[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: 201710469788.4
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107225754B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 李宏濱
• 申請（專利權）人: 太原師范學院
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發明公開了基于圖像識別技術的3D打印機及其打印方法，涉及3D打印技術領域，在打印過程中使用側面紅外攝像頭拍攝正在打印層的紅外圖像，使用頂部紅外攝像頭拍攝打印完畢層的紅外圖像，接著識別并計算紅外圖像中當前層的厚度和打印完畢層外接矩形的長和寬，根據前面得到的厚度和長和寬對3D模型文件中下一層的標準厚度和標注長和寬分別校正后，使用校正后的數據與下一層打印時噴頭的移動軌跡進行控制，使用前一層的誤差校正后一層的標準數據，可以有效避免打印機因長時間工作造成的傳動誤差，進而提高產品精度。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別涉及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。

3D打印機使用一端時間后，由于各傳動機構的磨損會出現傳動不足的情況，導致噴頭的實際位置和模型文件中的位置存在誤差，進而降低產品精度。

發明內容

本發明實施例提供了基于圖像識別技術的3D打印機及其打印方法，用以解決現有技術中存在的問題。

一種基于圖像識別技術的3D打印機，包括打印機主體、圖像采集模塊和上位機，所述打印機主體內部安裝有x、y和z向的滑軌，兩個x向滑軌兩端均垂直且滑動安裝在兩個y向滑軌之間，每個y向滑軌的兩端分別垂直且滑動安裝在兩個z向滑軌之間，兩個x向滑軌之間滑動安裝有一個噴頭，所述噴頭的底部具有噴嘴；

所述圖像采集模塊包括頂部紅外攝像頭和側面紅外攝像頭，所述噴頭側面固定安裝一個所述頂部紅外攝像頭，且鏡頭沿z軸方向向下，兩個x向滑軌之間固定安裝一個所述側面紅外攝像頭，且鏡頭沿x軸方向朝向噴嘴，該側面紅外攝像頭300與噴嘴處于同一水平面上；

所述上位機中具有

處理器，用于實現各指令；以及

存儲設備，用于存儲多條指令，所述指令適于由處理器加載并執行：

讀取3D打印機本體中存儲的打印機型號，在模型數據庫中搜索與該打印機型號匹配的3D打印機誤差校正文件，如果模型數據庫中不存在與當前打印機型號匹配的3D打印機誤差校正文件，則按照3D模型文件控制噴頭的移動軌跡；

打印過程中，控制側面紅外攝像頭拍攝多張紅外圖像，根據紅外圖像識別正在打印的一層，進而計算該層的厚度，輸出當前層厚度；

一層打印完畢后，控制頂部紅外攝像頭拍攝多張紅外圖像，根據紅外圖像識別打印完畢的一層，進而計算該層所在區域的長和寬，輸出當前層長和寬；

讀取3D模型文件中記錄的打印完畢層的標準厚度和標準外接矩形的長和寬，分別與所述當前層厚度和當前層長和寬比較，計算并輸出厚度誤差和形狀誤差；

根據厚度誤差和形狀誤差分別對3D模型文件中記錄的下一層的標準厚度和標準外接矩形的長和寬進行校正，輸出校正后的數據；

下一層打印開始后，根據校正后的數據控制噴頭的移動軌跡；

重復以上指令，直到打印完畢。

本發明還提供了一種基于圖像識別技術的3D打印方法，包括以下步驟：