[發明專利]基于圖像識別技術的3D打印機及其打印方法

有效

• 申請號: 201510347796.2
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104943176B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 王璐;崔照;羅煜東;嚴丹雪
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 馬曉輝

技術領域

本發明涉及一種3D打印機及其打印方法，特別是一種基于圖像識別技術的3D打印機及其打印方法。

背景技術

3D打印，又稱增材制造，屬于快速成型技術的一種。3D打印技術出現于20世紀80年代，但由于成本的原因最近幾年才被越來越多的使用。熔融沉積成型的3D打印技術是現在的消費級3D打印機所采用的一種主流技術。

熔融沉積成型的3D打印技術的原理：將絲狀的熱熔性材料進行加熱融化，通過帶有微細噴嘴的擠出機把材料擠出來。噴頭可以沿Y軸和Z軸方向進行移動，工作臺則沿X軸的方向移動（當然不同的設備其機械結構的設計也許不一樣），熔融的絲材被擠出后隨即會和前一層材料粘合在一起。一層材料沉積后工作臺將按預定的增量上升一個厚度，然后重復以上的步驟直到工件完全成型。

但這種技術方法存在著下列缺點：一是長時間工作后，機械出現磨損現象，可能會使噴頭和工作平臺移動不到位，導致打印精度降低；二是3D打印機無法對于材料中的雜質堵住噴頭和材料用盡等原因導致的噴頭無法出料的情況進行感知；三是打印過程中遇到停電等不可抗力導致3D打印機關機后，3D打印機無法在關機前的位置繼續打印。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于圖像識別技術的3D打印機及其打印方法，它能夠實時對打印機噴頭位置進行修正，保證打印精度，同時能夠意外關機后繼續打印，使用方便。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種基于圖像識別技術的3D打印機，其特征在于：包含3D打印機主體、供電模塊、圖像采集設備和圖像采集處理模塊，圖像采集設備設置在3D打印機主體上，圖像采集處理模塊與圖像采集設備通訊連接，供電模塊與3D打印機主體、圖像采集設備和圖像采集處理模塊連接并給3D打印機主體、圖像采集設備和圖像采集處理模塊供電。

進一步地，所述圖像采集設備包含攝像頭安裝底板、四個底部攝像頭和一個頂部攝像頭，所述攝像頭安裝底板為正方形框架，四個底部攝像頭分別固定在攝像頭安裝底板四條邊的中點位置并且四個底部攝像頭均朝向攝像頭安裝底板中心，四個底部攝像頭設置在3D打印機主體的噴頭同一水平面上，頂部攝像頭豎直設置在3D打印機主體的噴頭上側。

進一步地，所述3D打印機主體與上位機連接，上位機設置有數據庫。

一種基于圖像識別技術的3D打印機的打印方法，其特征在于：包含以下步驟，

A、3D打印機開始工作時，頂部攝像頭拍攝一張照片傳回上位機計算出當前3D打印機噴頭與頂部攝像頭相差的高度作為基準高度；

B、3D打印機分層打印某一層過程中，四個底部攝像頭高頻拍照并輸送至上位機，上位機將四個底部攝像頭的拍攝的圖像進行識別，通過相鄰時間拍攝的兩張照片對比計算出當前3D打印機噴頭與工作臺的移動情況，并與分層軟件給出的預定路徑進行比較，當移動情況與預定不符時，上位機通過控制3D打印機控制模塊來控制3D打印機的噴頭和工作臺進行實時的移動修正，直到該層打印完畢；

C、一層打印完畢后，3D打印機的噴頭在z軸移動預定距離，頂部的攝像頭拍攝一張照片并傳回上位機，上位機通過頂部攝像頭當前拍攝的照片與前一張拍攝的照片進行對比計算出3D打印機噴頭在z軸實際移動的距離，若實際移動的距離與預定距離不符，上位機通過控制3D打印機控制模塊來控制3D打印機的噴頭進行實時的移動修正，直到修正完成；

D、通過上位機建立的SQL?Server數據庫管理系統，自動將打印過程中產生的G代碼，攝像頭拍攝的圖片等數據上傳到SQL?Server數據庫中，當3D打印機因為意外情況關機時，重新開機拍攝照片后與數據庫中存儲的照片比對并通過上位機控制3D打印機控制模塊來修正3D打印機的噴頭位置，以恢復關機前位置繼續進行打印；

E、重復以上B、C步驟，直至打印完成。

進一步地，所述四個底部攝像頭高頻拍照并輸送至上位機，上位機將四個底部攝像頭的拍攝的圖像進行識別對比，確定噴頭出料情況，若噴頭不出料則上位機報警。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：基于圖像識別技術的3D打印機及其打印方法一是可以通過反饋修正使3D打印機的噴頭和工作臺移動更加精確，提高打印精度。二是能感知3D打印機無法出料的情況，從而使打印者及時采取措施。三是可以在3D打印機因為各種原因導致關機后重新開機精確續打。

附圖說明

圖1是本發明的基于圖像識別技術的3D打印機的圖像采集設備示意圖。

具體實施方式