一种3D打印机的打印质量实时监测方法与流程

本发明涉及3d打印技术领域，特别是一种适用于3d打印机打印质量的实时监测方法。

背景技术：

3d打印是近年来新兴发展的科技，也称为增材制造技术，是通过材料的逐层累积来实现制造的技术。这种技术制造速度快，生产周期短，效率高，是先进制造技术的重要发展方向，也是智能制造体系中最前沿最有潜力的技术。

由于3d打印是逐层打印的，加工部件需要较长时间，如果出现问题不能及时解决将直接影响打印质量，因而需要对3d打印机的打印质量进行实时监测。专利号201610862914.8提出的实时监测装置及监测方法存在以下两个问题：第一，该实时监测装置仅能够通过摄像头对打印质量进行在线监控，但不能将打印质量在外部设备上进行实时显示，不利于工作人员了解实时的打印质量；第二，该监测装置及监测方法仅适用于激光溶化成形类3d打印机打印质量的监测，并不适用于其他种类3d打印机打印质量的监测。因而，需要一种适用于不同种类3d打印机打印质量的实时监测的方法。

本发明利用机器视觉技术，通过结构光获取打印机正在打印部件的实时图像信息，不仅能够通过显示屏进行立体显示，而且通过将图像处理后的文件与打印的解析文件对比，从而确定打印是否准确，如果对比的误差值超过误差设定值，则证明已打印的部件存在问题，打印机则发出警报信号并暂停工作，工作人员能够及时处理打印过程中出现的问题，从而降低打印机产生问题工件的可能性。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种方法合理、能对3d打印机打印的质量实时监测的3d打印机的打印质量实时监测方法。

本发明的技术方案是，一种3d打印机的打印质量实时监测方法，其特征在于：在3d打印机的机体内部的相邻两侧上方分别设有投射器、红外摄像头，所述投射器采用激光投射器，产生红外结构光，并将红外结构光投射向正在打印的工件上，由红外摄像头进行图像采集，所述投射器与红外摄像头的相对位置一定，工作状态同步；所述图像存储模块与红外摄像头相连接，用磁盘来存储实时拍摄到的图像信息，所述图像处理模块与图像存储模块相连接，该模块采用dsp芯片实现，将红外摄像头采集到的因被拍摄工件的不同深度区域而产生的不同图像的相位信息，通过运算单元将结构的变化换算为深度信息，进而重构出三维图像；所述立体显示屏与图像处理模块连接，该立体显示屏为柱镜光栅液晶屏，完成图像的立体显示，所述延迟同步处理模块接收3d打印机打印的切片图像和红外摄像头拍摄的图像，由于拍摄的过程中可能出现遮挡，通过延迟同步技术实现打印文件与图像处理后文件的同步，提高打印文件与图像处理后文件对比的准确率；所述打印文件与图像处理后文件对比模块和图像处理模块电性连接，该模块使用arm处理器，将处理后的图像文件与打印的解析文件比对，确定其误差值是否超过预先的设定值，若没有超过设定值，则打印机继续进行下一步的驱动打印，若超过设定值，处理器则触发报警器发出警报信号，同时控制打印机的暂停键，使打印机暂停工作，直至操作人员完成问题处理后，才进行下一步的打印。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的监测方法实现了用立体画面对打印机内工件加工情况的实时显示，为打印机操作者提供了实时、准确的信息反馈，有效的减少了操作者的工作量，提高了操作者的工作效率，监测了3d打印中的各个过程的工作状况，能够及时对打印中出现问题的工件发出警报并使打印机暂停工作，使打印工件的质量得到了有效的保障，降低了问题工件产生的可能性，对各种类型3d打印机具有普遍适用性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是本发明的结构原理框图，

图3是本发明的方法流程图，

图面说明：101为红外摄像头，102为打印机底板，103为电子触摸屏，104为控制面板，105为箱体面罩，106为打印机主体，107为投射器。

具体实施方式

结合以上附图详细描述实施例，

实施例1，

一种3d打印机的打印质量实时监测方法，其包括3d打印机；3d打印机主体106底部设有打印机底板102，打印机主体的一侧设有电子触摸屏103以及与其电连的控制面板104，在控制面板的上方设有箱体面罩105，所述摄像头101和投射器107固定于3d打印机的内壁上方相邻两侧，所述投射器采用激光投射器，产生红外结构光，并将红外结构光投射向正在打印的工件上，由红外摄像头进行图像采集，所述投射器与红外摄像头的相对位置一定，工作状态同步。所述图像存储模块与红外摄像头相连接，用磁盘来存储实时拍摄到的图像信息，所述图像处理模块与图像存储模块相连接，该模块采用dsp芯片实现，将红外摄像头采集到的因被拍摄工件的不同深度区域而产生的不同图像的相位信息，通过运算单元将结构的变化换算为深度信息，进而重构出三维图像。所述立体显示屏与图像处理模块连接，该立体显示屏为柱镜光栅液晶屏，完成图像的立体显示，所述延迟同步处理模块接收3d打印机打印的切片图像和红外摄像头拍摄的图像，由于拍摄的过程中可能出现遮挡，通过延迟同步技术实现打印文件与图像处理后文件的同步，提高打印文件与图像处理后文件对比的准确率。所述打印文件与图像处理后文件对比模块和图像处理模块电性连接，该模块使用arm处理器，将处理后的图像文件与打印文件的解析文件比对，确定其误差值是否超过预先的设定值，若没有超过设定值，则打印机继续进行下一步的驱动打印，若超过设定值，处理器则触发报警器发出警报信号，同时控制打印机的暂停键，使打印机暂停工作，直至操作人员完成问题处理后，才进行下一步的打印。

上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种3D打印机的打印质量实时监测方法，在机体内部的相邻两侧上方分别设有投射器、红外摄像头，所述图像存储模块与红外摄像头相连接，用磁盘来存储实时拍摄到的图像信息，所述图像处理模块与图像存储模块相连接，将红外摄像头采集到的因被拍摄工件的不同深度区域而产生的不同图像的相位信息，通过运算单元将结构的变化换算为深度信息，进而重构出三维图像；将处理后的图像文件与打印的解析文件比对，确定其误差值是否超过预先的设定值，若没有超过设定值，则打印机继续打印，若超过设定值，处理器则触发报警器发出警报信号，同时控制打印机的暂停键，使打印机暂停工作。本发明减少了工作量，提高了工作效率，对各种类型3D打印机具有普遍适用性。

技术研发人员：王长清;杜泉成;杨佳攀;吕慧丽;杨向宇;王稼祥
受保护的技术使用者：河南师范大学
技术研发日：2018.10.30
技术公布日：2019.01.11