[發明專利]一種熔融沉積3D打印故障無損檢測方法和檢測裝置

在審

• 申請號: 202011082194.6
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112477136A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 陳松茂;張祖耀;杜佳豪;丁天貺;陳宇林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B33Y50/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李秋武

本發明涉及一種熔融沉積3D打印故障無損檢測方法，包括以下步驟，獲取熔融沉積3D逐層打印過程的聲發射原始波形信號以及與聲發射原始波形信號同步的同步打印視頻；根據同步打印視頻對聲發射原始波形信號進行逐層甄別與標定，獲取每層熔融沉積3D打印的離散聲波信號數據；從離散聲波信號數據中提取時域特征值和頻域特征值；以時域特征值和頻域特征值作為輸入參數進行機器學習訓練；當對輸入參數識別為打印故障模式時，發布與所述打印故障模式對應的報警信息。具有非接觸式無損檢測與識別打印異常或設備故障并報警的優點，檢測過程中不影響打印機的正常工作。本發明還涉及一種熔融沉積3D打印故障無損檢測裝置。

技術領域

本發明涉及3D打印技術故障檢測領域，特別是涉及一種熔融沉積3D打印故障無損監測方法和檢測裝置。

背景技術

3D打印技術(Three Dimensional Printing)也稱為增材制造技術(Additivemanufacturing)，是一種通過熔融、粘結、燒結或熔化等手段將金屬或非金屬材料從粉末態、液態或絲狀逐層打印形成三維實物的技術。根據工藝原理的不同分為:熔融沉積成型、選擇性激光燒結、選擇性激光熔化、電子束熔化、光固化成型)等。熔融沉積成型(FusedDeposition Modeling)是指將直徑為φ1.75mm/3mm的塑料絲材，經噴頭加熱熔融后，在送料機構作用下以一定速度從噴嘴中擠出，并按計算機生成的CAD模型分層切片信息及掃描路徑，隨噴頭移動完成一層材料的沉積與熔覆，然后噴頭上升一個層高(或工作臺下降一個層高)再繼續完成下一層材料的沉積與熔覆，直至完成最終三維產品的打印。FDM技術具有材料利用率高、工藝清潔、操作簡單且成本低廉等優點，現被廣泛應用于模具行業、航空航天、汽車、醫療等領域。

目前熔融沉積成型存在的主要問題是：桌面型3D打印機對制件缺陷、打印異常及設備故障等檢測能力不足，設備故障或打印異常僅依靠人工直觀或憑經驗判定，準確率及效率均較低。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的之一是：提供一種熔融沉積3D打印故障無損檢測方法，通過該方法能夠自動識別熔融沉積3D打印過程中出現的打印故障模式并自動發布與該打印故障模式對應的報警信息。

本發明的目的之二是：提供一種熔融沉積3D打印故障無損檢測裝置。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種熔融沉積3D打印故障無損檢測方法，包括以下步驟，

獲取熔融沉積3D逐層打印過程的聲發射原始波形信號以及與聲發射原始波形信號同步的同步打印視頻；

根據同步打印視頻對聲發射原始波形信號進行逐層甄別與標定，獲取每層熔融沉積3D打印的離散聲波信號數據；

從離散聲波信號數據中提取時域特征值和頻域特征值；

以時域特征值和頻域特征值作為輸入參數進行機器學習訓練；

當對輸入參數識別為打印故障模式時，發布與所述打印故障模式對應的報警信息。

進一步，提取離散聲波信號的時域特征值和頻域特征值的實現方式為，通過快速傅立葉變換和小波變換頻譜分析方法，從離散聲波信號數據中提取離散聲波信號的時域特征值和頻域特征值。

進一步，機器學習訓練包括打印故障模式的模式分類、識別與學習訓練。

進一步，機器學習模塊的輸入參數為每一層熔融沉積3D打印時間段內離散聲波信號的時域特征值的均值和標準差以及頻域特征值的均值和標準差。

進一步，時域特征值包括幅值、均方根；頻域特征值包括幅值頻率、均方根頻率、功率譜密度、絕對能量。

進一步，獲取熔融沉積3D逐層打印過程的聲發射原始波形信號的實現方式為，