CN107187058A - 3d打印闭环控制方法、装置、3d打印机和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种3D打印闭环控制方法、装置、3D打印机和存储介质，该一种3D打印闭环控制方法，包括：控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印；控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数；计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值；判断所述实际误差值是否在预设误差范围内；若所述实际误差值在所述预设误差范围内，则获取补偿调整参数，基于所述补偿调整参数控制所述驱动模块进行下一层打印；若所述实际误差值不在所述预设误差范围内，则控制所述驱动模块停止打印。该3D打印闭环控制方法通过实时监控打印过程中的异常效果，并进行补偿控制或停止打印，提高打印产品的合格率，节省打印时间和打印材料。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印闭环控制方法、装置、3D打印机和存储介质。
背景技术
3D打印是采用熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling，以下简称FDM)工艺进行打印三维物体的技术。在当前3D打印机中应用FDM工艺，将丝状的ABS、尼龙等热塑性材料输入打印喷头中，热塑性材料在打印喷头内被加热熔化，通过驱动机构控制打印喷头沿所要打印的三维物体的截面轮廓和填充轨迹运动，将熔化的热塑性材料挤出，熔化的热塑性材料迅速凝固，并与周围的材料凝结，以打印出三维物体。
当前3D打印机主要采用开环控制方式控制驱动机构沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，无法精确控制打印精度和质量。这种开环控制方式没有实时监控打印效果，如对于表面质量较差、物体翘边、移动或打印精度不符合预期等异常效果无法进行实时监控处理，而打印过程存在异常效果的三维物体多为不合格产品，使得打印出的产品不合格率较高，导致打印材料和打印时间的浪费。
发明内容
本发明提供一种3D打印闭环控制方法、装置、3D打印机和存储介质，以解决当前3D打印闭环控制过程无法对打印效果异常进行实时监控处理所存在的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种3D打印闭环控制方法，包括：
控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印；
控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数；
计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值；
判断所述实际误差值是否在预设误差范围内；
若所述实际误差值在所述预设误差范围内，则获取补偿调整参数，基于所述补偿调整参数控制所述驱动模块进行下一层打印；
若所述实际误差值不在所述预设误差范围内，则控制所述驱动模块停止打印。
优选地，所述预设打印参数包括多个预设图像轮廓坐标，每一所述预设图像轮廓坐标包括预设X轴坐标和预设Y轴坐标；
所述实际打印参数包括多个实际图像轮廓坐标，每一所述实际图像轮廓坐标包括实际X轴坐标和实际Y轴坐标；
所述计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值，包括：
基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设X轴坐标计算预设X轴最大距离；
基于多个所述实际图像轮廓坐标的实际X轴坐标计算实际X轴最大距离；
基于所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离计算X轴实际误差；
基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个所述实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差；
判断判断所述实际误差值是否在预设误差范围内，包括：
判断所述X轴实际误差是否在X轴预设误差范围内；
判断所述Y轴实际误差是否在Y轴预设误差范围内；
若所述X轴实际误差在所述X轴预设误差范围内，且所述Y轴实际误差在所述Y轴预设误差范围内，则认定所述实际误差值在所述预设误差范围内；
若所述X轴实际误差不在所述X轴预设误差范围内，或所述Y轴实际误差不在所述Y轴预设误差范围内，则认定所述实际误差值不在所述预设误差范围内。
优选地，所述基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个所述实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差，包括：
比较所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离的大小；
若所述预设X轴最大距离大于或等于所述实际X轴最大距离，则基于所述预设X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差；
若所述预设X轴最大距离小于所述实际X轴最大距离，则基于所述实际X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差。
优选地，所述获取补偿调整参数，包括：
获取当前位置的预设Y轴坐标和实际Y轴坐标的当前Y轴距离差值；
基于所述预设数据模型获取当前位置的下一步Y轴移动距离；
基于所述当前Y轴距离差值和所述下一步Y轴移动距离，获取目标Y轴移动距离；
基于所述目标Y轴移动距离和步进电机每步移动距离，获取所述步进电机的目标移动步数，将所述目标移动步数作为所述补偿调整参数输出。
优选地，所述控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数，包括：
获取所述驱动模块的当前打印进度；
判断所述当前打印进度是否完成所述当前打印层的打印；
若完成所述当前打印层的打印，则输出打印完成信号；
基于所述打印完成信号，控制所述视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
第二方面，本发明还提供一种3D打印闭环控制装置，包括：
驱动控制模块，用于控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印；
捕捉控制模块，用于控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数；
误差计算模块，用于计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值；
比较判断模块，用于判断所述实际误差值是否在预设误差范围内；
第一处理模块，用于在所述实际误差值在所述预设误差范围内时，获取补偿调整参数，基于所述补偿调整参数控制所述驱动模块进行下一层打印；
第二处理模块，用于在所述实际误差值不在所述预设误差范围内时，控制所述驱动模块停止打印。
优选地，所述预设打印参数包括多个预设图像轮廓坐标，每一所述预设图像轮廓坐标包括预设X轴坐标和预设Y轴坐标；
所述实际打印参数包括多个实际图像轮廓坐标，每一所述实际图像轮廓坐标包括实际X轴坐标和实际Y轴坐标；
所述误差计算模块包括：
预设距离计算单元，用于基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设X轴坐标计算预设X轴最大距离；
实际距离计算单元，用于基于多个所述实际图像轮廓坐标的实际X轴坐标计算实际X轴最大距离；
X轴误差计算单元，用于基于所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离计算X轴实际误差；
Y轴误差计算单元，用于基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个所述实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差；
所述Y轴误差计算单元包括：
距离大小比较子单元，用于比较所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离的大小；
第一误差计算子单元，用于在所述预设X轴最大距离大于或等于所述实际X轴最大距离时，基于所述预设X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差；
第二误差计算子单元，用于在所述预设X轴最大距离小于所述实际X轴最大距离时基于所述实际X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差；
所述比较判断模块包括：
第一比较判断单元，用于判断所述X轴实际误差是否在X轴预设误差范围内；
第二比较判断单元，用于判断所述Y轴实际误差是否在Y轴预设误差范围内；
第一结果认定单元，用于在所述X轴实际误差在所述X轴预设误差范围内，且所述Y轴实际误差在所述Y轴预设误差范围内时，认定所述实际误差值在所述预设误差范围内；
第二结果认定单元，用于在所述X轴实际误差不在所述X轴预设误差范围内，或所述Y轴实际误差不在所述Y轴预设误差范围内时，认定所述实际误差值不在所述预设误差范围内；
所述捕捉控制模块包括：
进度获取单元，用于获取所述驱动模块的当前打印进度；
进度监控单元，用于判断所述当前打印进度是否完成所述当前打印层的打印；
信号输出单元，用于在完成所述当前打印层的打印时，输出打印完成信号；
捕捉控制单元，用于基于所述打印完成信号，控制所述视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
优选地，所述获取补偿调整参数，包括：
获取当前位置的预设Y轴坐标和实际Y轴坐标的当前Y轴距离差值；
基于所述预设数据模型获取当前位置的下一步Y轴移动距离；
基于所述当前Y轴距离差值和所述下一步Y轴移动距离，获取目标Y轴移动距离；
基于所述目标Y轴移动距离和步进电机每步移动距离，获取所述步进电机的目标移动步数，将所述目标移动步数作为所述补偿调整参数输出。
第三方面，本发明还提供一种3D打印机，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的3D打印闭环控制方法。
第四方面，本发明还提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的3D打印闭环控制方法。
本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明所提供的3D打印闭环控制方法、装置、3D打印机和存储介质，通过视觉捕捉模块实时获取实际打印参数，基于实际打印参数与预设打印参数计算实际误差值，判断实际误差值是否在预设误差范围内，以确定是基于获取到的补偿调整参数进行打印控制还是直接控制停止打印。这种采用闭环控制方式，可实时监控打印过程中的异常效果，基于异常效果获取补偿调整参数进行打印控制，以提高打印产品的合格度；或基于异常效果直接停止打印，从而节省打印材料和打印时间。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例1中3D打印闭环控制方法的一流程图。
图2是本发明实施例2中3D打印闭环控制装置的一原理框图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细叙述体现本发明特征和优点的的具体实施方式。本发明中提供的上、下、左、右、顶和底等方位，仅用于说明各部件之间的相对位置关系，并不限定本发明中各部件具体安装方位。
实施例1
图1是本实施例中的3D打印闭环控制方法的流程图。该3D打印闭环控制方法应用在3D打印机中，该3D打印机包括控制模块、与控制模块相连的驱动模块和与控制模块相连的视觉捕捉模块。其中，控制模块包括处理器和存储器，该存储器中存储有计算机程序，当处理器执行该计算程序时实现该3D打印闭环控制方法。该驱动模块包括设置在打印平台上方的打印喷头和用于带动打印喷头沿X轴、Y轴和Z轴方向移动的移动组件。打印时，控制模块控制移动组件沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，并控制打印喷头融化热塑性材料、挤出并定型。该视觉捕捉模块采用双目立体视觉摄像机，该双目立体视觉摄像机设置在打印平台上方，以便实时对驱动模块打印在打印平台上的物体进行拍摄，并将拍摄后的实际图像发送给控制模块，控制模块基于实际图像和预设数据模块判断是否存在异常，以实现闭环控制3D打印过程。
如图1所示，该3D打印闭环控制方法包括如下步骤：
S10：控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印。
由于FDM工艺是一种层叠式打印技术，因此，在3D打印机打印三维物体过程中，需预先输入预设数据模型，该预设数据模型包括所要打印的三维物体的层数，每一层对应设有预设打印参数，该预设打印参数与该层所要打印的轮廓图像和填充轨迹相关联。本实施例中，控制模块控制驱动模块逐层依据其对应的预设打印参数进行打印，如先依据第1层的预设打印参数进行打印，再依据第2层的预设打印参数进行打印……直到依据最后1层的预设打印参数进行打印。
本实施例中，预设打印参数包括多个预设图像轮廓坐标，每一预设图像轮廓坐标包括预设X轴坐标和预设Y轴坐标。在打印平台上打印三维物体时，需保证每层所要打印的轮廓图像无较大误差，否则可能打印出的三维物体质量较差，为不合格产品。若任一层所要打印的轮廓图像误差较大，可能存在表面质量较差、物体翘边、移动和打印精度不符合该层的预设打印参数。因此，需预设数据模型设置时，需设置对应的打印层数，每一层通过多个预设图像轮廓点及其位置限定该层所要打印的物体的预设轮廓。其中，每个预设图像轮廓点的位置表现为预设图像轮廓坐标。
S20：控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
本实施例中，采用设置在打印平台上方的双目立体视觉摄像机作为视觉捕捉模块，实时拍摄打印在打印平台上的物体的当前打印层的实际图像，并将所拍摄到的实际图像发送给控制模块，以使控制模型基于该实际图像与预设打印参数确定当前打印层的打印是否存在打印异常，并进行闭环控制，以调整下一层物体的打印。
本实施例中，实际打印参数包括多个实际图像轮廓坐标，每一实际图像轮廓坐标包括实际X轴坐标和实际Y轴坐标。由于预设数据模型中设置每一层的预设打印参数，该预设打印参数中通过多个预设图像轮廓点及其位置限制该层所要打印的物体的轮廓。相应地，视觉捕捉模块通过实时采集物体的当前打印层的实际图像，并将该实际图像发送给控制模块；控制模块基于实际图像获取当前打印层的实际轮廓。该实际轮廓由多个实际图像轮廓点及其位置进行限定，而每个实际图像轮廓点的位置表现为实际图像轮廓坐标。
步骤S20中，控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数，具体包括如下步骤：
S21：获取驱动模块的当前打印进度。
其中，驱动模块在打印过程依据该层对应的预设打印参数进行打印控制，每打印完一个预设图像轮廓点给控制模块发送一个反馈信号，以使控制模块实际获取驱动模块的当前打印进度。
S22：判断当前打印进度是否完成当前打印层的打印。
控制模块根据步骤S21中接收到反馈信号判断是否完成当前打印层的打印。具体地，在预设数据模型包括所要打印的三维物体的层数和每一层对应的预设打印参数，将相邻层之间衔接处的预设图像轮廓点设有定位图像轮廓点。当控制模块接收到的反馈信号是定位图像轮廓点对应的反馈信号时，即可获知当前打印进度是已完成当前打印层的打印。
S23：若完成当前打印层的打印，则输出打印完成信号。
可以理解地，若控制模块根据接收到的反馈信号确定当前打印层的打印工作已完成，可输出打印完成信号。
S24：基于打印完成信号，控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
具体地，控制模块基于获取到的打印完成信号，给视觉捕捉模块发送控制指令，以控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数，即控制视觉捕捉模块拍摄当前打印层的实际图像，并将该实际图像反馈给控制模块。
可以理解地，通过实时监控驱动模块的当前打印进度，并在当前打印进度是已完成当前打印层的打印时，才控制视觉捕捉模块捕捉当前打印层的实际打印参数，以实现对当前打印层的实际打印参数的精确控制，保证后续计算的准确率。
S30：计算实际打印参数相对于预设打印参数的实际误差值。
即以预设打印参数为参考，计算实际打印参数相对于预设打印参数的实际误差值，以便基于该实际误差值确定当前打印层的打印过程是否存在打印异常，在存在打印异常时分别执行不同操作，以实际对3D打印的闭环控制，提高打印精度和打印效率，降低打印产品的不合格率，并节省打印时间和打印材料。
步骤S30中，计算实际打印参数相对于预设打印参数的实际误差值，具体包括如下步骤：
S31：基于多个预设图像轮廓坐标的预设X轴坐标计算预设X轴最大距离。
本实施例中，当前打印层对应设置的预设打印参数中设有多个预设图像轮廓点，每个预设图像轮廓点可用预设图像轮廓坐标来表示。可基于多个预设图像轮廓点对应的预设X轴坐标确定当前打印层在X轴方向的最大距离，即预设X轴最大距离。其中，该预设X轴最大距离的计算包括如下两个步骤：计算多个预设X轴坐标中任意两个预设X轴坐标的差值的绝对值；选取绝对值最大的两个预设X轴坐标的差值作为该预设X轴最大距离。
S32：基于多个实际图像轮廓坐标的实际X轴坐标计算实际X轴最大距离。
本实施例中，当前打印层对应设置的实际打印参数中设有多个实际图像轮廓点，每个实际图像轮廓点可用实际图像轮廓坐标来表示。可基于多个实际图像轮廓点对应的实际X轴坐标确定当前打印层在X轴方向的最大距离，即实际X轴最大距离。其中，该实际X轴最大距离的计算包括如下两个步骤：计算多个实际X轴坐标中任意两个实际X轴坐标的差值的绝对值；选取绝对值最大的两个实际X轴坐标的差值作为该实际X轴最大距离。
S33：基于预设X轴最大距离和实际X轴最大距离计算X轴实际误差。
其中，计算预设X轴最大距离和实际X轴最大距离的差值作为X轴实际误差。在基于每一层的预设打印参数进行打印控制时，每一层的预设X轴最大距离是确定的，如果实际打印获取到的实际X轴最大距离与预设X轴最大距离的X轴实际误差较大，可能存在打印异常，需进行补偿调整或停止打印。
S34：基于多个预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差。
在基于每一层的预设打印参数进行打印控制时，需实时获取Y轴实际误差，以便基于Y轴实际误差确定是否存在打印异常，从而进行补偿调整或停止打印。
进一步地，步骤S34具体包括如下步骤：
S341：比较预设X轴最大距离和实际X轴最大距离的大小。
S342：若预设X轴最大距离大于或等于实际X轴最大距离，则基于预设X轴坐标，计算每一预设Y轴坐标与实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有Y轴差值的方差作为Y轴实际误差。
S343：若预设X轴最大距离小于实际X轴最大距离，则基于实际X轴坐标，计算每一预设Y轴坐标与实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有Y轴差值的方差作为Y轴实际误差。
本实施例中，设x为实际X轴坐标，x’为预设X轴坐标，y为实际Y轴坐标，y’为预设Y轴坐标，dmaxx'为预设X轴最大距离，dmaxx为实际X轴最大距离。则步骤S342可用如下公式表示：dmaxx'≥dmaxx，则步骤S343可用如下公式表示：dmaxx>dmaxx'，则
S40：判断实际误差值是否在预设误差范围内。
即控制模块判断实际误差值是否在该预设数据模型配置时设置的预设误差范围内，该预设误差范围可以为±5％。可以理解地，若实际误差值在预设误差范围内，则说明当前打印层的打印基本上不存在打印异常；反之，若实际误差值不在预设误差范围内，则说明当前打印层的打印存在打印异常。
步骤S40中，判断判断实际误差值是否在预设误差范围内，具体包括如下步骤：
S41：判断X轴实际误差是否在X轴预设误差范围内。
其中，预设误差范围包括X轴预设误差范围；本实施例中，将步骤S33计算出的X轴实际误差和X轴预设误差范围进行比较，以确定当前打印层的X轴打印是否存在异常。
S42：判断Y轴实际误差是否在Y轴预设误差范围内。
其中，预设误差范围还包括Y轴预设误差范围；本实施例中，将步骤S34计算出的Y轴实际误差与Y轴预设误差范围进行比较，以确定当前打印层的Y轴打印是否存在异常。
S43：若X轴实际误差在X轴预设误差范围内，且Y轴实际误差在Y轴预设误差范围内，则认定实际误差值在预设误差范围内。
可以理解地，只有X轴实际误差在X轴预设误差范围和Y轴实际误差在Y轴预设误差范围内这两个条件同时满足时，才可认定实际误差值在预设误差范围内，执行步骤S50。
S44：若X轴实际误差不在X轴预设误差范围内，或Y轴实际误差不在Y轴预设误差范围内，则认定实际误差值不在预设误差范围内。
可以理解地，只要X轴实际误差不在X轴预设误差范围和Y轴实际误差不在Y轴预设误差范围内这两个条件中的一个满足时，就认定实际误差值不在预设误差范围内，执行步骤S60。
S50：若实际误差值在预设误差范围内，则获取补偿调整参数，基于补偿调整参数控制驱动模块进行下一层打印。
可以理解地，若实际误差值在预设误差范围内，则说明当前打印层的打印基本上不存在较大异常，打印出的成品合格机率高，需继续控制驱动模块进行下一层打印。而在控制驱动模块进行下一层打印时，先获取补偿调整参数，以使控制模块基于该补偿调整参数而非原有的预设打印参数进行打印控制，以提高打印精度，可避免多层实际误差值累加，使得打印到最上层时实际误差值较大，甚至超过预设误差范围内，导致成品的不合格机率增加，并浪费打印时间和打印材料。
步骤S50中，获取补偿调整参数，包括：
S51：获取当前位置的预设Y轴坐标和实际Y轴坐标的当前Y轴距离差值。
在打印控制过程中，控制模块给驱动模块输出控制指令，以使驱动模块在打印平台上依序打印多个预设图像轮廓点；而每打印完一个预设图像轮廓点时会给控制模块发送一个反馈信号。控制模块接收反馈信号后，可获取打印喷头所在的当前位置的预设Y轴坐标和实际Y轴坐标，将预设Y轴坐标和实际Y轴坐标相减，其差值作为当前Y轴距离差值输出。
S52：基于预设数据模型获取当前位置的下一步Y轴移动距离。
具体地，控制模块接收到反馈信号后，查询预设数据模型，以获取当前位置的下一步Y轴移动距离。在当前打印控制过程中，可基于下一步Y轴移动距离与步进电机每步移动距离的商计算原始移动步数，以实现移动控制，但此时，未考虑打印过程中的误差，可能影响打印精度。
S53：基于当前Y轴距离差值和下一步Y轴移动距离，获取目标Y轴移动距离。
本实施例中，将当前Y轴距离差值和下一步Y轴移动距离的和值作为目标Y轴移动距离输出。若当前Y轴距离差值为正数，则说明当前位置打印时，其实际打印的实际Y轴坐标未达到预设Y轴坐标，使得目标Y轴移动距离需比下一步Y轴移动距离长。相应地，若当前Y轴距离差值为负数，则说明当前位置打印时，其实际打印的实际Y轴坐标超过预设Y轴坐标，使得目标Y轴移动距离比下一步Y轴移动距离短。因此，可基于该目标Y轴移动距离实现补偿移动控制，从而提高打印精度。
S54：基于目标Y轴移动距离和步进电机每步移动距离，获取步进电机的目标移动步数，将目标移动步数作为补偿调整参数输出。
其中，将目标Y轴移动距离和步进电机每步移动距离的商作为步进电机的目标移动步数，基于该目标移动步数控制下一步打印，以提高打印精度。本实施例中采用闭环控制方法，实时获取经过补偿计算获取的目标Y轴移动距离，该目标Y轴移动距离克服当前位置打印时存在的误差，从而保证下一步打印的打印精度，避免误差累积，影响最后打印成品的打印质量。
本实施例中，设N’为目标移动步数，p为步进电机每步移动距离，y为实际Y轴坐标，y’为预设Y轴坐标，则其N’为目标移动步数的计算公式如下：N'＝S/p+(y'-y)/p，其中，S/p是原始移动步数，(y'-y)/p是补偿移动步数。
S60：若实际误差值不在预设误差范围内，则控制驱动模块停止打印。
可以理解地，若实际误差值不在预设误差范围内，则说明当前打印层的打印存在较大异常，使得打印的成品不合格，为了节省打印时间和打印材料，控制模块在判断任一层的实际误差值不在预设误差范围内时，即控制驱动模块停止打印。
本实施例所提供的3D打印闭环控制方法中，通过视觉捕捉模块实时获取实际打印参数，基于实际打印参数与预设打印参数计算实际误差值，判断实际误差值是否在预设误差范围内，以确定是基于获取到的补偿调整参数进行打印控制还是直接控制停止打印。这种采用闭环控制方式，可实时监控打印过程中的异常效果，基于异常效果获取补偿调整参数进行打印控制，以提高打印产品的合格度；或基于异常效果直接停止打印，从而节省打印材料和打印时间。
实施例2
图2示出本实施例中的3D打印闭环控制装置的一原理框图。该3D闭环控制装置是与实施例1中3D打印闭环控制一一对应的装置。如图2所示，该3D打印闭环控制装置包括驱动控制模块10、捕捉控制模块20、误差计算模块30、比较判断模块40、第一处理模块50和第二处理模块60。其中，驱动控制模块10、捕捉控制模块20、误差计算模块30、比较判断模块40、第一处理模块50和第二处理模块60的实现功能与实施例1中对应的步骤一一对应，为避免赘述，本实施例不一一详述。
驱动控制模块10，用于控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印。
捕捉控制模块20，用于控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
误差计算模块30，用于计算实际打印参数相对于预设打印参数的实际误差值。
比较判断模块40，用于判断实际误差值是否在预设误差范围内。
第一处理模块50，用于在实际误差值在预设误差范围内时，获取补偿调整参数，基于补偿调整参数控制驱动模块进行下一层打印。
第二处理模块60，用于在实际误差值不在预设误差范围内时，控制驱动模块停止打印。
优选地，预设打印参数包括多个预设图像轮廓坐标，每一预设图像轮廓坐标包括预设X轴坐标和预设Y轴坐标。
实际打印参数包括多个实际图像轮廓坐标，每一实际图像轮廓坐标包括实际X轴坐标和实际Y轴坐标。
误差计算模块30包括预设距离计算单元31、实际距离计算单元32、X轴误差计算单元33和Y轴误差计算单元34。
预设距离计算单元31，用于基于多个预设图像轮廓坐标的预设X轴坐标计算预设X轴最大距离。
实际距离计算单元32，用于基于多个实际图像轮廓坐标的实际X轴坐标计算实际X轴最大距离。
X轴误差计算单元33，用于基于预设X轴最大距离和实际X轴最大距离计算X轴实际误差。
Y轴误差计算单元34，用于基于多个预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差。
其中，Y轴误差计算单元34包括距离大小比较子单元341、第一误差计算子单元342和第二误差计算子单元343。
距离大小比较子单元341，用于比较预设X轴最大距离和实际X轴最大距离的大小。
第一误差计算子单元342，用于在预设X轴最大距离大于或等于实际X轴最大距离时，基于预设X轴坐标，计算每一预设Y轴坐标与实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有Y轴差值的方差作为Y轴实际误差。
第二误差计算子单元343，用于在预设X轴最大距离小于实际X轴最大距离时基于实际X轴坐标，计算每一预设Y轴坐标与实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有Y轴差值的方差作为Y轴实际误差。
比较判断模块40包括第一比较判断单元41、第二比较判断单元42、第一结果认定单元43和第二结果认定单元44。
第一比较判断单元41，用于判断X轴实际误差是否在X轴预设误差范围内。
第二比较判断单元42，用于判断Y轴实际误差是否在Y轴预设误差范围内。
第一结果认定单元43，用于在X轴实际误差在X轴预设误差范围内，且Y轴实际误差在Y轴预设误差范围内时，认定实际误差值在预设误差范围内。
第二结果认定单元44，用于在X轴实际误差不在X轴预设误差范围内，或Y轴实际误差不在Y轴预设误差范围内时，认定实际误差值不在预设误差范围内。
捕捉控制模块20包括进度获取单元21、进度监控单元22、信号输出单元23和捕捉控制单元24。
进度获取单元21，用于获取驱动模块的当前打印进度。
进度监控单元22，用于判断当前打印进度是否完成当前打印层的打印。
信号输出单元23，用于在完成当前打印层的打印时，输出打印完成信号。
捕捉控制单元24，用于基于打印完成信号，控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
优选地，获取补偿调整参数，包括：
获取当前位置的预设Y轴坐标和实际Y轴坐标的当前Y轴距离差值。
基于预设数据模型获取当前位置的下一步Y轴移动距离。
基于当前Y轴距离差值和下一步Y轴移动距离，获取目标Y轴移动距离。
基于目标Y轴移动距离和步进电机每步移动距离，获取步进电机的目标移动步数，将目标移动步数作为补偿调整参数输出。
本实施例所提供的3D打印闭环控制装置中，捕捉控制模块20通过视觉捕捉模块实时获取实际打印参数，误差计算模块30基于实际打印参数与预设打印参数计算实际误差值，比较判断模块40判断实际误差值是否在预设误差范围内，以使第一处理模块50基于获取到的补偿调整参数进行打印控制，或者第二处理模块60直接控制停止打印。这种采用闭环控制方式，可实时监控打印过程中的异常效果，基于异常效果获取补偿调整参数进行打印控制，以提高打印产品的合格度；或基于异常效果直接停止打印，从而节省打印材料和打印时间。
实施例3
本实施例公开一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的3D打印闭环控制方法，为避免重复，这里不再赘述。或者，该非易推性计算机可读存储介质中的计算机程序被处理器执行时实现实施例2中3D打印闭环控制装置中各模块/单元/子单元的功能，为避免重新，这里不在表述。
实施例4
本实施例公开一种3D打印机，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现实施例1中的3D打印闭环控制方法。该3D打印机包括控制模块、与控制模块相连的驱动模块和与控制模块相连的视觉捕捉模块。其中，控制模块包括处理器和存储器，该存储器中存储有计算机程序，当处理器执行该计算程序时实现该3D打印闭环控制方法。该驱动模块包括设置在打印平台上方的打印喷头和用于带动打印喷头沿X轴、Y轴和Z轴方向移动的移动组件。打印时，控制模块控制移动组件沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，并控制打印喷头融化热塑性材料、挤出并定型。该视觉捕捉模块采用双目立体视觉摄像机，该双目立体视觉摄像机设置在打印平台上方，以便实时对驱动模块打印在打印平台上的物体进行拍摄，并将拍摄后的实际图像发送给控制模块，控制模块基于实际图像和预设数据模块判断是否存在异常，以实现闭环控制3D打印过程。
本实施例所提供的3D打印机，可执行实施例1中的3D打印闭环控制方法，可实时监控打印过程中的异常效果，基于异常效果获取补偿调整参数进行打印控制，以提高打印产品的合格度；或基于异常效果直接停止打印，从而节省打印材料和打印时间。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (10)
1.一种3D打印闭环控制方法，其特征在于，包括：
控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印；
控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数；
计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值；
判断所述实际误差值是否在预设误差范围内；
若所述实际误差值在所述预设误差范围内，则获取补偿调整参数，基于所述补偿调整参数控制所述驱动模块进行下一层打印；
若所述实际误差值不在所述预设误差范围内，则控制所述驱动模块停止打印。
2.根据权利要求1所述的3D打印闭环控制方法，其特征在于，所述预设打印参数包括多个预设图像轮廓坐标，每一所述预设图像轮廓坐标包括预设X轴坐标和预设Y轴坐标；
所述实际打印参数包括多个实际图像轮廓坐标，每一所述实际图像轮廓坐标包括实际X轴坐标和实际Y轴坐标；
所述计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值，包括：
基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设X轴坐标计算预设X轴最大距离；
基于多个所述实际图像轮廓坐标的实际X轴坐标计算实际X轴最大距离；
基于所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离计算X轴实际误差；
基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个所述实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差；
判断判断所述实际误差值是否在预设误差范围内，包括：
判断所述X轴实际误差是否在X轴预设误差范围内；
判断所述Y轴实际误差是否在Y轴预设误差范围内；
若所述X轴实际误差在所述X轴预设误差范围内，且所述Y轴实际误差在所述Y轴预设误差范围内，则认定所述实际误差值在所述预设误差范围内；
若所述X轴实际误差不在所述X轴预设误差范围内，或所述Y轴实际误差不在所述Y轴预设误差范围内，则认定所述实际误差值不在所述预设误差范围内。
3.根据权利要求2所述的3D打印闭环控制方法，其特征在于，所述基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个所述实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差，包括：
比较所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离的大小；
若所述预设X轴最大距离大于或等于所述实际X轴最大距离，则基于所述预设X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差；
若所述预设X轴最大距离小于所述实际X轴最大距离，则基于所述实际X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差。
4.根据权利要求2所述的3D打印闭环控制方法，其特征在于，所述获取补偿调整参数，包括：
获取当前位置的预设Y轴坐标和实际Y轴坐标的当前Y轴距离差值；
基于所述预设数据模型获取当前位置的下一步Y轴移动距离；
基于所述当前Y轴距离差值和所述下一步Y轴移动距离，获取目标Y轴移动距离；
基于所述目标Y轴移动距离和步进电机每步移动距离，获取所述步进电机的目标移动步数，将所述目标移动步数作为所述补偿调整参数输出。
5.根据权利要求1所述的3D打印闭环控制方法，其特征在于，所述控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数，包括：
获取所述驱动模块的当前打印进度；
判断所述当前打印进度是否完成所述当前打印层的打印；
若完成所述当前打印层的打印，则输出打印完成信号；
基于所述打印完成信号，控制所述视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
6.一种3D打印闭环控制装置，其特征在于，包括：
驱动控制模块，用于控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印；
捕捉控制模块，用于控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数；
误差计算模块，用于计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值；
比较判断模块，用于判断所述实际误差值是否在预设误差范围内；
第一处理模块，用于在所述实际误差值在所述预设误差范围内时，获取补偿调整参数，基于所述补偿调整参数控制所述驱动模块进行下一层打印；
第二处理模块，用于在所述实际误差值不在所述预设误差范围内时，控制所述驱动模块停止打印。
7.根据权利要求6所述的3D打印闭环控制装置，其特征在于，
所述预设打印参数包括多个预设图像轮廓坐标，每一所述预设图像轮廓坐标包括预设X轴坐标和预设Y轴坐标；
所述实际打印参数包括多个实际图像轮廓坐标，每一所述实际图像轮廓坐标包括实际X轴坐标和实际Y轴坐标；
所述误差计算模块包括：
预设距离计算单元，用于基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设X轴坐标计算预设X轴最大距离；
实际距离计算单元，用于基于多个所述实际图像轮廓坐标的实际X轴坐标计算实际X轴最大距离；
X轴误差计算单元，用于基于所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离计算X轴实际误差；
Y轴误差计算单元，用于基于多个所述预设图像轮廓坐标的预设Y轴坐标和多个所述实际图像轮廓坐标的实际Y轴坐标，计算Y轴实际误差；
所述Y轴误差计算单元包括：
距离大小比较子单元，用于比较所述预设X轴最大距离和所述实际X轴最大距离的大小；
第一误差计算子单元，用于在所述预设X轴最大距离大于或等于所述实际X轴最大距离时，基于所述预设X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差；
第二误差计算子单元，用于在所述预设X轴最大距离小于所述实际X轴最大距离时基于所述实际X轴坐标，计算每一所述预设Y轴坐标与所述实际Y轴坐标的Y轴差值，将所有所述Y轴差值的方差作为所述Y轴实际误差；
所述比较判断模块包括：
第一比较判断单元，用于判断所述X轴实际误差是否在X轴预设误差范围内；
第二比较判断单元，用于判断所述Y轴实际误差是否在Y轴预设误差范围内；
第一结果认定单元，用于在所述X轴实际误差在所述X轴预设误差范围内，且所述Y轴实际误差在所述Y轴预设误差范围内时，认定所述实际误差值在所述预设误差范围内；
第二结果认定单元，用于在所述X轴实际误差不在所述X轴预设误差范围内，或所述Y轴实际误差不在所述Y轴预设误差范围内时，认定所述实际误差值不在所述预设误差范围内；
所述捕捉控制模块包括：
进度获取单元，用于获取所述驱动模块的当前打印进度；
进度监控单元，用于判断所述当前打印进度是否完成所述当前打印层的打印；
信号输出单元，用于在完成所述当前打印层的打印时，输出打印完成信号；
捕捉控制单元，用于基于所述打印完成信号，控制所述视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数。
8.根据权利要求6所述的3D打印闭环控制装置，其特征在于，所述获取补偿调整参数，包括：
获取当前位置的预设Y轴坐标和实际Y轴坐标的当前Y轴距离差值；
基于所述预设数据模型获取当前位置的下一步Y轴移动距离；
基于所述当前Y轴距离差值和所述下一步Y轴移动距离，获取目标Y轴移动距离；
基于所述目标Y轴移动距离和步进电机每步移动距离，获取所述步进电机的目标移动步数。
9.一种3D打印机，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的3D打印闭环控制方法。
10.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的3D打印闭环控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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