CN111168064B - 一种基于增材制造的支撑自动修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于增材制造的支撑自动修复方法，具体按照如下步骤实施：步骤1，相机采集成形过程中每层支撑的打印图像信息，反馈至计算机控制系统；步骤2，计算机控制系统识别当前层的支撑打印情况是否正常，若存在支撑打印失败区域，则对打印失败区域轮廓特征进行提取，并在轮廓内生成修复路径；步骤3，调用修复路径对打印失败的区域进行修复打印。本发明的一种基于增材制造的支撑自动修复方法，在局部支撑打印失败时，及时进行检测识别，并进行修复，缩短成形周期，提高打印效率，而且可减少零件成形失败的风险，进一步地也可降低生产过程中的人工成本。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，涉及一种基于增材制造的支撑自动修复方法。
背景技术
随着激光选区熔化(SLM)成形技术的不断发展，使用该种工艺对复杂结构零件的成形工艺及效率越来越迫切。正常情况下，对于复杂结构的零件成行过程中首先会在基材上面添加一定厚度的网格支撑，当网格支撑成形完成后再在支撑上成形零件实体。增加支撑目的为1)为零件悬空部分或角度较小的区域起到支撑作用；2)有利于零件的成形过程中累积热量的扩散；3)对零件成形过程中由于应力集中产生的变形起到拉伸和防护作用等，因此支撑结构在金属零件的成形过程中有着至关重要的作用。
在SLM打印过程中，有时会出现局部支撑打印失败的现象，进而影响零件的后续的成形。基于此问题，一般的处理办法是暂停打印，人工进行支撑的修补，人工操作一方面处理时间相对较长，效率较低；另一方面依赖人的操作难免存在操作失误的现象，从而增加零件成形失败的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于增材制造的支撑自动修复方法，在局部支撑打印失败时，及时进行检测识别，并进行修复，缩短成形周期，提高打印效率，而且可减少零件成形失败的风险，进一步地也可降低生产过程中的人工成本。
本发明所采用的技术方案是，一种基于增材制造的支撑自动修复方法，具体按照如下步骤实施：
步骤1，被打印层支撑图像生成
相机采集成形过程中每层支撑的打印图像信息，反馈至计算机控制系统；
步骤2，识别当前层的支撑打印情况是否正常
计算机控制系统识别当前层的支撑打印情况是否正常，若存在支撑打印失败区域，则对打印失败区域轮廓特征进行提取，然后在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径；
步骤3，调用修复路径对打印失败的区域进行修复打印。
本发明的特征还在于，
步骤1具体为：
当铺完一层粉末并将当前层支撑打印完成后，相机对打印层进行图像采集，并将图像信息反馈至计算机控制系统。
步骤2具体为：
计算机控制系统接收相机采集打印图像信息，并在后台调用当前层的打印程序，将程序转换图像信息，与相机采集的实际打印层图像进行比较，由于打印失败区域的网格支撑不规范，其图像上对应区域的灰度与当前层原始图像对应位置的灰度不一致，因此，在原始层中对灰度不一致的区域进行坐标提取，生成支撑打印失败区域的轮廓，具体判定过程如下：
若实际打印层图像与原始层图像灰度一致，则当前层打印正常，成形平台下降一个切片层厚，然后进行下一层的铺粉以及相应层支撑打印；
若实际打印层图像与原始层图像灰度不一致，则该层支撑存在打印失败区域，通过灰度对比提取打印失败区域的轮廓，然后在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径。
步骤3具体为：
假设当前层为第a层，则成形平台下降一个切片层厚后进行铺粉，然后继续进行第a层的修复打印：计算机控制系统(1)先调用该切片层的原始打印程序进行打印，然后调用支撑修复路径进行修复打印，重复此方式进行1-3次的修复，若修复次数≥2，则每次修复完成后均需使成形平台降一个层厚，并完成铺粉动作，然后进行下一次的修复打印。
当当前层修复完成后从第a+1层开始进行正常打印：即修复完成后从a+1层开始只调用原程序进行打印，同时按照步骤1-3进行判断：查看当前打印层支撑打印是否正常，若打印正常则持续打印，若存在打印失败区域则提取失败区域轮廓，在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径，并按照步骤3进行修复打印。
本发明的有益效果是：本发明一种基于增材制造的支撑自动修复方法，可有效解决在增材制造过程中支撑打印失败所造成的零件打印风险，当支撑产生成形缺陷时，计算机可自动识别并自动修复存在打印缺陷的支撑区域，提高零件的成形质量，且可降低生产过程中的人工成本以及最大程度地缩短零件的成形周期，提高零件的生产效率。
附图说明
图1是本发明一种增基于材制造的支撑自动修复方法的流程图；
图2本发明一种增基于材制造的支撑自动修复方法的支撑修复原理图；
图3是本发明一种增基于材制造的支撑自动修复方法中相机的设置位置图。
图中，1.计算机控制系统，2.相机，3.成形仓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种基于增材制造的支撑自动修复方法，其流程如图1所示，其原理如图2所示，具体按照如下步骤实施：
步骤1，被打印层支撑图像生成
如图3所示，相机2设置在成形仓顶部，通过线缆电连接计算机控制系统1，相机2采集成形过程中每层支撑的打印图像信息，反馈至计算机控制系统1，具体为：
当铺完一层粉末并将当前层支撑打印完成后，相机2对打印层进行图像采集，并将图像信息反馈至计算机控制系统1；
步骤2，识别当前层的支撑打印情况是否正常
计算机控制系统1识别当前层的支撑打印情况是否正常，若存在支撑打印失败区域，则对打印失败区域轮廓特征进行提取，并在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径；具体为：
计算机控制系统1接收相机2采集打印图像信息，并在后台调用当前层的打印程序，将程序转换图像信息，与相机采集的实际打印层图像进行比较，由于打印失败区域的网格支撑不规范，其图像上对应区域的灰度与当前层原始图像对应位置的灰度不一致，因此，在原始层中对灰度不一致的区域进行坐标提取，生成支撑打印失败区域的轮廓，具体判定过程如下：
若实际打印层图像与原始层图像灰度一致，则当前层打印正常，成形平台下降一个切片层厚，然后进行下一层的铺粉以及相应层支撑打印；
若实际打印层图像与原始层图像灰度不一致，则该层支撑存在打印失败区域，通过灰度对比提取打印失败区域的轮廓，并在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径；
步骤3，调用修复路径对打印失败的区域进行修复打印，具体为：
假设当前层为第a层，则成形平台下降一个切片层厚后进行铺粉，然后继续进行第a层的修复打印：计算机控制系统1先调用该切片层的原始打印程序进行打印，然后调用支撑修复路径进行修复打印，重复此方式进行1-3次的修复，若修复次数≥2，则每次修复完成后均需使成形平台降一个层厚，并完成铺粉动作，然后进行下一次的修复打印。
当前层修复完成后从第a+1层开始进行正常打印：即修复完成后从a+1层开始只调用原程序进行打印，同时按照步骤步骤1-3进行判断：查看当前打印层支撑打印是否正常，若打印正常则持续打印，若存在打印失败区域则提取失败区域轮廓，并在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径并按照步骤3进行修复打印。
Claims (1)
1.一种基于增材制造的支撑自动修复方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：
步骤1，被打印层支撑图像生成
相机(2)采集成形过程中每层支撑的打印图像信息，反馈至计算机控制系统(1)，具体为：
当铺完一层粉末并将当前层支撑打印完成后，相机(2)对打印层进行图像采集，并将图像信息反馈至计算机控制系统(1)；
步骤2，识别当前层的支撑打印情况是否正常
计算机控制系统(1)识别当前层的支撑打印情况是否正常，若存在支撑打印失败区域，则对打印失败区域轮廓特征进行提取，并在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径；具体为：
计算机控制系统(1)接收相机(2)采集打印图像信息，并在后台调用当前层的打印程序，将程序转换图像信息，与相机采集的实际打印层图像进行比较，由于打印失败区域的网格支撑不规范，其图像上对应区域的灰度与当前层原始图像对应位置的灰度不一致，因此，在原始层中对灰度不一致的区域进行坐标提取，生成支撑打印失败区域的轮廓，具体判定过程如下：
若实际打印层图像与原始层图像灰度一致，则当前层打印正常，成形平台下降一个切片层厚，然后进行下一层的铺粉以及相应层支撑打印；
若实际打印层图像与原始层图像灰度不一致，则该层支撑存在打印失败区域，通过灰度对比提取打印失败区域的轮廓，并在轮廓内生成向量间距、向量功率、扫描速度均固定的填充向量，作为支撑失败区域的修复路径；
步骤3，调用修复路径对打印失败的区域进行修复打印；具体为：
假设当前层为第a层，则成形平台下降一个切片层厚后进行铺粉，然后继续进行第a层的修复打印：计算机控制系统(1)先调用该切片层的原始打印程序进行打印，然后调用支撑修复路径进行修复打印，重复此方式进行1-3次的修复，若修复次数≥2，则每次修复完成后均需使成形平台降一个层厚，并完成铺粉动作，然后进行下一次的修复打印；
当当前层修复完成后从第a+1层开始进行正常打印：即修复完成后从a+1层开始只调用原程序进行打印，同时按照步骤步骤1-3进行判断：查看当前打印层支撑打印是否正常，若打印正常则持续打印，若存在打印失败区域则提取失败区域轮廓，生成支撑修复路径并按照步骤3进行修复打印。
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