[發明專利]一種基于圖像處理的3D打印機

在審

• 申請號: 201711035786.0
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107639841A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 魏欣;劉興翀;魏澤忠
• 申請（專利權）人: 成都視必康醫療科技有限公司
• 主分類號: B29C64/393
• 分類號: B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及3D打印機技術領域，特別是一種基于圖像處理的3D打印機。

背景技術

3D打印技術又稱快速成型技術，根據其成型方法的不同，可分為立體光刻(SLA)、疊層實體制造(LOM)、熔融沉積制造(FDM)等，目前3D打印技術已經廣泛應用于模具制造、工業設計、航空航天、文化藝術、雕刻和醫療等領域。

石墨烯是由二維單層碳原子組成的六角晶格物質，是世界上最薄、最好的導電和導熱材料，是人類已知強度最高的物質，具備極高的透光性和柔韌性，可給我們生活的方方面面帶來革命，特別是在生物醫療領域，石墨烯可以發揮巨大的作用，如藥物傳送、癌癥治療和生物傳感等。人工植入設備是當前醫療市場的一個主旋律，目前3D打印已經部分應用于醫療行業，通過3D打印技術制造出醫用模型等，而將來石墨烯可能在這些設備中扮演極其重要的角色，石墨烯的生物適應性和機械強度可用于制作各種復合生物材料;其導電性可用于需要該屬性的器官，如神經組織和脊髓元素。

目前的3D打印機在工作過程中經常會遇到步進電機失步、過沖的情況，對打印產品的成型造成影響，另在打印過程中，加熱后的打印材料在擠出后會因為種種環境原因凝固、滯留在擠出頭出料口上，對出料口造成堵塞，影響出料，若擠出頭上滯留有打印材料時繼續工作，會對打印產品造成嚴重影響，特別是在醫療行業，打印產品的精確性要求更加嚴格，若是打印機發生失步、過沖，必將對醫用產品造成嚴重影響。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種基于圖像處理的3D打印機。

具體的，一種基于圖像處理的3D打印機，包括控制模塊、監控模塊及上位機，其特征在于：所述控制模塊還包括微控制器、擠出頭加熱電路；所述擠出頭加熱電路與所述微控制器連接，所述監控模塊包括圖像采集模塊，所述圖像采集模塊與所述上位機連接，所述上位機與所述微控制器連接。

進一步的，所述圖像采集模塊包括第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭、第四攝像頭及第五攝像頭，所述第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭及第四攝像頭分別安裝在3D打印機工作臺的四邊中點，所述第五攝像頭設置在擠出頭上側，所述第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭及第四攝像頭均朝向3D打印機工作臺中心。

進一步的，打印開始前，所述第五攝像頭先拍攝一張照片傳送至所述上位機，所述上位機通過與打印模型對比確定擠出頭的起始位置是否準確，若不準確則向所述微控制器發送調整指令，所述微控制器根據指令通過控制3D打印機的打印步進電機調整擠出頭的位置直至擠出頭位于準確的起始位置。

進一步的，所述第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭及第四攝像頭用于在3D打印機打印過程中高頻拍照并傳送至所述上位機，所述上位機分別將所述第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭及第四攝像頭在相鄰時間拍攝的兩張照片進行對比并計算擠出頭的工作點是否與預設點一致，若擠出頭的實際工作點與預設點不一致，所述上位機向所述微控制器發送調整指令，所述微控制器根據指令通過控制3D打印機的打印步進電機修正擠出頭的位置。

進一步的，所述上位機還用于通過預設算法計算分析所述第一攝像頭、第二攝像頭、第三攝像頭及第四攝像頭傳送的照片以確定擠出頭的使用狀態。

進一步的，若擠出頭上滯留的打印材料達到警戒值，所述上位機通過所述微控制器向所述擠出頭加熱電路發送加熱指令，直至滯留的打印材料達到安全值，所述加熱電路停止加熱，并將擠出頭維持在預設溫度。

進一步的，所述加熱電路包括：溫度傳感器、信號放大器、相控觸發電路及固態繼電器，具體加熱過程為所述溫度傳感器將檢測到的溫度值信號經所述信號放大器放大后發送至所述微控制器，所述微控制器通過PID算法將接收到的溫度值信號與設定溫度進行比較，比較結果輸送至相控觸發電路，產生可變周期的脈沖以觸發固態繼電器中可控硅導通角，從而控制加熱器的加熱功率，達到控制溫度的目的。

本發明的有益效果在于：可實時修正打印機的路徑，當打印機發生失步伐、過沖時可及時修正打印機回到正確位置；擠出頭凝固的打印材料過多時控制加熱電路進一步增加擠出頭溫度，令凝固的打印材料融化，避免堵塞擠出頭。

附圖說明

圖1是本發明的一種基于圖像處理的3D打印機系統示意圖。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式。