[發(fā)明專利]一種面向面曝光3D打印的視覺監(jiān)視反饋方法

有效

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• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108724733B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)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(yè)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(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種面向面曝光3D打印的視覺監(jiān)視反饋方法涉及智能化控制和機器學習技術領域。該方法步驟：相機擺放位置確定：根據(jù)面曝光投影儀的位置，計算出相機位置，避免拍攝到的雜光影響監(jiān)控；灰度變化曲線的獲取：在曝光時間內等時間間隔自動獲取監(jiān)視區(qū)域的視覺圖像，從而獲取每個監(jiān)視區(qū)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；灰度曲線識別：將得到的成型成功與成型失敗的曲線用KNN分類算法進行分類，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，并根據(jù)分類結果判斷打印狀態(tài)來控制機械系統(tǒng)運動。本發(fā)明可以提高打印材料利用率，節(jié)省打印時間。

技術領域

本發(fā)明涉及智能化控制和機器學習技術，具體涉及對相機所拍攝的面曝光圖像進行處理，并對拍攝圖像的曝光區(qū)域進行亮度分析，得到其成型曲線，通過把得到的曲線與分類好的樣本進行相似度比較，從而實現(xiàn)對面向面曝光3D打印的視覺監(jiān)視反饋方法的研究與實現(xiàn)。

背景技術

3D打印機誕生于20世紀80年代中期，是由美國科學家最早發(fā)明的。3D打印機是指利用3D打印技術生產(chǎn)出真實三維物體的一種設備，其基本原理是利用特殊的耗材(膠水、樹脂或粉末等)按照由電腦預先設計好的三維立體模型，通過黏結劑的沉積將每層粉末黏結成型，最終打印出3D實體。快速成形技術以其加工速度快、成本低，廣泛應用于產(chǎn)品開發(fā)階段的模型制作。3D打印是快速成形技術的一種，它首先將物品轉化為3D數(shù)據(jù)，然后運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，逐層分切打印。模具制造、工業(yè)設計用于建造模型，現(xiàn)正發(fā)展成產(chǎn)品制造，形成“直接數(shù)字化制造”。目前已形成多種不同的快速成形工藝,如立體光固化(SLA)、層合實體制造(LOM)、熔融沉積造型(FDM)、選域激光燒結(SLS)、三維打印(3DP)、面曝光打印等。其中，面曝光打印一次成型一個面，打印速度快，精度高，數(shù)字光處理技術(DLP)是面曝光打印的一種，技術較為成熟且穩(wěn)定性好，但就目前而言，基于DLP技術的3D打印的成型率一般在70％-80％之間，只有在產(chǎn)品基本打印成型后才能判斷產(chǎn)品是否合格，倘若不合格，則又需重新開始產(chǎn)品的整體打印，這樣既造成了材料的浪費，又耗費了打印時間。所以，目前基于DLP技術的3D打印，在節(jié)省材料和節(jié)省時間上還可以得到更好的發(fā)展。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例將提供一種面向面曝光3D打印的視覺監(jiān)視反饋方法，主要根據(jù)成型曲線的分類效果來監(jiān)控反饋打印是否繼續(xù)，從而提高面曝光3D打印的材料利用率，并且節(jié)省了打印時間。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例采用如下技術方案：

一種面向面曝光3D打印的視覺監(jiān)視反饋方法，包括以下步驟：

步驟100、根據(jù)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(jù)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(jiān)視區(qū)域的視覺圖像，從而獲取每個監(jiān)視區(qū)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(KNN，K-NearestNeighbor)分類算法進行分類，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(tài)；

步驟400、根據(jù)步驟300打印狀態(tài)的判斷來控制機械系統(tǒng)運動。

其中，根據(jù)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的步驟100包括：

面曝光需要較強的入射光才能使樹脂固化，故當較高的入射光經(jīng)過鏡頭中多組鏡片反射最終成像時，不可避免的就會形成眩光現(xiàn)象；

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(wǎng)格圖像，投影儀投出的網(wǎng)格線較為模糊，調節(jié)投影儀的焦距，直至網(wǎng)格線變清晰；