CN111804912B - 3d打印机的换刀监控系统及换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印机的换刀监控系统及换刀方法，包括：光源装置，光源装置布置在打印基准平台的上方；相机装置，相机装置位于粉料成型腔的上方；图像处理系统，图像处理系统与工控机通信连接，图像处理系统与相机装置通信连接以获取与光学图像相对应的图像信号，并且将图像信号转化成数字信号；刮刀切换装置，刮刀切换装置包括安装承载架、刮刀臂、手动刮刀机构以及自动刮刀机构，刮刀臂平移设置在安装承载架上，手动刮刀机构设在刮刀臂上并且包括第一刮刀，自动刮刀机构设在刮刀臂上并且包括第二刮刀。本发明能够实时监控打印产品的每个打印层，并且在当前打印层出现质量问题时能够及时替换刮刀，从而保证打印产品的质量。

Description

3D打印机的换刀监控系统及换刀方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印机的换刀监控系统及换刀方法。

背景技术

目前，3D打印金属设备使用的刮刀有橡胶刮刀、钢刮刀、陶瓷刮刀、毛刷等等，无论使用哪种刮刀都会出现刮刀刃损坏的情况，其中橡胶刮刀相对较软，打印大的产品时，由于刮刀刃长时间与产品表面摩擦，很容易使刮刀磨损，铺粉面出现划痕，从而导致打印的产品有问题。因此，我们需要保证铺粉质量；3D打印的成型原理决定了3D金属设备打印的产品必须埋在粉末里，产品在打印过程中受应力、热效应、设备自身软硬件等不可控因素的影响，很容易导致打印精度不合格，从而增加生产成本，浪费资源。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种3D打印机的换刀监控系统及换刀方法，能够实时监控打印产品的每个打印层，并且在当前打印层出现质量问题时能够及时替换刮刀，从而保证打印产品的质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种3D打印机的换刀监控系统，所述3D打印机包括工控机以及打印基准平台，打印基准平台上开设有沿打印基准平台长度方向并排布置、且开口均朝上的粉料供给腔和粉料成型腔，粉料成型腔内设有可升降且承载产品的成型基板，所述换刀监控系统包括：

光源装置，光源装置布置在打印基准平台的上方以将光束投射至位于成型基板上的打印产品；

相机装置，相机装置位于粉料成型腔的上方以拍摄打印产品的当前打印层的光学图像；

图像处理系统，图像处理系统与工控机通信连接，图像处理系统与相机装置通信连接以获取与光学图像相对应的图像信号，并且将图像信号转化成数字信号；

刮刀切换装置，刮刀切换装置与工控机通信连接，刮刀切换装置包括安装承载架、刮刀臂、手动刮刀机构以及自动刮刀机构，刮刀臂平移设置在安装承载架上，手动刮刀机构设在刮刀臂上并且包括第一刮刀，自动刮刀机构设在刮刀臂上并且包括第二刮刀；

在第一刮刀铺粉时，图像处理系统对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机，若所述数字信号与所述切片数据不一致，工控机向刮刀切换装置发出换刀指令，下调第二刮刀的高度，以使第二刮刀接替第一刮刀的铺粉作业。

优选地，所述安装承载架设在打印基准平台宽度方向上的一侧，安装承载架上设有沿平行于打印基准平台长度方向的方向延伸的轨道；所述刮刀臂位于打印基准平台的上方并且沿平行于打印基准平台宽度方向的方向延伸，刮刀臂朝向安装承载架的一端滑动设置在轨道上，刮刀臂的一侧开设有沿刮刀臂延伸方向贯通的第一容置槽，刮刀臂的另一侧开设有沿刮刀臂延伸方向贯通的第二容置槽；所述手动刮刀机构还包括螺旋调节器以及第一刀架条，螺旋调节器包括转动螺杆和调节旋钮，转动螺杆上下延伸并且定轴转动地穿设在刮刀臂上，转动螺杆的顶端与调节旋钮连接，转动螺杆的底端伸入至第一容置槽内，第一刀架条上下运动地设置在第一容置槽内并且具有与转动螺杆螺纹配合的第一螺纹孔，第一刮刀安装在第一刀架条上；所述自动刮刀机构还包括驱动电机、调节丝杆、以及第二刀架条，驱动电机设在刮刀臂上并且与工控机通信连接，调节丝杆上下延伸，调节丝杆的顶端与驱动电机传动连接，调节丝杆的底端伸入至第二容置槽内，第二刀架条上下运动地设置在第二容置槽内并且具有与调节丝杆螺纹配合的第二螺纹孔，第二刮刀安装在第二刀架条上。

优选地，所述光源装置包括安装框架以及发光器，安装框架布置在相机装置和打印基准平台之间，安装框架内设有透明反光镜，发光器设在安装框架的一侧。

优选地，所述相机装置包括闭路电视摄像头，闭路电视摄像头向下对齐成型基板。

优选地，所述相机装置包括CCD图像传感器。

本发明还提供一种采用上述换刀监控系统的换刀方法，包括以下步骤：

S1，使用手动刮刀机构的第一刮刀进行铺粉作业；

S2，通过相机装置实时拍摄打印产品的当前打印层的光学图像；

S3，通过图像处理系统通过图像处理方法将与光学图像相对应的图像信号转化成数字信号，并且对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机；若所述数字信号与所述切片数据不一致，工控机向刮刀切换装置发出换刀指令，下调第二刮刀的高度，以使第二刮刀接替第一刮刀的铺粉作业；若所述数字信号与所述切片数据一致，使第一刮刀继续铺粉作业。

优选地，在步骤S3中，所述换刀指令包括：

将第二刮刀下调至与第一刮刀等高的高度，使第二刮刀进行刮粉作业，通过相机装置拍摄在第二刮刀工作状态下打印产品的当前打印层的光学图像，通过图像处理系统将与光学图像相对应的图像信号转化成数字信号，并且对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机；若所述数字信号与所述切片数据不一致，再同步将第二刮刀和所述成型基板下调与预设铺粉层厚度相等的高度；若所述数字信号与所述切片数据一致，使第二刮刀继续刮粉作业。

优选地，在步骤S3中，所述图像处理方法包括：

(a)图像二值化；

(b)图像阈值分割；

(c)图像取反。

优选地，所述预设打印层的切片数据为工作人员在打印前输入工控机的标准信号，标准信号与质量合格的打印产品的每个打印层相对应。

优选地，在步骤S2中，所述3D打印机的激光器每烧结一层由第一刮刀铺设的粉末，所述相机装置就拍摄一次光学图像。

如上所述，本发明的3D打印机的换刀监控系统及换刀方法，具有以下有益效果：在本发明中，光源装置将光束投射至位于成型基板上的打印产品，相机装置实时拍摄打印产品的当前打印层的光学图像，图像处理系统获取与光学图像相对应的图像信号，并且可根据图像要素将图像信号转化成数字信号。当刮刀切换装置的第一刮刀铺粉时，图像处理系统对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机，若上述数字信号与上述切片数据不一致，工控机向刮刀切换装置发出换刀指令，下调第二刮刀的高度，以使第二刮刀接替第一刮刀的铺粉作业。因此，本发明的3D打印机的换刀监控系统能够实时监控打印产品的每个打印层，并且在当前打印层出现质量问题时能够及时替换刮刀，从而保证打印产品的质量。

附图说明

图1显示为本发明的3D打印机的换刀监控系统的示意图；

图2显示为光源装置和相机装置的示意图；

图3显示为刮刀切换装置的立体图；

图4显示为刮刀臂、手动刮刀机构以及自动刮刀机构的装配立体图；

图5显示为刮刀臂和手动刮刀机构的剖视图；

图6显示为刮刀臂和自动刮刀机构的剖视图；

图7显示为图6中A部分的放大图；

图8显示为图6中B部分的放大图。

元件标号说明

01 光源装置

011 安装框架

012 发光器

013 透明反光镜

02 相机装置

021 闭路电视摄像头

03 图像处理系统

04 刮刀切换装置

1 打印基准平台

11 粉料供给腔

12 粉料成型腔

2 安装承载架

21 轨道

211 滑槽

3 刮刀臂

31 第一容置槽

32 第二容置槽

33 滑块

34 竖直臂部

35 水平臂部

4 手动刮刀机构

41 螺旋调节器

411 转动螺杆

412 调节旋钮

42 第一刀架条

43 第一刮刀

431 第一内刀身板

432 第一外刀身板

432a 勾持边

433 第一刀刃

433a 被勾持部

433b 刮粉端

5 自动刮刀机构

51 驱动电机

52 第二刀架条

53 第二刮刀

531 第二内刀身板

532 第二外刀身板

533 第二刀刃

533a 被夹持部

533b 刮粉头

54 调节丝杆

55 联轴器

6 工控机

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、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，并非用以限定本发明可实施的限定条件，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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。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，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2、图3以及图4所示，本发明提供一种3D打印机的换刀监控系统，上述3D打印机包括工控机6以及打印基准平台1，打印基准平台1上开设有沿打印基准平台1长度方向并排布置、且开口均朝上的粉料供给腔11和粉料成型腔12，粉料成型腔12内设有可升降且承载产品的成型基板，上述换刀监控系统包括：

光源装置01，光源装置01布置在打印基准平台1的上方以将光束投射至位于成型基板上的打印产品；

相机装置02，相机装置02位于粉料成型腔12的上方以拍摄打印产品的当前打印层的光学图像；

图像处理系统03，图像处理系统03与工控机6通信连接，图像处理系统03与相机装置02通信连接以获取与光学图像相对应的图像信号，并且将图像信号转化成数字信号；

刮刀切换装置04，刮刀切换装置04与工控机6通信连接，刮刀切换装置04包括安装承载架2、刮刀臂3、手动刮刀机构4以及自动刮刀机构5，刮刀臂3平移设置在安装承载架2上，手动刮刀机构4设在刮刀臂3上并且包括第一刮刀43，自动刮刀机构5设在刮刀臂3上并且包括第二刮刀53；

在第一刮刀43铺粉时，图像处理系统03对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机6，若上述数字信号与上述切片数据不一致，工控机6向刮刀切换装置04发出换刀指令，下调第二刮刀53的高度，以使第二刮刀53接替第一刮刀43的铺粉作业。

在本发明中，光源装置01将光束投射至位于成型基板上的打印产品，相机装置02实时拍摄打印产品的当前打印层的光学图像，图像处理系统03获取与光学图像相对应的图像信号，并且可根据图像要素(如色相、亮度)将图像信号转化成数字信号。当刮刀切换装置04的第一刮刀43铺粉时，图像处理系统03对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据(预设打印层的切片数据可以储存在工控机6内并且可被图像处理系统03提取，或者储存在图像处理系统03内)进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机6，若上述数字信号与上述切片数据不一致，工控机6向刮刀切换装置04发出换刀指令，下调第二刮刀53的高度，以使第二刮刀53接替第一刮刀43的铺粉作业。例如，如果打印产品的当前打印层出现严重的划痕，则上述数字信号与上述切片数据不一致。因此，本发明的3D打印机的换刀监控系统能够实时监控打印产品的每个打印层，并且在当前打印层出现质量问题时能够及时替换刮刀，从而保证打印产品的质量。

如图2所述，为了便于上述相机装置02拍摄打印产品的当前打印层的光学图像，上述光源装置01包括安装框架011以及发光器012，安装框架011布置在相机装置02和打印基准平台1之间，安装框架011内设有透明反光镜013，发光器012设在安装框架011的一侧。透明反光镜013的设置能够避免发光器012布置在相机装置02和打印基准平台1之间，并且能够使由打印产品反射的光束透过透明反光镜013之后进入相机装置02。

进一步的，上述相机装置02包括闭路电视摄像头021，闭路电视摄像头021向下对齐成型基板。上述相机装置02包括CCD图像传感器。

本发明还提供一种采用上述换刀监控系统的换刀方法，包括以下步骤：

S1，使用手动刮刀机构4的第一刮刀43进行铺粉作业；

S2，通过相机装置02实时拍摄打印产品的当前打印层的光学图像；

S3，通过图像处理系统03通过图像处理方法将与光学图像相对应的图像信号转化成数字信号，并且对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机6；若上述数字信号与上述切片数据不一致，工控机6向刮刀切换装置04发出换刀指令，下调第二刮刀53的高度，以使第二刮刀53接替第一刮刀43的铺粉作业；若上述数字信号与上述切片数据一致，使第一刮刀43继续铺粉作业。

上述换刀方法能够实时监控打印产品的每个打印层，并且在当前打印层出现质量问题时能够及时替换刮刀，从而保证打印产品的质量。

为了提高上述刮刀切换装置04的换刀动作的高效性，在步骤S3中，上述换刀指令包括：

将第二刮刀53下调至与第一刮刀43等高的高度，使第二刮刀53进行刮粉作业，通过相机装置02拍摄在第二刮刀53工作状态下打印产品的当前打印层的光学图像，通过图像处理系统03将与光学图像相对应的图像信号转化成数字信号，并且对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机6；若上述数字信号与上述切片数据不一致，再同步将第二刮刀53和上述成型基板下调与预设铺粉层厚度相等的高度；若上述数字信号与上述切片数据一致，使第二刮刀53继续刮粉作业。

在步骤S3中，上述图像处理方法包括：

(a)图像二值化：图像二值化就是将图像上的像素点的灰度值(白色为255，黑色为0)设置为0或255，然后使整个图像呈现出明显的黑白效果。

(b)图像阈值分割：图像分割是指根据灰度、彩色、空间纹理、几何形状等特征把图像划分成多个互不相交的区域，使得这些特征在同一区域内，表现出一致性或相似性，而在不同区域间表现出明显的不同。简单的讲，就是在一幅图像中，把目标从背景中分离出来，以便于进一步处理。

(c)图像取反：图像取反就是对原来图像中的像素值进行交换，也就是说，将原来图像中数值为0的像素变为1，数值为1的像素变为0。

上述预设打印层的切片数据为工作人员在打印前输入工控机6的标准信号，标准信号与质量合格的打印产品的每个打印层相对应。

在步骤S2中，上述3D打印机的激光器每烧结一层由第一刮刀43铺设的粉末，上述相机装置02就拍摄一次光学图像。

如图3、图4、图5以及图6所示，上述刮刀切换装置的具体结构如下：

安装承载架2，安装承载架2设在打印基准平台1宽度方向上的一侧，安装承载架2上设有沿平行于打印基准平台1长度方向的方向延伸的轨道21；

刮刀臂3，刮刀臂3位于打印基准平台1的上方并且沿平行于打印基准平台1宽度方向的方向延伸，刮刀臂3朝向安装承载架2的一端滑动设置在轨道21上，刮刀臂3的一侧开设有沿刮刀臂3延伸方向贯通的第一容置槽31，刮刀臂3的另一侧开设有沿刮刀臂3延伸方向贯通的第二容置槽32；

手动刮刀机构4，手动刮刀机构4包括螺旋调节器41、第一刀架条42以及第一刮刀43，螺旋调节器41包括转动螺杆411和调节旋钮412，转动螺杆411上下延伸并且定轴转动地穿设在刮刀臂3上，转动螺杆411的顶端与调节旋钮412连接，转动螺杆411的底端伸入至第一容置槽31内，第一刀架条42上下运动地设置在第一容置槽31内并且具有与转动螺杆411螺纹配合的第一螺纹孔，第一刮刀43安装在第一刀架条42上；

自动刮刀机构5，自动刮刀机构5包括驱动电机51、调节丝杆54、第二刀架条52以及第二刮刀53，驱动电机51设在刮刀臂3上并且与工控机通信连接，调节丝杆54上下延伸，调节丝杆54的顶端与驱动电机51传动连接，调节丝杆54的底端伸入至第二容置槽32内，第二刀架条52上下运动地设置在第二容置槽32内并且具有与调节丝杆54螺纹配合的第二螺纹孔，第二刮刀53安装在第二刀架条52上。

在本发明中，对于手动刮刀机构4：转动螺杆411的顶端与调节旋钮412连接，转动螺杆411的底端伸入至第一容置槽31内，第一刀架条42上下运动地设置在第一容置槽31内并且具有与转动螺杆411螺纹配合的第一螺纹孔。如此设置，当需要降低第一刮刀43的高度时，工作人员朝预设旋转方向旋拧调节旋钮412，转动螺杆411定轴转动；由于第一刀架条42与转动螺杆411螺纹配合，第一刀架条42向下运动，第一刮刀43随第一刀架条42向下运动。同理，当需要提升第一刮刀43的高度时，工作人员朝反向于预设旋转方向的方向旋拧调节旋钮412。对于自动刮刀机构5：调节丝杆54的顶端与驱动电机51传动连接，调节丝杆54的底端伸入至第二容置槽32内，第二刀架条52上下运动地设置在第二容置槽32内并且具有与调节丝杆54螺纹配合的第二螺纹孔。如此设置，当需要降低第二刮刀53的高度时，工控机控制驱动电机51的转子朝预设旋转方向转动，调节丝杆54随驱动电机51的转子定轴转动；由于第二刀架条52与调节丝杆54螺纹配合，第二刀架条52向下运动，第二刮刀53随第二刀架条52向下运动。同理，当需要提升第二刮刀53的高度时，工控机控制驱动电机51的转子朝反向于预设旋转方向的方向转动。

作为上述刮刀切换装置的一种使用方法：

在打印前，工作人员先将第一刮刀43和第二刮刀53调整至同一高度，后使第二刮刀53相对于第一刮刀43上升预设距离(例如，预设距离为1毫米)，目的是为了与第一刮刀43错开，避免第二刮刀53破坏第一刮刀43的铺粉面。

在打印过程中，工控机实时检测产品的每个打印层的质量，若发现当前打印层出现质量问题(如发生翘曲或者出现划痕)，工控机向自动刮刀机构5发出换刀指令：先使工控机控制驱动电机51的转子朝预设旋转方向转动，将第二刮刀53下降上述预设距离，第二刮刀53与第一刮刀43重新对齐，后使第二刮刀53和升降于粉料成型腔12的成型基板同步下降一个铺粉层的高度，此时，第二刮刀53的高度低于第一刮刀43的高度，第二刮刀53进行铺粉作业。

因此，本发明的3D打印机的刮刀切换装置能够在产品打印过程中更换新的刮刀，以自动接续产品打印过程。

为了提高上述第一刀架条42的稳固性，第一刀架条42和第一容置槽31的槽壁之间设有压缩弹性件(如压缩弹簧)。同样的，为了提高上述第二刀架条52的稳固性，第二刀架条52和第二容置槽32的槽壁之间设有压缩弹性件(如压缩弹簧)。

如图6和图7所示，为了降低更换第一刮刀43的成本，上述第一刮刀43包括与第一刀架条42连接的第一内刀身板431，与第一内刀身板431连接的第一外刀身板432，以及被固定于第一内刀身板431和第一外刀身板432之间的第一刀刃433。当第一刮刀43的刀刃磨损时，只需更换第一刀刃433即可。

进一步的，为了便于装配上述第一刮刀43，上述第一刀刃433由相互垂直且一体成型的被勾持部433a和刮粉端433b构成，上述第一外刀身板432的底侧具有朝第一内刀身板431凸出的勾持边432a，使第一内刀身板431和第一外刀身板432之间形成与被勾持部433a相适配的勾持腔。另外，第一刀刃433的横截面形状能够使第一刀刃433被固定在第一内刀身板431和第一外刀身板432之间。

如图6和图8所示，为了降低更换第二刮刀53的成本，上述第二刮刀53包括与第二刀架条52连接的第二内刀身板531，与第二内刀身板531连接的第二外刀身板532，以及被固定于第二内刀身板531和第二外刀身板532之间的第二刀刃533。此外，第二内刀身板531和第二刀架条52可以一体成型，也可以制作成相互独立的两个零部件。

进一步的，为了便于装配上述第二刮刀53，上述第二刀刃533由上下一体成型的被夹持部533a和刮粉头533b构成，被夹持部533a的横截面呈十字形，刮粉头533b的横截面呈倒三角形，第二内刀身板531和第二外刀身板532之间形成与被夹持部533a相适配的夹持腔。另外，第二刀刃533的横截面形状能够使第二刮刀53更加被固定在第二内刀身板531和第二外刀身板532之间。

为了提高上述刮刀臂3运动的平稳性，上述轨道21包括相互平行的两个滑槽211，上述刮刀臂3朝向安装承载架2的一端设有两个滑块33，两个滑块33和两个滑槽211一一对应，每个滑块33滑动设置在对应的滑槽211内。

作为上述刮刀臂3的一种实施例：刮刀臂3包括一体成型的竖直臂部34和水平臂部35，竖直臂部34滑动设置在轨道21上，上述手动刮刀机构4和自动刮刀机构5均设置在水平臂部35上。

上述螺旋调节器41为千分尺。

上述螺旋调节器41的数量为多个，所有螺旋调节器41的转动螺杆411均与第一刀架条42螺纹配合。

为了便于连接上述驱动电机51和调节丝杆54，上述驱动电机51通过一联轴器55与调节丝杆54连接。

综上所述，本发明的3D打印机的换刀监控系统及换刀方法能够实时监控打印产品的每个打印层，并且在当前打印层出现质量问题时能够及时替换刮刀，从而保证打印产品的质量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种3D打印机的换刀监控系统，所述3D打印机包括工控机(6)以及打印基准平台(1)，打印基准平台(1)上开设有沿打印基准平台(1)长度方向并排布置、且开口均朝上的粉料供给腔(11)和粉料成型腔(12)，粉料成型腔(12)内设有可升降且承载产品的成型基板，其特征在于，所述换刀监控系统包括：

光源装置(01)，光源装置(01)布置在打印基准平台(1)的上方以将光束投射至位于成型基板上的打印产品；

相机装置(02)，相机装置(02)位于粉料成型腔(12)的上方以拍摄打印产品的当前打印层的光学图像；

图像处理系统(03)，图像处理系统(03)与工控机(6)通信连接，图像处理系统(03)与相机装置(02)通信连接以获取与光学图像相对应的图像信号，并且将图像信号转化成数字信号；

刮刀切换装置(04)，刮刀切换装置(04)与工控机(6)通信连接，刮刀切换装置(04)包括安装承载架(2)、刮刀臂(3)、手动刮刀机构(4)以及自动刮刀机构(5)，刮刀臂(3)平移设置在安装承载架(2)上，手动刮刀机构(4)设在刮刀臂(3)上并且包括第一刮刀(43)，自动刮刀机构(5)设在刮刀臂(3)上并且包括第二刮刀(53)；

在第一刮刀(43)铺粉时，图像处理系统(03)对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机(6)，若所述数字信号与所述切片数据不一致，工控机(6)向刮刀切换装置(04)发出换刀指令，下调第二刮刀(53)的高度，以使第二刮刀(53)接替第一刮刀(43)的铺粉作业；

所述光源装置(01)包括安装框架(011)以及发光器(012)，安装框架(011)布置在相机装置(02)和打印基准平台(1)之间，安装框架(011)内设有透明反光镜(013)，发光器(012)设在安装框架(011)的一侧；发光器(012)的光线射出方向垂直于相机装置(02)的光线射入方向，透明反光镜(013)倾斜布置，以避免发光器(012)布置在相机装置(02)和打印基准平台(1)之间并且使由打印产品反射的光束透过透明反光镜(013)之后进入相机装置(02)。

2.根据权利要求1所述的3D打印机的换刀监控系统，其特征在于：所述安装承载架(2)设在打印基准平台(1)宽度方向上的一侧，安装承载架(2)上设有沿平行于打印基准平台(1)长度方向的方向延伸的轨道(21)；所述刮刀臂(3)位于打印基准平台(1)的上方并且沿平行于打印基准平台(1)宽度方向的方向延伸，刮刀臂(3)朝向安装承载架(2)的一端滑动设置在轨道(21)上，刮刀臂(3)的一侧开设有沿刮刀臂(3)延伸方向贯通的第一容置槽(31)，刮刀臂(3)的另一侧开设有沿刮刀臂(3)延伸方向贯通的第二容置槽(32)；所述手动刮刀机构(4)还包括螺旋调节器(41)以及第一刀架条(42)，螺旋调节器(41)包括转动螺杆(411)和调节旋钮(412)，转动螺杆(411)上下延伸并且定轴转动地穿设在刮刀臂(3)上，转动螺杆(411)的顶端与调节旋钮(412)连接，转动螺杆(411)的底端伸入至第一容置槽(31)内，第一刀架条(42)上下运动地设置在第一容置槽(31)内并且具有与转动螺杆(411)螺纹配合的第一螺纹孔，第一刮刀(43)安装在第一刀架条(42)上；所述自动刮刀机构(5)还包括驱动电机(51)、调节丝杆(54)、以及第二刀架条(52)，驱动电机(51)设在刮刀臂(3)上并且与工控机通信连接，调节丝杆(54)上下延伸，调节丝杆(54)的顶端与驱动电机(51)传动连接，调节丝杆(54)的底端伸入至第二容置槽(32)内，第二刀架条(52)上下运动地设置在第二容置槽(32)内并且具有与调节丝杆(54)螺纹配合的第二螺纹孔，第二刮刀(53)安装在第二刀架条(52)上。

3.根据权利要求1所述的3D打印机的换刀监控系统，其特征在于：所述相机装置(02)包括闭路电视摄像头(021)，闭路电视摄像头(021)向下对齐成型基板。

4.根据权利要求1所述的3D打印机的换刀监控系统，其特征在于：所述相机装置(02)包括CCD图像传感器。

5.一种采用如权利要求1至权利要求4任一项所述的换刀监控系统的换刀方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，使用手动刮刀机构(4)的第一刮刀(43)进行铺粉作业；

S2，通过相机装置(02)实时拍摄打印产品的当前打印层的光学图像；

S3，通过图像处理系统(03)通过图像处理方法将与光学图像相对应的图像信号转化成数字信号，并且对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机(6)；若所述数字信号与所述切片数据不一致，工控机(6)向刮刀切换装置(04)发出换刀指令，下调第二刮刀(53)的高度，以使第二刮刀(53)接替第一刮刀(43)的铺粉作业；若所述数字信号与所述切片数据一致，使第一刮刀(43)继续铺粉作业。

6.根据权利要求5所述的换刀方法，其特征在于：在步骤S3中，所述换刀指令包括：

将第二刮刀(53)下调至与第一刮刀(43)等高的高度，使第二刮刀(53)进行刮粉作业，通过相机装置(02)拍摄在第二刮刀(53)工作状态下打印产品的当前打印层的光学图像，通过图像处理系统(03)将与光学图像相对应的图像信号转化成数字信号，并且对当前打印层所对应的数字信号和预设打印层的切片数据进行比对分析，并将比对分析结果反馈至工控机(6)；若所述数字信号与所述切片数据不一致，再同步将第二刮刀(53)和所述成型基板下调与预设铺粉层厚度相等的高度；若所述数字信号与所述切片数据一致，使第二刮刀(53)继续刮粉作业。

7.根据权利要求5所述的换刀方法，其特征在于：在步骤S3中，所述图像处理方法包括：

(a)图像二值化；

(b)图像阈值分割；

(c)图像取反。

8.根据权利要求5所述的换刀方法，其特征在于：所述预设打印层的切片数据为工作人员在打印前输入工控机(6)的标准信号，标准信号与质量合格的打印产品的每个打印层相对应。

9.根据权利要求5所述的换刀方法，其特征在于：在步骤S2中，所述3D打印机的激光器每烧结一层由第一刮刀(43)铺设的粉末，所述相机装置(02)就拍摄一次光学图像。

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