CN107364120A - 一种非接触式3d打印耗材状态检测方法 - Google Patents

一种非接触式3d打印耗材状态检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种非接触式3D打印耗材状态检测方法，包括以下步骤：S1、耗材检测，由发光二极管提供光照条件，由CMOS摄像头通过凸透镜对耗材表面进行连续拍照，由DSP单元提取每张照片里的特征像素，并记录有效的特征数目，通过比较相邻两张照片里同一个特征像素的位置变化，计算得到耗材在这两张照片拍摄时间间隔内的实际的位移增量；S2、耗材断料状态判断，比较S1中对每张照片的表面质量指数的是否大于阀值，判断耗材是否断料；耗材堵料状态判断,耗材实际的移动增量与目标增量误差大于阀值，判断耗材是否堵料。本发明的有益效果是：实现非接触式3D打印耗材的状态检测，采用非接触式测量方法，可避免因机械磨损接触产生的打印误差。

Description

一种非接触式3D打印耗材状态检测方法
技术领域
本发明涉及3D打印，尤其涉及一种非接触式3D打印耗材状态检测方法。
背景技术
3D打印机(熔融沉积成型)在打印过程中，由于耗材有杂质 、耗材折断、耗材耗尽以及打印头故障等因素，导致打印头不出料，而使打印失败。这将导致时间的浪费和耗材的损失，这种情况在打印大尺寸的3D打印件上影响尤为显著。
传统的3D打印耗材状态检测采用机械开关或者光电对管，当耗材存在时机械开关被耗材压下，或者光电对管被耗材遮挡，从而判断耗材的存在。采用机械或者光电对管检测3D打印耗材的方式，只能检测耗材的断料状态，无法检测到耗材堵料故障。
中国发明专利201710174430.9：其利用的旋转编码实现耗材检测的方法,通过3D打印耗材的移动带动旋转编码的旋转，在检测时间内旋转编码的运动状态去判断耗材的状态。但是，采用旋转编码的方式，需要耗材与旋转编码硬接触，导致耗材传输过程中阻尼变大和耗材变形，影响打印质量。其耗材的断料状态需要耗材传输过程才能判断。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种非接触式3D打印耗材状态检测方法。
本发明提供了一种非接触式3D打印耗材状态检测方法，包括以下步骤：
S1、耗材检测，由发光二极管提供光照条件，由CMOS摄像头通过凸透镜对耗材表面进行连续拍照，由DSP单元提取每张照片里的特征像素，并记录有效的特征数目（又称为表面质量指数），通过比较相邻两张照片里同一个特征像素的位置变化，计算得到耗材在这两张照片拍摄时间间隔内的位移增量；
S2、耗材状态判断。
作为本发明的进一步改进，步骤S2包括断料检测，DSP 单元通过检测当前成像的表面质量，衡量有效的特征数目，如果低于阀值，表示耗材断料，发送耗材故障信号给3D打印机并进行告警提示。
作为本发明的进一步改进，步骤S2包括堵料检测，MUC实时获取DSP单元处理的每帧照片之间的位移增量，计算出耗材的实际移动增量，与目标增量对比，如果误差大于阈值，表示耗材出现堵料故障，发送耗材故障信号给3D打印机并进行告警提示。
本发明的有益效果是：通过上述方案，实现非接触式3D打印耗材的状态检测，采用非接触式测量方法，可避免因机械磨损接触产生的打印误差。
附图说明
图1是本发明一种非接触式3D打印耗材状态检测方法的检测示意图。
图2是本发明一种非接触式3D打印耗材状态检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图2所示，一种非接触式3D打印耗材状态检测方法，包括以下步骤：
S1、耗材4（又称3D打印耗材）检测，如图2所示，由发光二极管1提供光照条件，由CMOS摄像头3通过凸透镜2对耗材4表面进行连续拍照，由DSP单元提取每张照片里的特征像素，并记录有效的特征数目（又称为表面质量指数），通过比较相邻两张照片里同一个特征像素的位置变化，计算得到耗材4在这两张照片拍摄时间间隔内的位移增量；
S2、耗材4状态判断；
S21、断料检测，DSP 单元通过检测当前成像的表面质量，衡量有效的特征数目，如果低于阀值，表示耗材4不存在（断料），发送耗材故障信号给3D打印机并进行声音和文字告警提示
S22、MUC实时获取DSP单元处理的每帧照片之间的位移增量，计算单位时间内耗材4的实际移动增量。与目标增量进行对比，如果差值大于阈值，表示3D打印耗材出现堵料故障，发送耗材故障信号给3D打印机并声音和文字告警提示。
本发明提供的一种非接触式3D打印耗材状态检测方法，在3D打印机工作时，通过该方法实时检测3D打印耗材的状态，当3D打印耗材状态异常，则发送故障信号给3D打印机，3D打印机可以进入异常处理状态，防止模型报废。并当异常状态解除以后可继续打印。
本发明提供的一种非接触式3D打印耗材状态检测方法具有以下优点：
1、本发明抗干扰性强。采用非接触式测量方法，可避免因机械磨损接触产生的打印误差。
2、本发明测量更精确。对进料速度捕捉范围大。能满足几乎所有的3D打印要求。
3、本发明可对现有的设备无需做太多的改动（增加耗材检测装置）即可升级为具有断料堵料检测功能的3D打印机，保证现有的3D打印机的产品延续性和可升级性。
4、本发明所提供的非接触式3D打印耗材状态检测方法，极大的降低了3D故障率，提高3D打印成功率，尤其是针对大型3D打印设备。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种非接触式3D打印耗材状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、耗材检测，由发光二极管提供光照条件，由CMOS摄像头通过凸透镜对耗材表面进行连续拍照，由DSP单元提取每张照片里的特征像素，并记录有效的特征数目，通过比较相邻两张照片里同一个特征像素的位置变化，计算得到耗材在这两张照片拍摄时间间隔内的实际位移增量；
S2、耗材断料状态判断，比较S1中对每张照片的有效的特征数目是否大于阀值，判断耗材是否断料；耗材堵料状态判断，在一定时间内，将步骤S1中测量的实际移动增量与目标增量进行对比，如果差值大于阀值，表示耗材已经发生堵料。
2.根据权利要求1所述的非接触式3D打印耗材状态检测方法，其特征在于：步骤S2包括断料检测，DSP 单元通过检测当前成像的表面质量，衡量有效的特征数目，如果低于阀值，表示耗材断料，发送耗材故障信号给3D打印机并进行告警提示。
3.根据权利要求1所述的非接触式3D打印耗材状态检测方法，其特征在于：步骤S2包括堵料检测，MUC实时获取DSP单元处理的每帧照片之间的位移增量，计算出耗材实际移动增量，与目标增量进行对比，如果误差大于阈值，表示耗材出现堵料故障，发送耗材故障信号给3D打印机并进行告警提示。
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