[發(fā)明專利]生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度評定方法和裝置

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• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113446944A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張江源;涂勇強(qiáng);楊功碧
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門天宇豐榮科技有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發(fā)明公開了一種生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度評定方法及評價(jià)裝置，方法為：S1、將生物墨水3D打印得到直線元素并設(shè)置直尺作為尺寸參考，采集包含有直線元素和直尺的照片；S2、在照片中的直線元素上以相同的間距Δl，沿長度方向設(shè)定均勻分布的多個(gè)采樣點(diǎn)；S3、測量各采樣點(diǎn)處對應(yīng)直線元素的實(shí)際寬度；S4、計(jì)算出直線元素上各采樣點(diǎn)處實(shí)際寬度與平均寬度之間的偏差值；S5、將偏差值代入信噪比計(jì)算公式中到得到直線元素精度評價(jià)指標(biāo)；裝置包括3D打印模塊、拍攝模塊、測量和計(jì)算模塊和評定模塊；該評定方法及裝置實(shí)現(xiàn)從整體上對直線元素的尺寸波動(dòng)特性進(jìn)行描述，穩(wěn)定可靠性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物墨水3D打印尺寸精度分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度評定方法和裝置。

背景技術(shù)

生物墨水被定義為包含生物組分或生物材料的混合物凝膠，一般采用3D打印進(jìn)行加工。近年來，由植物組分(纖維素，木質(zhì)素等)制備的生物墨水得益于價(jià)低、無毒無害、可持續(xù)性、來源充足以及機(jī)械性能良好等優(yōu)點(diǎn)受到了學(xué)術(shù)界、生物界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注被成功應(yīng)用于組織培養(yǎng)、康復(fù)工程等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及電池、傳感器、記憶材料等工業(yè)領(lǐng)域。生物墨水的廣泛應(yīng)用對生物墨水的3D打印質(zhì)量評定、工藝參數(shù)優(yōu)化提出了高要求。在利用生物墨水通過3D打印成型為零件的過程中，3D打印而成的直線元素是最基本的工藝元素，高精度的直線元素是最終成型零件精度和質(zhì)量的保證。傳統(tǒng)的3D打印的直線元素尺寸精度評定方法主要針對塑料、金屬等材料，這些材料能在打印過程中快速成型，尺寸波動(dòng)小，因此采用線寬最大值與最小值的差值來評定直線元素的尺寸精度。

然而，生物墨水在打印過程中一直屬于凝膠狀態(tài)，在打印過后需要一定時(shí)間的蒸發(fā)過程才能最終成型，使其與塑料、金屬等傳統(tǒng)3D打印材料的尺寸特征具有較大的區(qū)別，主要區(qū)別在于出現(xiàn)尺寸波動(dòng)的缺陷。生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度直接影響零部件的質(zhì)量和機(jī)械性能，是質(zhì)量評定、工藝參數(shù)優(yōu)化的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)的基于尺寸最大值與最小值的差值的尺寸精度評定方法已經(jīng)無法全面有效評定生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度。由于生物墨水3D打印的直線元素的尺寸不穩(wěn)定性，在實(shí)際工程應(yīng)用中，尚缺乏一種穩(wěn)定有效地反映生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度的評定方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種解決上述技術(shù)問題的生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度評定方法。

本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)施上述生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度評定方法的評定裝置

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度評定方法，步驟如下：

S1、將生物墨水以3D打印的方式打印得到直線元素，并將直尺放在生物墨水3D打印的直線元素長度方向的下方作為尺寸參考，并用相機(jī)采集包含有直尺和生物墨水3D打印的直線元素的照片；

S2、基于步驟S1獲得的照片，以相同的間距Δl，沿直線元素的長度方向在直線元素上設(shè)定呈均勻分布的N個(gè)采樣點(diǎn)；

S3、基于步驟S1獲得的照片，以放在生物墨水3D打印的直線元素下方的直尺作為尺寸參考，測量每個(gè)采樣點(diǎn)處對應(yīng)的直線元素的實(shí)際寬度w_i(i＝1,2,...,N)；

S4、根據(jù)步驟S3取得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出直線元素上每個(gè)采樣點(diǎn)上線寬與平均線寬的偏差值其中，平均線寬的計(jì)算公式為：

S5、將步驟S4所得的偏差值代入信噪比計(jì)算公式：得到直線元素精度評價(jià)指標(biāo)。

優(yōu)選，相鄰采樣點(diǎn)的間距Δl應(yīng)滿足：Δl≤2mm。

一種實(shí)現(xiàn)上述生物墨水3D打印的直線元素尺寸精度評定方法的評定裝置，包括：3D打印模塊、拍攝模塊、測量和計(jì)算模塊和評定模塊；其中，

3D打印模塊為擠出式3D打印機(jī)，其用于將生物墨水按照設(shè)定程序打印形成目標(biāo)直線元素；