CN107756814A - 检测系统、方法及所适用的3d打印设备 - Google Patents

检测系统、方法及所适用的3d打印设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种检测系统、方法及所适用的3D打印设备，其中，所述检测系统包含在3D打印设备的成型室外放置拍摄装置，以及与拍摄装置连接的检测装置，通过对拍摄装置在3D打印设备工作期间所拍摄的检测图像进行分析，检测3D打印设备制造三维物体的制造过程。本申请无需对3D打印设备的各关键部分进行改造，以实现在三维物体制造期间予以实时检测。

Description

检测系统、方法及所适用的3D打印设备
技术领域
本申请涉及3D打印领域，尤其涉及一种检测系统、方法及所适用的3D打印设备。
背景技术
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印设备通过执行该种打印技术制造3D物体。3D打印设备由于成型精度高在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。其中，基于底曝光的3D打印设备由于只需要在容器底部设置较少的材料，与顶面曝光相比，更节省材料，因此受到很多个性产品制造者的追宠。
所述底曝光的3D打印设备中设置有具有透明底面的容器，用以盛放待成型材料；能量辐射系统面向透明底面将能量辐射到容器底面的材料上，使得位于容器底面的材料被固化成与所辐射形状相同的固化层；为了填充新的材料，在Z轴驱动机构的带动下，固化层附着在构件平台上以使材料填充到容器底面和固化层之间的缝隙处，重复上述过程以制造三维物体。在3D打印设备制造三维物体期间，其中的各装置、系统会出现衰退或异常，因此，需要对3D打印设备制造三维物体的过程进行监控。
发明内容
本申请提供一种检测系统、方法及所适用的3D打印设备，用于解决底面曝光的3D打印设备制造三维物体期间的监控问题。
为实现上述目的及其他目的，本申请在第一方面提供一种检测系统，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、位于所述成型室底面的能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其中，所述检测系统包括：拍摄装置，用于当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；检测装置，与所述拍摄装置相连，用于通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述检测装置检测所述检测图像中位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时确定所制造的三维物体异常。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述检测装置当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时定位发生残缺三维物体。
在所述第一方面的某些实施方式中，检测系统还包括：光环境提供装置，布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定的光环境。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述光环境提供装置包括：隔离屏障，用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离；光源，设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
在所述第一方面的某些实施方式中，所述检测系统还包括提示装置，与所述检测装置相连，用以将检测信息予以提示。
本申请在第二方面提供一种检测系统，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其中，所述检测系统包括：拍摄装置，用于当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；检测装置，与所述拍摄装置相连，用于通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述检测系统还包括：设置在成型室上的校准标记；所述拍摄装置所拍摄的检测图像中包含所述校准标记；所述检测装置还用于基于所述校准标记矫正所述检测图像。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述检测装置检测所述检测图像中截面图案与同一固化层的切片图案相符程度，以确定所制造的三维物体是否异常。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述检测系统还包括：光环境提供装置，布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定的光环境。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述光环境提供装置包括：隔离屏障，用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离；光源，设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述检测系统还包括提示装置，与所述检测装置数据相连，用以将所得到的检测信息予以提示。
在所述第二方面的某些实施方式中，所述检测装置当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时定位相应三维物体。
本申请在第三方面提供一种检测系统，用于检测3D打印设备的能量辐射系统，其中，所述检测系统包括：拍摄装置，用于在所述能量辐射系统向所述成型室投射图像期间，拍摄所投射的图像以得到检测图像；检测装置，与所述拍摄装置相连，用于通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量。
在所述第三方面的某些实施方式中，所述检测装置检测所述检测图像中截面图案的灰度与预设的标准图像的灰度之间的灰度偏差，以确定所述能量辐射系统所输出的能量是否异常。
在所述第三方面的某些实施方式中，所述检测装置收集所获取的检测图像中各像素点的灰度以填充标准图像中各像素点的灰度。
在所述第三方面的某些实施方式中，所述检测装置通过比对所述标准图像和检测图像中相重叠区域的灰度确定所述灰度偏差。
在所述第三方面的某些实施方式中，所述检测系统还包括：光环境提供装置，布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定光环境。
在所述第三方面的某些实施方式中，所述光环境提供装置包括：隔离屏障，用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离；光源，设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
在所述第三方面的某些实施方式中，检测系统还包括提示装置，与所述检测装置数据相连，用以将所得到的检测信息予以提示。
本申请第四方面提供一种3D打印设备，包括：成型室，用于盛放待成型的材料；能量辐射系统，位于所述成型室底面，用于根据所接收切片图案的数据选择性固化所述材料以形成固化层；构件平台，用于累积附着所述固化层；Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于调整所述构件平台与所述成型室底面之间的间距；如前述第一方面中任一所述的检测系统，用于对由固化层累积而成的三维物体的制造过程进行检测；控制装置，用于基于所述检测系统的检测结果控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统。
在所述第四方面的某些实施方式中，所述控制装置还用于当基于所述检测结果确定所制造的三维物体存在异常时，调整后续打印策略并按照调整后的打印策略控制所述Z轴驱动机构和/或能量辐射系统。
本申请第五方面提供一种3D打印设备，包括：成型室，用于盛放待成型的材料；能量辐射系统，位于所述成型室底面，用于根据所接收切片图案的数据选择性固化材料以形成固化层；构件平台，位于所述成型室中，用于累积附着所述固化层；Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于调整所述构件平台与所述成型室底面之间的间距；如前述第二方面任一所述的检测系统，用于对由固化层累积而成的三维物体的制造过程进行检测；控制装置，用于基于所述检测系统的检测结果控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统。
在所述第四方面的某些实施方式中，所述控制装置还用于当基于所述检测结果确定所制造的三维物体存在异常时，调整后续打印策略并按照调整后的打印策略控制所述Z轴驱动机构和/或能量辐射系统。
本申请第五方面提供一种3D打印设备，包括：能量辐射系统，位于所述成型室底面，用于根据所接收切片图案的数据选择性固化材料以形成固化层；如前述第三方面中任一所述的检测系统，用于对所述能量辐射系统照射的图像进行检测。
在所述第五方面的某些实施方式中，3D打印设备还包括控制装置，用于执行以下步骤：当基于检测结果确定所述能量辐射系统所输出的能量存在异常时，根据所述检测结果中的能量异常数据调整所述能量辐射系统所输出的能量值；和/或当基于所述检测结果确定所述能量辐射系统所输出的能量分布异常时，根据所述检测结果中的灰度偏差分布调整分层图像的灰度分布。
本申请第六方面提供一种检测方法，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、位于所述成型室底面的能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其中，所述检测方法包括：当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
在所述第六方面的某些实施方式中，所述过分析检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体过程的异常的方式包括：检测所述检测图像中位于成型室底面与构件平台之间的间隙处的图案，并当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时确定所制造的三维物体异常。
在所述第六方面的某些实施方式中，当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时还包括：定位发生异常三维物体的步骤。
在所述第六方面的某些实施方式中，所述检测方法还包括将所检测到的检测信息予以提示的步骤。
本申请第七方面提供一种检测方法，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其中，所述检测方法包括：当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
在所述第七方面的某些实施方式中，所述拍摄装置所拍摄的检测图像中包含所述校准标记；所述方法还包括基于所述校准标记矫正所述检测图像的步骤。
在所述第七方面的某些实施方式中，所述通过分析检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程的方式包括：检测所述检测图像中截面图案与同一固化层的切片图案相符程度，以确定所制造的三维物体是否异常。
在所述第七方面的某些实施方式中，所述检测方法还包括将所检测到的检测信息予以提示的步骤。
在所述第七方面的某些实施方式中，当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时还包括：定位发生异常三维物体的步骤。
本申请第八方面提供一种检测方法，用于检测3D打印设备的能量辐射系统，其中，所述检测方法包括：在所述能量辐射系统向所述成型室投射图像期间，拍摄所投射的图像以得到检测图像；通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量。
在所述第八方面的某些实施方式中，所述通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量的步骤包括：通过检测所述检测图像中截面图案的灰度与预设的标准图像的灰度之间的灰度偏差，以确定所述能量辐射系统所输出的能量是否异常。
在所述第八方面的某些实施方式中，所述检测方法还包括收集所获取的检测图像中各像素点的灰度以填充标准图像中各像素点的灰度的步骤。
在所述第八方面的某些实施方式中，所述检测图像中截面图案的灰度与预设的标准图像的灰度之间的灰度偏差的方式包括：通过比对所述标准图像和检测图像中相重叠区域的灰度确定所述灰度偏差的步骤。
在所述第八方面的某些实施方式中，还包括将所得到的检测信息予以提示的步骤。
在本申请第九方面提供一种电子设备，包括：存储器，用于保存来自拍摄装置的检测图像以及至少一个计算机程序；至少一个处理器；当所述一个或多个计算机程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行：如前述第六方面中任一所述的方法，如前述第七方面任一所述的方法，或者如前述第八方面中任一所述的方法。
在本申请第十方面提供一种计算机存储介质，存储有来自拍摄装置的检测图像以及至少一个计算机程序；当所述一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时，执行:如前述第六方面中任一所述的方法，如前述第七方面任一所述的方法，或者如前述第八方面中任一所述的方法。
本申请所提供的检测系统、方法及所适用的3D打印设备，通过在3D打印设备执行剥离操作后拍摄检测图像，并对检测图像进行是否有残留图形的检测，来确定剥离操作是否导致掉件或断件事件；通过在3D打印设备固化一固化层厚拍摄检测图像并对检测图像中固化层的图案与对应切片图案相符度进行评价；以及利用固化层所呈现的图像灰度对能量辐射系统的能量进行监控。由此，无需对3D打印设备的各关键部分进行改造，以实现在三维物体制造期间予以实时检测。
附图说明
图1为3D打印设备在一种实施方式中的结构示意图。
图2为包含本申请检测系统的3D打印设备在一种实施方式中的结构示意图。
图3为本申请检测方法在一实施方式中的流程图。
图4为本申请检测方法在又一实施方式中的流程图。
图5为标准图像与所获取的检测图像的灰度差的分布示意图。
图6为本申请检测方法在再一实施方式中的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。
影响底面曝光的3D打印设备制造三维物体的成品质量因素受能量辐射系统的能量分布、能量输出稳定性、掉件、断件等多方面影响。这与底面曝光的3D打印设备的结构相关。请参阅图1，其显示为3D打印设备的一种结构示意图。3D打印设备包括：成型室11、能量辐射系统14、构件平台12、Z轴驱动机构13和控制装置15。其中，成型室11内盛放有材料，在一些应用场景下，所述的成型室也被称之为树脂槽。所述材料包括但不限于：如光敏树脂、或混合有其他材料以提高所制造三维物体的物理和化学特性的光敏树脂等光敏材料。成型室的底面透明以便透过如光能量、电磁能量等辐射能量。能量辐射系统14位于成型室底面且面向透明底面辐射能量，其包括但不限于：面曝光式的能量辐射装置、或扫描辐射式的能量辐射装置等。利用所辐射的能量成型室底面的材料将被选择性固化，其固化后的固化层被附着在所述构件平台12上。为了逐层累积以得到三维物体，所述Z轴驱动机构13带动构件平台12将固化层从成型室底面剥离以及提供新固化层层高间隔以使构件平台上累积附着各层固化层。所述控制装置15分别连接能量辐射系统14和Z轴驱动机构13，控制二者协调工作以实现三维物体的逐层制造。所述控制装置15通常为包含有处理器的电子设备，其包括但不限于：计算机设备、工控机、基于嵌入式操作系统的电子设备等。
以基于底面曝光的3D打印设备为例，其在执行能量辐射和剥离等操作时易导致所制造的三维物体出现残缺的问题，因此，在一些3D打印设备中设置传感装置用来检测3D打印设备在这些操作过程中所出现的异常。然而，为设置传感装置不仅需要对3D打印设备进行改造，而且一种传感装置通常仅能为3D打印设备提供一种检测。例如，借助安装在Z轴驱动机构上的压力传感器检测剥离时是否出现掉件异常。又如，借助安装在能量辐射系统的光强度传感器检测能量辐射系统所输出的能量异常等。基于底面曝光的3D打印设备所存在的打印异常的情况，并推及至会出现上述任一种或多种异常的其他3D打印设备，为了能够更便捷地对3D打印设备进行检测，本申请提供一种检测系统，其通过在3D打印设备的工作过程的恰当时刻进行不同检测目的检测操作。其中，所述检测系统包括拍摄装置、检测装置。
所述拍摄装置21包括但不限于：照相机、摄像机、集成有镜头和CCD的摄像模块、或集成有镜头和CMOS的摄像模块等。请参阅图2，其显示为包含有检测系统的3D打印设备在一实施方式中的结构示意图。其中，所述拍摄装置21安装在成型室11之外。在一些具体示例中，所述拍摄装置21安装在成型室底部且不影响能量辐射系统14执行固化操作的位置。例如，成型室11的侧底部也为透明结构，所述拍摄装置21可被支撑在该侧底部附近。又如，所述拍摄装置21被支撑在成型室的透明底面之下且不影响能量辐射系统14照射能量的位置。所述拍摄装置21面向成型室11拍摄。为了能够满足对3D打印设备的多种检测方案，所述拍摄装置21可被安装在成型室11底面。
如图2所示，所述检测装置22通过数据线连接拍摄装置21，其为能够进行数字计算和逻辑运算的电子设备，包括但不限于：嵌入式电子设备、包含一个或多个处理器的计算机设备、包含处理器的单片机等。所述检测装置22可与前述控制装置15共用一个电子设备或被单独配置，所述检测装置22和控制装置15可通过数据线或程序接口实现数据连通。例如，所述控制装置15将控制指令同时发送给Z轴驱动机构13和检测装置22。又如，所述控制装置15将同一控制指令同时发送给拍摄装置21和检测装置22。所述控制装置15还可以单独将某些控制指令发送给检测装置22，由检测装置22基于所述控制指令控制拍摄装置21执行拍照。
所述检测系统可以在3D打印设备工作期间的任一时刻获取检测图像，并利用检测图像中所拍摄到的图像数据结合3D打印设备对应时刻的工作状态，用以检测3D打印设备所制造的三维物体是否异常。
按照上述3D打印设备的工作过程，当成型室底面的材料被能量辐射系统选择性固化后，受物理形态变化，被选择性固化的材料从液态变为固态。当Z轴驱动机构带动构件平台将所累积的各固化层从成型室底面分离时，受固化层与成型室底面的附着力和Z轴驱动机构所产生的拉力之间的反向作用，Z轴驱动机构带动构件平台及所附着的固化层需要克服固化层与成型室底面的附着力而完成分离，该过程被称为剥离操作过程。可利用所述检测系统在剥离操作期间的图像检测三维物体在制造过程中是否发生掉件或断件事件。
为此，所述拍摄装置当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像。
在一些实施方式中，所述拍摄装置可受3D打印设备中的控制装置控制拍照时机。其中，所述控制装置可与Z轴驱动机构和能量辐射系统相连，用以协调控制Z轴驱动机构和能量辐射系统执行逐层固化操作。当控制装置控制Z轴驱动机构向上移动期间向所述拍摄装置发出拍照指令，所述拍摄装置拍摄剥离操作后成型室内的检测图像。例如，所述控制装置在检测到剥离操作完成时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动至最高点时，向拍摄装置发出拍照指令。再如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动并使得上一固化层的下底面相距成型室底面之间的间隙为当前待固化的固化层层高时，向拍摄装置发出拍照指令。
需要说明的是，上述拍照指令的发出时机仅为举例而非对本申请的限制。事实上在上述举例的任一两时机间隔内均可以发出所述拍照指令。其目的在于将成型室底面与固化层之间的间隙处的影像提供给检测装置。
在另一些实施方式中，所述拍摄装置基于检测装置的拍照指令而在所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后拍摄检测图像。在一具体示例中，所述检测装置获取控制装置对Z轴驱动机构或能量辐射系统的控制指令，并基于所述控制指令即可或延时向拍摄装置发出拍照指令。例如，检测装置在接收到向上移动的控制指令的一延时后，向拍摄装置发出拍照指令。其中该延时限制在剥离操作完成至下一次能量辐射的时间间隔范围内。
所述检测装置与所述拍摄装置相连，用于通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
在此，当成型室底面的材料被能量辐射系统选择性固化后，受物理形态变化，被选择性固化的材料从液态变为固态，在成型室底面所形成的固化层的轮廓形状可被拍摄装置所拍到。为此，所述检测装置通过分析当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后所拍摄的检测图像中的轮廓形状、甚至轮廓清晰度等，能够确定所述3D打印设备所制造的三维物体是否发生掉件或断件事件。
为了更精准地确定所识别出的轮廓、形状是与掉件或断件的事件相对应，所述检测装置检测所述检测图像中所描绘的成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时，即当确定所制造的三维物体是否发生掉件或断件事件时，确定所制造的三维物体异常。
其中，为了提高检测准确度和检测速度，检测装置重点检测检测图像中对应成型室底面与固化层之间的间隙处的区域。
在一种实施方式中，检测装置根据预设的成型室底面在检测图像中检测区域，在该检测区域内检测位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并基于检测结果确定是否发生掉件或断件事件。其中，所述拍摄装置可在出厂前被定位了在3D打印设备上的安装位置，对应地，在检测装置中可预先得到并保存成型室底面范围对应到图像中的区域。若检测到所述检测区域中包含轮廓特征，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。或者，若检测装置检测到所述检测区域内的图案模糊度落入预设警报阈值范围，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。
在另一实施方式中，检测装置通过识别检测图像中成型室底面轮廓来确定检测区域，在该区域内检测位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并基于检测结果确定是否发生掉件或断件事件。其中，为了便于确定成型室底面轮廓，可在成型室底面辐射不到的区域设置标记信息。例如，利用成型室底面的校准标记，或在成型室底面边缘贴设标记点。检测装置通过检测标记信息来确定检测图像中的检测区域，并在该检测区域内检测位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，基于检测结果确定是否发生掉件或断件事件。若检测到所述检测区域中包含轮廓特征，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。或者，若检测装置检测到所述检测区域内的图案模糊度落入预设警报阈值范围，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。
为了减少外部环境对检测结果的干扰，例如，在拍摄期间外部环境光的强弱变化、人影遮挡等情况会影响检测装置检测掉件或断件事件的准确性。所述检测系统还包括：光环境提供装置，其布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定的光环境。所述光环境提供装置可外置于3D打印设备。例如，所述光环境提供装置可利用外部光源(如LED灯)为拍摄装置提供光环境。
在一些实施方式中，所述光环境提供装置包括隔离屏障和光源。其中，所述隔离屏障用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离。所述光源设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
在此，所述隔离屏障主要起遮光或反光作用。例如，遮光屏障为遮光板、反光板、遮光布、反光布或者遮光罩等。所述光源可在3D打印设备工作期间始终提供光环境。或依据闪光灯原理，所述光源在所述拍摄装置进行拍照时提供光环境以确保拍摄装置的稳定曝光。所述光源可以是LED光源、或闪光灯等。
所述检测系统通过在3D打印设备执行剥离操作后拍摄检测图像，并对检测图像进行是否有残留图形的检测，来确定剥离操作是否导致掉件或断件事件。由此，无需对3D打印设备的各关键部分进行改造，以实现在三维物体制造期间对掉件或断件事件予以实时检测。当检测到发生所述事件时，所述检测系统还包括提示装置与所述检测装置数据相连，用以将检测信息予以提示。例如，所述提示装置可以是3D打印设备上的显示装置。当所述检测装置检测到所述事件时，在显示装置上显示提示消息。又如，所述提示装置可以是技术人员的智能终端。当所述检测装置检测到所述事件时，将相应的提示消息通过短信或网络发送到相应智能终端上，所述智能终端可利用短信音或消息窗予以提示。再如，所述提示装置可以是技术人员的邮箱服务器及邮箱配置终端。当所述检测装置检测到所述事件时，将相应的提示消息通过电子邮件发送到邮箱服务器及邮箱配置终端。
需要说明的是，所述检测装置不仅能够通过对检测图像的分析得到是否发生上述事件，所述检测装置还当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时定位发生残缺三维物体。
在一些实施方式中，所述检测装置还可以在剥离操作结束前拍摄包含所制造的所有三维物体轮廓的参考图像。当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时，所述检测装置可根据掉件部分的轮廓对应参考图像中的位置，确定相应残缺的三维物体。例如，检测装置通过检测所述检测图像中的掉件部分的轮廓在该检测图像中透明底面区域的位置，以及掉件轮廓与成型室底面图像之间的位置关系，所述检测装置将所述区域位置及位置关系对应到参考图像中，并确定发生残缺三维物体的位置。
在又一些实施方式中，所述检测装置可利用预设的图像像素与实际透明底面单位尺寸的对应关系，在确定掉件部分的轮廓在检测图像中透明底面区域的位置时，可利用坐标系的转换得到3D打印设备所制造的该残缺三维物体的实际位置。
所述检测装置可以将所定位的残缺三维物体作为检测结果提供给技术人员和/或3D打印设备。或者，当所述检测装置与3D打印设备的控制装置相连时，所述检测装置还可以将该残缺三维物体提供给控制装置。当所述检测装置将检测结果提供给技术人员时，技术人员可及时得到掉件或断件事件以及所对应的位置。当所述检测装置将检测结果提供3D打印设备的控制装置时，所述控制装置可基于所述检测结果调整打印策略。例如，当3D打印设备制造多个三维物体时，利用所确定的发生异常物体的位置，可调整继续打印剩余三维物体或者暂停打印。
上述各示例所提供的检测系统可单独配置在3D打印设备上，也可作为3D打印设备的一部分予以出售。
请参阅图2，其显示为配置有检测系统的3D打印设备在一种实施方式中的结构示意图。所述3D打印设备包括：成型室、能量辐射系统、构件平台、Z轴驱动机构、控制装置以及如上各示例岁提供的任一种检测系统。
所述成型室用于盛放待成型的材料。所述成型室举例为设有盛放所述材料的容器，容器具有透明底面。在某些实施方式中，所述透明底面上还铺设有便于剥离的透明薄膜。所盛放的材料包括但不限于：如光敏树脂、或混合有其他材料以提高所制造三维物体的物理和化学特性的光敏树脂等光敏材料。
所述能量辐射系统位于透明底面下方，并向透明底面辐射能量，所辐射的能量将透明底面的材料中对所述能量辐射范围的部分予以固化，且固化的厚度与位于所述透明底面的材料厚度相匹配，所得到的固化层即为经选择性固化所形成的固化层。
在一些实施方式中，所述能量辐射系统包括基于面曝光的投影装置。例如，所述投影装置包括DMD芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3D构件模型分层的切片图形。所述DMD芯片在接受到控制器的控制信号后将对应切片图形的分层图像上各像素照射到容器底面。其中，DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的分层图像就由这些像素所构成。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制DMD芯片中各光开关来允许或禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过容器的透明底部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的材料被固化并得到图案化的固化层。
在又一些实施方式中，所述能量辐射系统包括基于能量束扫描的辐射系统。在此，所述能量辐射系统包括光束发射器、光束透射镜组、振镜组和控制器等。其中，所述光束发射器举例为激光发射器。所述光束发射器基于所使用的材料和所接收的层高数据，调整所输出光束的能量。例如，所述光束发射器受控的发射预设功率的光束以及停止发射相应光束。又如，所述光束发射器受控的提高光束的功率以及降低光束的功率。所述透镜组用以调整激光束的聚焦位置如此可受控地调整辐射到材料上的光斑尺寸。所述振镜组用以受控的将光束在所述透明底面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的材料被固化成对应的固化层。
所述构件平台用于累积附着所述固化层。所述构件平台包括构件板及与Z轴驱动机构连接的连接部件。所述构件平台通常以位于透明底面为起始位置，将在所述容器底面上固化的各固化层予以累积，以得到相应的三维物体。
所述Z轴驱动机构与所述构件平台相连用于调整所述构件平台与所述成型室底面之间的间距。在此，所述Z轴驱动机构包括驱动单元和竖直移动单元，所述驱动单元用于驱动所述竖直移动单元，以便所述竖直移动单元带动构件平台升降移动。例如，所述驱动单元为驱动电机。所述驱动单元受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制竖直移动单元的上升的距离，以实现Z轴的精准调节。在此，所述竖直移动单元举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述竖直移动单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可包含滚珠和夹持件的螺母形结构。
所述检测系统中的拍摄装置可在出厂前被定位在位于透明底部下方的位置。所述检测系统中的检测装置可与控制装置集成在一起或被单独配置。
所述控制装置连接所述Z轴驱动机构和能量辐射系统，用于基于所述检测系统的检测结果控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统。
例如，所述控制装置和检测装置共用一个或多个处理器、存储器等用于进行数学、数据和逻辑运算的硬件，以及共用与拍摄装置的数据接口和与Z轴驱动机构和能量辐射系统的控制接口，所述控制装置和检测装置通过程序接口传递检测结果，利用检测装置中的程序监听并获取数据接口所提供的检测图像，以及利用控制装置中的程序向控制接口输出相应的控制指令。其中，所述控制指令包括但不限于：输出下一幅用于描述切片图案的数据(如分层图像、或扫描矢量数据等)，对驱动电机的控制指令，以及控制Z轴驱动机构和能量辐射系统停止、启动、暂停指令等。
在一些具体示例中，当所述检测系统检测到掉件事件时，控制装置基于所接收的检测结果向Z轴驱动机构和能量辐射系统输出暂停指令，以供技术人员对掉件的产品进行清理。
在又一些具体示例中，当打印多个三维物体时，所述控制装置当基于所述检测结果确定所制造的三维物体存在异常时，调整后续打印策略并按照调整后的打印策略控制所述Z轴驱动机构和/或能量辐射系统。
在此，所述检测结果中包含检测到的残缺三维物体的位置，所述控制装置基于所确定的位置调整向所述能量辐射系统输出对应产品的切片图案的数据。例如，不予向能量辐射系统输出对应残缺三维物体的后续切片图案的数据。又如，在控制Z轴驱动机构移动时不予考虑对应3D构件模型的各层层高。如此既可保证剩余三维物体的正常打印，又可避免对已掉件区域进行无意义固化操作。
请参阅图3，其显示为检测方法在一种实施方式中的流程图。所述检测方法可利用上述检测系统来执行或者其他能够执行所述检测方法的检测系统。所述检测方法用于检测3D打印设备的制造过程，其中，3D打印设备可为底面曝光的3D打印设备。所述检测方法通过检测制造过程中的剥离操作，检测所制造的三维物体是否发生掉件或断件事件。
其中，对于底面曝光的3D打印设备包括：成型室、位于所述成型室底面的能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层。所述能量辐射系统将能量辐射到成型室底面时将使得成型室底面被照射范围内的材料被固化成固化层，该固化层被累积附着在构件平台上。当构件平台在Z轴驱动机构的带动下将固化层从成型室底面剥离时，受剥离时Z轴驱动机构的向上拉力和固化层与成型室底面的粘附力的反向作用，所附着的部分可能产生掉件或断件事件。为了检测该事件以及时确定所制造的三维物体产生残缺问题，所述检测方法包括以下步骤：
在步骤S110中，当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像。
在此，检测系统可通过数据线或程序接口与3D打印设备的控制装置相连，用以获取控制装置的控制指令，并基于控制指令确定构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面进行剥离的操作。例如，所述控制装置将控制指令同时发送给Z轴驱动机构和检测系统。又如，所述控制装置将同一控制指令同时发送给拍摄装置和检测系统。所述控制装置还可以单独将某些控制指令发送给检测系统，由检测系统基于所述控制指令控制拍摄装置执行拍照。
所述检测系统还可以在3D打印设备工作期间的任一时刻获取检测图像，并利用检测图像中所拍摄到的图像数据结合3D打印设备对应时刻的所执行的操作，确定对应剥离操作后的检测图像。
在一些实施方式中，所述检测系统中的拍摄装置可受3D打印设备中的控制装置控制拍照时机。其中，所述控制装置可与Z轴驱动机构和能量辐射系统相连，用以协调控制Z轴驱动机构和能量辐射系统执行逐层固化操作。当控制装置控制Z轴驱动机构向上移动期间向所述拍摄装置发出拍照指令，所述拍摄装置拍摄剥离操作后成型室内的检测图像。例如，所述控制装置在检测到剥离操作完成时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动至最高点时，向拍摄装置发出拍照指令。再如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动并使得上一固化层的下底面相距成型室底面之间的间隙为当前待固化的固化层层高时，向拍摄装置发出拍照指令。
需要说明的是，上述拍照指令的发出时机仅为举例而非对本申请的限制。事实上在上述举例的任一两时机间隔内均可以发出所述拍照指令。其目的在于将成型室底面与固化层之间的间隙处的影像提供给检测装置。
在另一些实施方式中，所述拍摄装置仅受检测系统中的检测装置控制，则所述拍摄装置基于检测装置的拍照指令而在所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后拍摄检测图像。在一具体示例中，所述检测装置获取控制装置对Z轴驱动机构或能量辐射系统的控制指令，并基于所述控制指令即可或延时向拍摄装置发出拍照指令。例如，检测装置在接收到向上移动的控制指令的一延时后，向拍摄装置发出拍照指令。其中该延时限制在剥离操作完成至下一次能量辐射的时间间隔范围内。
在步骤S120中，通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
在此，所述检测装置通过分析当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后所拍摄的检测图像中的轮廓形状、甚至轮廓清晰度等，能够确定所述3D打印设备所制造的三维物体是否发生掉件或断件事件。
为了更精准地确定所识别出的轮廓、形状是与掉件或断件的事件相对应，所述检测装置检测所述检测图像中所描绘的成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时，即当确定所制造的三维物体是否发生掉件或断件事件时，确定所制造的三维物体异常。
其中，为了提高检测准确度和检测速度，检测装置重点检测检测图像中对应成型室底面与固化层之间的间隙处的区域。
在一种实施方式中，检测装置根据预设的成型室底面在检测图像中检测区域，在该检测区域内检测位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并基于检测结果确定是否发生掉件或断件事件。其中，所述拍摄装置可在出厂前被定位了在3D打印设备上的安装位置，对应地，在检测装置中可预先得到并保存成型室底面范围对应到图像中的区域。若检测到所述检测区域中包含轮廓特征，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。或者，若检测装置检测到所述检测区域内的图案模糊度落入预设警报阈值范围，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。
在另一实施方式中，检测装置通过识别检测图像中成型室底面轮廓来确定检测区域，在该区域内检测位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并基于检测结果确定是否发生掉件或断件事件。其中，为了便于确定成型室底面轮廓，可在成型室底面辐射不到的区域设置标记信息。例如，利用成型室底面的校准标记，或在成型室底面边缘贴设标记点。检测装置通过检测标记信息来确定检测图像中的检测区域，并在该检测区域内检测位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，基于检测结果确定是否发生掉件或断件事件。若检测到所述检测区域中包含轮廓特征，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。或者，若检测装置检测到所述检测区域内的图案模糊度落入预设警报阈值范围，则确定发生掉件或断件事件，反之则确定未发生相应事件，并等待检测下一次剥离操作后的检测图像。
所述检测方法通过在3D打印设备执行剥离操作后拍摄检测图像，并对检测图像进行是否有残留图形的检测，来确定剥离操作是否导致掉件或断件事件。由此，无需对3D打印设备的各关键部分进行改造，以实现在三维物体制造期间对掉件或断件事件予以实时检测。当检测到发生所述事件时，所述检测方法还包括将检测信息予以提示的步骤。
当检测到所述事件时，在3D打印设备上的或其他能与检测系统数据连接的显示装置上显示提示消息。或者，当检测到所述事件时，将相应的提示消息通过短信或网络发送到智能终端上，所述智能终端可利用短信音或消息窗予以提示。再或者，当检测到所述事件时，将相应的提示消息通过电子邮件发送到邮箱服务器及邮箱配置终端。
需要说明的是，所述检测方法不仅能够通过对检测图像的分析得到是否发生上述事件，还当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时定位发生残缺三维物体。
在一些实施方式中，所述检测装置还可以在剥离操作结束前拍摄包含所制造的所有三维物体轮廓的参考图像。当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时，所述检测装置可根据掉件部分的轮廓对应参考图像中的位置，确定相应残缺的三维物体。例如，检测装置通过检测所述检测图像中的掉件部分的轮廓在该检测图像中透明底面区域的位置，以及掉件轮廓与成型室底面图像之间的位置关系，所述检测装置将所述区域位置及位置关系对应到参考图像中，并确定发生残缺三维物体的位置。
在又一些实施方式中，所述检测装置可利用预设的图像像素与实际透明底面单位尺寸的对应关系，在确定掉件部分的轮廓在检测图像中透明底面区域的位置时，可利用坐标系的转换得到3D打印设备所制造的该残缺三维物体的实际位置。
所述检测装置可以将所定位的残缺三维物体作为检测结果提供给技术人员和/或3D打印设备。或者，当所述检测装置与3D打印设备的控制装置相连时，所述检测装置还可以将该残缺三维物体提供给控制装置。当所述检测装置将检测结果提供给技术人员时，技术人员可及时得到掉件或断件事件以及所对应的位置。当所述检测装置将检测结果提供3D打印设备的控制装置时，所述控制装置可基于所述检测结果调整打印策略。例如，当3D打印设备制造多个三维物体时，利用所确定的发生异常物体的位置，可调整继续打印剩余三维物体或者暂停打印。
安装在3D打印设备上的检测系统还可以检测能量辐射系统是否发生异常。例如，所固化的固化层轮廓是否发生残缺或畸变等。这可能是能量辐射系统所辐射的能量降低、能量分布不均或长期使用而导致需要标定等原因引起的。例如，能量辐射系统包含基于面曝光的投影装置，当投影装置所投射出的分层图像出现缺失或能量分布不均而导致固化层缺失时，相应固化层的轮廓发生残缺。又如，能量辐射系统包含基于扫描的光束发射器，当光束发射器所扫描的倾角过大而导致光斑过变形时，相应固化层中固化位置将出现轮廓畸变。
因此，需要对由整个固化层所形成三维物体的横截面进行检测。为了检测到固化层的完整轮廓，所述检测系统中的拍摄装置位于成型室底面下方。例如，位于紧邻3D打印设备中能量辐射系统的位置。又如，位于与所述能量辐射系统一预设间隔的位置。
为此，如图2所示，所述拍摄装置21用于当所述构件平台12上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室11内的影像以得到检测图像。其中，对于底面曝光的3D打印设备来说，其打印基准面为成型室底面。
与前述检测掉件的方式类似，所述拍摄装置可受3D打印设备中的控制装置控制拍照时机。其中，所述控制装置可与Z轴驱动机构和能量辐射系统相连，用以协调控制Z轴驱动机构和能量辐射系统执行逐层固化操作。当控制装置控制能量辐射系统得到固化层且尚未控制Z轴驱动机构进行剥离时，或者当控制装置控制Z轴驱动机构将构件平台向成型室底面移动以便与成型室底面相距一固化层间隔时，向所述拍摄装置发出拍照指令，所述拍摄装置拍摄成型室内的影像以得到一检测图像。例如，所述控制装置在检测到切片图案的数据辐射完成时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动至相距成型室底面一固化层距离时，向拍摄装置发出拍照指令。
需要说明的是，上述拍照指令的发出时机仅为举例而非对本申请的限制。事实上发出所述拍照指令的目的在于控制拍摄装置将包含最接近成型室底面已固化的固化层轮廓的影像并提供给检测装置。
在另一些实施方式中，所述拍摄装置仅受检测系统中的检测装置控制，则所述拍摄装置基于检测装置的拍照指令而拍摄检测图像。在一具体示例中，所述检测装置获取控制装置对Z轴驱动机构和能量辐射系统的控制指令，并基于所述控制指令即可或延时向拍摄装置发出拍照指令。例如，检测装置在接收到控制装置的能量辐射结束的控制指令时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，检测装置在接收到控制装置的竖直移动结束的控制指令时或在延时一短暂时长后，向拍摄装置发出拍照指令，并获取相应的检测图像。
如图2所示，检测装置22用于通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。其中，所述检测装置22可通过数据线或程序接口读取3D打印设备中存储的描述3D构件模型中各切片图案的数据，所述能量辐射系统14通过逐一辐射各切片图案的数据以累积3D构件模型成对应的三维物体。其中，所述数据举例由分层图像的像素数据或用于指示能量束扫描的矢量数据来描述。
在此，所述检测装置预先获取3D打印设备对应所检测的固化层轮廓的切片图案的数据，并将所得到的切片图案的数据所描绘的轮廓A与所拍摄的检测图像中的对应三维物体横截面图案(即固化层图案)的轮廓B进行相符程度的评价。其中，所述相符程度的评价包括但不限于：轮廓A与轮廓B的最大偏差值、或平均偏差值是否落入相应误差容忍范围，轮廓A与轮廓B的特征(如拐点、角点、弧线等)的数量值和位置偏差等是否落入相应误差容忍范围。若所得到的检测结果为两轮廓相符，则继续接收下一幅检测图像以及对应的切片图案；反之，则检测所述3D打印设备所制造的三维物体异常。
在一些实施方式中，受能量辐射系统和拍摄装置在实际物理空间中的位置关系影响所述相符程度的评价中无法忽视因上述位置关系而带来的误差。因此，对所接收的检测图像中的轮廓B或者轮廓A需要进行矫正以消除上述误差。检测装置再基于矫正后的两个轮廓进行相符程度的评价。
在另一些实施方式中，所述检测系统还包括设置在成型室底面的校准标记。所述校准标记位于能量辐射系统所辐射的范围之外。所述校准标记举例为点状、块状标记，并贴于成型室底面。所述拍摄装置所拍摄的检测图像中包含所述校准标记。所述检测装置还用于基于所述校准标记矫正所述检测图像。例如，预设有校准标记的形状和多个校准标记之间的位置关系，所述检测装置通过识别校准标记以及通过矫正检测图像中校准标记之间的位置关系来矫正整幅检测图像。再基于矫正后的检测图像中所提取的横截面图案的轮廓与对应固化层的切片图案的轮廓进行相符程度的评价。
为了更快速地从检测图像中识别横截面图案，所述检测装置重点检测所述检测图像中对应成型室底面的区域。
在一种实施方式中，检测装置根据预设的成型室底面在检测图像中检测区域，在该检测区域内获取横截面图案，并进行相似程度评价。其中，所述拍摄装置可在出厂前被定位了在3D打印设备上的安装位置，对应地，在检测装置中可预先得到并保存成型室底面范围对应到图像中的区域。例如，检测装置可仅矫正检测图像中所预设的对应成型室底面范围的区域，再对矫正后的区域中的轮廓进行提取以及相符程度处理，若依据所得到的相符程度确定所制造的三维物体无异常，则等待接收下一次当新的固化层贴近或位于成型室底面时所拍摄的检测图像，反之则确定所制造的三维物体异常。
在另一实施方式中，检测装置可利用成型室底面的校准标记确定检测图像中的检测区域，并在该检测区域内检测横截面图案，基于检测结果确定所制造的三维物体是否异常。例如，所述检测装置仅矫正和检测检测图像中由校准标记所围区域内的横截面图案的轮廓，若依据所得到的相符程度确定所制造的三维物体无异常，则等待接收下一次当新的固化层贴近或位于成型室底面时所拍摄的检测图像，反之则确定所制造的三维物体异常。
为了减少外部环境对检测结果的干扰，例如，在拍摄期间外部环境光的强弱变化、人影遮挡等情况会影响检测装置检测异常的准确性。所述检测系统还包括：光环境提供装置，其布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定的光环境。所述光环境提供装置可外置于3D打印设备。例如，所述光环境提供装置可利用外部光源(如LED灯)为拍摄装置提供光环境。
在一些实施方式中，所述光环境提供装置包括隔离屏障和光源。其中，所述隔离屏障用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离。所述光源设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
在此，所述隔离屏障主要起遮光或反光作用。例如，遮光屏障为遮光板、反光板、遮光布、反光布或者遮光罩等。所述光源可在3D打印设备工作期间始终提供光环境。或依据闪光灯原理，所述光源在所述拍摄装置进行拍照时提供光环境以确保拍摄装置的稳定曝光。所述光源可以是LED光源、或闪光灯等。
所述检测系统通过当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时拍摄检测图像，并对检测图像进行轮廓相符程度的检测，来确定能量辐射系统辐射操作是否导致所制造的三维物体异常。由此，无需对3D打印设备的各关键部分进行改造，并能够实现在三维物体制造期间对所制造的物体予以实时检测。
所述检测系统还包括提示装置与所述检测装置数据相连，用以将检测信息予以提示。例如，所述提示装置可以是3D打印设备上的显示装置。当所述检测装置检测到所述异常时，在显示装置上显示提示消息。又如，所述提示装置可以是技术人员的智能终端。当所述检测装置检测到所述异常时，将相应的提示消息通过短信或网络发送到相应智能终端上，所述智能终端可利用短信音或消息窗予以提示。再如，所述提示装置可以是技术人员的邮箱服务器及邮箱配置终端。当所述检测装置检测到所述异常时，将相应的提示消息通过电子邮件发送到邮箱服务器及邮箱配置终端。
需要说明的是，所述检测装置不仅能够通过对检测图像的分析得到是否发生上述异常，还当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时定位相应三维物体。
在一些实施方式中，3D打印设备同时制造多个三维物体时，当基于检测结果确定其中的三维物体异常时，所述检测装置可根据异常部分的轮廓在各横截面所对应物体中的位置，确定相应异常的三维物体。例如，检测装置通过检测所述检测图像中各轮廓的排布位置，确定发生异常的三维物体的位置。
在又一些实施方式中，所述检测装置可利用预设的图像像素与实际透明底面单位尺寸的对应关系，以及异常的轮廓在检测图像中透明底面区域内的位置时，可利用所述对应关系将检测图像中的异常位置转换得到3D打印设备所制造的该异常三维物体的实际位置。
所述检测装置可以将所定位的残缺或畸变三维物体作为检测结果提供给技术人员和/或3D打印设备。或者，当所述检测装置与3D打印设备的控制装置相连时，所述检测装置还可以将该残缺或畸变三维物体提供给控制装置。当所述检测装置将检测结果提供给技术人员时，技术人员可及时得到异常的三维物体以及所对应的位置。当所述检测装置将检测结果提供3D打印设备的控制装置时，所述控制装置可基于所述检测结果调整打印策略。例如，当3D打印设备制造多个三维物体时，利用所确定的发生异常物体的位置，可调整继续打印剩余三维物体或者暂停打印。
上述利用当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时所拍摄的检测图像进行三维物体制造过程的检测系统，可单独地或与前述掉件检测系统一并被配置在3D打印设备中。所述3D打印设备仍可如图2所示，故而，在此不再赘述。
其中，上述任一检测系统中的拍摄装置21可在出厂前被定位在位于透明底部下方的位置。所述检测系统中的检测装置22可与控制装置15集成在一起或被单独配置。
所述控制装置15连接所述Z轴驱动机构13和能量辐射系统14，用于基于所述检测系统的检测结果控制所述Z轴驱动机构13和能量辐射系统14。
例如，所述控制装置和检测装置共用一个或多个处理器、存储器等用于进行数学、数据和逻辑运算的硬件，以及共用与拍摄装置的数据接口和与Z轴驱动机构和能量辐射系统的控制接口，所述控制装置和检测装置通过程序接口传递检测结果，利用检测装置中的程序监听并获取数据接口所提供的检测图像，以及利用控制装置中的程序向控制接口输出相应的控制指令。其中，所述控制指令包括但不限于：输出下一幅用于描述切片图案的数据(如分层图像、或扫描矢量数据等)，对驱动电机的控制指令，以及控制Z轴驱动机构和能量辐射系统停止、启动、暂停指令等。
在一些具体示例中，当所述检测系统检测到最新的横截面轮廓出现缺失或畸变时，控制装置基于所接收的检测结果向Z轴驱动机构和能量辐射系统输出暂停指令，以供技术人员对相应产品进行清理。
在又一些具体示例中，当同时打印多个三维物体时，所述控制装置当基于所述检测结果确定所制造的三维物体存在异常时，调整后续打印策略并按照调整后的打印策略控制所述Z轴驱动机构和/或能量辐射系统。
在此，所述检测结果中包含检测到的残缺三维物体的位置，所述控制装置基于所确定的位置调整向所述能量辐射系统输出对应产品的切片图案的数据。例如，不予向能量辐射系统输出对应残缺三维物体的后续切片图案的数据。又如，在控制Z轴驱动机构移动时不予考虑对应3D构件模型的各层层高。如此既可保证剩余三维物体的正常打印，又可避免对已出现异常的三维物体进行无意义固化操作。
请参阅图4，其显示为又一实施方式中的检测方法的流程图。所述检测方法用于检测3D打印设备的制造过程，其中，3D打印设备可为底面曝光的3D打印设备。所述检测方法可当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时拍摄检测图像，并通过对所拍摄的检测图像的分析检测当前制造的三维物体是否发生异常。其中，所述检测方法可由上述检测系统来执行，或由其他能够执行下述步骤的检测系统来执行。
其中，对于底面曝光的3D打印设备包括：成型室、位于所述成型室底面的能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层。所述能量辐射系统将能量辐射到成型室底面时将使得成型室底面被照射范围内的材料被固化成固化层，该固化层被累积附着在构件平台上。当能量辐射系统因输出功率功率降低、长时间使用而失准、能量辐射分布不均匀等情况而导致所固化的固化层异常时，将产生所制造的三维物体的某一段或若干横截面缺失或畸变。为了检测上述异常，所述检测方法包括以下步骤：
在步骤S210中，当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像。
在此，利用拍摄装置来获取检测图像。所述拍摄装置可受3D打印设备中的控制装置控制拍照时机。其中，所述控制装置可与Z轴驱动机构和能量辐射系统相连，用以协调控制Z轴驱动机构和能量辐射系统执行逐层固化操作。当控制装置控制能量辐射系统得到固化层且尚未控制Z轴驱动机构进行剥离时，或者当控制装置控制Z轴驱动机构将构件平台向成型室底面移动以便与成型室底面相距一固化层间隔时，向所述拍摄装置发出拍照指令，所述拍摄装置拍摄成型室内的影像以得到一检测图像。例如，所述控制装置在检测到切片图案的数据辐射完成时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动至相距成型室底面一固化层距离时，向拍摄装置发出拍照指令。
需要说明的是，上述拍照指令的发出时机仅为举例而非对本申请的限制。事实上发出所述拍照指令的目的在于控制拍摄装置将包含最接近成型室底面已固化的固化层轮廓的影像并提供给检测装置。
在另一些实施方式中，所述拍摄装置仅受检测系统中的检测装置控制，则所述拍摄装置基于检测装置的拍照指令而拍摄检测图像。在一具体示例中，所述检测装置获取控制装置对Z轴驱动机构和能量辐射系统的控制指令，并基于所述控制指令即可或延时向拍摄装置发出拍照指令。例如，检测装置在接收到控制装置的能量辐射结束的控制指令时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，检测装置在接收到控制装置的竖直移动结束的控制指令时或在延时一短暂时长后，向拍摄装置发出拍照指令，并获取相应的检测图像。
在步骤S220中，通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。其中，可利用检测系统中的检测装置来执行。所述检测装置可通过数据线或程序接口读取3D打印设备中存储的描述3D构件模型中各切片图案的数据，所述能量辐射系统通过逐一辐射各切片图案的数据以累积3D构件模型成对应的三维物体。其中，所述数据举例由分层图像的像素数据或用于指示能量束扫描的矢量数据来描述。
在此，所述检测装置预先获取3D打印设备对应所检测的固化层轮廓的切片图案的数据，并将所得到的切片图案的数据所描绘的轮廓A与所拍摄的检测图像中的对应三维物体横截面图案(即固化层图案)的轮廓B进行相符程度的评价。其中，所述相符程度的评价包括但不限于：轮廓A与轮廓B的最大偏差值、或平均偏差值是否落入相应误差容忍范围，轮廓A与轮廓B的特征(如拐点、角点、弧线等)的数量值和位置偏差等是否落入相应误差容忍范围。若所得到的检测结果为两轮廓相符，则继续接收下一幅检测图像以及对应的切片图案；反之，则检测所述3D打印设备所制造的三维物体异常。
在一些实施方式中，受能量辐射系统和拍摄装置在实际物理空间中的位置关系影响所述相符程度的评价中无法忽视因上述位置关系而带来的误差。因此，对所接收的检测图像中的轮廓B或者轮廓A需要进行矫正以消除上述误差。检测装置再基于矫正后的两个轮廓进行相符程度的评价。
在另一些实施方式中，所拍摄的检测图像中包含所述校准标记。其中，校准标记被设置在成型室底面上。所述校准标记位于能量辐射系统所辐射的范围之外。所述校准标记举例为点状、块状标记，并贴于成型室底面。所述检测方法还包括基于所述校准标记矫正所述检测图像的步骤。例如，预设有校准标记的形状和多个校准标记之间的位置关系，所述检测装置通过识别校准标记以及通过矫正检测图像中校准标记之间的位置关系来矫正整幅检测图像。再基于矫正后的检测图像中所提取的横截面图案的轮廓与对应固化层的切片图案的轮廓进行相符程度的评价。
为了更快速地从检测图像中识别横截面图案，所述检测装置重点检测所述检测图像中对应成型室底面的区域。
在一种实施方式中，检测装置根据预设的成型室底面在检测图像中检测区域，在该检测区域内获取横截面图案，并进行相似程度评价。其中，所述拍摄装置可在出厂前被定位了在3D打印设备上的安装位置，对应地，在检测装置中可预先得到并保存成型室底面范围对应到图像中的区域。例如，检测装置可仅矫正检测图像中所预设的对应成型室底面范围的区域，再对矫正后的区域中的轮廓进行提取以及相符程度处理，若依据所得到的相符程度确定所制造的三维物体无异常，则等待接收下一次当新的固化层贴近或位于成型室底面时所拍摄的检测图像，反之则确定所制造的三维物体异常。
在另一实施方式中，检测装置可利用成型室底面的校准标记确定检测图像中的检测区域，并在该检测区域内检测横截面图案，基于检测结果确定所制造的三维物体是否异常。例如，所述检测装置仅矫正和检测检测图像中由校准标记所围区域内的横截面图案的轮廓，若依据所得到的相符程度确定所制造的三维物体无异常，则等待接收下一次当新的固化层贴近或位于成型室底面时所拍摄的检测图像，反之则确定所制造的三维物体异常。
所述检测方法通过当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时拍摄检测图像，并对检测图像进行轮廓相符程度的检测，来确定能量辐射系统辐射操作是否导致所制造的三维物体异常。由此，无需对3D打印设备的各关键部分进行改造，并能够实现在三维物体制造期间对所制造的物体予以实时检测。
所述检测方法还包括将检测信息予以提示的步骤。例如，当检测到所述异常时，在显示装置上显示提示消息。又如，当检测到所述异常时，将相应的提示消息通过短信或网络发送到相应智能终端上，所述智能终端可利用短信音或消息窗予以提示。再如，当检测到所述异常时，将相应的提示消息通过电子邮件发送到邮箱服务器及邮箱配置终端。
需要说明的是，所述检测方法不仅能够通过对检测图像的分析得到是否发生上述异常，还包括当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时定位相应三维物体的步骤。
在一些实施方式中，3D打印设备同时制造多个三维物体时，当基于检测结果确定其中的三维物体异常时，所述检测装置可根据异常部分的轮廓在各横截面所对应物体中的位置，确定相应异常的三维物体。例如，检测装置通过检测所述检测图像中各轮廓的排布位置，确定发生异常的三维物体的位置。
在又一些实施方式中，所述检测装置可利用预设的图像像素与实际透明底面单位尺寸的对应关系，以及异常的轮廓在检测图像中透明底面区域内的位置时，可利用所述对应关系将检测图像中的异常位置转换得到3D打印设备所制造的该异常三维物体的实际位置。
所述检测装置可以将所定位的残缺或畸变三维物体作为检测结果提供给技术人员和/或3D打印设备。或者，当所述检测装置与3D打印设备的控制装置相连时，所述检测装置还可以将该残缺或畸变三维物体提供给控制装置。当所述检测装置将检测结果提供给技术人员时，技术人员可及时得到异常的三维物体以及所对应的位置。当所述检测装置将检测结果提供3D打印设备的控制装置时，所述控制装置可基于所述检测结果调整打印策略。例如，当3D打印设备制造多个三维物体时，利用所确定的发生异常物体的位置，可调整继续打印剩余三维物体或者暂停打印。
利用图2所示的检测系统的结构，本申请还提供一种用于检测能量辐射系统的检测系统。该检测系统中的拍摄装置21用于在所述能量辐射系统14向所述成型室投射图像期间，拍摄所投射的图像以得到检测图像。检测装置22用于通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统14的能量。在此，所述检测系统所检测的3D打印设备通常被放置在固定的、便于观察的环境光下。为此，检测系统可通过分析图像来确定能量辐射系统所辐射的能量。在一些实施方式中，为了确保检测系统在自动检测期间具备稳定的环境光，使得历次检测系统所检测的图像的灰度不受环境光变化而影响。在此，所述检测系统还包括：光环境提供装置，其布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定的光环境。所述光环境提供装置可外置于3D打印设备。例如，所述光环境提供装置可利用外部光源(如LED灯)为拍摄装置提供光环境。
在一些实施方式中，所述光环境提供装置包括隔离屏障和光源。其中，所述隔离屏障用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离。所述光源设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
在此，所述隔离屏障主要起遮光或反光作用。例如，遮光屏障为遮光板、反光板、遮光布、反光布或者遮光罩等。所述光源可在3D打印设备工作期间始终提供光环境。或依据闪光灯原理，所述光源在所述拍摄装置进行拍照时提供光环境以确保拍摄装置的稳定曝光。所述光源可以是LED光源、或闪光灯等。
检测系统中的拍摄装置可放置在任何能够获取到能量辐射系统所辐射出的位置。以顶面曝光的3D打印设备为例，所述拍摄装置可安装在能量辐射系统侧，并向材料表面(即打印基准面)拍摄检测图像。以顶面曝光的3D打印设备为例，所述拍摄装置可安装在能量辐射系统侧，并向成型室底面(即打印基准面)拍摄检测图像。为了兼顾上述各检测系统所能检测的项目，所述拍摄装置位于成型室底面下方。例如，位于紧邻3D打印设备中能量辐射系统的位置。又如，位于与所述能量辐射系统一预设间隔的位置。
为此，所述拍摄装置用于当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像。其中，对于底面曝光的3D打印设备来说，其打印基准面为成型室底面。
与前述检测掉件的方式类似，所述拍摄装置可受3D打印设备中的控制装置控制拍照时机。其中，所述控制装置可与Z轴驱动机构和能量辐射系统相连，用以协调控制Z轴驱动机构和能量辐射系统执行逐层固化操作。当控制装置控制能量辐射系统得到固化层且尚未控制Z轴驱动机构进行剥离时，或者当控制装置控制Z轴驱动机构将构件平台向成型室底面移动以便与成型室底面相距一固化层间隔时，再或者，当控制装置控制能量辐射系统将能量辐射到位于成型室底面的标定板上时，所述拍摄装置发出拍照指令，所述拍摄装置拍摄成型室内的影像以得到一检测图像。例如，所述控制装置在检测到切片图案的数据辐射完成时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动至相距成型室底面一固化层距离时，向拍摄装置发出拍照指令。
需要说明的是，上述拍照指令的发出时机仅为举例而非对本申请的限制。事实上发出所述拍照指令的目的在于控制拍摄装置拍摄用于检测能量辐射系统所输出能量的检测图像并提供给检测装置。
在另一些实施方式中，所述拍摄装置仅受检测系统中的检测装置控制，则所述拍摄装置基于检测装置的拍照指令而拍摄检测图像。在一具体示例中，所述检测装置获取控制装置对Z轴驱动机构和能量辐射系统的控制指令，并基于所述控制指令即可或延时向拍摄装置发出拍照指令。例如，检测装置在接收到控制装置的能量辐射结束的控制指令时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，检测装置在接收到控制装置的竖直移动结束的控制指令时或在延时一短暂时长后，向拍摄装置发出拍照指令，并获取相应的检测图像。再如，检测装置在接收到控制装置的发射能量辐射的控制指令的一延时后，向拍摄装置发出拍照指令，并获取相应的检测图像。其中，所述延时用于确保能量辐射稳定。
所述检测装置用于通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量。
在此，所述拍摄装置所拍摄的检测图像中包含经能量辐射系统所选择性固化的横截面图案或者用于形成固化层的分层图像。所述检测装置通过分析检测图像中横截面图案或分层图像的灰度变化来获得能量辐射系统所输出的能量。例如，检测一段时间间隔两幅检测图像的灰度偏差，并基于所述灰度偏差是否超出预设灰度阈值来确定能量辐射系统所输出的能量是否已衰减。又如，检测一段时间间隔两幅检测图像的灰度偏差分布，并基于所述灰度偏差分布是否超出预设分布梯度来确定能量辐射系统所输出的能量分布是否异常。其中，所述时间间隔可以日、月、年为单位进行设置。所比对的两幅检测图像中所包含的横截面图案并非一定相同，可根据两幅检测图像中重叠区域的灰度偏差来检测能量辐射系统所输出的能量的衰减程度。
为了更准确地检测能量辐射系统所辐射的能量，所述检测装置需预存标准图像。其中，所述标准图像可标记了能量辐射系统初始时所能辐射的范围内各辐射位置的灰度值。所述标准图像可在出厂前预先保存在检测装置中。
在一些实施方式中，所述检测装置和拍摄装置被后续装配在3D打印设备上，故，所述标准图像不易预先获取并保存在检测装置中。故而，在3D打印设备工作期间，所述检测装置收集所获取的检测图像中各像素点的灰度以填充标准图像中各像素点的灰度。
在此，所获取的检测图像并非一定用于检测能量辐射系统的输出能量，还可以用于检测掉件、横截面残缺或畸变等制造异常。所述检测装置在标准图像中各像素点灰度值不完整的情况下，将历次检测的检测图像的灰度值补充到标准图像中，以便短时间内完善标准图像中的各像素点灰度。在收集标准图像的各像素点灰度期间，所述检测装置认定能量辐射系统的衰减在可容忍误差范围内。当所收集的检测图像中包含标准图像中未被赋值的区域，换言之，所收集的标准图像与标准图像中包含不重叠的区域，将该不重叠的区域各像素点的灰度值赋予标准图像的对应区域中，标准图像中已赋值的区域则不予重新赋值。
当构建完成标准图像后，所述检测装置按照预设的时间间隔对能量辐射系统的能量变化进行检测。
在此，所述检测装置首先检测所获取的检测图像中截面图案的灰度与已构建的标准图像的灰度之间的灰度偏差，其检测方式包括但不限于以下至少一种：1)检测两幅图像中灰度均值的灰度差，2)检测两幅图像中每个像素点的灰度差，3)检测两幅图像相重叠区域的灰度均值或各像素点的灰度差。
接着，所述检测装置根据预设的各梯度灰度变化与能量变化(或功率变化)的对应关系，计算所检测的灰度片差所对应的能量变化值。当基于所述能量变化值确定能量辐射系统所输出的能量发生衰减时，所述检测装置确定能量辐射系统异常，反之，则等待下一次针对能量辐射系统的检测图像。
在此，以扫描式的能量辐射系统为例，所述能量辐射系统包含光束发射器和振镜，所述检测装置利用灰度均值的偏差能确定光束发射器当固化单位层高的固化层时所对应的能量衰减。以面曝光的能量辐射系统为例，能量辐射系统包含投影装置，所述检测装置利用各像素点的灰度差能得到投影装置的能量衰减及能量分布情况。例如，请参阅图5，其显示为标准图像与所获取的检测图像的灰度差的分布示意图，根据该示意图的描述，所述检测装置通过分析检测图像与标准图像相重叠区域(P1+P2区域)的各像素点灰度差得到：在P1区域的灰度差均值与在P2区域的灰度差均值。所述检测装置还可以根据P1和P2区域的灰度差均值以及预设的灰度与能量的对应分布关系确定能量辐射系统中投影装置对应投影P1和P2区域的能量分布数据。
所述检测装置当所得到的检测结果不符合预设的能量辐射系统的能量辐射规律时，将所述检测结果提供给3D打印设备的控制装置以供其根据检测结果调整能量辐射系统的后续能量辐射方式。
例如，对于包含扫描式能量辐射系统的3D打印设备来说，其根据所述检测结果按照预设的光束能量衰减和补偿方案对后续辐射单位层厚的输出能量进行补偿。又如，对于包含面曝光式的能量辐射系统的3D打印设备来说，其根据所述检测结果并按照预设的能量分布与灰度补偿方案，对后续分层图像所覆盖的区域灰度进行调整。
所得到的检测结果还可以被发送给技术人员，为此，所述检测系统还包括提示装置。所述提示装置与所述检测装置数据相连，用以将所得到的检测信息予以提示。例如，所述提示装置可以是3D打印设备上的显示装置。当所述检测装置检测到所述异常时，在显示装置上显示提示消息。又如，所述提示装置可以是技术人员的智能终端。当所述检测装置检测到所述异常时，将相应的提示消息通过短信或网络发送到相应智能终端上，所述智能终端可利用短信音或消息窗予以提示。再如，所述提示装置可以是技术人员的邮箱服务器及邮箱配置终端。当所述检测装置检测到能量变化时，将相应的提示消息通过电子邮件发送到邮箱服务器及邮箱配置终端。
上述利用在能量辐射系统辐射期间所拍摄的检测图像进行能量辐射系统的检测，可单独地或与前述掉件检测系统和/或横截面异常的检测系统一并被配置在3D打印设备中。所述3D打印设备仍可如图2所示，故而，在此不再赘述。
其中，上述任一检测系统中的拍摄装置可在出厂前被定位在位于透明底部下方的位置。所述检测系统中的检测装置可与控制装置集成在一起或被单独配置在3D打印设备中。
所述控制装置连接所述Z轴驱动机构和能量辐射系统，用于基于所述检测系统的检测结果控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统。
例如，所述控制装置和检测装置共用一个或多个处理器、存储器等用于进行数学、数据和逻辑运算的硬件，以及共用与拍摄装置的数据接口和与Z轴驱动机构和能量辐射系统的控制接口，所述控制装置和检测装置通过程序接口传递检测结果，利用检测装置中的程序监听并获取数据接口所提供的检测图像，以及利用控制装置中的程序向控制接口输出相应的控制指令。其中，所述控制指令包括但不限于：输出下一幅用于描述切片图案的数据(如分层图像、或扫描矢量数据等)，对驱动电机的控制指令，以及控制Z轴驱动机构和能量辐射系统停止、启动、暂停指令等。
在一些具体示例中，对于扫描式能量辐射系统来说，当所述检测系统检测到能量辐射系统辐射到成型室底面的能量异常时，控制装置根据所述检测结果中的能量衰减数据调整所述能量辐射系统所输出的能量值。其中，所述能量衰减数据可由灰度偏差来描述或由经对应换算后的衰减后的能量值(或功率值)来描述。例如，所述检测装置当检测到灰度偏差大于等于预设灰度偏差门限时，或者当所检测到的能量衰减数据达到或超出预设能量衰减门限时确定能量异常；并将所检测的灰度偏差或能量衰减数据作为检测结果提供给3D打印设备的控制装置。控制装置根据检测结果中的灰度偏差按照预设的光束能量衰减和补偿方案对后续辐射单位层厚的输出能量进行补偿。其中，所述灰度偏差门限和能量衰减门限可以是大于等于零的数值。
在又一些具体示例中，当基于所述检测结果确定所述能量辐射系统所输出的能量分布异常时，控制装置根据所述检测结果中的灰度偏差分布调整分层图像的灰度分布。其中，所述能量分布异常举例包括：灰度分布或能量分布的梯度变化异常、检测图像的灰度分布与预设的标准图像的灰度分布规律不符等。例如，检测图像相对于标准图像中相邻的灰度分布区域的梯度差大于1个梯度。所述检测装置当检测到能量衰减数据的分布不符合预设的能量分布条件时，将用于表示各能量分布的灰度偏差均值、灰度(或能量)分布等级或能量衰减数据，以及各自所对应的投影范围作为检测结果提供给控制装置。所述控制装置根据所述检测结果中的灰度差分布信息并按照预设的能量衰减与灰度补偿方案，对后续分层图像所覆盖的区域灰度进行调整。
上述针对能量辐射系统的能量调整方式还可以依据本公司另一份公开号为107053663A的专利申请中所提及的能量、灰度调整方案，并全部引用于此。在此不再详述。利用上述针对能量辐射系统的能量的检测系统，3D打印设备可延长能量辐射系统的工作寿命。
请参阅图6，其显示为本申请又一检测方法的流程图。所述检测方法用于检测3D打印设备使用过程中能量辐射系统的能量变化。其中，3D打印设备可为底面曝光的3D打印设备或顶面曝光的3D打印设备。所述检测方法可由上述检测系统来执行，或由其他能够执行下述步骤的检测系统来执行。
在步骤S310中，当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像。
在此，可利用检测系统中的拍摄装置来获取检测图像。其中，所述拍摄装置可放置在任何能够获取到能量辐射系统所辐射出的位置。以顶面曝光的3D打印设备为例，所述拍摄装置可安装在能量辐射系统侧，并向材料表面(即打印基准面)拍摄检测图像。以顶面曝光的3D打印设备为例，所述拍摄装置可安装在能量辐射系统侧，并向成型室底面(即打印基准面)拍摄检测图像。为了兼顾上述各检测系统所能检测的项目，所述拍摄装置位于成型室底面下方。例如，位于紧邻3D打印设备中能量辐射系统的位置。又如，位于与所述能量辐射系统一预设间隔的位置。
为此，所述拍摄装置用于当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像。其中，对于底面曝光的3D打印设备来说，其打印基准面为成型室底面。
与前述检测掉件的方式类似，所述拍摄装置可受3D打印设备中的控制装置控制拍照时机。其中，所述控制装置可与Z轴驱动机构和能量辐射系统相连，用以协调控制Z轴驱动机构和能量辐射系统执行逐层固化操作。当控制装置控制能量辐射系统得到固化层且尚未控制Z轴驱动机构进行剥离时，或者当控制装置控制Z轴驱动机构将构件平台向成型室底面移动以便与成型室底面相距一固化层间隔时，再或者，当控制装置控制能量辐射系统将能量辐射到位于成型室底面的标定板上时，所述拍摄装置发出拍照指令，所述拍摄装置拍摄成型室内的影像以得到一检测图像。例如，所述控制装置在检测到切片图案的数据辐射完成时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，当所述控制装置控制Z轴驱动机构移动至相距成型室底面一固化层距离时，向拍摄装置发出拍照指令。
需要说明的是，上述拍照指令的发出时机仅为举例而非对本申请的限制。事实上发出所述拍照指令的目的在于控制拍摄装置拍摄用于检测能量辐射系统所输出能量的检测图像并提供给检测装置。
在另一些实施方式中，所述拍摄装置仅受检测系统中的检测装置控制，则所述拍摄装置基于检测装置的拍照指令而拍摄检测图像。在一具体示例中，所述检测装置获取控制装置对Z轴驱动机构和能量辐射系统的控制指令，并基于所述控制指令即可或延时向拍摄装置发出拍照指令。例如，检测装置在接收到控制装置的能量辐射结束的控制指令时，向拍摄装置发出拍照指令。又如，检测装置在接收到控制装置的竖直移动结束的控制指令时或在延时一短暂时长后，向拍摄装置发出拍照指令，并获取相应的检测图像。再如，检测装置在接收到控制装置的发射能量辐射的控制指令的一延时后，向拍摄装置发出拍照指令，并获取相应的检测图像。其中，所述延时用于确保能量辐射稳定。
在步骤S320中，通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量。
在此，可利用检测线系统中的检测装置来执行。其中，所述拍摄装置所拍摄的检测图像中包含经能量辐射系统所选择性固化的横截面图案或者用于形成固化层的分层图像。所述检测装置通过分析检测图像中横截面图案或分层图像的灰度变化来获得能量辐射系统所输出的能量。例如，检测一段时间间隔两幅检测图像的灰度偏差，并基于所述灰度偏差是否超出预设灰度阈值来确定能量辐射系统所输出的能量是否已衰减。又如，检测一段时间间隔两幅检测图像的灰度偏差分布，并基于所述灰度偏差分布是否超出预设分布梯度来确定能量辐射系统所输出的能量分布是否异常。其中，所述时间间隔可以日、月、年为单位进行设置。所比对的两幅检测图像中所包含的横截面图案并非一定相同，可根据两幅检测图像中重叠区域的灰度偏差来检测能量辐射系统所输出的能量变化。
为了更准确地检测能量辐射系统所辐射的能量，所述检测装置需预存标准图像。其中，所述标准图像可标记了能量辐射系统初始时所能辐射的范围内各辐射位置的灰度值。所述标准图像可在出厂前预先保存在检测装置中。
在一些实施方式中，所述检测装置和拍摄装置被后续装配在3D打印设备上，故，所述标准图像不易预先获取并保存在检测装置中。故而，在3D打印设备工作期间，所述检测装置收集所获取的检测图像中各像素点的灰度以填充标准图像中各像素点的灰度。
在此，所获取的检测图像并非一定用于检测能量辐射系统的输出能量，还可以用于检测掉件、横截面残缺或畸变等制造异常。所述检测装置在标准图像中各像素点灰度值不完整的情况下，将历次检测的检测图像的灰度值补充到标准图像中，以便短时间内完善标准图像中的各像素点灰度。在收集标准图像的各像素点灰度期间，所述检测装置认定能量辐射系统的衰减在可容忍误差范围内。当所收集的检测图像中包含标准图像中未被赋值的区域，换言之，所收集的标准图像与标准图像中包含不重叠的区域，将该不重叠的区域各像素点的灰度值赋予标准图像的对应区域中，标准图像中已赋值的区域则不予重新赋值。
当构建完成标准图像后，所述检测装置按照预设的时间间隔对能量辐射系统的能量变化进行检测。
在此，所述检测装置首先检测所获取的检测图像中截面图案的灰度与已构建的标准图像的灰度之间的灰度偏差，其检测方式包括但不限于以下至少一种：1)检测两幅图像中灰度均值的灰度差，2)检测两幅图像中每个像素点的灰度差，3)检测两幅图像相重叠区域的灰度均值或各像素点的灰度差。
接着，所述检测装置根据预设的各梯度灰度变化与能量变化(或功率变化)的对应关系，计算所检测的灰度片差所对应的能量变化值。当基于所述能量变化值确定能量辐射系统所输出的能量发生衰减时，所述检测装置确定能量辐射系统异常，反之，则等待下一次针对能量辐射系统的检测图像。
在此，以扫描式的能量辐射系统为例，所述能量辐射系统包含光束发射器和振镜，所述检测装置利用灰度均值的偏差能确定光束发射器当固化单位层高的固化层时所对应的能量衰减。以面曝光的能量辐射系统为例，能量辐射系统包含投影装置，所述检测装置利用各像素点的灰度差能得到投影装置的能量衰减及能量分布情况。例如，请参阅图5，其显示为标准图像与所获取的检测图像的灰度差的分布示意图，根据该示意图的描述，所述检测装置通过分析检测图像与标准图像相重叠区域(P1+P2区域)的各像素点灰度差得到：在P1区域的灰度差均值与在P2区域的灰度差均值。所述检测装置还可以根据P1和P2区域的灰度差均值以及预设的灰度与能量的对应分布关系确定能量辐射系统中投影装置对应投影P1和P2区域的能量分布数据。
所述检测方法还包括当所得到的检测结果不符合预设的能量辐射系统的能量辐射规律时，将所述检测结果提供给3D打印设备的控制装置的步骤，以供控制装置根据检测结果调整能量辐射系统的后续能量辐射方式。其中，所述能量辐射规律包括但不限于：能量分布规律和/或所输出的能量规律。其中，所述能量分布规律举例包括：基于标准图像的灰度分布而确定的能量分布。所输出的能量规律举例包括：能量衰减未达到或未超出了预设的能量衰减门限、或灰度偏差未达到或未超出了预设的灰度偏差门限等。其中，所述灰度偏差门限和能量衰减门限可以是大于等于零的数值。以扫描式能量辐射系统为例，当检测到所输出的能量异常时，根据所述检测结果按照预设的光束能量衰减和补偿方案对后续辐射单位层厚的输出能量进行补偿。以面曝光式的能量辐射系统为例，当检测到能量分布异常时，根据所述检测结果并按照预设的能量衰减与灰度补偿方案，对后续分层图像所覆盖的区域灰度进行调整。其中，各检测结果中包含所检测到的用于描述能量辐射系统异常的数据，如灰度偏差、能量衰减数据等。
所述检测方法还包括将所得到的检测信息发送给对应技术人员的提示装置。例如，所述提示装置可以是3D打印设备上的显示装置。当所述检测装置检测到所述异常时，在显示装置上显示提示消息。又如，所述提示装置可以是技术人员的智能终端。当所述检测装置检测到所述异常时，将相应的提示消息通过短信或网络发送到相应智能终端上，所述智能终端可利用短信音或消息窗予以提示。再如，所述提示装置可以是技术人员的邮箱服务器及邮箱配置终端。当所述检测装置检测到能量衰减时，将相应的提示消息通过电子邮件发送到邮箱服务器及邮箱配置终端。
利用上述任一或多个检测系统对3D打印设备进行检测能有效提高3D打印设备的成品率以及延长使用寿命。
需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请的部分或全部可借助软件并结合必需的通用硬件平台来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可包括其上存储有机器可执行指令的一个或多个机器可读介质，这些指令在由诸如计算机、计算机网络或其他电子设备等一个或多个机器执行时可使得该一个或多个机器根据本申请的实施例来执行操作。机器可读介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(紧致盘-只读存储器)、磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读介质。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。

Claims (42)

1.一种检测系统，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、位于所述成型室底面的能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其特征在于，所述检测系统包括：
拍摄装置，用于当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；
检测装置，与所述拍摄装置相连，用于通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置检测所述检测图像中位于成型室底面与固化层之间的间隙处的图案，并当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时确定所制造的三维物体异常。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时定位发生残缺三维物体。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，还包括：光环境提供装置，布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定的光环境。
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述光环境提供装置包括：
隔离屏障，用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离；
光源，设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，还包括提示装置，与所述检测装置相连，用以将检测信息予以提示。
7.一种检测系统，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其特征在于，所述检测系统包括：
拍摄装置，用于当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；
检测装置，与所述拍摄装置相连，用于通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，还包括：设置在成型室上的校准标记；
所述拍摄装置所拍摄的检测图像中包含所述校准标记；
所述检测装置还用于基于所述校准标记矫正所述检测图像。
9.根据权利要求7或8所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置检测所述检测图像中截面图案与同一固化层的切片图案相符程度，以确定所制造的三维物体是否异常。
10.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，还包括：光环境提供装置，布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定的光环境。
11.根据权利要求10所述的检测系统，其特征在于，所述光环境提供装置包括：
隔离屏障，用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离；
光源，设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
12.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，还包括提示装置，与所述检测装置数据相连，用以将所得到的检测信息予以提示。
13.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时定位相应三维物体。
14.一种检测系统，用于检测3D打印设备的能量辐射系统，其特征在于，所述检测系统包括：
拍摄装置，用于在所述能量辐射系统向所述成型室投射图像期间，拍摄所投射的图像以得到检测图像；
检测装置，与所述拍摄装置相连，用于通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量。
15.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置检测所述检测图像中截面图案的灰度与预设的标准图像的灰度之间的灰度偏差，以确定所述能量辐射系统所输出的能量是否异常。
16.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置收集所获取的检测图像中各像素点的灰度以填充标准图像中各像素点的灰度。
17.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，所述检测装置通过比对所述标准图像和检测图像中相重叠区域的灰度确定所述灰度偏差。
18.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，还包括：光环境提供装置，布置于所述能量辐射系统周围，用于在所述拍摄装置拍摄期间提供稳定光环境。
19.根据权利要求18所述的检测系统，其特征在于，所述光环境提供装置包括：
隔离屏障，用于将至少所述能量辐射系统的照射范围与外界环境进行隔离；
光源，设置于隔离屏障内，用于为所述拍摄装置提供稳定的光环境。
20.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，还包括提示装置，与所述检测装置数据相连，用以将所得到的检测信息予以提示。
21.一种3D打印设备，其特征在于，包括：
成型室，用于盛放待成型的材料；
能量辐射系统，位于所述成型室底面，用于根据所接收切片图案的数据选择性固化所述材料以形成固化层；
构件平台，用于累积附着所述固化层；
Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于调整所述构件平台与所述成型室底面之间的间距；
如权利要求1-6中任一所述的检测系统，用于对由固化层累积而成的三维物体的制造过程进行检测；
控制装置，用于基于所述检测系统的检测结果控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统。
22.根据权利要求21所述的3D打印设备，其特征在于，所述控制装置还用于当基于所述检测结果确定所制造的三维物体存在异常时，调整后续打印策略并按照调整后的打印策略控制所述Z轴驱动机构和/或能量辐射系统。
23.一种3D打印设备，其特征在于，包括：
成型室，用于盛放待成型的材料；
能量辐射系统，位于所述成型室底面，用于根据所接收切片图案的数据选择性固化材料以形成固化层；
构件平台，位于所述成型室中，用于累积附着所述固化层；
Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于调整所述构件平台与所述成型室底面之间的间距；
如权利要求7-13中任一所述的检测系统，用于对由固化层累积而成的三维物体的制造过程进行检测；
控制装置，用于基于所述检测系统的检测结果控制所述Z轴驱动机构和能量辐射系统。
24.根据权利要求23所述的3D打印设备，其特征在于，所述控制装置还用于当基于所述检测结果确定所制造的三维物体存在异常时，调整后续打印策略并按照调整后的打印策略控制所述Z轴驱动机构和/或能量辐射系统。
25.一种3D打印设备，其特征在于，包括：
能量辐射系统，位于所述成型室底面，用于根据所接收切片图案的数据选择性固化材料以形成固化层；
如权利要求14-20中任一所述的检测系统，用于对所述能量辐射系统照射的图像进行检测。
26.根据权利要求25所述的3D打印设备，其特征在于，还包括控制装置，用于执行以下步骤：
当基于检测结果确定所述能量辐射系统所输出的能量存在异常时，根据所述检测结果中的能量异常数据调整所述能量辐射系统所输出的能量值；和/或
当基于所述检测结果确定所述能量辐射系统所输出的能量分布异常时，根据所述检测结果中的灰度偏差分布调整分层图像的灰度分布。
27.一种检测方法，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、位于所述成型室底面的能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其特征在于，所述检测方法包括：
当所述构件平台带动累积附着固化层自所述成型室底面剥离后，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；
通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
28.根据权利要求27所述的检测方法，其特征在于，所述过分析检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体过程的异常的方式包括：检测所述检测图像中位于成型室底面与构件平台之间的间隙处的图案，并当基于检测结果确定所制造的三维物体残缺时确定所制造的三维物体异常。
29.根据权利要求27所述的检测方法，其特征在于，当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时还包括：定位发生异常三维物体的步骤。
30.根据权利要求27所述的检测方法，其特征在于，还包括将所检测到的检测信息予以提示的步骤。
31.一种检测方法，用于3D打印设备，该3D打印设备包括：成型室、能量辐射系统和构件平台，其中，所述构件平台累积附着在所述成型室中经所述能量辐射系统选择性固化的固化层，其特征在于，所述检测方法包括：
当所述构件平台上累积附着的固化层贴近或位于所述成型室中的打印基准面时，拍摄所述成型室内的影像以得到检测图像；
通过分析所述检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程。
32.根据权利要求31所述的检测方法，其特征在于，所述拍摄装置所拍摄的检测图像中包含所述校准标记；
所述方法还包括基于所述校准标记矫正所述检测图像的步骤。
33.根据权利要求31所述的检测方法，其特征在于，所述通过分析检测图像检测所述3D打印设备制造三维物体的过程的方式包括：检测所述检测图像中截面图案与同一固化层的切片图案相符程度，以确定所制造的三维物体是否异常。
34.根据权利要求31所述的检测方法，其特征在于，还包括将所检测到的检测信息予以提示的步骤。
35.根据权利要求31所述的检测方法，其特征在于，当基于检测结果确定所制造的三维物体异常时还包括：定位发生异常三维物体的步骤。
36.一种检测方法，用于检测3D打印设备的能量辐射系统，其特征在于，所述检测方法包括：
在所述能量辐射系统向所述成型室投射图像期间，拍摄所投射的图像以得到检测图像；
通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量。
37.根据根据权利要求36所述的检测方法，其特征在于，所述通过分析所述检测图像检测所述能量辐射系统的能量的步骤包括：通过检测所述检测图像中截面图案的灰度与预设的标准图像的灰度之间的灰度偏差，以确定所述能量辐射系统所输出的能量是否异常。
38.根据权利要求36所述的检测方法，其特征在于，还包括收集所获取的检测图像中各像素点的灰度以填充标准图像中各像素点的灰度的步骤。
39.根据权利要求36所述的检测方法，其特征在于，所述检测图像中截面图案的灰度与预设的标准图像的灰度之间的灰度偏差的方式包括：通过比对所述标准图像和检测图像中相重叠区域的灰度确定所述灰度偏差的步骤。
40.根据权利要求36所述的检测方法，其特征在于，还包括将所得到的检测信息予以提示的步骤。
41.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于保存来自拍摄装置的检测图像以及至少一个计算机程序；
至少一个处理器；
当所述一个或多个计算机程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行：如权利要求27-30中任一所述的方法，如权利要求31-35中任一所述的方法，或者如权利要求36-40中任一所述的方法。
42.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有来自拍摄装置的检测图像以及至少一个计算机程序；
当所述一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时，执行:如权利要求27-30中任一所述的方法，如权利要求31-35中任一所述的方法，或者如权利要求36-40中任一所述的方法。
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