基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法及装置与流程

本发明涉及4d打印控制，尤其涉及一种基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制方法及装置。

背景技术：

1、4d打印技术是指由3d技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型,实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。其中，在4d打印技术中，温度变化材料是一种常用的打印材料，其可以在3d打印的过程中通过加热的方式进行材料变化，以最终达到预设的打印效果。但现有技术中，对这类温度变化材料的打印监控，没有同时考虑温度信息和图像信息的层级响应，一般仅是通过预设的打印参数直接打印，因此无法实现更好的打印监控和调整。可见，现有技术存在缺陷，亟需解决。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制方法及装置，能够实现更加精确的4d打印调整，提高打印效果和效率。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制方法，所述方法包括：

3、在4d打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；

4、确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；

5、根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数；

6、根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；

7、在判断结果为否时，调整4d打印的工作参数，以使得所述温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。

8、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息，包括：

9、确定所述温度变化材料对应的材料信息；所述材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种；

10、根据所述材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；

11、根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。

12、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述类似材料为与所述温度变化材料的至少两种所述材料信息相同的其他温度变化材料；所述根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息，包括：

13、根据所述所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料的在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；

14、根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；所述特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；

15、基于动态规划拟合算法，根据所述数据矩阵，计算所述温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；

16、根据当前时间段的当前时间点，以及所述时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；所述三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息。

17、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数，包括：

18、计算所述实时温度信息和所述温度标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的温度偏差参数；

19、根据所述实时图像信息，基于三维建模算法，确定所述温度变化材料对应的实时三维模型信息；

20、计算所述实时三维模型信息的所述特定维度参数与所述三维标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的三维偏差参数；所述三维偏差参数包括长度偏差比例参数和/或数据变化率偏差比例参数；所述长度偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标方向上的长度参数与所述长度标准信息的差值和总和值的比例；所述数据变化率偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率参数与所述数据变化率标准信息的差值和总和值的比例；

21、根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数。

22、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数，包括：

23、计算所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的加权求和平均值，得到所述温度变化材料对应的成型准确参数；其中，所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的权重之和为1，所述三维偏差参数的权重大于所述温度偏差参数的权重，所述三维偏差参数的权重与偏差参数比值成反比；所述偏差参数比值为所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的比值。

24、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：

25、将所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中除最后一个时间段对应的成型准确参数以外的其他成型准确参数，输入至预先训练好的神经网络预测模型中，得到模型预测的成形准确预测参数；所述神经网络预测模型通过包括有多个连续历史时间段的训练成形准确参数和对应的相邻后续时间段的成形准确参数标注的训练数据集训练得到；

26、计算所述成形准确预测参数和所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中最后一个时间段对应的成型准确参数之间的差值；

27、判断所述差值是否大于预设的差值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。

28、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：

29、计算所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数之间的差值的平均值；

30、判断所述平均值是否大于预设的平均值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。

31、本发明第二方面公开了一种基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制装置，所述装置包括：

32、采集模块，用于在4d打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；

33、第一确定模块，用于确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；

34、第二确定模块，用于根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数；

35、判断模块，用于根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；

36、调整模块，用于在所述判断模块的判断结果为否时，调整4d打印的工作参数，以使得所述温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。

37、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一确定模块确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息的具体方式，包括：

38、确定所述温度变化材料对应的材料信息；所述材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种；

39、根据所述材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；

40、根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。

41、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述类似材料为与所述温度变化材料的至少两种所述材料信息相同的其他温度变化材料；所述第一确定模块根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息的具体方式，包括：

42、根据所述所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料的在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；

43、根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；所述特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；

44、基于动态规划拟合算法，根据所述数据矩阵，计算所述温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；

45、根据当前时间段的当前时间点，以及所述时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；所述三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息。

46、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二确定模块根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数的具体方式，包括：

47、计算所述实时温度信息和所述温度标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的温度偏差参数；

48、根据所述实时图像信息，基于三维建模算法，确定所述温度变化材料对应的实时三维模型信息；

49、计算所述实时三维模型信息的所述特定维度参数与所述三维标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的三维偏差参数；所述三维偏差参数包括长度偏差比例参数和/或数据变化率偏差比例参数；所述长度偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标方向上的长度参数与所述长度标准信息的差值和总和值的比例；所述数据变化率偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率参数与所述数据变化率标准信息的差值和总和值的比例；

50、根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数。

51、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二确定模块根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数的具体方式，包括：

52、计算所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的加权求和平均值，得到所述温度变化材料对应的成型准确参数；其中，所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的权重之和为1，所述三维偏差参数的权重大于所述温度偏差参数的权重，所述三维偏差参数的权重与偏差参数比值成反比；所述偏差参数比值为所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的比值。

53、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述判断模块根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件的具体方式，包括：

54、将所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中除最后一个时间段对应的成型准确参数以外的其他成型准确参数，输入至预先训练好的神经网络预测模型中，得到模型预测的成形准确预测参数；所述神经网络预测模型通过包括有多个连续历史时间段的训练成形准确参数和对应的相邻后续时间段的成形准确参数标注的训练数据集训练得到；

55、计算所述成形准确预测参数和所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中最后一个时间段对应的成型准确参数之间的差值；

56、判断所述差值是否大于预设的差值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。

57、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述判断模块根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件的具体方式，包括：

58、计算所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数之间的差值的平均值；

59、判断所述平均值是否大于预设的平均值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。

60、本发明第三方面公开了另一种基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制装置，所述装置包括：

61、存储有可执行程序代码的存储器；

62、与所述存储器耦合的处理器；

63、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制方法中的部分或全部步骤。

64、本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制方法中的部分或全部步骤。

65、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

66、本发明可以通过实时获取的打印材料在不同时间段的温度信息和图像信息，来判断打印材料的成型趋势是否正确，从而能够实现更加精确的4d打印调整，提高打印效果和效率。