CN112651949A - 3d打印监控方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种3D打印监控方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：获取打印切片数据；根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。本发明实施例实现了对3D打印过程的监控，及时了解和解决打印过程发生的异常情况，避免材料浪费并提高打印质量；又无需实时获取模型图像，减少监控过程的数据处理量。
Description
技术领域
本发明实施例涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印监控方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着3D打印技术的成熟与普及，越来越多的领域和用户开始认知到3D打印科技带来的便捷。
目前3D打印过程一般有缺料、断料检测机制和机械故障检测，而对正在打印的实体模型状态没有做有效的监控。在打印过程中，若模型出现塌陷，或打印喷头出现异常而刮花模型，3D打印机可能由于没有收到及时的反馈信息，仍旧处于打印工作状态，而这种打印工作状态通常是无效的。这样的异常状况不仅浪费打印耗材，而且耗电。同时3D打印过程比较耗时，3D打机在整个长时间运转过程中可能会有机械运动的累积误差，若无视这种累计误差，将导致最终打印的模型成品与预期效果相差甚远。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种3D打印监控方法、装置、电子设备及存储介质，以实现对打印过程的监控，提高模型打印质量。
第一方面，本发明实施例提供一种3D打印监控方法，包括：
获取打印切片数据；
根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；
若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；
基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；
若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
进一步的，所述获取打印切片数据包括：
对待打印三维模型进行切片处理，形成多个切片层；
根据预设间隔层数在多个切片层中设置预设轮廓层；
存储多个切片层的打印信息形成打印切片数据，其中，所述预设轮廓层对应的打印信息为预设轮廓信息。
通过预设间隔层数设置预设轮廓层，使得预设轮廓层易于识别，技术方案简单，方便操作。
进一步的，所述基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷包括：
对所述当前模型图像进行数据处理，提取所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息；
获取所述预设轮廓层对应的预设轮廓信息；
将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
通过在预设轮廓层进行轮廓对比，无需对每一打印层都进行轮廓对比，减少数据处理量，提高轮廓对比效率。
进一步的，所述对所述当前模型图像进行数据处理，提取所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息包括：
通过高斯模糊对所述当前模型图像进行去噪处理；
对去噪后的所述当前模型图像进行轮廓查找，提取轮廓信息作为所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息。
通过对当前模型图像进行高斯模糊去噪和轮廓查找，降低了图像噪声，提高轮廓查找精度，提高轮廓对比的准确性。
进一步的，所述将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷包括：
确定所述当前模型轮廓信息的第一Hu不变距和所述预设轮廓信息的第二Hu不变距；
对所述第一Hu不变距和所述第二Hu不变距进行比较，得到比较结果值；
若所述比较结果值小于预设阈值，则确定所述当前打印层不存在轮廓缺陷；否则，确定所述当前打印层存在轮廓缺陷。
采用Hu不变距作为轮廓对比参数，在图像旋转、缩放、平移等情况下仍然具备良好特性，抗干扰性强，提高轮廓对比准确性。
进一步的，所述获取打印切片数据之前，还包括：
通过棋盘格标定法对摄像头进行标定，确定尺寸映射关系。
通过摄像头的标定工作，可以为后期打印过程中进行适当的模型精度补偿，提高打印质量。
可选的，所述将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷还包括：
从所述预设轮廓信息中提取多个模型特征点，并确定两两所述模型特征点之间的模型理想物理距离；
从所述当前模型轮廓信息提取多个对应轮廓特征点，并确定两两所述对应轮廓特征点之间的像素距离；
根据所述尺寸映射关系确定所述像素距离对应的实际物理距离；
根据所述模型理想物理距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
进一步的，所述根据所述模型理想物理距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷包括：
若所述实际物理距离与所述模型理想物理距离的实际误差超出预设误差范围，则确定所述当前打印层存在轮廓缺陷。
进一步的，所述根据所述模型理想物理距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷之后，还包括：
若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则根据所述实际误差进行模型精度补偿。
通过模型精度补偿，降低了模型打印过程的累积误差，提高打印质量。
第二方面，本发明实施例提供一种3D打印监控装置，包括：
数据获取模块，用于获取打印切片数据；
预设轮廓层确定模块，用于根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；
模型图像获取模块，用于若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；
轮廓对比模块，用于基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；
告警模块，用于若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或至少一个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例提供的3D打印监控方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例提供的3D打印监控方法。
本发明实施例提供的3D打印监控方法，当打印至预设轮廓层时进行轮廓对比，实现了对3D打印过程的监控，及时了解和解决打印过程发生的异常情况，避免材料浪费并提高打印质量；又无需实时获取模型图像，减少监控过程的数据处理量。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种3D打印监控方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种3D打印监控方法的流程示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种3D打印监控方法的流程示意图；
图4为本发明实施例四提供的一种3D打印监控装置的结构示意图；
图5为本发明实施例五提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“批量”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种3D打印监控方法的流程示意图，本发明实施例提供的3D打印监控方法可适用于FDM打印过程的监控。如图1所示，本发明实施例一提供的3D打印监控方法包括：
S110、获取打印切片数据。
具体的，3D打印采用FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉积成型)打印方式进行打印，这种打印方式是层层叠加的打印方式，故在进行打印之前，需要将待打印三维模型按层次进行划分，这个过程通常称为对待打印三维模型进行切片处理。切片处理后，待打印三维模型分为多个切片层，每一切片层都具备其对应的打印信息，如打印材料的颜色、模型形状尺寸、模型轮廓特征等，这些即为打印切片数据。
S120、根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层。
具体的，预设轮廓层是多个切片层中的某一层，预设轮廓层可以有多个。一般的，选取待打印三维模型中具有代表性轮廓特征的一个切片层作为预设轮廓层，如轮廓形状发生突变的切片层。在打印过程中，打印机按照打印切片数据对每一切片层进行顺序打印，当打印完一个切片层时，该层为当前打印层，判断当前打印层是否为预设轮廓层，以便进行轮廓对比。
可选的，可以预先在打印切片数据中，对预设轮廓层设定一个标识，然后通过判断当前打印层对应的打印信息中是否具备该标识以确定是否为预设轮廓层。还可以预先设定某一编号的切片层为预设轮廓层，然后通过当前打印层的编号确定其是否为预设轮廓层。例如，设定第5切片层和第10切片层为预设轮廓层，那么当前打印层的编号为5或10时，则当前打印层为预设轮廓层。
S130、若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像。
具体的，当前模型图像为当前打印的模型成品的实时图像。预先在3D打印机上配置摄像头，当检测到当前打印层为预设轮廓层时，则控制摄像头抓取当前打印层的模型图像，即当前模型图像。
S140、基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
具体的，轮廓对比是将实时获取的当前模型图像中当前打印层的模型轮廓与打印切片数据的当前打印层的理想轮廓进行对比，以判定当前打印层的轮廓是否存在缺陷。打印切片数据的当前打印层的轮廓即为当前打印层对应的预设轮廓层的轮廓。若当前模型图像中当前打印层的轮廓与预设轮廓层的轮廓不一致时，则说明当前打印层存在轮廓缺陷。例如，预设轮廓层的轮廓为四方形，而当前模型图像中当前打印层的轮廓为缺失了一角的四方形，则二者不一致，确定当前打印层存在轮廓缺陷。
S150、若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
具体的，若当前打印层存在轮廓缺陷，则说明打印异常，如模型坍塌、打印喷头异常刮坏模型等，此时停止打印并发出报警信息，等待相关人员处理异常问题，避免继续打印而造成材料浪费。报警信息可以是声音报警信息、灯光报警信息或者向打印命令发布者发送报警邮件、消息等。
本发明实施例一提供的3D打印监控方法通过获取打印切片数据；根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。当打印至预设轮廓层时进行轮廓对比，既实现了对3D打印过程的监控，及时了解和解决打印过程发生的异常情况，避免材料浪费并提高打印质量；又无需实时获取模型图像，减少监控过程的数据处理量。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种3D打印监控方法的流程示意图，本实施例是对上述实施例的进一步细化。如图2所示，本发明实施例二提供的3D打印监控方法包括：
S210、对待打印三维模型进行切片处理，形成多个切片层。
具体的，用户可以通过计算机模型软件对待打印三维模型进行切片处理，使其形成多个切片层。
S220、根据预设间隔层数在多个切片层中设置预设轮廓层。
具体的，设置预设轮廓层的方法为等距选取法，即将多个切片层中每隔预设检测层数的切片层作为预设轮廓层。例如，预设间隔层数为5，则可以将第5切片层、第10切片层、第15切片层等作为预设轮廓层。
S230、存储多个切片层的打印信息形成打印切片数据，其中，所述预设轮廓层对应的打印信息为预设轮廓信息。
具体的，切片层的打印信息如打印材料的颜色、模型形状尺寸、模型轮廓特征等，预设轮廓层对应的打印信息即为预设轮廓信息。所有切片层的打印信息即为打印切片数据。在打印切片数据中，切片层的打印信息按照切片层的打印顺序进行存放，以使后续打印过程中按照该打印顺序依次打印各切片层。
S240、根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层。
具体的，在打印过程中，一切片层打印完成后即为打印层。本实施例中，通过当前打印层的编号判断当前打印层是否为预设轮廓层，而当前打印层的编号与其对应的切片层的编号相同。例如，第5切片层打印完成后为第5打印层，则其为预设轮廓层。
S250、若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像。
具体的，若当前打印层为预设轮廓层，则控制摄像头抓取当前打印模型的图像，从而获取当前打印层的当前模型图像。对于比较复杂的、大型的模型，摄像头抓取图像时，可以采用平台XYZ轴配合进行多点采集图像。若当前打印层不是预设轮廓层，则返回步骤S240继续进行下一切片层的打印。
S260、对所述当前模型图像进行数据处理，提取所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息。
具体的，当前模型图像包括多种信息，如模型轮廓信息、模型内部填充区域信息、背景信息等。对当前模型图像进行数据处理，是为了提取所需要的有效信息，即当前打印层对应的当前模型轮廓信息，去除不需要的数据信息。
进一步的，对当前模型图像进行数据处理具体包括：通过高斯模糊对所述当前模型图像进行去噪处理；对去噪后的所述当前模型图像进行轮廓查找，提取轮廓信息作为所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息。
本实施例中，通过高斯模糊对当前模型图像进行去噪处理，降低当前模型图像中的噪声干扰。高斯模糊去噪后，对当前模型图像进行轮廓查找，确定当前打印层的轮廓，提取对应的轮廓信息作为当前模型轮廓信息，当前模型轮廓信息包括轮廓中每个点的像素坐标信息。
S270、获取所述预设轮廓层对应的预设轮廓信息。
具体的，预设轮廓层对应的预设轮廓信息从打印切片数据中获取，其包括预设轮廓层上在理想打印模型下每个点的世界坐标信息。
S280、将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
具体的，将当前模型轮廓信息和预设轮廓信息进行对比，当二者匹配率较高时，则认为当前打印层不存在轮廓缺陷，否则认为当前打印层存储轮廓缺陷。
进一步的，将当前模型轮廓信息和预设轮廓信息进行对比的方法包括：确定所述当前模型轮廓信息的第一Hu不变距和所述预设轮廓信息的第二Hu不变距；对所述第一Hu不变距和所述第二Hu不变距进行比较，得到比较结果值；若所述比较结果值小于预设阈值，则确定所述当前打印层不存在轮廓缺陷；否则，确定所述当前打印层存在轮廓缺陷。
本实施例中，将当前模型轮廓信息和预设轮廓信息输入至OpenCV软件，OpenCV软件自带轮廓信息Hu不变矩的计算，可以很方便的得到当前模型轮廓信息对应的第一Hu不变距和预设轮廓信息对应的第二Hu不变距。Hu不变距在图像旋转、缩放、平移等操作后，仍能保持矩的不变性，用Hu不变距可以更好的识别图像特征。
得到第一Hu不变距和第二Hu不变距后，通过matchShape函数对当前模型轮廓信息和预设轮廓信息进行比较，也就是利用matchShape函数比较第一Hu不变距和第二Hu不变距，得到对应的比较结果值。一般的，当比较结果值为0时，则说明当前模型轮廓信息和预设轮廓信息完全相似。比较结果值越大，第一Hu不变距和第二Hu不变距差距越大，也就是当前模型轮廓信息和预设轮廓信息差距越大，则当前打印层存在轮廓缺陷的概率越大。本实施例中，当比较结果值小于预设阈值时，则认为当前模型轮廓信息和预设轮廓信息相似，即当前打印层不存在轮廓缺陷；否则，认为当前打印层存在轮廓缺陷。优选的，预设阈值为0.1。
S290、若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
具体的，若当前打印层存在轮廓缺陷，则说明打印异常，如模型坍塌、打印喷头异常刮坏模型等，此时停止打印并发出报警信息，等待相关人员处理异常问题，避免继续打印而造成材料浪费。报警信息可以是声音报警信息、灯光报警信息或者向打印命令发布者发送报警邮件、消息等。若当前打印层不存在轮廓缺陷，则返回步骤S240继续进行下一切片层的打印，直至待打印模型打印完成。
本发明实施例二提供的3D打印监控方法，当打印至预设轮廓层时进行轮廓对比，既实现了对3D打印过程的监控，及时了解和解决打印过程发生的异常情况，避免材料浪费并提高打印质量；又无需实时获取模型图像，减少监控过程的数据处理量。通过Hu不变矩的比较确定轮廓是否存在缺陷，提高轮廓对比精度和准确性。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种3D打印监控方法的流程示意图，本实施例是对上述实施例的进一步优化。如图3所示，本发明实施例三提供的3D打印监控方法包括：
S301、通过棋盘格标定法对摄像头进行标定，确定尺寸映射关系。
具体的，本实施例中的打印机是带有摄像头的FDM功能3D打印机，摄像头可以根据需要采集打印过程的图像数据。摄像头的规格一般选取视场角90～150度，焦距为15～25mm。
在进行3D打印之前，需要对摄像头进行标定。标定的目的是为了矫正镜头畸变，使摄像头拍摄的物体能够从空间点的像素坐标映射到世界坐标，进而计算世界坐标下物体的几何信息，也即，标定是为了确定像素坐标与世界坐标的映射关系。本实施例中，尺寸映射关系是指单个像素与其对应的物理尺寸之间的映射关系。
本实施例中，摄像头的标定校准，采用棋盘格标定法。标定过程中，根据棋盘格方格角点间距对应棋盘格成像图像建立起单个像素与其物理尺寸之间的映射关系，即每个像素对应物理尺寸多少mm(xxmm/pixel)，如棋盘格大小是10*10mm，摄像头成像图像是50*50个像素，而每个像素代表的物理尺寸为0.04mm/pixel，即为尺寸映射关系。尺寸映射关系是摄像头在某个固定安装高度上时得出的，相机离目标面越远，则这个值越大，那么精度降低。同时由于存在一定的透视效果，每个像素对应的尺寸映射关系并不是一个定值，而是经过标定后成一定非线性关系。
进一步的，在进行3D打印之前，还需要对3D工作平台进行平台调平校准，一般采用5基准点(上、下、左、右和中间)的校准方法。
S302、对待打印三维模型进行切片处理，形成多个切片层。
S303、根据预设间隔层数在多个切片层中设置预设轮廓层。
S304、存储多个切片层的打印信息形成打印切片数据，其中，所述预设轮廓层对应的打印信息为预设轮廓信息。
S305、根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层。
S306、若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像。
S307、对所述当前模型图像进行数据处理，提取所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息。
S308、获取所述预设轮廓层对应的预设轮廓信息。
本实施例中，步骤S302～S308可以参考实施例二中的步骤S210～S270，在此不再赘述。
S309、从所述预设轮廓信息中提取多个模型特征点，并确定两两所述模型特征点之间的模型理想物理距离。
具体的，模型特征点是指预设轮廓信息中的模型理想轮廓上的点。两两模型特征点之间的物理距离即为模型在理想情况下的物理距离，记为模型理想物理距离。预设轮廓信息中包括每个轮廓点的世界坐标信息，通过两两模型特征点的世界坐标信息即可确定对应的模型理想物理距离。可以理解，多个模型特征点可以得到至少一个模型理想物理距离。
优选的，模型特征点可以选择模型理想轮廓上水平或垂直方向的间隔预设距离的点，这更加方便计算两两模型特征点之间的距离。
S310、从所述当前模型轮廓信息提取多个对应轮廓特征点，并确定两两所述对应轮廓特征点之间的像素距离。
具体的，对应轮廓特征点是指当前模型轮廓信息中的实际打印出来的模型轮廓上的点，且该点位置与模型特征点的位置对应。由于当前模型轮廓信息是通过当前模型图像提取的，故而两两对应轮廓特征点之间的距离是两两对应轮廓特征点之间的像素距离。当前模型轮廓信息包括轮廓中每个点的像素坐标信息，那么根据两两对应轮廓特征点的像素坐标可以快速确定对应的像素距离。可以理解，多个对应轮廓特征点可以得到至少一个像素距离。
S311、根据所述尺寸映射关系确定所述像素距离对应的实际物理距离。
具体的，两两对应轮廓特征点之间的像素距离已知，在进行摄像头的标定时已得到单个像素与其对应的物理尺寸的尺寸映射关系，那么，将像素距离乘以对应的尺寸映射关系，则可得到该像素距离对应的实际物理距离，也就是两两对应轮廓特征点之间的实际物理距离。可以理解，一个像素距离对应一个实际物理距离，多个对应轮廓特征点可以得到至少一个实际物理距离。
S312、根据所述模型理想距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
具体的，将实际物理距离与模型理想物理距离进行比较，当实际物理距离较为接近模型理想物理距离时，则说明实际打印出来的模型轮廓与模型的理想轮廓差别不大，认为当前打印层不存在轮廓缺陷。当实际物理距离与模型理想物理距离相差较远时，则认为当前打印层存在轮廓缺陷。
进一步的，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷包括：若所述实际物理距离与所述模型理想物理距离的实际误差超出预设误差范围，则确定所述当前打印层存在轮廓缺陷；若所述实际物理距离与所述模型理想物理距离的实际误差在预设误差范围之内，则确定所述当前打印层不存在轮廓缺陷。
预设误差范围是用户预先设定的模型打印误差的允许范围。优选的，预设误差范围为0～0.1mm。当实际物理距离与所述模型理想物理距离的实际误差超出预设误差范围，则说明实际打印出来的模型轮廓与模型的理想轮廓差别较大，此时认为当前打印层存在轮廓缺陷。若实际物理距离与所述模型理想物理距离的实际误差没有超出预设误差范围，则认为当前打印层不存在轮廓缺陷。
S313、若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则根据所述实际误差进行模型精度补偿。
具体的，当存在轮廓缺陷时，根据实际误差进行模型精度补偿，以减少3D打印平台的运动累积误差，提高打印精度和打印质量。可选的，当实际误差超出预设误差范围，还可以停止打印并反馈误差超范围的报警信息，由用户根据实际情况进行调整。
若当前打印层不存在轮廓缺陷，或者模型精度补偿完成之后，则返回步骤S304继续进行下一切片层的打印，直至待打印模型打印完成。
本发明实施例三提供的3D打印监控方法，当打印至预设轮廓层时进行轮廓对比，既实现了对3D打印过程的监控，及时了解和解决打印过程发生的异常情况，避免材料浪费并提高打印质量；又无需实时获取模型图像，减少监控过程的数据处理量；通过对模型的实际误差进行分析，实现了模型精度补偿，保证了模型打印过程中的打印精度，提高打印质量。
实施例四
图3为本发明实施例四提供的一种3D打印监控装置的结构示意图，本发明实施例提供的3D打印监控方法可适用于FDM打印过程的监控。本实施例提供的3D打印监控装置能够实现本发明任意实施例提供的3D打印监控方法，具备实现方法的相应功能结构和有益效果，本实施例中未详尽描述的内容可参考本发明任意方法实施例的描述。
如图3所示，本发明实施例四提供的3D打印监控装置包括：数据获取模块310、预设轮廓层确定模块320、模型图像获取模块330、轮廓对比模块340和告警模块350，其中：
数据获取模块310用于获取打印切片数据；
预设轮廓层确定模块320用于根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；
模型图像获取模块330用于若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；
轮廓对比模块340用于基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；
告警模块350用于若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
进一步的，数据获取模块310包括：
对待打印三维模型进行切片处理，形成多个切片层；
根据预设间隔层数在多个切片层中设置预设轮廓层；
存储多个切片层的打印信息形成打印切片数据，其中，所述预设轮廓层对应的打印信息为预设轮廓信息。
进一步的，轮廓对比模块340包括：
图像数据处理单元，用于对所述当前模型图像进行数据处理，提取所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息；
预设轮廓信息获取单元，用于获取所述预设轮廓层对应的预设轮廓信息；
轮廓对比单元，用于将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
进一步的，所述图像数据处理单元具体用于：
通过高斯模糊对所述当前模型图像进行去噪处理；
对去噪后的所述当前模型图像进行轮廓查找，提取轮廓信息作为所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息。
进一步的，所述轮廓对比单元包括：
Hu不变距确定子单元，用于确定所述当前模型轮廓信息的第一Hu不变距和所述预设轮廓信息的第二Hu不变距；
Hu不变距比较子单元，用于对所述第一Hu不变距和所述第二Hu不变距进行比较，得到比较结果值；
第一轮廓缺陷确定子单元，用于若所述比较结果值小于预设阈值，则确定所述当前打印层不存在轮廓缺陷；否则，确定所述当前打印层存在轮廓缺陷。
进一步的，还包括：
摄像头标定模块，用于通过棋盘格标定法对摄像头进行标定，确定尺寸映射关系。
可选的，所述轮廓对比单元包括：
模型特征点提取子单元，用于从所述预设轮廓信息中提取多个模型特征点，并确定两两所述模型特征点之间的模型理想物理距离；
对应轮廓特征点提取子单元，用于从所述当前模型轮廓信息提取多个对应轮廓特征点，并确定两两所述对应轮廓特征点之间的像素距离；
实际物理距离确定子单元，用于根据所述尺寸映射关系确定所述像素距离对应的实际物理距离；
第二轮廓缺陷确定子单元，用于根据所述模型理想物理距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
进一步的，所述第二轮廓缺陷确定子单元具体用于：
若所述实际物理距离与所述模型理想物理距离的实际误差超出预设误差范围，则确定所述当前打印层存在轮廓缺陷。
进一步的，还包括：
精度补偿模块，用于若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则根据所述实际误差进行模型精度补偿。
本发明实施例四提供的3D打印监控装置通过数据获取模块、预设轮廓层确定模块、模型图像获取模块、轮廓对比模块和告警模块，当打印至预设轮廓层时进行轮廓对比，既实现了对3D打印过程的监控，及时了解和解决打印过程发生的异常情况，避免材料浪费并提高打印质量；又无需实时获取模型图像，减少监控过程的数据处理量。
实施例五
图4为本发明实施例五提供的一种电子设备的结构示意图。图4示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性电子设备412的框图。图4显示的电子设备412仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，电子设备412以通用电子设备的形式表现。电子设备412的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器416，存储装置428，连接不同系统组件(包括存储装置428和处理器416)的总线418。
总线418表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储装置总线或者存储装置控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry SubversiveAlliance，ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
电子设备412典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备412访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储装置428可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)430和/或高速缓存存储器432。电子设备412可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统434可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘，例如只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM),数字视盘(Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线418相连。存储装置428可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块442的程序/实用工具440，可以存储在例如存储装置428中，这样的程序模块442包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块442通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备412也可以与一个或多个外部设备414(例如键盘、指向终端、显示器424等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备412交互的终端通信，和/或与使得该电子设备412能与一个或多个其它计算终端进行通信的任何终端(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口422进行。并且，电子设备412还可以通过网络适配器420与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图4所示，网络适配器420通过总线418与电子设备412的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备412使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、终端驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks，RAID)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器416通过运行存储在存储装置428中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明任意实施例所提供的3D打印监控方法，该方法可以包括：
获取打印切片数据；
根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；
若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；
基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；
若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
实施例六
本发明实施例六还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的3D打印监控方法，该方法可以包括：
获取打印切片数据；
根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；
若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；
基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；
若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言(诸如Java、Smalltalk、C++)，还包括常规的过程式程序设计语言(诸如“C”语言或类似的程序设计语言)。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或终端上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (12)
1.一种3D打印监控方法，其特征在于，包括：
获取打印切片数据；
根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；
若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；
基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；
若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
2.如权利要求1所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述获取打印切片数据包括：
对待打印三维模型进行切片处理，形成多个切片层；
根据预设间隔层数在多个切片层中设置预设轮廓层；
存储多个切片层的打印信息形成打印切片数据，其中，所述预设轮廓层对应的打印信息为预设轮廓信息。
3.如权利要求1所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷包括：
对所述当前模型图像进行数据处理，提取所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息；
获取所述预设轮廓层对应的预设轮廓信息；
将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
4.如权利要求3所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述对所述当前模型图像进行数据处理，提取所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息包括：
通过高斯模糊对所述当前模型图像进行去噪处理；
对去噪后的所述当前模型图像进行轮廓查找，提取轮廓信息作为所述当前打印层对应的当前模型轮廓信息。
5.如权利要求3所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷包括：
确定所述当前模型轮廓信息的第一Hu不变距和所述预设轮廓信息的第二Hu不变距；
对所述第一Hu不变距和所述第二Hu不变距进行比较，得到比较结果值；
若所述比较结果值小于预设阈值，则确定所述当前打印层不存在轮廓缺陷；否则，确定所述当前打印层存在轮廓缺陷。
6.如权利要求3所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述获取打印切片数据之前，还包括：
通过棋盘格标定法对摄像头进行标定，确定尺寸映射关系。
7.如权利要求6所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述将所述当前模型轮廓信息和所述预设轮廓信息进行对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷还包括：
从所述预设轮廓信息中提取多个模型特征点，并确定两两所述模型特征点之间的模型理想物理距离；
从所述当前模型轮廓信息提取多个对应轮廓特征点，并确定两两所述对应轮廓特征点之间的像素距离；
根据所述尺寸映射关系确定所述像素距离对应的实际物理距离；
根据所述模型理想物理距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷。
8.如权利要求7所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述根据所述模型理想物理距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷包括：
若所述实际物理距离与所述模型理想物理距离的实际误差超出预设误差范围，则确定所述当前打印层存在轮廓缺陷。
9.如权利要求8所述的3D打印监控方法，其特征在于，所述根据所述模型理想物理距离和所述实际物理距离确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷之后，还包括：
若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则根据所述实际误差进行模型精度补偿。
10.一种3D打印监控装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取打印切片数据；
预设轮廓层确定模块，用于根据所述打印切片数据进行打印，确定当前打印层是否为预设轮廓层；
模型图像获取模块，用于若所述当前打印层为预设轮廓层，则获取所述当前打印层的当前模型图像；
轮廓对比模块，用于基于所述当前模型图像对所述当前打印层进行轮廓对比，确定所述当前打印层是否存在轮廓缺陷；
告警模块，用于若所述当前打印层存在轮廓缺陷，则停止打印并发出报警信息。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或至少一个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-9中任一项所述的3D打印监控方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一项所述的3D打印监控方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 1808, Jinxiu Hongdu building, Meilong Avenue, Xinniu community, Minzhi street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province (office address) Applicant after: Shenzhen chuangxiang 3D Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 1808, Jinxiu Hongdu building, Meilong Avenue, Xinniu community, Minzhi street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: Shenzhen Chuangxiang 3D Technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |