CN116118197B - 基于温度和图像双模层级响应的4d打印控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法及装置，该方法包括：在4D打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数；根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；在判断结果为否时，调整4D打印的工作参数。可见，本发明能够实现更加精确的4D打印调整，提高打印效果和效率。
Description
技术领域
本发明涉及4D打印控制技术领域，尤其涉及一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法及装置。
背景技术
4D打印技术是指由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型,实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。其中，在4D打印技术中，温度变化材料是一种常用的打印材料，其可以在3D打印的过程中通过加热的方式进行材料变化，以最终达到预设的打印效果。但现有技术中，对这类温度变化材料的打印监控，没有同时考虑温度信息和图像信息的层级响应，一般仅是通过预设的打印参数直接打印，因此无法实现更好的打印监控和调整。可见，现有技术存在缺陷，亟需解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法及装置，能够实现更加精确的4D打印调整，提高打印效果和效率。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法，所述方法包括：
在4D打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；
确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；
根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数；
根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；
在判断结果为否时，调整4D打印的工作参数，以使得所述温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息，包括：
确定所述温度变化材料对应的材料信息；所述材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种；
根据所述材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；
根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述类似材料为与所述温度变化材料的至少两种所述材料信息相同的其他温度变化材料；所述根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息，包括：
根据所述所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；
根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；所述特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；
基于动态规划拟合算法，根据所述数据矩阵，计算所述温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；
根据当前时间段的当前时间点，以及所述时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；所述三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数，包括：
计算所述实时温度信息和所述温度标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的温度偏差参数；
根据所述实时图像信息，基于三维建模算法，确定所述温度变化材料对应的实时三维模型信息；
计算所述实时三维模型信息的所述特定维度参数与所述三维标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的三维偏差参数；所述三维偏差参数包括长度偏差比例参数和/或数据变化率偏差比例参数；所述长度偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标方向上的长度参数与所述长度标准信息的差值和总和值的比例；所述数据变化率偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率参数与所述数据变化率标准信息的差值和总和值的比例；
根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数，包括：
计算所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的加权求和平均值，得到所述温度变化材料对应的成型准确参数；其中，所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的权重之和为1，所述三维偏差参数的权重大于所述温度偏差参数的权重，所述三维偏差参数的权重与偏差参数比值成反比；所述偏差参数比值为所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的比值。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：
将所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中除最后一个时间段对应的成型准确参数以外的其他成型准确参数，输入至预先训练好的神经网络预测模型中，得到模型预测的成形准确预测参数；所述神经网络预测模型通过包括有多个连续历史时间段的训练成形准确参数和对应的相邻后续时间段的成形准确参数标注的训练数据集训练得到；
计算所述成形准确预测参数和所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中最后一个时间段对应的成型准确参数之间的差值；
判断所述差值是否大于预设的差值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：
计算所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数之间的差值的平均值；
判断所述平均值是否大于预设的平均值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
本发明第二方面公开了一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置，所述装置包括：
采集模块，用于在4D打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；
第一确定模块，用于确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；
第二确定模块，用于根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数；
判断模块，用于根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；
调整模块，用于在所述判断模块的判断结果为否时，调整4D打印的工作参数，以使得所述温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一确定模块确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息的具体方式，包括：
确定所述温度变化材料对应的材料信息；所述材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种；
根据所述材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；
根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述类似材料为与所述温度变化材料的至少两种所述材料信息相同的其他温度变化材料；所述第一确定模块根据所述历史打印监控数据，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息的具体方式，包括：
根据所述所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；
根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；所述特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；
基于动态规划拟合算法，根据所述数据矩阵，计算所述温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；
根据当前时间段的当前时间点，以及所述时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；所述三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二确定模块根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数的具体方式，包括：
计算所述实时温度信息和所述温度标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的温度偏差参数；
根据所述实时图像信息，基于三维建模算法，确定所述温度变化材料对应的实时三维模型信息；
计算所述实时三维模型信息的所述特定维度参数与所述三维标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的三维偏差参数；所述三维偏差参数包括长度偏差比例参数和/或数据变化率偏差比例参数；所述长度偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标方向上的长度参数与所述长度标准信息的差值和总和值的比例；所述数据变化率偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率参数与所述数据变化率标准信息的差值和总和值的比例；
根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二确定模块根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数的具体方式，包括：
计算所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的加权求和平均值，得到所述温度变化材料对应的成型准确参数；其中，所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的权重之和为1，所述三维偏差参数的权重大于所述温度偏差参数的权重，所述三维偏差参数的权重与偏差参数比值成反比；所述偏差参数比值为所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的比值。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述判断模块根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件的具体方式，包括：
将所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中除最后一个时间段对应的成型准确参数以外的其他成型准确参数，输入至预先训练好的神经网络预测模型中，得到模型预测的成形准确预测参数；所述神经网络预测模型通过包括有多个连续历史时间段的训练成形准确参数和对应的相邻后续时间段的成形准确参数标注的训练数据集训练得到；
计算所述成形准确预测参数和所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中最后一个时间段对应的成型准确参数之间的差值；
判断所述差值是否大于预设的差值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述判断模块根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件的具体方式，包括：
计算所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数之间的差值的平均值；
判断所述平均值是否大于预设的平均值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
本发明第三方面公开了另一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法中的部分或全部步骤。
本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法中的部分或全部步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可以通过实时获取的打印材料在不同时间段的温度信息和图像信息，来判断打印材料的成型趋势是否正确，从而能够实现更加精确的4D打印调整，提高打印效果和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置的结构示意图；
图3是本发明实施例公开的另一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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作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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或端没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或端固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明公开了一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法及装置，可以通过实时获取的打印材料在不同时间段的温度信息和图像信息，来判断打印材料的成型趋势是否正确，从而能够实现更加精确的4D打印调整，提高打印效果和效率。以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法的流程示意图。其中，图1所描述的方法可以应用于相应的4D打印设备的控制设备、控制终端、控制服务器中，且该服务器可以是本地服务器，也可以是云服务器，本发明实施例不做限定如图1所示，该基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法可以包括以下操作：
101、在4D打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息。
具体的，可以通过设置在打印成品区域附近的温度传感器和图像传感器来获取实时温度信息和实时图像信息，例如可以利用红外测温器来获取温度信息。可选的，实时温度信息也可以用于指代温度变化材料的特定位置的温度信息，可以通过对红外测温器的设置来实现。
102、确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。
具体的，温度标准信息和三维标准信息用于表征温度变化材料在当前时间段应该对应的温度或三维结构的合理参考值。
103、根据实时温度信息和实时图像信息，以及温度标准信息和三维标准信息，确定温度变化材料对应的成型准确参数。
104、根据温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数，判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
105、在判断结果为否时，调整4D打印的工作参数，以使得温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。
具体的，工作参数可以包括加热参数和3D打印头控制参数，例如在温度变化材料的成型趋势不符合预设趋势时，可以相应提高或降低加热参数，以影响其成型趋势，或是相应提高或降低3D打印头的打印速度，同样用于影响成型趋势。该调整可以根据预设的数据判断及控制规则来实现，也可以由操作人员根据实际情况来调整。
可见，实施本发明实施例所描述的方法可以通过实时获取的打印材料在不同时间段的温度信息和图像信息，来判断打印材料的成型趋势是否正确，从而能够实现更加精确的4D打印调整，提高打印效果和效率。
作为一种可选的实施例，上述步骤中的，确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息，包括：
确定温度变化材料对应的材料信息；
根据材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；
根据历史打印监控数据，确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。
可选的，材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种，例如材质信息可以为不同类型的随温度变化的热变化材料。
具体的，类似材料为与温度变化材料的至少两种材料信息相同的其他温度变化材料。
通过上述设置，可以根据所有和当前要监控的材料相同或类似的材料的历史监控数据，来确定当前监控材料的温度标准和三维标准，从而能够得到更加具备参考价值的标准信息，以实现后续更加有效和精确的监控和偏差计算。
作为一种可选的实施例，上述步骤中的，根据历史打印监控数据，确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息，包括：
根据所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；
根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；
基于动态规划拟合算法，根据数据矩阵，计算温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；
根据当前时间段的当前时间点，以及时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息。
具体的，可以将每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵的一行数据，并以此得到所有材料的数据对应的数据矩阵。
可选的，动态规划拟合算法可以为基于最小二乘法的拟合算法，通过先建立起的时间点-温度-三维参数多项式关系式，基于最小二乘法以及数据矩阵中的数据，对该关系式进行不断的拟合计算，以得到最后的拟合结果。
可选的，可以将当前时间段的中间时间点作为当前时间点，以用于计算得到温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。
通过上述设置，能够准确通过所有相同或类似材料的历史打印监控数据来确定出有参考价值的当前材料对应的温度或三维的标准信息，从而能够得到更加具备参考价值的标准信息，以实现后续更加有效和精确的监控和偏差计算。
作为一种可选的实施例，上述步骤中的，根据实时温度信息和实时图像信息，以及温度标准信息和三维标准信息，确定温度变化材料对应的成型准确参数，包括：
计算实时温度信息和温度标准信息的差值与总和值的比值，得到温度变化材料对应的温度偏差参数；
根据实时图像信息，基于三维建模算法，确定温度变化材料对应的实时三维模型信息；
计算实时三维模型信息的特定维度参数与三维标准信息的差值与总和值的比值，得到温度变化材料对应的三维偏差参数；三维偏差参数包括长度偏差比例参数和/或数据变化率偏差比例参数；长度偏差比例参数为实时三维模型信息在至少一个特定坐标方向上的长度参数与长度标准信息的差值和总和值的比例；数据变化率偏差比例参数为实时三维模型信息在至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率参数与数据变化率标准信息的差值和总和值的比例；
根据温度偏差参数和三维偏差参数，确定温度变化材料对应的成型准确参数。
作为一种可选的实施例，上述步骤中的，根据温度偏差参数和三维偏差参数，确定温度变化材料对应的成型准确参数，包括：
计算温度偏差参数和三维偏差参数的加权求和平均值，得到温度变化材料对应的成型准确参数；其中，温度偏差参数和三维偏差参数的权重之和为1，三维偏差参数的权重大于温度偏差参数的权重，三维偏差参数的权重与偏差参数比值成反比；偏差参数比值为温度偏差参数和三维偏差参数的比值。
作为一种可选的实施例，上述步骤中的，根据温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数，判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：
将温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数中除最后一个时间段对应的成型准确参数以外的其他成型准确参数，输入至预先训练好的神经网络预测模型中，得到模型预测的成形准确预测参数；神经网络预测模型通过包括有多个连续历史时间段的训练成形准确参数和对应的相邻后续时间段的成形准确参数标注的训练数据集训练得到；
计算成形准确预测参数和温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数中最后一个时间段对应的成型准确参数之间的差值；
判断差值是否大于预设的差值阈值，以判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
作为一种可选的实施例，上述步骤中的，根据温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数，判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：
计算温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数之间的差值的平均值；
判断平均值是否大于预设的平均值阈值，以判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
实施例二
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置的结构示意图。其中，图2所描述的装置可以应用于相应的4D打印设备的控制设备、控制终端、控制服务器中，且该服务器可以是本地服务器，也可以是云服务器，本发明实施例不做限定。如图2所示，该装置可以包括：
采集模块201，用于在4D打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；
具体的，可以通过设置在打印成品区域附近的温度传感器和图像传感器来获取实时温度信息和实时图像信息，例如可以利用红外测温器来获取温度信息。可选的，实时温度信息也可以用于指代温度变化材料的特定位置的温度信息，可以通过对红外测温器的设置来实现。
第一确定模块202，用于确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；
具体的，温度标准信息和三维标准信息用于表征温度变化材料在当前时间段应该对应的温度或三维结构的合理参考值。
第二确定模块203，用于根据实时温度信息和实时图像信息，以及温度标准信息和三维标准信息，确定温度变化材料对应的成型准确参数；
判断模块204，用于根据温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数，判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；
调整模块205，用于在判断模块204的判断结果为否时，调整4D打印的工作参数，以使得温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。
具体的，工作参数可以包括加热参数和3D打印头控制参数，例如在温度变化材料的成型趋势不符合预设趋势时，可以相应提高或降低加热参数，以影响其成型趋势，或是相应提高或降低3D打印头的打印速度，同样用于影响成型趋势。该调整可以根据预设的数据判断及控制规则来实现，也可以由操作人员根据实际情况来调整。
可见，实施本发明实施例所描述的装置可以通过实时获取的打印材料在不同时间段的温度信息和图像信息，来判断打印材料的成型趋势是否正确，从而能够实现更加精确的4D打印调整，提高打印效果和效率。
作为一种可选的实施例，第一确定模块202确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息的具体方式，包括：
确定温度变化材料对应的材料信息；材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种；
根据材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；
根据历史打印监控数据，确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。
可选的，材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种，例如材质信息可以为不同类型的随温度变化的热变化材料。
具体的，类似材料为与温度变化材料的至少两种材料信息相同的其他温度变化材料。
通过上述设置，可以根据所有和当前要监控的材料相同或类似的材料的历史监控数据，来确定当前监控材料的温度标准和三维标准，从而能够得到更加具备参考价值的标准信息，以实现后续更加有效和精确的监控和偏差计算。
作为一种可选的实施例，第一确定模块202根据历史打印监控数据，确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息的具体方式，包括：
根据所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；
根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；
基于动态规划拟合算法，根据数据矩阵，计算温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；
根据当前时间段的当前时间点，以及时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息。
具体的，可以将每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵的一行数据，并以此得到所有材料的数据对应的数据矩阵。
可选的，动态规划拟合算法可以为基于最小二乘法的拟合算法，通过先建立起的时间点-温度-三维参数多项式关系式，基于最小二乘法以及数据矩阵中的数据，对该关系式进行不断的拟合计算，以得到最后的拟合结果。
可选的，可以将当前时间段的中间时间点作为当前时间点，以用于计算得到温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息。
通过上述设置，能够准确通过所有相同或类似材料的历史打印监控数据来确定出有参考价值的当前材料对应的温度或三维的标准信息，从而能够得到更加具备参考价值的标准信息，以实现后续更加有效和精确的监控和偏差计算。
作为一种可选的实施例，第二确定模块203根据实时温度信息和实时图像信息，以及温度标准信息和三维标准信息，确定温度变化材料对应的成型准确参数的具体方式，包括：
计算实时温度信息和温度标准信息的差值与总和值的比值，得到温度变化材料对应的温度偏差参数；
根据实时图像信息，基于三维建模算法，确定温度变化材料对应的实时三维模型信息；
计算实时三维模型信息的特定维度参数与三维标准信息的差值与总和值的比值，得到温度变化材料对应的三维偏差参数；三维偏差参数包括长度偏差比例参数和/或数据变化率偏差比例参数；长度偏差比例参数为实时三维模型信息在至少一个特定坐标方向上的长度参数与长度标准信息的差值和总和值的比例；数据变化率偏差比例参数为实时三维模型信息在至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率参数与数据变化率标准信息的差值和总和值的比例；
根据温度偏差参数和三维偏差参数，确定温度变化材料对应的成型准确参数。
作为一种可选的实施例，第二确定模块203根据温度偏差参数和三维偏差参数，确定温度变化材料对应的成型准确参数的具体方式，包括：
计算温度偏差参数和三维偏差参数的加权求和平均值，得到温度变化材料对应的成型准确参数；其中，温度偏差参数和三维偏差参数的权重之和为1，三维偏差参数的权重大于温度偏差参数的权重，三维偏差参数的权重与偏差参数比值成反比；偏差参数比值为温度偏差参数和三维偏差参数的比值。
作为一种可选的实施例，判断模块204根据温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数，判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件的具体方式，包括：
将温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数中除最后一个时间段对应的成型准确参数以外的其他成型准确参数，输入至预先训练好的神经网络预测模型中，得到模型预测的成形准确预测参数；神经网络预测模型通过包括有多个连续历史时间段的训练成形准确参数和对应的相邻后续时间段的成形准确参数标注的训练数据集训练得到；
计算成形准确预测参数和温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数中最后一个时间段对应的成型准确参数之间的差值；
判断差值是否大于预设的差值阈值，以判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
作为一种可选的实施例，判断模块204根据温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数，判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件的具体方式，包括：
计算温度变化材料至少两个时间段对应的成型准确参数之间的差值的平均值；
判断平均值是否大于预设的平均值阈值，以判断温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
实施例三
请参阅图3，图3是本发明实施例公开的另一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置的结构示意图。如图3所示，该装置可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器301；
与存储器301耦合的处理器302；
处理器302调用存储器301中存储的可执行程序代码，执行本发明实施例一公开的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法中的部分或全部步骤。
实施例四
本发明实施例公开了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例一公开的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法中的部分或全部步骤。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存储器（Random Access Memory，RAM）、可编程只读存储器（Programmable Read-only Memory，PROM）、可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM）、一次可编程只读存储器（One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM）、电子抹除式可复写只读存储器（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）、只读光盘（CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM）或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法及装置所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在4D打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；
确定所述温度变化材料对应的材料信息；所述材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种；
根据所述材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；所述类似材料为与所述温度变化材料的至少两种所述材料信息相同的其他温度变化材料；
根据所述所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；
根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；所述特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；
基于动态规划拟合算法，根据所述数据矩阵，计算所述温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；
根据当前时间段的当前时间点，以及所述时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；所述三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息；
根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数；
根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；
在判断结果为否时，调整4D打印的工作参数，以使得所述温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。
2.根据权利要求1所述的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法，其特征在于，所述根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数，包括：
计算所述实时温度信息和所述温度标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的温度偏差参数；
根据所述实时图像信息，基于三维建模算法，确定所述温度变化材料对应的实时三维模型信息；
计算所述实时三维模型信息的所述特定维度参数与所述三维标准信息的差值与总和值的比值，得到所述温度变化材料对应的三维偏差参数；所述三维偏差参数包括长度偏差比例参数和/或数据变化率偏差比例参数；所述长度偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标方向上的长度参数与所述长度标准信息的差值和总和值的比例；所述数据变化率偏差比例参数为所述实时三维模型信息在至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率参数与所述数据变化率标准信息的差值和总和值的比例；
根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数。
3.根据权利要求2所述的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法，其特征在于，所述根据所述温度偏差参数和所述三维偏差参数，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数，包括：
计算所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的加权求和平均值，得到所述温度变化材料对应的成型准确参数；其中，所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的权重之和为1，所述三维偏差参数的权重大于所述温度偏差参数的权重，所述三维偏差参数的权重与偏差参数比值成反比；所述偏差参数比值为所述温度偏差参数和所述三维偏差参数的比值。
4.根据权利要求3所述的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法，其特征在于，所述根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：
将所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中除最后一个时间段对应的成型准确参数以外的其他成型准确参数，输入至预先训练好的神经网络预测模型中，得到模型预测的成形准确预测参数；所述神经网络预测模型通过包括有多个连续历史时间段的训练成形准确参数和对应的相邻后续时间段的成形准确参数标注的训练数据集训练得到；
计算所述成形准确预测参数和所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数中最后一个时间段对应的成型准确参数之间的差值；
判断所述差值是否大于预设的差值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
5.根据权利要求3所述的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法，其特征在于，所述根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件，包括：
计算所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数之间的差值的平均值；
判断所述平均值是否大于预设的平均值阈值，以判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件。
6.一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置，其特征在于，所述装置包括：
采集模块，用于在4D打印的过程中，实时采集打印成品区域的温度变化材料的实时温度信息和实时图像信息；
第一确定模块，用于确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；所述第一确定模块确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息的具体方式，包括：
确定所述温度变化材料对应的材料信息；所述材料信息中包括有材质信息、批次信息、生产厂家信息中的至少一种；
根据所述材料信息，在预设的数据库中获取所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据；所述类似材料为与所述温度变化材料的至少两种所述材料信息相同的其他温度变化材料；
根据所述所有其他相同材料和类似材料的历史打印监控数据，确定每一相同材料或类似材料在不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据；
根据每一相同材料或类似材料的不同历史时间点对应的历史温度数据和历史三维扫描数据的特定维度参数，组成数据矩阵；所述特定维度参数包括至少一个特定坐标方向上的长度和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率；
基于动态规划拟合算法，根据所述数据矩阵，计算所述温度变化材料对应的时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型；
根据当前时间段的当前时间点，以及所述时间点-温度-三维参数多项式拟合关系模型，确定所述温度变化材料在当前时间段对应的温度标准信息和三维标准信息；所述三维标准信息包括至少一个特定坐标方向上的长度标准信息和/或至少一个特定坐标轴数值区间内的数据变化率标准信息；
第二确定模块，用于根据所述实时温度信息和所述实时图像信息，以及所述温度标准信息和所述三维标准信息，确定所述温度变化材料对应的成型准确参数；
判断模块，用于根据所述温度变化材料至少两个时间段对应的所述成型准确参数，判断所述温度变化材料的成型趋势是否符合预设的成型趋势条件；
调整模块，用于在所述判断模块的判断结果为否时，调整4D打印的工作参数，以使得所述温度变化材料的成型趋势符合预设的成型趋势条件。
7.一种基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制装置，其特征在于，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-5任一项所述的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法。
8.一种4D打印设备，其特征在于，所述4D打印设备包括有4D打印部件和控制装置；所述控制装置存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-5任一项所述的基于温度和图像双模层级响应的4D打印控制方法。
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