[發(fā)明專利]一種3D打印模型表面缺陷視覺檢測方法

有效

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• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108760747B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 沈洪垚;孫偉俊;傅建中
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 33224 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐敏

本發(fā)明提供了一種3D打印模型表面缺陷視覺檢測方法，包括以下步驟：(1)在打印過程中，圖像采集模塊通過相機采集模型外表面的圖像信息，并傳輸至圖像預處理模塊；(2)圖像預處理模塊對圖片進行預處理；(3)接收步驟(2)預處理后的灰度圖片，建立矩形內核和方形內核，將滿足以上兩種內核尺寸的間隙尋找出來；(4)將光源噪聲和環(huán)境輪廓濾除掉；(5)將步驟(3)中尋找到的區(qū)域經過步驟(4)的濾除后，通過位置判斷進行融合得到缺陷輪廓；(6)缺陷分析與整理模塊根據步驟(5)融合后的缺陷輪廓，進行數(shù)值分析，并選擇基本參數(shù)來表征缺陷；(7)對步驟(6)檢測到的缺陷進行判斷；本發(fā)明方法有效控制和提高產品的質量。

技術領域

本發(fā)明涉及3D打印缺陷檢測技術領域，尤其是涉及一種3D打印模型表面缺陷視覺檢測方法。

背景技術

熔融沉積成型(FDM)是一種廣泛應用的增材制造技術(俗稱3D打印)，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。該技術在工業(yè)、建筑、航空、醫(yī)療等行業(yè)都有所應用。

隨著3D打印行業(yè)的快速發(fā)展，人們對3D打印機的需求也越來越大。隨著其應用場合的特定化，對3D打印機打印出的模型性能要求也越來越高。若沒有在打印過程中及時發(fā)現(xiàn)打印模型的偏差，不僅打印成品無法使用，而且也浪費了打印材料和時間；當缺陷較小時亦會對零件外表面光潔度，力學性能等產生影響。因此，在3D打印中，早期的缺陷檢測以及數(shù)字化控制，有助于打印機采取糾正措施，減少打印資源的浪費，防止打印過程有缺陷或缺損的對象的完成，減少對持續(xù)監(jiān)控的需求。

因此在打印過程中有必要對打印件進行缺陷檢測。由于3D打印的原理是逐層打印，且其層疊結構會很好地體現(xiàn)在模型外表面，而對于模型的內部，則會隨著模型零件的形狀差異以及模型填充模式的差異而改變。因此，通過檢測模型外表面可以有效反饋模型的打印質量，而且基于3D打印的層疊結構特性，可以統(tǒng)一評判缺陷的相關參數(shù)。而現(xiàn)有技術中，還沒有可以對3D打印模型外表面缺陷進行有效檢測和分析的裝置和方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出了一種3D打印模型表面缺陷視覺檢測方法，基于3D打印的層疊結構特性，能夠直觀并且在打印過程結束后對檢測到的缺陷進行統(tǒng)計，有效控制和提高產品的質量。

一種3D打印模型表面缺陷視覺檢測方法，包括以下步驟：

(1)在打印過程中，圖像采集模塊通過相機采集模型外表面的圖像信息，并傳輸至圖像預處理模塊；

(2)圖像預處理模塊對圖片進行預處理；

(3)缺陷識別模塊接收步驟(2)預處理后的灰度圖片，計算出切片層厚H對應于相機下的像素個數(shù)P，以P為評判基本參數(shù)，建立矩形內核和方形內核，將滿足以上兩種內核尺寸的間隙尋找出來，并標記為白色像素，其余標記為黑色像素；根據切片層厚H、相機光學放大倍率V、相機水平/垂直像素尺寸f，計算出層厚對應當前相機下的像素個數(shù)P＝HV/f。

(4)將光源噪聲和環(huán)境輪廓濾除掉；具體的，將缺陷面積太小以及太大的濾除掉，面積太小主要是很小的光源噪聲，對打印模型表面質量的影響很小，面積太大主要是模型外的環(huán)境輪廓，不屬于模型內部缺陷。

(5)將步驟(3)中尋找到的區(qū)域經過步驟(4)的濾除后，通過位置判斷進行融合得到缺陷輪廓，融合標準有：

①當缺陷輪廓相交，則融合；

②當缺陷輪廓處于同一水平區(qū)域或者垂直區(qū)域，且兩缺陷輪廓距離小于閾值X_min或者Y_min，則融合；

(6)缺陷分析與整理模塊根據步驟(5)融合后的缺陷輪廓，進行數(shù)值分析，并選擇基本參數(shù)來表征缺陷；