用于金属液滴喷射三维（3D）物体打印机的熔融的金属液位传感器的制作方法

用于金属液滴喷射三维(3d)物体打印机的熔融的金属液位传感器
技术领域
1.本公开涉及三维(3d)物体打印机，其喷射熔融金属液滴以形成物体，并且更特别地，涉及在此类打印机中可用于喷射的熔融金属的量的测量。

背景技术：

2.三维打印也称为增材制造，是由几乎任何形状的数字模型制备三维固体物体的工艺。许多三维打印技术使用增材法，其中增材制造设备在先前沉积的层的顶部上形成部件的连续层。这些技术中的一些技术使用喷射uv可固化材料的喷射器，诸如光聚合物或弹性体。打印机通常操作一个或多个挤出机以形成连续的塑性材料层，以构造具有各种形状和结构的三维打印物体。在形成三维打印物体的每一层之后，将塑性材料进行uv固化并硬化以将该层粘结到三维打印物体的下面层。这种增材制造方法与传统物体形成技术不同，该传统物体形成技术主要依赖于通过减成法(诸如切割或钻孔)从工件上去除材料。
3.最近，已经开发出一些3d物体打印机，从一个或多个喷射器喷射熔融金属液滴以形成3d物体。这些打印机具有固体金属源，诸如线材辊或球丸，其被进料到打印机中贮器的加热接收器中，其中固体金属熔融并且熔融金属填充接收器。接收器由非导电材料制成，电线围绕所述接收器包裹以形成线圈。电流通过线圈以产生电磁场，该电磁场致使接收器的喷嘴处的熔融金属的弯月面与接收器内的熔融金属分离并且从喷嘴推进。与喷射器的喷嘴相对的平台通过控制器操作致动器在平行于平台平面的x-y平面上移动，使得喷射的金属液滴在平台上形成物体的金属层，并且另一个致动器由控制器操作以改变喷射器或平台在竖直方向或z方向上的位置，以维持喷射器与所形成的金属物体的最上层之间的恒定距离。这种类型的金属液滴喷射打印机也被称为磁流体动力学(mhd)打印机。
4.打印机中贮器的接收器中的熔融金属需要被维持在足以支持金属液滴喷射操作的液位处，而不会耗尽打印机中熔融金属的供应。在一种金属液滴喷射打印机中，蓝激光被导向到熔融金属在接收器中的表面液位，并且反射传感器监测表面液位对激光的反射以确定熔融金属在接收器中的当前高度。当传感器输出指示表面液位已经下降到接收器内的阈值位置时，操作线材进料致动器以将更多的固体金属进料到接收器中。
5.用于熔融金属池测量的激光传感器和反射传感器布置呈现了一些用于确定接收器中的准确表面液位位置的问题。对于一个，激光束和传感器的光学对准对可能影响传感器接收和维持与反射光信号的稳健接触的能力的干扰非常敏感。当用于传感器的安装托架在其被移除之后重新安装用于维护打印机的上块时，这种对准难以建立。激光器的透镜也可能被冷凝材料污染，这可以减弱光束强度。此外，尽管打印机内是惰性气体环境诸如氩气，但是氧化铝层可以在熔融金属的顶部上形成并导致错误的传感器读数。这种氧化铝层还可能含有固体金属的表面上携带的有机污染物。这种层可以变成自支撑的并且防止激光束到达熔融金属的真实表面，因此传感器输出变得错误。最后，反射传感器是昂贵的。较不昂贵、更稳健的熔融金属表面感测方案将是有益的。

技术实现要素：

6.确定熔融金属的表面液位在3d金属物体打印机的接收器中的位置的新方法更稳健且经济。所述方法包括：用定位在线材引导件的第二端部与贮器中的接收器之间的线材检测器生成第一信号值，所述接收器被配置用于熔融从所述线材引导件接收的固体线材，所述第一信号值指示固体金属线材存在于所述线材检测器处；用所述线材检测器生成第二信号值，所述第二信号值指示在所述线材检测器处不存在所述固体金属线材；以及确定所述熔融金属的顶部表面液位在所述接收器中的位置。
7.新的3d金属物体打印机以更稳健且经济的方式确定熔融金属的表面液位在3d金属物体打印机的接收器中的位置。新的3d金属物体打印机包括喷射器头部、线材引导件、加热器、至少一个致动器、以及线材检测器，所述喷射器头部具有在贮器内带接收器的贮器，所述线材引导件被配置成在第一端部处接收固体金属线材，并且通过所述线材引导件将所述固体金属线材导向到第二端部，所述固体金属线材通过所述第二端部离开并朝向所述贮器中的所述接收器运动；所述加热器被配置成当所述贮器处于所述喷射器头部中时，将所述贮器加热至足以使所述贮器的所述接收器内的固体金属线材熔融的温度，所述至少一个致动器操作地连接到所述固体金属线材，所述至少一个致动器被配置成使所述固体金属线材通过所述线材引导件双向地运动，所述线材检测器定位在所述线材引导件的所述第二端部与所述贮器中的所述接收器之间，所述线材检测器被配置成生成指示所述线材检测器处存在所述固体金属线材的第一信号，并且生成指示在所述线材检测器处不存在所述固体金属线材的第二信号。
附图说明
8.一种确定熔融金属的表面液位在3d金属物体打印机的接收器中的位置的方法的前述方面和其他特征，该3d金属物体打印机比先前已知的那些更稳健且经济，并且实施该方法的3d金属物体打印机结合附图解释于下面的描述中。
9.图1描绘了新的3d金属物体打印机，所述新的3d金属物体打印机比激光测量方法更稳健且经济地确定熔融金属的表面液位在3d金属物体打印机的接收器中的位置。
10.图2是用于向图1中的线材引导件124提供线材并且测量从图1中的打印机的贮器的接收器缩回的线材的线材进料机构的示意图。
11.图3是使用线材检测器和金属液滴计数方法来确定熔融金属的表面液位在3d金属物体打印机的接收器中的位置的过程的流程图。
12.图4是调整比例常数k的过程的流程图，所述比例常数k在图1中用于确定熔融金属在打印机的贮器的接收器内的表面液位测量之间计数的喷射金属液滴的数量。
13.图5是3d金属打印机的框图，其使用激光系统来确定熔融金属的表面液位在打印机的接收器中的位置。
具体实施方式
14.为了如本文所公开的3d金属物体打印机及其操作的环境以及该打印机及其操作的细节的一般性理解，参考附图。在附图中，类似的附图标记指示类似的元件。
15.图5示出了先前已知的3d金属物体打印机100的一个实施方案，其使用激光束和反
射传感器以确定熔融金属在打印机的接收器内的表面液位。在图5的打印机中，熔融块体金属液滴从具有单个喷嘴108的可移除贮器104的接收器被喷射，并且来自喷嘴的液滴在平台112上形成用于物体的层的条带。如本文档中所用，术语“可移除贮器”是指具有被构造用于保持液体或固体物质的接收器的中空容器，并且该容器作为整体被构造用于在3d金属物体打印机中进行安装和移除。如本文档中所用，术语“块体金属”是指可以聚集体形式获得的导电金属，诸如通常可用规格的线材或宏观尺寸比例的球丸。块体金属的源116(诸如金属线材120)被进料到线材引导件124中，该线材引导件延伸穿过喷射器头部140中的上壳体122并且在可移除贮器104的接收器中熔融，以提供熔融金属用于通过喷射器头部140的底板114中的孔110从喷嘴108喷射。如本文档中所用，术语“喷嘴”是指可移除贮器中的孔，该孔被构造用于从可移除贮器内的接收器排出熔融金属液滴。如本文档中所用，术语“喷射器头部”是指3d金属物体打印机的熔融、喷射和调节熔融金属液滴的喷射以用于产生金属物体的壳体和部件。熔融金属液位传感器184包括激光传感器和反射传感器。激光从熔融金属液位的反射由反射传感器检测，所述反射传感器生成指示到熔融金属液位的距离的信号。控制器接收这种信号并确定熔融金属的体积在可移除贮器104中的液位，因此其可以在可移除贮器的接收器中被维持在上液位118处。可移除贮器104滑入加热器160中，使得加热器的内径接触可移除贮器，并且能够将可移除贮器的接收器内的固体金属加热至足以熔融固体金属的温度。如本文档中所用，术语“固体金属”是指如由元素周期表所定义的金属或由这些金属形成的合金，其是固体形式而不是液体或气体形式。加热器与可移除贮器分离以在加热器与可移除贮器104之间形成容积。惰性气体供应源128通过气体供应管132向喷射器头部提供惰性气体(诸如氩气)的压力调节源。气体流过加热器与可移除贮器之间的容积，并且围绕喷嘴108和底板114中的孔110离开喷射器头部。这种邻近喷嘴的惰性气体流将熔融金属的喷射液滴与底板114处的环境空气隔绝，以防止在喷射液滴飞行期间形成金属氧化物。
16.喷射器头部140可动地安装在z轴轨道内，以用于喷射器头部相对于平台112竖直移动。一个或多个致动器144操作地连接到喷射器头部140以沿着z轴移动喷射器头部，并且操作地连接到平台112以在喷射器头部140下方的x-y平面中移动平台。致动器144由控制器148操作，以保持喷射器头部140的底板114中的孔110与平台112上的物体的最上表面之间的适当距离。
17.当朝平台112喷射熔融金属液滴时，在x-y平面中移动平台112可形成正在形成的物体上的熔融金属液滴的条带。控制器148还操作致动器144以调整喷射器头部140与衬底上最近形成的层之间的竖直距离，以便于在物体上形成其他结构。虽然熔融金属3d物体打印机100在图3中被描绘为以竖直取向操作，但是也可采用其他另选取向。另外，虽然图3所示的实施方案具有在x-y平面中移动的平台并且喷射器打印头沿z轴移动，但其他布置方式也是可能的。例如，致动器144能够被构造用于使喷射器头部140在x-y平面中并且沿着z轴移动，或者这些致动器能够被构造用于在x-y平面和z轴两者中移动平台112。
18.控制器148操作开关152。能够选择性地由控制器操作一个切换装置152以将电功率从源156提供到加热器160，同时能够选择性地由控制器操作另一个切换装置152以从另一个电源156向线圈164提供电功率，以用于生成从喷嘴108喷射液滴的电场。因为加热器160在高温下生成大量热量，所以线圈164定位在由喷射器头部140的一个壁(圆形)或更多
个壁(直线形状)形成的室168内。如本文档中所用，术语“室”是指一个或多个壁内所容纳的容积，3d金属物体打印机的加热器、线圈和可移除贮器定位在该容积中。可移除贮器104和加热器160定位在该室内。该室通过泵176以流体方式连接到流体源172，并且还以流体方式连接到热交换器180。如本文档中所用，术语“流体源”是指具有可用于吸收热量的特性的液体的容器。热交换器180通过返回件连接到流体源172。来自源172的流体流过室以从线圈164吸收热量，并且流体携带所吸收的热量通过交换器180，在该交换器处通过已知方法移除热量。经冷却的流体返回到流体源172，以进一步用于将线圈的温度保持在适当的可操作范围内。
19.3d金属物体打印机100的控制器148需要来自外部源的数据以控制打印机用于金属物体制造。一般来讲，待形成的物体的三维模型或其他数字数据模型存储在操作地连接到控制器148的存储器中，该控制器能够通过服务器等访问存储数字数据模型的远程数据库，或者存储数字数据模型的计算机可读介质能够选择性地耦合到控制器148以用于访问。该三维模型或其他数字数据模型由用控制器实现的截剪器处理以生成机器就绪指令，该指令用于由控制器148以已知方式执行，从而操作打印机100的部件并且形成对应于模型的金属物体。机器就绪指令的生成可包括中间模型的产生(诸如当设备的cad模型被转变为stl数据模型或其他多边形网片或其他中间表示时)，继而能够处理该中间模型以生成机器指令，诸如用于由打印机制造设备的g代码。如本文档中所用，术语“机器就绪指令”是指由计算机、微处理器或控制器执行以操作3d金属物体增材制造系统的部件以在平台112上形成金属物体的计算机语言命令。控制器148执行机器就绪指令以控制熔融金属液滴从喷嘴108喷射、平台112的定位以及保持孔110与平台112上的物体的最上层之间的距离。
20.图1中示出了一种新的3d金属物体打印机100’，它使用类似部件的类似参考号，并且移除了不用于确定熔融金属在接收器中的表面液位的部件中的一些部件。激光器184和反射传感器188已被线材检测器190替换。线材检测器190位于线材引导件124的出口处。线材检测器可以是光学传感器或感应传感器。光学传感器具有处于从线材引导件124的出口到贮器104中的接收器的线材路径的一侧上的光源，诸如led。该线材路径的另一侧上是光传感器。当线材阻挡光从光源传输到光传感器时，光传感器生成数字一或数字零的信号值，并且当线材不存在于光源和光传感器之间时，其生成相反信号值。也就是说，传感器生成具有两个数字信号值的二进制信号，以指示线材是否与传感器相对。在打印机100
′
的一个实施方案中，具有125℃评级的光学传输传感器可用于凭经验确定的环境，诸如可购自宾夕法尼亚州莫尔文的vishay intertechnology公司(vishay intertechnology of malvern，pennsylvania)的vishay tcpt传感器。感应传感器生成感应场，并且当所述金属线材存在于所述场中时，所述传感器生成一个数字值，并且当所述金属线材不处于所述场中时，所述传感器生成其它数字值。线材检测器190的上壳体122安装有散热器，以从传感器抽出热量并将传感器温度维持在其操作范围内。
21.熔融金属表面液位的确定基于这一经验观察：在其在接收器中进入熔融金属之后，线材在短且可重复的距离内熔融。因此，从线材检测器到进入熔融金属的线材末端的线材的长度是熔融金属在接收器中的表面的间接指示器。为了确定熔融金属的表面的位置，控制器148
′
操作致动器144中的一个致动器以反转线材进料方向，并且从接收器中的熔融金属缩回线材的末端。一旦线材检测器190生成线材不再被传感器检测到的信号，就停止该
反转动作。由控制器148
′
使用从线材反转开始到检测到没有线材存在的时间长度连同导线反转的速度，以确定熔融金属在接收器中的当前液位。然后将线材以相同速度在进料方向上推进等量的时间，以再次将线材的末端置于熔融金属中，并且打印机的正常操作恢复。
22.图2中示出了用于将线材从线材供应源116通过线材引导件124进料到贮器104的机构200。机构200是用于分配线材的一个实施方案，其适合于在识别熔融金属液位的位置时确定线材从贮器中抽出的长度。控制器148’操作地连接到致动器，诸如步进马达240，以控制线材从供应源116递送到贮器104的速率。致动器240驱动辊224并且操作地连接到控制器148’，使得控制器可以调节致动器驱动辊224的速度。与辊224相对的另一个辊是自由轮转的，使得该另一个辊遵循辊224被驱动的旋转速率。
23.滑动离合器244操作地连接到致动器240的驱动轴，所述驱动轴将线材进料到贮器。如本文所用，术语“滑动离合器”是指在摩擦力达到预先确定的设定点之前，向物体施加摩擦力以移动物体的设备。当超过摩擦力的预先确定的设定点的范围时，该设备滑动，从而该设备不再向物体施加摩擦力。滑动离合器使得通过辊224施加在线材120上的力能够保持在线材的强度的约束内，无论驱动器240被驱动的频率、速度或长度如何。通过以高于驱动辊224的最快预期旋转速度的速度驱动致动器240或者通过将编码器轮248放在辊224上并用传感器252感测旋转速率来保持该恒定力。由传感器252生成的信号指示辊224的角旋转，并且控制器148’使用该信号和辊224的半径来识别从反转开始直到线材检测器190生成线材不再存在于检测器处的信号为止的时间段内从贮器104中抽出的线材的长度。也就是说，机构200作为一种类型的线材位移传感器操作。另选地，与驱动辊224相对的自由轮转辊可以具有安装到其上的编码器248，以生成指示其角位置的信号，因此可以确定由机构进料的金属线材的长度。在另外的另选设计中，省略了滑动离合器244，并且可以记录马达240在每个行进方向上的步骤数，并将该步骤数用于确定线性线材行进的长度。
24.为了使由线材进料的反转引起的打印机的操作状态的中断最小化，控制器148
′
被进一步配置有编程指令以实施前馈算法，所述前馈算法基于由打印机喷射的熔融金属液滴的数量相对于线材进料到打印机中的长度来连续估计熔融金属的表面液位。未知的公差在该估计中发生，但是该估计方法提供了一种简单的方式来识别适当的时间，以使用线材反转方法来确定接收器中的熔融金属表面液位。测量的频率可以根据熔融金属液位控制的期望精度来设置。
25.控制器148’能够用执行编程指令的一个或多个通用或专用可编程处理器实现。执行编程功能所需的指令和数据可以存储在与处理器或控制器相关联的存储器中。处理器、处理器的存储器和接口电路配置控制器来执行前面描述的以及下面描述的操作。这些组件可以设置在印刷电路卡上，或者设置为专用集成电路(asic)中的电路。每个电路可以由单独的处理器实现，或者多个电路可以在同一处理器上实现。另选地，这些电路可以由分立元件或设置在超大规模集成(vlsi)电路中的电路来实现。此外，本文所述描述的电路可以用处理器、asic、分立元件或vlsi电路的组合来实现。在金属物体形成期间，用于待产生的结构的图像数据从扫描系统或者从在线连接或工作工位连接被发送到控制器148’的一个或多个处理器，以用于处理和生成操作打印机100’的部件以在平台112上形成物体的信号。
26.图3中示出了操作3d金属物体打印机100’以确定熔融金属在打印机的接收器中的表面液位的过程。在该过程的描述中，该过程正在执行某一任务或功能的陈述是指控制器
或通用处理器执行编程指令以操作打印机中的一个或多个部件来执行任务或功能，该编程指令存储在操作地连接到控制器或处理器的非暂态计算机可读存储介质中。上述控制器148’可以是此类控制器或处理器。另选地，控制器可由多于一个的处理器和相关联的电路和部件来实现，它们中的每一者均被配置为形成本文所描述的一个或多个任务或功能。此外，该方法的步骤可以以任何可行的时间顺序执行，而与图中所示的顺序或描述处理的顺序无关。
27.图3是使用线材检测器190和控制器148的过程300的流程图，所述控制器148被配置成执行存储在操作地连接到控制器的非暂态存储器中的编程指令，以确定物体形成操作期间熔融金属在可移除贮器的接收器中的表面液位。该过程开始于确定熔融金属的表面液位需要检查(框304)。如果不需要测量，则金属喷射操作继续(框308)。确定待检查表面液位的一种方式是使用喷射的液滴计数和线材进料到打印机中的量进行确定的方法。具体地，自最近的液位检查线材在线材引导件内的长度较少开始，控制器使用线材进料到打印机中的长度，以识别已熔融的金属的量(框312)。该过程还维持了自最近液位检查开始已被喷射的熔融金属液滴的数量的计数，并将已被喷射的熔融金属的体积与已熔融的金属的量进行比较，以确定表面液位是否可能已经下降到低于接收器中的预先确定的位置(框304)。如果比较指示自最后液位检查开始喷射的熔融金属的量大于自最后液位检查开始熔融的固体金属的量的10％，则需要更准确地测量熔融金属表面位置。停止金属液滴喷射(框316)并且将线材进料到接收器中的致动器反转(框320)直到线路检测器190生成指示线材不再存在于传感器位置处的信号(框324)。停止反转运动(框328)并且，如先前所述，所述过程使用将所述线材缩回到所述线材检测器的时间和所述缩回运动的速度，以确定所述线材从所述贮器移除的长度(框332)。如果该长度大于如果熔融金属的体积小于贮器体积的90％的表面液位所处的距离，则所述过程操作致动器以使一定长度的线材运动到贮器中，该长度在熔融时足以使熔融金属表面液位提高到其中大约95％的贮器体积填充有熔融金属的位置(框336)。一旦实现这种重新填充，或者熔融金属的表面液位不指示贮器中的接收器完全小于90％满度，金属液滴喷射操作恢复(框308)以形成金属物体，直到需要发生下一次液位检查为止。
28.图4中示出了用于在物体形成期间执行熔融液位测量的另选过程400的流程图。该过程对多个喷射的熔融金属液滴n进行计数，所述熔融金属液滴n对应于贮器体积的预先确定数量的倍数，诸如十倍。这种液滴的数量n通过熔融长度为f的线材来形成。由于线材尺寸和液滴体积的公差，无法限定始终形成n个液滴的确切长度f。因此，n通过比例常数k与f相关。k的初始值使用固体金属线材的标称直径和标称液滴质量来分析确定。使用式n＝f
×
k，可以识别形成预先确定数量的贮器体积的线材f的初始长度。图4的过程在每次测量熔融金属液位时使用预期液位位置与测量液位位置之间的差值来调整常数k。具体地，如果测量的液位小于预期液位，则已被进料到贮器的线材不够，因此将常数k增加与预期液位与实际液位之间的差值成比例的预先确定的量。如果测量的液位高于预期，则已被进料到贮器的线材过多，因此将常数k降低与差值成比例的量。
29.更详细地，过程400开始于用熔融金属填充贮器以及通过从贮器抽出线材并使用上述方法之一测量线材检测器和熔融金属表面之间的线材的长度来测量完整熔融金属液位(框404)。对喷射的金属液滴的数量进行计数，直到计数等于n为止(框408)。再次使用先
前讨论的方法之一来测量贮器中的熔融金属液位(框412)。将当前测量的液位与先前的金属液位进行比较(框416)。如果当前液位小于先前液位，则将k增加(框420)。如果当前液位大于先前液位，则将k降低(框424)。如果k的改变速率降低(框428)，则n自k会聚至最佳值开始增加(框432)。否则，过程以当前的n值继续。仅当k的改变显示常数的值会聚到窄范围时，才将n的值增加。通过增加n，增加了金属液位测量之间的间隔，并且液位测量的停机时间降低，同时生产率增加。
30.应当理解的是，以上公开的与其他特征和功能的变型或其替代者可期望地被组合到许多其他不同的系统、应用或方法中。本领域的技术人员随后可做出各种当前未预见或未预料到的替换、修改、变化或改进，这些也旨在被以下权利要求书涵盖。

技术特征：

1.一种金属液滴喷射装置，包括：喷射器头部，所述喷射器头部具有贮器，在所述贮器内具有接收器；线材引导件，所述线材引导件被配置成在第一端部处接收固体金属线材并通过所述线材引导件将所述固体金属线材导向到第二端部，所述固体金属线材通过所述第二端部离开并朝向所述贮器中的所述接收器运动；加热器，所述加热器被配置成当所述贮器处于所述喷射器头部中时，将所述贮器加热至足以使所述贮器的所述接收器内的固体金属线材熔融的温度；至少一个致动器，所述至少一个致动器操作地连接到所述固体金属线材，所述至少一个致动器被配置成使所述固体金属线材通过所述线材引导件双向地运动；以及线材检测器，所述线材检测器定位在所述线材引导件的所述第二端部与所述贮器中的所述接收器之间，所述线材检测器被配置成生成指示所述线材检测器处存在所述固体金属线材的第一信号，并且生成指示在所述线材检测器处不存在所述固体金属线材的第二信号。2.所述金属液滴喷射装置，还包括：控制器，所述控制器操作地连接到所述至少一个致动器、所述喷射器头部和所述加热器，所述控制器被配置为：操作所述加热器以使所述贮器的所述接收器内的所述固体金属线材熔融；操作所述喷射器头部以喷射来自所述接收器的熔融金属液滴；操作所述至少一个致动器以使所述固体金属线材从所述接收器缩回，直到所述线材检测器生成所述第二信号为止；以及确定所述熔融金属的顶部表面在所述接收器中的位置。3.根据权利要求2所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成：识别从所述接收器缩回到所述线材检测器的所述固体金属线材的长度，以确定所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的位置。4.根据权利要求3所述的金属液滴喷射装置，还包括：线材位移传感器，所述线材位移传感器被配置成测量从所述接收器缩回的所述固体金属线材的长度。5.根据权利要求4所述的金属液滴喷射装置，还包括：一对辊，所述辊中的至少一个辊由所述至少一个致动器驱动；传感器，所述传感器被配置成生成对应于由所述至少一个致动器驱动的所述辊中的所述至少一个辊的旋转速度的信号；并且所述控制器被进一步配置成通过以下方式识别从所述接收器缩回的所述固体金属线材的长度：使用在所述固体金属线材从所述接收器缩回时由所述传感器生成的所述信号、所述至少一个辊的半径、以及开始所述固体金属线材缩回和由所述线材检测器生成所述第二信号之间识别的时间段。6.根据权利要求3所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成通过以下方式识别从所述接收器缩回的所述固体金属线材的长度：使用在所述固体金属线材缩回时的速度和开始所述固体金属线材缩回和由所述线材
检测器生成所述第二信号之间识别的时间段。7.根据权利要求6所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成：将所述接收器中的所述熔融金属的所述顶部表面的所确定位置与所述接收器中的对应于所述接收器被填充至所述接收器的体积容量的90％的位置进行比较。8.根据权利要求7所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成：累积由所述喷射器头部喷射的熔融金属液滴的计数；识别在所述接收器中熔融的固体金属线材的量；以及在操作所述至少一个致动器以缩回所述固体金属线材之前确定所述接收器中的所述熔融金属的所述顶部表面是否低于对应于所述接收器被填充至所述接收器的体积容量的90％的位置。9.根据权利要求8所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成通过确定在所述接收器中熔融的固体金属线材是否已被喷射多于10％的量来确定所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的位置。10.根据权利要求7所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成：自确定所述熔融金属的所述顶部表面的位置开始累积由所述喷射器头部喷射的熔融金属液滴的计数；当熔融金属液滴的累积计数达到预先确定的计数n时，从所述接收器缩回所述固体金属线材，所述预先确定的计数n对应于固体金属线材的长度f乘以比例常数k；在已达到所述预先确定的计数n并且所述固体金属线材已从所述接收器缩回之后识别所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的位置；以及在已达到所述预先确定的计数n之后，使用所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的所确定位置与所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的所识别位置之间的差值来调整所述比例常数k的值。11.根据权利要求10所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成：当所述差值为负时，增加所述比例常数k的值；以及当所述差值为正时，降低所述比例常数k的值。12.根据权利要求11所述的金属液滴喷射装置，所述控制器被进一步配置成：当连续调整k的过程中所述比例常数k的改变速率降低时，增加n。13.根据权利要求2所述的金属液滴喷射装置，其中所述贮器能够从所述喷射器头部移除。14.根据权利要求2所述的金属液滴喷射装置，其中所述线材检测器是光学传输传感器。15.根据权利要求2所述的金属液滴喷射装置，其中所述线材检测器是感应传感器。16.一种用于操作金属液滴喷射装置的方法，包括：用定位在线材引导件的第二端部与贮器中的接收器之间的线材检测器生成第一信号值，所述接收器被配置用于熔融从所述线材引导件接收的固体线材，所述第一信号值指示固体金属线材存在于所述线材检测器处；用所述线材检测器生成第二信号值，所述第二信号值指示在所述线材检测器处不存在所述固体金属线材；以及
确定所述熔融金属的顶部表面液位在所述接收器中的位置。17.根据权利要求16所述的方法，还包括：用控制器操作加热器以使所述贮器的所述接收器内的所述固体金属线材熔融；用所述控制器操作喷射器头部以喷射来自所述接收器的熔融金属液滴；用所述控制器操作至少一个致动器以使所述固体金属线材从所述接收器缩回，直到所述线材检测器生成所述第二信号值为止；以及用所述控制器确定所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的位置。18.根据权利要求17所述的方法，还包括：用所述控制器识别从所述接收器缩回到所述线材检测器的所述固体金属线材的长度，以确定所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的位置。19.根据权利要求18所述的方法，所述固体金属线材的长度的识别还包括：用所述控制器识别开始所述固体金属线材缩回与由所述线材检测器生成所述第二信号之间的时间段；以及在所述固体金属线材的缩回期间，用所述控制器将所识别的时间段乘以所述固体金属线材的速度。20.根据权利要求19所述的方法，还包括：用所述控制器将所述接收器中的所述熔融金属的所述顶部表面的所确定位置与所述接收器中的对应于所述接收器被填充至所述接收器的体积容量的90％的位置进行比较。21.根据权利要求20所述的方法，还包括：用所述控制器累积由所述喷射器头部喷射的熔融金属液滴的计数；用所述控制器识别在所述接收器中熔融的固体金属线材的量；以及在操作所述至少一个致动器以缩回所述固体金属线材之前确定所述接收器中的所述熔融金属的所述顶部表面是否低于对应于所述接收器被填充至所述接收器的体积容量的90％的位置。22.根据权利要求21所述的方法，所述熔融金属的所述顶部表面在所述接收器中的位置的确定还包括：用所述控制器确定在所述接收器中熔融的固体金属线材是否已被喷射多于10％的量。23.根据权利要求16所述的方法，还包括：用光学传输传感器生成所述第一信号值和所述第二信号值。24.根据权利要求16所述的方法，还包括：用感应传感器生成所述第一信号值和所述第二信号值。

技术总结

本发明题为“用于金属液滴喷射三维(3D)物体打印机的熔融的金属液位传感器”。三维(3D)金属物体制造装置配备有线材检测器，以时常确定加热贮器的接收器中容纳的熔融金属的顶部表面在所述装置中的位置。将进料到加热贮器中的固体金属线材缩回，并且使用由线材检测器生成的信号来确定所缩回线材的长度。所确定的线材的长度用于识别熔融金属的顶部液位在接收器中的位置，因此如果液位已经下降到低于接收器的预先确定的容量，接收器可以被重新装满。接收器可以被重新装满。接收器可以被重新装满。