传输到从动齿轮。
在实施例中，齿轮组可以由引导齿轮互连到细丝馈送滚轮，其中齿轮组可以包括与引导齿轮和从动齿轮接合的中间齿轮。
在各种实施例中，可以执行命令来暂停打印，加热挤出机的热端，或者基于确定的细丝馈送条件来控制驱动马达的驱动速率和工具头的运动，其中，可以由驱动马达驱动所述细丝馈送滚轮的旋转运动。
在各种实施例中，可以基于确定旋转运动在方向上已经改变来检测打印错误。替代地，可以基于确定旋转运动已经停止来检测打印错误。
在一方面，细丝馈送监测器可以包括：细丝馈送滚轮；含有引导齿轮和从动齿轮的齿轮组，其中，齿轮组可以由引导齿轮耦接到细丝馈送滚轮；以及指引朝向从动齿轮的面向传感器的表面的光学传感器，其中，光学传感器可以连接到用于通信的控制器。引导齿轮可以耦接到细丝馈送滚轮，以接收旋转运动，用于通过经由齿轮组的传输在从动齿轮处放大。3D打印机可以包括用于驱动细丝馈送滚轮的旋转运动的驱动马达。光学传感器可以检测面向传感器的表面的运动，其中，控制器可以连接到驱动马达以基于检测到的面向传感器的表面的运动来控制细丝馈送滚轮的旋转运动。
附图说明
将结合附图最优地领会下文的详细描述，该详细描述作为示例给定但不旨在将本发明仅限制于此。附图未按比例绘制。附图仅是示意性表示，不旨在于描绘本发明的指定参数。附图旨在于仅描绘本发明的典型实施例。附图中，相同的编号表示相同的元件。
图1描绘了根据本发明的实施例的打印的方法的中间步骤期间的打印机的部分的横截面视图。
图2A和2B分别描绘了根据本发明的实施例的细丝运动传感器组件的第一视图和第二视图。
图3描绘了根据本发明的实施例的打印的方法的中间步骤期间的细丝运动传感器组件的操作步骤的流程图。
具体实施方式
在此，出于描述和图示可用各种方式实施的所要求保护的结构和方法的目的公开了本发明的详细实施例，并且这些详细实施例不旨在于以任何方式穷举或限制为所公开的实施例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员而言是显而易见的，而不会背离所公开的实施例的范围和精神。本文中所用的术语选择为最优地解释一个或多个实施例的原理、对市场上发现的技术的实际应用和技术改善，或者使得本领域其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施例。如所描述的，已知的特征和技术的细节可能被省略以避免不必要地模糊本发明的实施例。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用指示了描述的实施例可以包括一个或多个特定特征、结构或特性，但是应当理解这样的特定特征、结构或特性在本文中对于本发明的每一个公开的实施例可以是共同的或者可以是不同的。此外，这样的短语本身不一定是指代任何一种特定实施例。同样地，当结合实施例描述一个或多个特定特征、结构或特性时，认为无论是否明确描述，在可适用时，与其它实施例结合来实现这样的一个或多个特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。
出于此后描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“垂直”、“平行”及其任何派生词应如附图中的取向而与公开的结构和方法相关。术语“上覆”、“顶上”、“在顶上”、“定位在…上”或“定位在…顶上”意味着诸如第一结构的第一元件存在于诸如第二结构的第二元件上，其中，诸如界面结构的中间元件可以存在于第一元件和第二元件之间。术语“直接接触”意味着将诸如第一结构的第一元件与诸如第二结构的第二元件连接，而在两个元件的交界处没有任何中间层。
为了不模糊本发明的实施例的公开，以下详细描述可以包含本领域已知的某些处理步骤或操作，其可能出于清楚描述和图示的目的而被组合。在一些实例中，可以不详细地描述和/或可以完全不描述本领域已知的某些处理步骤或操作。应当理解，本发明的实施例的以下公开相对地集中在区别的元件、元件的特征、结构或特性。
熔融细丝制造(还已知为熔融沉积建模)是增材制造过程，其中将熔化材料挤出，用于打印或构建三维(3D)物体中的分层沉积。该过程可以例如由3D打印机以快速原型化或制备来实现。打印机可以包括工具头或打印头，该工具头或打印头包括具有用于挤出材料的喷嘴的挤出组件。材料可以包括例如热塑性细丝，其可以由线轴或卷轴供应且由细丝馈送机构以一馈送速率载入到打印头中。可以在挤出组件中加热细丝，用于通过喷嘴的出口挤出。
在某些操作条件下，打印机故障或错误例如可能由于喷嘴阻塞或不恰当的细丝馈送而引起，这经常造成要打印的物体不完整或有缺陷。例如，在某些操作条件下，不恰当的细丝馈送可能由不恰当加热挤出组件的热端引起，这可能过早地液化组件中的细丝并且使得可能导致打印机故障的背压增加。在其他操作条件下，例如喷嘴阻塞可以由不恰当加热热端引起，这可能使先前液化的细丝在喷嘴的出口附近固化并且可能导致打印机故障。另外或附加地，喷嘴阻塞可以由不恰当加热热端引起，造成未将细丝充分加热，例如加热到特定熔点或温度，导致未能液化细丝。在另一个示例中，不恰当的细丝馈送可能由细丝直径的不一致引起。在其他示例中，喷嘴阻塞可能由以下引起：细丝杂质或污染物，细丝与例如可能由其他细丝残留在组件中的异质细丝残余物的相互作用，例如可能由某些类型的热塑性细丝从环境中吸收的过多的细丝水分，或诸如此类。
由于不恰当的细丝馈送运动追踪或监测，这样的打印机故障因而可能在打印机操作期间发生未被检测到的问题。例如，在常规3D打印机中，细丝计数器或计量装置可以包括增量式旋转编码器，该增量式旋转编码器可以实现为细丝馈送运动监测。考虑到相对较低的速度或馈送速率(细丝可以在打印机操作期间以该速度或馈送速率行进或载入到打印头)，编码器的运动测量分辨率可能不足以有效地检测故障。这样的不足可能引起细丝计数器装置的检测响应时间过长，从而造成在操作期间无法检测打印机故障。
本发明的实施例是针对用于在打印机操作期间监测3D打印机中细丝馈送运动和细丝馈送速率的设备和方法，以检测不恰当的细丝馈送并阻止打印错误。该设备可以包括具有光学传感器和齿轮组的细丝运动传感器组件。在实施例中，该设备和方法可以实现为检测挤出喷嘴阻塞的情况和在打印机操作期间的不恰当细丝馈送以防止不完整或有缺陷的物体打印。齿轮组可以布置为连接打印机的细丝馈送机构的细丝馈送滚轮。齿轮组可以包括用于互连到细丝馈送滚轮的引导齿轮，用于通过齿轮组将滚轮的旋转运动传输并放大到从动齿轮，用于由光学传感器测量。可以提供放大的旋转运动，以通过从动齿轮的面向传感器的表面进行测量。
有利地，根据优选的实施例的设备和方法可以在3D打印机中经济地实现，以在打印机操作期间提供改善的细丝馈送监测。在实施例中，细丝馈送监测可以提供足以用最小错误检测响应时间有效地检测打印错误的高运动测量分辨率，同样地错误可能由挤出喷嘴阻塞或不恰当的细丝馈送引起。错误检测响应时间可以通过如由本发明的优选实施例所提供的有限连续(与增量式相对)的细丝馈送运动追踪来最小化。为此，本发明的实施例可以实现为改进操作效率、可靠性和吞吐量并且实现为降低由不完整或有缺陷的物体打印而造成浪费的可能性。
图1描绘了根据本发明的实施例的打印的方法的中间步骤期间的打印机100的部分的横截面视图。打印机100可以包括互连到工具头104的工作台102、互连到打印台110的打印床108、内部112和细丝运动传感器组件 105。
打印机100表示自动化制造设备。在本发明的实施例中，打印机100可以例如包括3D打印机。在实施例中，打印机100可以例如实现增材制造过程，例如熔融细丝制备过程，以打印项目106。工具头104空间上可以布置在内部112内的打印床108上方，如图1所描绘。项目106可以是3D打印的零件、项目或物体。项目106可以被打印在打印床108的表面上或沿着打印床108的表面被打印，该表面可以在打印机操作期间面向工具头104，如图1所描绘。打印机100可以实现空间定向和定位系统，以在打印机操作期间通过工具台102控制工具头104的空间定向和定位、通过打印台110控制打印床108的空间定向和定位、或者二者。空间定向和定位系统例如可以包括控制器、仪器、诸如驱动器和马达的致动器等。工具头104、打印床108 或二者的空间定向和定位可以相对于一个或多个垂直取向的轴线实现，例如三维笛卡尔坐标系的X、Y和Z轴，如图1所描绘。
在本发明的各种实施例中，打印机100例如可以包括三角坐标3D打印机，极坐标3D打印机和机械臂类型3D打印机。
工具台102表示打印机100的空间定向和定位系统。在本发明的实施例中，工具台102可以支撑工具头104，以在打印机操作期间在内部112内进行空间定向和定位。工具台102例如可以包括支撑工具头104的安装件或滑架。安装件可以附接到例如机动化的XY台、机动化的Z轴台等，以沿着或绕X轴、Y轴和Z轴与工具头104一起移动，如图1所示。
工具头104表示在操作期间打印机100执行的熔融细丝制备过程中可以实现的挤出组件。在本发明的实施例中，工具头104例如可以包括细丝馈送机构和挤出喷嘴。在实施例中，细丝馈送机构例如可以包括诸如步进马达或无刷直流(DC)电动马达的驱动马达、诸如驱动电路或微控制器的驱动控制器、以及诸如压轮(pinch wheel)或滚轮的细丝馈送滚轮。驱动马达可以互连到细丝馈送滚轮并且可以由驱动控制器控制以在操作期间驱动或致动细丝馈送滚轮。在实施例中，挤出喷嘴例如可以包括入口、诸如液化器的加热元件、以及出口。在实施例中，细丝例如可以在打印机操作期间从线轴或卷轴中被拉出和供应，并且通过细丝馈送机构以一馈送速率将该细丝载入到工具头104中，以通过入口馈送到挤出喷嘴中，通过加热元件进行加热，随后通过喷嘴的出口挤出。挤出的细丝可以在打印床108表面上或沿着打印床 108的表面按层形成和沉积以打印项目106。在实施例中，细丝例如可以包括热塑性细丝。热塑性细丝可以由例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚乳酸 (PLA)、聚苯砜(PPSF)、聚碳酸酯(PC)等的材料构成。线轴可以附接到打印机100的框。
打印床108表示构建表面，在该构建表面上可以沉积挤出的细丝以供支撑打印项目106。在本发明的实施例中，打印床108例如可以包括打印床、构建板、打印片等。打印床108面向工具头104的表面可以在打印机操作期间接收挤出的细丝。
工具台110表示打印机100的空间定向和定位系统的部分。在本发明的实施例中，打印台110可以支撑打印床108，以在打印机操作期间在内部112 内进行空间定向和定位。打印台110例如可以包括支撑打印床108的安装件或表面。安装件可以连接到例如机动化的XY台、机动化的Z轴台等，以沿着或绕X轴、Y轴和Z轴与打印床108和项目106一起移动，如图1所示。
图2A和2B分别描绘了根据本发明的实施例的细丝运动传感器组件105 的第一视图和第二视图。细丝运动传感器组件105可以包括光学传感器212 和齿轮组204。
细丝运动传感器组件105提供功能给打印机100，例如可以配备为细丝馈送监测器、细丝计数器、细丝馈送速率追踪器等。在本发明的实施例中，细丝运动传感器组件105可以相对于工具头104来实现，以在打印机操作期间监测打印机100的细丝馈送运动和细丝馈送速率。在实施例中，细丝运动传感器组件105可以实现为在打印机操作期间相对于工具头104检测挤出喷嘴阻塞和细丝201的不恰当细丝馈送的情况，以防止由打印机100的不完整或有缺陷的物体打印。
参考图2A，细丝运动传感器组件105可以相对于工具头104的细丝馈送滚轮203来实现。细丝馈送滚轮203可以结合相邻的惰轮205来操作。在打印机操作期间，可以驱动细丝馈送滚轮203以在细丝馈送方向上绕轴线 202旋转，使得能够以一馈送速率将诸如细丝201的细丝馈送到工具头104 的挤出喷嘴，如参考图1所描述。另外还可以在反方向上驱动细丝馈送滚轮 203，以使得细丝201能够被收回。在实施例中，细丝201的馈送速率可以对应于细丝馈送滚轮203的切向速度。例如，绕细丝馈送滚轮203的圆周定位的点的外围速度或切向速度例如可以近似为0.2毫米每秒，因此细丝201 的馈送速率相应地可以近似为0.2毫米每秒。总体上，馈送速率例如可以基于细丝201的材料性质，在完成打印时项目106的所需材料性质等来变化。
在本发明的实施例中，齿轮组204可以布置为与细丝馈送滚轮203连接并且由细丝馈送滚轮203驱动。在实施例中，齿轮组204例如可以包括输入或引导齿轮206、中间齿轮208和输出或从动齿轮210。在实施例中，引导齿轮206例如可以互连到细丝馈送滚轮203以用于与其对应旋转，以将细丝馈送滚轮203的旋转运动传输到中间齿轮208和从动齿轮210。在实施例中，另外，引导齿轮206例如可以与细丝馈送滚轮203连接以在打印机操作期间对应旋转。在实施例中，引导齿轮206可以与中间齿轮208啮合，该中间齿轮208继而可以与从动齿轮210啮合。在实施例中，在引导齿轮206处向齿轮组204输入的旋转运动可以被传输并放大，以在从动齿轮210处输出来供光学传感器212测量。在实施例中，可以提供细丝馈送滚轮203的放大旋转运动，以供例如通过从动齿轮210的面向传感器的表面217测量，如图2B 所描述。
在本发明的实施例中，引导齿轮206例如可以包括正齿轮。在实施例中，中间齿轮208和从动齿轮210例如可以各自包括复合正齿轮。复合正齿轮例如可以包括两个耦接和共轴布置的正齿轮。耦接和共轴布置的正齿轮的尺寸可以不同。在实施例中，中间齿轮208和从动齿轮210例如可以分别包括共轴布置的正齿轮207和共轴布置的正齿轮209。在实施例中，引导齿轮206、中间齿轮208和从动齿轮210可以绕平行轴线旋转。在实施例中，另外，引导齿轮206、中间齿轮208和从动齿轮210可以包括任何其他类型的齿轮，这相应地取决于每一个齿轮的旋转轴线的布置。
由细丝馈送滚轮203输入到齿轮组204和通过齿轮组204传输的旋转运动可以根据齿轮组204的总齿轮比率，或者齿轮组204的速度比率来放大。在本发明的实施例中，可以基于第一比率来指定齿轮组204的速度比率，该第一比率例如基于引导齿轮206的半径相对于细丝馈送滚轮203的半径来定义。在一示例中，第一比率可以是1.3比1，即引导齿轮206的半径可以是细丝馈送滚轮203的半径的1.3倍。在实施例中，还可以基于第二比率来指定齿轮组204的齿轮比率，该第二比率例如基于中间齿轮208的半径相对于共轴布置的正齿轮207的半径来定义。在一示例中，第二比率可以是3.2比 1，即中间齿轮208的半径可以是共轴布置的正齿轮207的半径的3.2倍。在实施例中，还可以基于第三比率来指定齿轮组204的齿轮比率，该第三比率例如基于从动齿轮210的半径相对于共轴布置的正齿轮209的半径来定义。在一示例中，第二比率可以是3.2比1，即中间齿轮210的半径可以是共轴布置的正齿轮209的半径的3.2倍。在实施例中，第二比率和第三比率可以相等。在实施例中，齿轮组204的速度比率例如可以是近似13.3。在示例中，这样可以计算成第一比率、第二比率和第三比率的乘积，即1.3乘以3.2乘以3.2近似等于13.3。在例如在先前示例中细丝201的馈送速率可以近似等于每秒0.2毫米的情况下，这导致在绕从动齿轮210的圆周定位的点处的切向速度近似为每秒2.66毫米。另外，齿轮组204可以设计为包括不同数目的齿轮，例如引导齿轮206、中间齿轮208或从动齿轮210，导致可以根据设计确定的不同齿轮比率或速度比率。
参考图2B，光学传感器212可以相对于从动齿轮210的面向传感器的表面217来实现，以便监测细丝201的细丝馈送运动和细丝馈送速率，以在打印机操作期间检测挤出喷嘴阻塞和不恰当细丝馈送的情况。在本发明的实施例中，挤出喷嘴阻塞和不恰当细丝馈送的情况可以基于从动齿轮210的面向传感器的表面217的相对旋转运动来检测。在实施例中，相对旋转运动例如可以包括由从动齿轮210输出的细丝馈送滚轮203的放大旋转运动的变化。例如，变化可以包括旋转运动的方向上的反转、旋转运动的增速或减速、或缺少旋转运动。在实施例中，光学传感器212可以与从动齿轮210的面向传感器的表面217相邻地定位。在实施例中，光学传感器212例如可以包括传感器外壳214和传感器接口216。在实施例中，传感器外壳214例如可以包括光学传感器和光学错误检测控制器。
在本发明的实施例中，光学传感器可以实现为生成数据，用于监测细丝 201的细丝馈送运动和细丝馈送速率。在实施例中，用于监测细丝馈送运动和细丝馈送速率的所生成数据例如可以包括对应于细丝馈送滚轮203的放大旋转运动的旋转运动数据。在实施例中，光学传感器例如可以包括光源、光检测器和光学传感器控制器。在实施例中，光源例如可以包括发光二极管 (LED)、由辐射(激光)光源的受激发射导致的光放大等。例如，光源可以包括红外二极管、红外激光器或激光二极管。在实施例中，光检测器例如可以包括相机、图像传感器、光检测器、光电电池等。例如，光检测器可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。在实施例中，光学传感器控制器例如可以包括集成电路。例如，光学传感器控制器可以包括图像处理芯片、数字信号处理(DSP)芯片等。在实施例中，光学传感器例如可以包括和实现为光学鼠标传感器。在实施例中，光学传感器可以实现为光学鼠标传感器，例如由中国台湾 新竹的PixArt成像公司研发的PAW3204鼠标传感器。在实施例中，光学传感器例如可以包括每英寸800点(DPI)的分辨率。总体上，可以根据设计来选择光学传感器，例如基于由从动齿轮210输出的细丝馈送滚轮203的放大旋转运动的变化的幅度。
在本发明的实施例中，光学错误检测控制器可以实现为与光学传感器通信以便监测细丝201的细丝馈送运动和细丝馈送速率，来在打印机操作期间检测挤出喷嘴阻塞和不恰当细丝馈送的情况。在实施例中，光学错误检测控制器可以通过双线链路通信协议、半双工通信协议等与光学传感器通信。在实施例中，光学错误检测控制器还可以实现为与工具头104的细丝馈送机构的驱动控制器通信，以便由驱动马达控制光学传感器212或细丝馈送滚轮 203的致动。在实施例中，光学错误检测控制器例如可以包括微控制器。例如，光学错误检测控制器可以包括中央处理单元、存储器和可编程输入/输出 (I/O)外围。在实施例中，光学错误检测控制器可以由控制器来实现，例如由加州圣何塞的Atmel公司研发的“Atmega 16”CMOS 8比特微控制器。
在本发明的实施例中，光学错误检测控制器还可以实现为与连接到工具头104的驱动马达通信，以便控制工具头104的运动和速度。
在本发明的实施例中，传感器接口216可以实现为在传感器外壳214的光学传感器与从动齿轮210的面向传感器的表面217之间提供接口。在实施例中，传感器接口216例如可以包括孔、孔径、窗口等。
图3描绘了根据本发明的实施例的打印的方法的中间步骤期间的细丝运动传感器组件105的操作步骤的流程图。
步骤302处，细丝运动传感器组件105可以确定打印机100的当前打印模式。在本发明的实施例中，打印模式例如可以包括挤出模式和行进模式。在实施例中，挤出模式可以对应于能够收回的模式，并且行进模式可以对应于不能收回的模式。挤出模式例如可以包括以下模式：例如可以在打印机操作期间从打印机100的线轴中拉出和供应细丝201并且通过细丝馈送机构以一馈送速率将该细丝载入到工具头104中，以通过入口馈送到挤出喷嘴中，通过加热元件进行加热，随后通过喷嘴的出口挤出。行进模式例如可以包括以下模式：在打印机操作期间(例如工具头104相对于项目106在打印点或区域之间的行进期间)可以不从打印机100的线轴中拉出和供应工具头104。在行进模式期间，可以将细丝201载入或馈送到工具头104中。在行进模式中，细丝201可以通过反向驱动驱动马达且相应地反向致动细丝馈送滚轮 203来收回预定的距离，例如近似1mm。
在本发明的实施例中，打印机100的打印模式例如可以基于由光学传感器212的光学错误检测控制器从工具头104的细丝馈送机构的驱动控制器所接收的数据来确定。在实施例中，所接收的数据例如可以包括由工具头104 的驱动控制器生成的致动细丝馈送机构的驱动马达来驱动细丝馈送滚轮203 的步骤和方向输入。在实施例中，例如收回可以对应于细丝馈送滚轮203的相关联放大旋转运动。
步骤304处，细丝运动传感器组件105可以确定关于细丝201的细丝馈送条件。在本发明的实施例中，细丝馈送条件可以基于细丝馈送运动和细丝馈送速率，可以响应于确定打印机100的当前打印模式包括挤出模式来监测该细丝馈送运动和细丝馈送速率。在实施例中，细丝馈送条件可以基于细丝运动数据来确定，该细丝运动数据可以由光学传感器212基于面向传感器的表面217的旋转运动来生成。在实施例中，光学传感器212的光学错误检测控制器可以接收细丝运动数据来监测细丝201的细丝馈送运动和细丝馈送速率。
在本发明的实施例中，细丝运动数据例如可以包括X方向移动数据和Y 方向移动数据，如由光学传感器212在跟踪面向传感器的表面217的旋转运动时所生成的。在实施例中，细丝馈送滚轮203的旋转运动可以基于X方向移动数据和Y方向移动数据来确定。在实施例中，由细丝运动传感器组件 105提供的测量分辨率例如可以基于传感器接口216距从动齿轮210的旋转轴(未示出)的距离来确定和调整。例如，可以减小距离，以提供用面向传感器的表面217的每秒转数来表示的较高测量分辨率。可以基于细丝馈送滚轮203的旋转运动和如面向传感器的表面217处提供的细丝馈送滚轮203的放大旋转运动，来选择由细丝运动传感器组件105提供的测量分辨。
步骤306处，细丝运动传感器组件105可以检测打印错误。在本发明的实施例中，打印错误例如可以包括细丝馈送运动和细丝馈送速率错误，这些错误可能由部分或完全喷嘴阻塞，细丝缺少等引起或导致部分或完全喷嘴阻塞，细丝缺少等。在实施例中，例如可以基于相对于(例如在步骤302处) 确定的打印模式的细丝运动数据来检测打印错误。在实施例中，可以响应于确定打印机100已经设定成挤出模式来检测打印错误。在实施例中，可以响应于确定面向传感器的表面217处的细丝馈送滚轮203的放大旋转运动已经超出或低于预定阈值来检测打印错误。可以基于挤出模式期间细丝馈送滚轮 203的正常旋转运动来确定预定阈值。例如，过高的旋转运动或缺少旋转运动可以指示细丝缺少，并且过低旋转运动可以指示喷嘴阻塞。在实施例中，可以响应于确定细丝馈送滚轮203的放大旋转运动的改变率已经超出或低于预定阈值来检测打印错误。例如，在步进马达用于驱动绕轴线202旋转的细丝馈送滚轮203时，喷嘴阻塞可能导致间歇的驱动马达跳转(即，在细丝馈送滚轮203的放大旋转运动中加速)。
步骤308处，细丝运动传感器组件105可以基于检测到的打印错误来生成用于执行的命令。在本发明的实施例中，命令可以由光学传感器212的光学错误检测控制器来生成。在实施例中，命令可以被通信到工具头104的细丝馈送机构的驱动控制器，以用于执行。在实施例中，可以执行命令以在打印机操作期间暂停打印。在实施例中，可以附加地执行命令以例如向打印机100的用户界面传达警告。在实施例中，可以附加地执行命令以例如通过以下网络向用户装置传达警告：例如内部网、局域网(LAN)、个人局域网(PAN)、无线局域网(WLAN)、无线个人局域网(WPAN)、例如因特网的广域网(WAN) 等。总体上，可以生成命令以便防止不完整或有缺陷的物体打印。
在本发明的实施例中，可以执行命令以调节或使得能够进行工具头104 的热端的加热。例如，热端可以被加热到预定温度，以确保适当液化热端处的细丝。例如可以响应于确定旋转运动已经低于预定阈值来加热热端。低于预定阈值的旋转运动例如可以指示喷嘴阻塞。在实施例中，响应于确定旋转运动已经超出预定阈值，热端可以被加热到预定温度以确保适当液化热端处的细丝。高于预定阈值的旋转运动例如可以指示细丝缺少。
在本发明的实施例中，可以执行命令以基于细丝馈送条件来控制驱动马达的驱动速率。在实施例中，还可以执行命令以基于细丝馈送条件来控制工具头104的运动。例如，可以执行命令来降低细丝馈送速率和工具头104的运动(即，速度)，以说明挤出速率由于细丝馈送速率降低而可能发生的变化。
本发明的各种实施例的描述已经出于说明目的而呈现，但是不旨在于穷举或限制所公开的实施例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员而言是显而易见的，而不会脱离所描述的实施例的范围和精神。本文中所用的术语被选择为最优地解释实施例的原理、对市场上发现的技术的实际应用和技术改善，或者使得本领域其他普通技术人员能够理解本文所公开的实施例。因此预期的是，本发明不限于所描述和所图示的确切形式和细节，而是落入所附的权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种3D打印机中修复打印错误的方法，所述方法包括：
由光学传感器检测从动齿轮的运动；
响应于确定细丝馈送滚轮的旋转运动已经超过预定阈值，由连接到所述光学传感器的控制器来检测所述打印错误，其中所述旋转运动基于所述从动齿轮的检测到的运动来确定；以及
执行修复所述打印错误的命令，
其中，所述从动齿轮的运动对应于所述细丝馈送滚轮的运动，并且通过互连到所述细丝馈送滚轮和所述从动齿轮的齿轮组将所述细丝馈送滚轮的运动传输到所述从动齿轮。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述控制器确定所述3D打印机的打印模式包括挤出；以及
由所述控制器基于检测到的运动来确定细丝馈送条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述细丝馈送条件包括细丝馈送运动和细丝馈送速率。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：
由所述控制器基于确定的细丝馈送条件检测在细丝挤出机中细丝缺少的情况。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述齿轮组由引导齿轮互连到所述细丝馈送滚轮，并且所述齿轮组包括与所述引导齿轮和所述从动齿轮接合的中间齿轮。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述命令以暂停打印。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述命令以加热挤出机的热端。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述命令以基于确定的细丝馈送条件来控制驱动马达的驱动速率和工具头的运动，并且其中，由所述驱动马达驱动所述细丝馈送滚轮的旋转运动。
9.一种3D打印机中修复打印错误的方法，所述方法包括：
由光学传感器检测从动齿轮的运动；
响应于确定细丝馈送滚轮的旋转运动已经低于预定阈值，由连接到所述光学传感器的控制器来检测所述打印错误，其中所述旋转运动是基于所述从动齿轮的检测到的运动来确定的；以及
执行修复所述打印错误的命令，
其中，所述从动齿轮的运动对应于所述细丝馈送滚轮的运动，并且通过互连到所述细丝馈送滚轮和所述从动齿轮的齿轮组将所述细丝馈送滚轮的运动传输到所述从动齿轮。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
由所述控制器确定所述3D打印机的打印模式包括挤出；以及
由所述控制器基于检测到的运动来确定细丝馈送条件。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述细丝馈送条件包括细丝馈送运动和细丝馈送速率。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
由所述控制器基于确定的细丝馈送条件检测在细丝挤出机中喷嘴阻塞的情况。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述齿轮组由引导齿轮互连到所述细丝馈送滚轮，并且所述齿轮组包括与所述引导齿轮和所述从动齿轮接合的中间齿轮。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，执行所述命令以暂停打印。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，执行所述命令以加热挤出机的热端。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，执行所述命令以基于确定的细丝馈送条件来控制驱动马达的驱动速率和工具头的运动，并且其中，由所述驱动马达驱动所述细丝馈送滚轮的旋转运动。
17.根据权利要求9所述的方法，其中，基于确定所述旋转运动已经在检测中改变来检测所述打印错误。
18.根据权利要求9所述的方法，其中，基于确定所述旋转运动已经停止来检测所述打印错误。
19.一种3D打印机中的细丝馈送监测器，包括：
细丝馈送滚轮；
齿轮组，包括引导齿轮和从动齿轮，其中，所述齿轮组由所述引导齿轮耦接到所述细丝馈送滚轮；以及
光学传感器，指向所述从动齿轮的面向传感器的表面，其中，所述光学传感器连接到用于通信的控制器，其中：
所述引导齿轮耦接到细丝馈送滚轮以接收旋转运动，并将所述旋转运动传输至所述从动齿轮，用于通过经由所述齿轮组的传输在所述从动齿轮处放大，所述3D打印机包括用于驱动所述细丝馈送滚轮的旋转运动的驱动马达，并且所述光学传感器检测所述面向传感器的表面的运动，其中，所述控制器连接到所述驱动马达以基于所述面向传感器的表面的检测到的运动来控制所述细丝馈送滚轮的旋转运动。
20.根据权利要求19所述的细丝馈送监测器，其中，所述齿轮组包括与所述引导齿轮和所述从动齿轮接合的中间齿轮。
21.根据权利要求20所述的细丝馈送监测器，其中，所述齿轮组包括近似13.3的齿轮比率。
22.根据权利要求20所述的细丝馈送监测器，其中，所述中间齿轮和所述从动齿轮各自包括复合正齿轮。
23.根据权利要求19所述的细丝馈送监测器，其中，所述控制器由双线链路通信协议和半双工通信协议中的一个来连接到所述光学传感器。
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