CN109080142A - 一种3d打印机喷头运动轨迹检测装置 - Google Patents

一种3d打印机喷头运动轨迹检测装置 Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，包括打印喷头、挤出装置、搅拌装置、打印平台、中央处理装置、控制装置、图像采集装置、图像处理装置、目标识别装置、运动轨迹比对装置、存储装置、显示装置以及报警装置。该装置实现对3D打印机喷头运动轨迹的检测，并将检测到的运动轨迹与预设标准轨迹进行比较，进而可获知3D打印机打印出的模型与预设参数的偏差，图像处理装置包括图像增强模块和图像锐化模块，其中，图像采集装置的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与图像锐化模块的输入端连接，图像锐化模块的输出端与目标识别装置的输入端连接。

Description

一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置
技术领域
本发明公开了一种打印机喷头运动轨迹检测装置，具体是一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，属于3D打印机测试领域。
背景技术
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。
目前，对3D打印机喷头采取电机控制驱动，但是，电机驱动容易造成3D打印机喷头在打印过程中出现偏差，但是目前无法对该偏差进行人为预估，也就是说，无法准确知晓3D打印机打印出的模型与预设参数的偏差，进而制约了3D打印机的发展。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，实现对3D打印机喷头运动轨迹的检测，并将检测到的运动轨迹与预设标准轨迹进行比较，进而可获知3D打印机打印出的模型与预设参数的偏差。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其包括打印喷头、挤出装置、搅拌装置、打印平台、中央处理装置、控制装置、图像采集装置、图像处理装置、目标识别装置、运动轨迹比对装置、存储装置、显示装置以及报警装置；
其中，打印喷头位于打印平台的上方，中央处理装置的输出端与报警装置的输入端连接，控制装置的输入端、存储装置的输入端以及显示装置的输入端分别与中央处理装置的输出端连接，控制装置的输出端与搅拌装置的输入端连接，控制装置的输出端与挤出装置的输入端连接，挤出装置与打印喷头连接，图像采集装置的输出端与图像处理装置的输入端连接，图像处理装置的输出端与目标识别装置的输入端连接，目标识别装置的输出端与运动轨迹比对装置的输入端连接，运行轨迹比对装置的输出端与中央处理装置的输入端连接；
其中，图像采集装置位于打印喷头的一侧，用于采集打印喷头在YZ面内的运动图像信息。
优选的，图像处理装置包括图像增强模块和图像锐化模块；
其中，图像采集装置的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与图像锐化模块的输入端连接，图像锐化模块的输出端与目标识别装置的输入端连接。
优选的，图像采集装置采集打印喷头在YZ平面内运行的图像信息，并将采集的每一帧图像信息传输至图像处理装置，图像处理装置对每一帧图像信息进行处理后，将处理后的图像信息传输至目标识别装置；
目标识别装置获取图像处理装置内的每一帧图像信息，将每一帧图像信息按时间轴顺序排列为第1至第N数据帧，N为不小于2的正整数，根据第1至第N数据帧作为数据帧集合，将上述数据帧集合拟合为3D打印机喷头运动轨迹，并将喷头运动轨迹传输至运动轨迹比对装置。
优选的，运动轨迹比对装置将接收到的喷头运动轨迹与喷头预设运动轨迹进行比对，若喷头运动轨迹与喷头预设运动轨迹不一致，则中央处理装置控制报警装置发送报警信息，中央处理装置控制显示装置对喷头运动轨迹进行显示，中央处理装置控制存储装置保存喷头运动轨迹。
优选的，中央处理装置将对3D打印机的喷头控制信号传输至控制装置，控制装置根据控制信号对搅拌装置和挤出装置进行控制，搅拌装置对打印机材料进行搅拌，挤出装置根据控制装置的控制信号对打印喷头提供打印材料。
优选的，图像采集装置包括CCD图像摄取装置。
优选的，中央处理装置包括ARM芯片。
优选的，报警装置为声光报警器，显示装置为液晶显示器。
优选的，将图像采集装置传输至图像处理装置的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，对图像f(x,y)进行图像增强处理，图像增强后的图像二维函数为s(x,y)，其中，图像g(x,y)为对图像f(x,y)进行预处理后的图像，其中，
其中，k、q为自定义参数，k的取值范围为(0,1)，q的取值范围为[ln2k，lnk]。
优选的，对上述图像s(x,y)进行锐化处理，经过锐化处理后图像二维函数为h(x,y)，其中，
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，利用打印喷头、挤出装置、搅拌装置、打印平台、中央处理装置、控制装置、图像采集装置、图像处理装置、目标识别装置、运动轨迹比对装置、存储装置、显示装置以及报警装置，实现对3D打印机喷头运动轨迹的检测，并将检测到的运动轨迹与预设标准轨迹进行比较，进而可获知3D打印机打印出的模型与预设参数的偏差；
(2)本发明提供一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其中的图像处理装置对采集的图像分别进行图像增强、图像锐化处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对3D打印机喷头运动的图像信息的辨识精度，能够提高对3D打印机喷头运动轨迹的检测精度。
附图说明
图1为本发明的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置的示意图；
图2为本发明的图像处理装置的示意图；
1-打印喷头；2-挤出装置；3-搅拌装置；4-打印平台；5-中央处理装置；6-控制装置；7-图像采集装置；8-图像处理装置；9-目标识别装置；10-运动轨迹比对装置；11-存储装置；12-显示装置；13-报警装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示：一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，包括打印喷头1、挤出装置2、搅拌装置3、打印平台4、中央处理装置5、控制装置6、图像采集装置7、图像处理装置8、目标识别装置9、运动轨迹比对装置10、存储装置11、显示装置12以及报警装置13；
其中，所述打印喷头1位于所述打印平台4的上方，所述中央处理装置)的输出端与所述报警装置13的输入端连接，所述控制装置6的输入端、所述存储装置11的输入端以及所述显示装置12的输入端分别与所述中央处理装置5的输出端连接，所述控制装置6的输出端与所述搅拌装置3的输入端连接，所述控制装置6的输出端与所述挤出装置2的输入端连接，所述挤出装置2与所述打印喷头1连接，所述图像采集装置7的输出端与所述图像处理装置8的输入端连接，所述图像处理装置8的输出端与所述目标识别装置9的输入端连接，所述目标识别装置9的输出端与所述运动轨迹比对装置10的输入端连接，所述运行轨迹比对装置10的输出端与所述中央处理装置5的输入端连接；
其中，所述图像采集装置7位于所述打印喷头1的一侧，用于采集所述打印喷头1在YZ面内的运动图像信息。
3D打印机喷头运动轨迹检测装置还可以使用另一个图像采集装置采集打印喷头1在XY面内的运动图像信息，并将采集到的图像信息传输至图像处理装置8，目标识别装置9根据另一个图像处理装置内的每一帧图像信息，将每一帧图像信息按时间轴顺序排列为第1至第N数据帧，所述N为不小于2的正整数，根据所述第1至第N数据帧作为数据帧集合，将上述数据帧集合拟合为3D打印机喷头运动轨迹，并将所述喷头运动轨迹传输至所述运动轨迹比对装置10。
如图2所示，所述图像处理装置8包括图像增强模块和图像锐化模块。
其中，所述图像采集装置7的输出端与所述图像增强模块的输入端连接，所述图像增强模块的输出端与所述图像锐化模块的输入端连接，所述图像锐化模块的输出端与所述目标识别装置9的输入端连接。
具体地，所述图像采集装置7采集所述打印喷头1在YZ平面内运行的图像信息，并将采集的每一帧图像信息传输至所述图像处理装置8，所述图像处理装置8对每一帧图像信息进行处理后，将处理后的图像信息传输至所述目标识别装置9；
所述目标识别装置9获取所述图像处理装置8内的每一帧图像信息，将每一帧图像信息按时间轴顺序排列为第1至第N数据帧，所述N为不小于2的正整数，根据所述第1至第N数据帧作为数据帧集合，将上述数据帧集合拟合为3D打印机喷头运动轨迹，并将所述喷头运动轨迹传输至所述运动轨迹比对装置10。
具体地，所述运动轨迹比对装置10将接收到的所述喷头运动轨迹与喷头预设运动轨迹进行比对，若所述喷头运动轨迹与喷头预设运动轨迹不一致，则所述中央处理装置5控制所述报警装置13发送报警信息，所述中央处理装置5控制所述显示装置12对所述喷头运动轨迹进行显示，所述中央处理装置5控制所述存储装置11保存所述喷头运动轨迹。
具体地，喷头预设运动轨迹为中央处理装置5根据用户对3D打印机预设参数进行建模的喷头运动轨迹。
具体地，所述中央处理装置5将对3D打印机的喷头控制信号传输至所述控制装置6，所述控制装置6根据所述控制信号对搅拌装置3和挤出装置2进行控制，所述搅拌装置3对打印机材料进行搅拌，所述挤出装置2根据所述控制装置6的所述控制信号对所述打印喷头1提供打印材料。
具体地，所述图像采集装置7包括CCD图像摄取装置。
具体地，所述中央处理装置5包括ARM芯片。
具体地，所述报警装置13为声光报警器，所述显示装置12为液晶显示器。
具体地，将所述图像采集装置7传输至所述图像处理装置8的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，对图像f(x,y)进行图像增强处理，图像增强后的图像二维函数为s(x,y)，其中，图像g(x,y)为对所述图像f(x,y)进行预处理后的图像，其中，
其中，k、q为自定义参数，k的取值范围为(0,1)，q的取值范围为[ln2k，lnk]。
具体地，对上述图像s(x,y)进行锐化处理，经过锐化处理后图像二维函数为h(x,y)，其中，
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于：包括打印喷头(1)、挤出装置(2)、搅拌装置(3)、打印平台(4)、中央处理装置(5)、控制装置(6)、图像采集装置(7)、图像处理装置(8)、目标识别装置(9)、运动轨迹比对装置(10)、存储装置(11)、显示装置(12)以及报警装置(13)；
其中，所述打印喷头(1)位于所述打印平台(4)的上方，所述中央处理装置(5)的输出端与所述报警装置(13)的输入端连接，所述控制装置(6)的输入端、所述存储装置(11)的输入端以及所述显示装置(12)的输入端分别与所述中央处理装置(5)的输出端连接，所述控制装置(6)的输出端与所述搅拌装置(3)的输入端连接，所述控制装置(6)的输出端与所述挤出装置(2)的输入端连接，所述挤出装置(2)与所述打印喷头(1)连接，所述图像采集装置(7)的输出端与所述图像处理装置(8)的输入端连接，所述图像处理装置(8)的输出端与所述目标识别装置(9)的输入端连接，所述目标识别装置(9)的输出端与所述运动轨迹比对装置(10)的输入端连接，所述运行轨迹比对装置(10)的输出端与所述中央处理装置(5)的输入端连接；
其中，所述图像采集装置(7)位于所述打印喷头(1)的一侧，用于采集所述打印喷头(1)在YZ面内的运动图像信息。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，所述图像处理装置(8)包括图像增强模块和图像锐化模块；
其中，所述图像采集装置(7)的输出端与所述图像增强模块的输入端连接，所述图像增强模块的输出端与所述图像锐化模块的输入端连接，所述图像锐化模块的输出端与所述目标识别装置(9)的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，所述图像采集装置(7)采集所述打印喷头(1)在YZ平面内运行的图像信息，并将采集的每一帧图像信息传输至所述图像处理装置(8)，所述图像处理装置(8)对每一帧图像信息进行处理后，将处理后的图像信息传输至所述目标识别装置(9)；
所述目标识别装置(9)获取所述图像处理装置(8)内的每一帧图像信息，将每一帧图像信息按时间轴顺序排列为第1至第N数据帧，所述N为不小于2的正整数，根据所述第1至第N数据帧作为数据帧集合，将上述数据帧集合拟合为3D打印机喷头运动轨迹，并将所述喷头运动轨迹传输至所述运动轨迹比对装置(10)。
4.根据权利要求3所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，所述运动轨迹比对装置(10)将接收到的所述喷头运动轨迹与喷头预设运动轨迹进行比对，若所述喷头运动轨迹与喷头预设运动轨迹不一致，则所述中央处理装置(5)控制所述报警装置(13)发送报警信息，所述中央处理装置(5)控制所述显示装置(12)对所述喷头运动轨迹进行显示，所述中央处理装置(5)控制所述存储装置(11)保存所述喷头运动轨迹。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，所述中央处理装置(5)将对3D打印机的喷头控制信号传输至所述控制装置(6)，所述控制装置(6)根据所述控制信号对搅拌装置(3)和挤出装置(2)进行控制，所述搅拌装置(3)对打印机材料进行搅拌，所述挤出装置(2)根据所述控制装置(6)的所述控制信号对所述打印喷头(1)提供打印材料。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，所述图像采集装置(7)包括CCD图像摄取装置。
7.根据权利要求1所述的3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，所述中央处理装置(5)包括ARM芯片。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，所述报警装置(13)为声光报警器，所述显示装置(12)为液晶显示器。
9.根据权利要求2所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，将所述图像采集装置(7)传输至所述图像处理装置(8)的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，对图像f(x,y)进行图像增强处理，图像增强后的图像二维函数为s(x,y)，其中，图像g(x,y)为对所述图像f(x,y)进行预处理后的图像，其中，
其中，k、q为自定义参数，k的取值范围为(0,1)，q的取值范围为[ln2k，lnk]。
10.根据权利要求9所述的一种3D打印机喷头运动轨迹检测装置，其特征在于，对上述图像s(x,y)进行锐化处理，经过锐化处理后图像二维函数为h(x,y)，其中，
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