基于双目视觉的三角洲3D打印机实时监测装置及方法与流程

本发明属于3d打印机的技术领域，尤其涉及一种基于双目视觉的三角洲3d打印机实时监测装置及方法。

背景技术：

自上世纪八十年底末stratasys公司发明熔融沉积成型技术用以降维制造零件以来，fdm(熔融沉积成型)型3d打印机应势而生并飞速发展，在工业的各个领域发挥着其独特的作用，近年来大量桌面级打印机的产生更是使得普通人士有机会接触到3d打印这一领域。在众多类型的3d打印机中，fdm(熔融沉积成型)打印机是最为普遍的一种，其通过融化丝材使之再凝固从而完成零件的逐层累加，但是fdm打印机在使用过程中存在以下问题：1)打印机缺乏对成型零件的精度检测模块，若层成型精度不够，则误差会逐层累加；2)fdm打印机随着使用时间的增长，喷头在反复受热的影响下，出丝口在水平方向上会产生一定角度的不合理偏斜，这种不合理变化轻则导致成型时层厚不均匀，重则对打印机零部件造成损坏。目前市场上的主流fdm打印机均缺乏对打印结果的实时监测模块，无法在打印产生非设计结果时及时终止打印进程以保证零件的精度和设备的安全。目前市场上的主流fdm打印机均缺乏对打印结果的实时监测模块，单纯依靠人为观测既耗费时间也耗费精力，这导致了无法在打印产生非设计结果时及时终止打印进程以防止材料浪费、保证零件的精度和设备的安全

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种基于双目视觉的三角洲3d打印机实时监测装置及方法，能够可以在三角洲3d打印机打印过程中实时检测层厚以及喷嘴水平度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于双目视觉的三角洲3d打印机实时监测装置及方法，其特征在于，包括驱动装置、传动装置、三角移动支架、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头和移动控制装置；

所述三角移动支架的三个顶角位置分别外套于三角洲3d打印机的三根立柱上，所述第一、第二和第三摄像头分别安设于三角移动支架的三个顶角内侧，其中一个顶角的外侧与所述传动装置相连，传动装置与所述驱动装置相连，带动三角移动支架沿立柱上下移动；

所述移动控制装置包括plc控制器和位移传感器，所述位移传感器设于打印机喷头上，通过线缆与所述plc控制器相连。

按上述方案，所述驱动装置为步进电机，设于底座上，所述传动装置为滚珠丝杠，所述步进电机的输出轴与所述滚珠丝杠底端相连，所述三角移动支架一个顶角外侧与滚珠丝杠的螺母相连。

基于双目立体三角洲3d打印机实时监测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

在打印机预热工作完毕后，plc控制器启动步进电机带动三角移动支架沿滚珠丝杠实现上下移动，位移传感器监测打印机喷头的移动，通过plc控制器控制三角移动支架的移动过程随打印进程同步进行，喷头上升时，三角移动支架上升相同高度，保证待检验打印层与喷嘴在摄像头的最佳视角内，根据打印件的预设成型角度，选取三个摄像头中角度最佳的两个摄像头进行监测工作，根据双目立体视觉的视差成像原理，依靠不同位置的两个摄像头的图像获取，即可通过计算机计算出空间物体的形态信息，与预先由模型文件得到的相应信息对比，即可实现对打印层厚与喷嘴水平度的监测，根据实际打印过程中对打印机的精度要求可设置报警阈值，当打印过程中出现打印误差和喷嘴水平度误差超出阈值的情况系统则会及时发出报警信号，并通过局域网传输到移动设备端提醒用户暂停打印。

本发明的有益效果是：提供一种基于双目视觉的三角洲3d打印机实时监测装置及方法，其移动支架移动速度和摄像头俯仰角度能够根据实际打印的零件类型、形状、大小和切片软件的参数设置灵活调整，三个摄像头使用时根据零件的打印角度及方位细节选择其中两个进行工作以保证视野充足，功能上实现了对打印过程的实时监测，在超出阈值时报警提醒并暂停打印，实现了高质量、安全的打印作业。

附图说明

图1为本发明一个实施例的正视图。

图2为本发明一个实施例的轴测图。

图3为本发明一个实施例的流程图。

其中：1-步进电机，2-三角移动支架，3-滚珠丝杠，4-第一摄像头，5-第二摄像头，6-打印机喷头，7-第三摄像头，8-立柱。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

如图1-图3所示，基于双目视觉的三角洲3d打印机实时监测装置，包括驱动装置、传动装置、三角移动支架2、第一摄像头4、第二摄像头5、第三摄像头7和移动控制装置；

三角移动支架的三个顶角位置分别外套于三角洲3d打印机的三根立柱8上，第一、第二和第三摄像头分别安设于三角移动支架的三个顶角内侧，其中一个顶角的外侧与所述传动装置相连，传动装置与驱动装置相连，带动三角移动支架沿立柱上下移动；

移动控制装置包括plc控制器和位移传感器，位移传感器设于打印机喷头上，通过线缆与所述plc控制器相连。

驱动装置为步进电机1，设于底座上，传动装置为滚珠丝杠3，步进电机的输出轴与滚珠丝杠底端相连，三角移动支架一个顶角外侧与滚珠丝杠的螺母相连。

一种基于双目视觉的三角洲3d打印机实时监测装置的监测方法，包括如下步骤：

在打印机预热工作完毕后，plc控制器启动步进电机带动三角移动支架沿滚珠丝杠实现上下移动，位移传感器监测打印机喷头6的移动，通过plc控制器控制三角移动支架的移动过程随打印进程同步进行，喷头上升时，三角移动支架上升相同高度，保证待检验打印层与喷嘴在摄像头的最佳视角内，根据打印件的预设成型角度，选取三个摄像头中角度最佳的两个摄像头进行监测工作，根据双目立体视觉的视差成像原理，依靠不同位置的两个摄像头的图像获取，即可通过计算机计算出空间物体的形态信息，与预先由模型文件得到的相应信息对比，即可实现对打印层厚与喷嘴水平度的监测，根据实际打印过程中对打印机的精度要求可设置报警阈值，当打印过程中出现打印误差和喷嘴水平度误差超出阈值的情况系统则会及时发出报警信号，并通过局域网传输到移动设备端提醒用户暂停打印，防止打印材料的浪费，提高打印零件的合格率。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种基于双目视觉的三角洲3D打印机实时监测装置及方法，包括包括驱动装置、传动装置、三角移动支架、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头和移动控制装置；三角移动支架的三个顶角位置分别外套于三角洲3D打印机的三根立柱上，第一、第二和第三摄像头分别安设于三角移动支架的三个顶角内侧，其中一个顶角的外侧与传动装置相连，传动装置与驱动装置相连，带动三角移动支架沿立柱上下移动；移动控制装置包括PLC控制器和位移传感器，位移传感器设于打印机喷头上，通过线缆与PLC控制器相连。本发明结构简单，实现了对打印过程的实时监测。

技术研发人员：周勇;李扬;曹小华;王贡献;王国贤
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2018.11.30
技术公布日：2019.03.26