CN113232300B - 3d阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统及方法，该系统包括：3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块和控制模块，3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块与控制模块电连接，3D打印模块用于进行切片层的打印，高度扫描模块用于扫描切片层的高度信息并上传至控制模块，图像扫描模块用于扫描切片层的图像信息并上传至控制模块，控制模块用于对高度信息和图像信息进行处理并计算出切片层是否存在打印缺陷，若存在打印缺陷，则自动生成修复打印指令并控制3D打印模块执行修复打印指令进行打印；采用上述技术方案，在3D打印模块的喷孔出现堵塞的情况下，同样可以实现打印，保证了打印效率，增加了3D打印模块的寿命，降低了企业的成本。

Description

3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统及方法

技术领域

本发明涉及3D打印相关技术领域，特别涉及3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，还涉及3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D阵列式喷头部件为易耗部件，使用一定时间后就会有个别的喷孔堵塞，需要对整个3D阵列式喷头拆卸更换，不仅影响3D阵列式喷头的使用寿命，增加企业的成本，而且影响打印效率。

发明内容

为了克服现有的技术缺陷，解决现有3D阵列式喷头中个别喷孔堵塞时需要对整个3D阵列式喷头更换，影响3D阵列式喷头的使用寿命及打印效率的技术问题，本发明的目的在于提供3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统及方法以解决上述技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，设计出3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，包括：3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块和控制模块，所述3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块与所述控制模块电连接；

所述3D打印模块用于接收所述控制模块的打印指令进行切片层的打印；

所述高度扫描模块用于扫描所述3D打印模块打印的切片层的高度信息并上传至所述控制模块；

所述图像扫描模块用于扫描所述3D打印模块打印的切片层的图像信息并上传至所述控制模块；

所述控制模块用于对所述高度信息和图像信息进行处理并计算出所述切片层是否存在打印缺陷，若存在打印缺陷，则计算出所述切片层上缺陷位置的像素点的颜色坐标和实际高度缺失值并自动生成修复打印指令，并控制3D打印模块上的其它喷孔执行所述修复打印指令进行打印。

采用上述技术方案，可以对打印的切片层的各个像素点进行缺陷检测，检测是否存在打印缺陷，即是否存在漏打印，若存在漏打印，表面3D打印模块的个别喷孔发生堵头，则控制模块根据接收的信息自动创建修复打印指令并控制3D打印模块进行修复打印，不需要对3D打印模块更换，在3D打印模块的喷孔出现堵塞的情况下，同样可以实现打印，不仅保证了打印效率，增加了3D打印模块的使用寿命，而且降低了企业的成本。

为了更好的解决上述技术缺陷，本发明还具有更佳的技术方案：

在一些实施方式中所述控制模块包括上位机和下位机，所述上位机与下位机电连接，所述下位机与所述3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块电连接。

在一些实施方式中，所述上位机为计算机、工控机中的一种。

在一些实施方式中，所述下位机为单片机。

在一些实施方式中，所述3D打印模块为阵列式打印喷头。

在一些实施方式中，所述高度扫描模块为激光位移传感器、超声波测距传感器、红外线测距传感器、雷达测距传感器中的任一种。

在一些实施方式中，所述图像扫描模块为CMOS、CCD、CIS中的任一种。

根据本发明的另一个方面，设计出3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正方法，包括以下步骤：

S1、3D打印模块接收控制模块的打印指令执行切片层的打印；

S2、高度扫描模块接收控制模块的扫描指令对3D打印模块打印的切片层的各个像素点进行扫描，并将扫描的高度信息上传至控制模块；

S3、控制模块将接收的高度信息转换成实际高度值并与其上预设的理论高度值相减计算出像素点的实际高度缺失值，并将计算出的实际高度缺失值与其上预设的高度缺失阀值进行比对，比对结果存在一个或多个像素点位置的实际高度缺失值大于高度缺失阀值，表明3D打印模块的喷孔发生堵头，则控制模块控制图像扫描模对3D打印模块打印的切片层的各个像素点进行扫描，图像扫描模将扫描的各个像素点的颜色坐标值上传至控制模块；

S4、控制模块将各个像素点的颜色坐标与其上预设的颜色坐标进行比对计算出各像素点的色差值，之后控制模块将计算出的各像素点的色差值与其上预设的色差阀值进行比对并筛选出色差值大于色差阀值的像素点；

S5、控制模块根据所述实际高度缺失值大于高度缺失阀值且色差值大于色差阀值之处的像素点的实际高度缺失值和颜色坐标自动生成修复打印指令；

S6、控制模块通过色差值大于色差阀值之处的像素点的颜色坐标计算出3D打印模块上上次打印该像素点的喷孔A位置，并指定与所述喷孔A较近的同一水平打印运动方向的同色喷孔B为打印主体执行所述修复打印指令；

S7、重复S2至S6步骤，直至修复打印结束。

采用上述方法，当3D打印模块中的某个喷孔发生堵塞时，通过控制模块、高度扫描模块和图像扫描模块可以检测出3D打印模块漏打印的位置、高度和具体某个喷孔发生堵头，然后控制模块自动创建修复打印指令，并控制3D打印模块选择其它喷孔对漏打印位置进行再次打印修复，不需要对3D打印模块更换，可以继续实现打印，不仅保证了打印效率，增加了3D打印模块的使用寿命，而且降低了企业的成本。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图对本发明进一步详细说明。

实施例1

参考图1所示，本发明提供的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，包括：3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块和控制模块。

3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块与控制模块电连接。进一步，控制模块包括上位机和下位机，上位机与下位机电连接，下位机与3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块电连接，上位机与3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块之间通过下位机实现数据传输。其中，上位机为计算机、工控机中的一种，优选上位机为计算机，上位机集成有信息收发模块、信息处理模块、存储模块、图像比对模块和打印指令自动生成模块，上位机用于收发信息、处理信息、图像比对处理及生成打印指令，另外，上位机储存有3D打印模型理论上的每一切片层的各个像素点的颜色坐标，以及设定有每一切片层的各个像素点的理论高度值、高度缺失阀值、色差阀值，下位机为单片机。

3D打印模块为阵列式打印喷头，3D打印模块用于接收控制模块的打印指令进行切片层的打印。具体地，上位机发送打印指令并通过下位机传输给3D打印模块执行打印。

高度扫描模块为激光位移传感器、超声波测距传感器、红外线测距传感器、雷达测距传感器中的任一种，本实施例优选高度扫描模块为激光位移传感器，高度扫描模块用于扫描3D打印模块打印的切片层的高度信息并上传至控制模块。进一步，控制模块下达高度扫描指令，即上位机将高度扫描指令发送给下位机，下位机将高度扫描指令传递给高度扫描模块，高度扫描模块对切片层进行扫描并将扫描的高度信息上传至下位机，然后下位机将接收的高度信息上传至上位机。

图像扫描模块为CMOS、CCD、CIS中的任一种，优选图像扫描模块为CMOS。图像扫描模块用于扫描3D打印模块打印的切片层的图像信息并上传至控制模块。进一步，控制模块下达图像扫描指令，即上位机将图像扫描指令发送给下位机，下位机将图像扫描指令传递给图像扫描模块，图像扫描模块对切片层进行扫描并将扫描的图像信息上传至下位机，下位机将接收的图像信息上传至上位机。

控制模块用于对高度扫描模块扫描的高度信息和图像扫描模块扫描的图像信息进行处理并计算出3D打印模块打印的切片层是否存在打印缺陷，若存在打印缺陷，表明3D打印模块上的某个喷孔发生堵头致使切片层出现漏打印，则控制模块计算出切片层上缺陷位置的像素点的颜色坐标和实际高度缺失值并自动生成修复打印指令，并控制3D打印模块上的其它喷孔执行修复打印指令进行打印。

实施例2

基于实施例1系统的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正方法，包括以下步骤：

S1、3D打印模块接收控制模块的打印指令执行切片层的打印。

S2、高度扫描模块接收控制模块的扫描指令对3D打印模块打印的切片层的各个像素点进行扫描，并将扫描的高度信息上传至控制模块。

S3、控制模块将接收的高度信息转换成实际高度值并与其上预设的理论高度值相减计算出各个像素点的实际高度缺失值，并将计算出的各个像素点的实际高度缺失值与其上预设的高度缺失阀值进行比对，当比对结果各个像素点的实际高度缺失值均小于高度缺失阀值，表面3D打印模块的喷孔未发生堵头，则不进行后续检测，控制模块控制3D打印模块执行下一切片层的打印，当比对结果存在一个或多个像素点的实际高度缺失值大于高度缺失阀值，表明3D打印模块的个别喷孔发生堵头，则控制模块控制图像扫描模对3D打印模块打印的切片层的各个像素点进行扫描，图像扫描模将扫描的各个像素点的颜色坐标值上传至控制模块。

S4、控制模块将接收的各个像素点的颜色坐标与其上预设的颜色坐标进行比对计算出各像素点的色差值，之后控制模块将计算出的各像素点的色差值与其上预设的色差阀值进行比对，并筛选出色差值大于色差阀值的像素点。

S5、控制模块根据实际高度缺失值大于高度缺失阀值且色差值大于色差阀值之处的像素点的实际高度缺失值和颜色坐标自动生成修复打印指令。

S6、控制模块通过色差值大于色差阀值之处的像素点的颜色坐标计算出3D打印模块上上次打印该像素点的喷孔A位置，并指定与所述喷孔A较近的同一水平打印运动方向的同色喷孔B为打印主体执行所述修复打印指令；

S7、重复S2至S6步骤，直至修复打印结束。

本方法基于当3D打印模块的个别喷孔发生堵头，会导致3D打印模块上该喷孔对应的像素点的材料缺失，材料缺失会引起打印高度缺失和颜色色差，当3D打印模块中的某个喷孔发生堵塞时，通过高度扫描模块、图像扫描模块和控制模块可以检测出3D打印模块漏打印的位置，并能实现对漏打印位置进行再次打印修复，不需要对3D打印模块更换，可以继续实现打印，不仅保证了打印效率，增加了3D打印模块的使用寿命，而且降低了企业的成本。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，其特征在于，包括：3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块和控制模块，所述3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块与所述控制模块电连接；

所述3D打印模块用于接收所述控制模块的打印指令进行切片层的打印；

所述高度扫描模块用于扫描所述3D打印模块打印的切片层的高度信息并上传至所述控制模块；

所述图像扫描模块用于扫描所述3D打印模块打印的切片层的图像信息并上传至所述控制模块；

所述控制模块用于对所述高度信息和图像信息进行处理并计算出所述切片层是否存在打印缺陷，若存在打印缺陷，则控制模块根据实际高度缺失值大于高度缺失阀值且色差值大于色差阀值之处的像素点的实际高度缺失值和颜色坐标自动生成修复打印指令，并控制3D打印模块上的其它喷孔执行所述修复打印指令进行打印。

2.根据权利要求1所述的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，其特征在于，所述控制模块包括上位机和下位机，所述上位机与下位机电连接，所述下位机与所述3D打印模块、高度扫描模块、图像扫描模块电连接。

3.根据权利要求2所述的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，其特征在于，所述上位机为计算机、工控机中的一种。

4.根据权利要求2所述的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，其特征在于，所述下位机为单片机。

5.根据权利要求1所述的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，其特征在于，所述3D打印模块为阵列式打印喷头。

6.根据权利要求1所述的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，其特征在于，所述高度扫描模块为激光位移传感器、超声波测距传感器、红外线测距传感器、雷达测距传感器中的任一种。

7.根据权利要求1所述的3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正系统，其特征在于，所述图像扫描模块为CMOS、CCD、CIS中的任一种。

8.3D阵列喷绘打印缺陷检测与矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、3D打印模块接收控制模块的打印指令执行切片层的打印；

S2、高度扫描模块接收控制模块的扫描指令对3D打印模块打印的切片层的各个像素点进行扫描，并将扫描的高度信息上传至控制模块；

S3、控制模块将接收的高度信息转换成实际高度值并与其上预设的理论高度值相减计算出像素点的实际高度缺失值，并将计算出的实际高度缺失值与其上预设的高度缺失阀值进行比对，比对结果存在一个或多个像素点位置的实际高度缺失值大于高度缺失阀值，表明3D打印模块的喷孔发生堵头，则控制模块控制图像扫描模对3D打印模块打印的切片层的各个像素点进行扫描，图像扫描模将扫描的各个像素点的颜色坐标值上传至控制模块；

S4、控制模块将各个像素点的颜色坐标与其上预设的颜色坐标进行比对计算出各像素点的色差值，之后控制模块将计算出的各像素点的色差值与其上预设的色差阀值进行比对并筛选出色差值大于色差阀值的像素点；

S5、控制模块根据所述实际高度缺失值大于高度缺失阀值且色差值大于色差阀值之处的像素点的实际高度缺失值和颜色坐标自动生成修复打印指令；

S6、控制模块通过色差值大于色差阀值之处的像素点的颜色坐标计算出3D打印模块上上次打印该像素点的喷孔A位置，并指定与所述喷孔A较近的同一水平打印运动方向的同色喷孔B为打印主体执行所述修复打印指令；

S7、重复S2至S6步骤，直至修复打印结束。

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