[發明專利]一種面向面曝光3D打印的視覺監視反饋方法

有效

• 申請號: 201810462227.6
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108724733B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 毋立芳;秦媛媛;趙立東;簡萌
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;G06K9/62;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種面向面曝光3D打印的視覺監視反饋方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟100、根據面曝光投影儀的位置，計算出相機合理的擺放位置，避免因投影鏡頭的眩光效應對拍攝到圖像造成影響；

步驟200、根據步驟100的視覺圖像與光學投影位置關系，在曝光時間內等時間間隔自動獲取監視區域的視覺圖像，從而獲取每個監視區域等長度圖像平均灰度變化曲線，通過實驗，得到成型成功與成型失敗時的成型曲線；

步驟300、對步驟200得到的成型成功與成型失敗的曲線用K最近鄰分類KNN算法進行分類，并對分類之后結果進行測試，得到最終的KNN算法中的K值使得分類的準確率最高，并判斷打印狀態；

步驟400、根據步驟300打印狀態的判斷來控制機械系統運動；

其中，步驟100包括下述子步驟：

計算機獲取投影儀的最大分辨率，并借助投影儀在打印槽上投出同等分辨率的網格圖像，當焦距不合適時，投影儀投出的網格線較為模糊，調節投影儀的焦距，直至網格線變清晰；

獲取清晰的網格圖像后，將網格圖像換成純白色圖片投出，這時保持投影儀的位置不變，以投影儀的鏡頭中心為原點建立三維坐標系，以此來調整相機的位置；

將相機拍攝出的圖片投在電腦屏幕上，屏幕上出現投影儀投出的純白色圖像以及因眩光效應產生的光斑，水平面上移動相機使電腦屏幕上純白色圖片邊緣臨近消失，獲得相機位置坐標的(X_max，Y_max)，接著移動相機直至光斑臨近純白色圖片邊緣，獲得相機位置坐標的(X_min，Y_min)，在保證相機拍攝到的圖片投在電腦屏幕上時是完整清晰且純白色圖片上無光斑干擾的情況下，確定水平方向上相機的位置坐標范圍(X_min～X_max，Y_min～Y_max)；

再根據二次成像原理算法公式

[x∈(x_min,x_max),y∈(y_min,y_max)]，其中焦距用φ表示，物距用U表示，芯片尺寸用S表示，投影視野用V表示，投影儀鏡頭距離打印槽的高度用H表示，相機的三維坐標分別用x，y，z表示，確定相機位置坐標的z值。

2.如權利要求1所述的方法，其中，步驟200包括下述子步驟：

對每一張模型切片根據前面確定的視覺圖像與光學投影位置關系進行分區域監視，在曝光時間段內，等間隔采樣自動獲取監視區域的視覺圖像；

對待打印模型進行切片處理，得到的切片圖像分為黑白兩個區域，白色區域為打印模型的單層形狀，然后對全部切片為進行或運算，有白色的即為1，同黑色則為0，從而得到模型的最大曝光區域；

根據最大曝光區域對應打印平面的位置，對曝光圖像進行裁剪，獲得打印過程中的曝光區域，并針對曝光區域逐像素點進行處理；

首先判斷每個曝光時間段內切片的像素灰度，采集一個曝光時間段內切片的白色區域為監視區域，在監視區域內對每張圖片相同位置的像素點進行亮度統計，每個監視點獲得其圖像灰度變化數據，從而獲取每個監視點的等長度圖像平均灰度變化曲線；

通過對每個像素點進行實時監視，實現整個成型曝光平面分區域控制，通過實驗，最終得到成型成功與成型失敗時的成型曲線。

3.如權利要求1-2中任一項所述的方法，其中，在步驟300中，

將得到的灰度變化曲線，進行長度歸一化，用歸一化結果曲線進行參數擬合；

然后將歸一化后的結果用KNN進行分類，將其中一部分作為訓練集，另一部分作為測試集，得到正負標簽基準值，K值為4，其中K值是使用KNN分類算法時定義的一個特征樣本空間中與特征樣本最鄰近的樣本個數；

一方面通過曲線模擬生成部分負樣本，另一方面，在實驗過程中，根據正負樣本比例，剔除變化趨勢相同的幾組負樣本，將新出現的負樣本加入到樣本集中，以此來保證樣本的均衡性；

最后在打印實驗的過程中，將一個曝光時間內得到的數據放入KNN中與得到的正負標簽基準值進行比較分類，根據分類的結果判斷打印狀態，若為正樣本則打印繼續，若為負樣本則停止打印。