CN117565402A - 3d打印控制执行方法、系统及3d打印设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了根据一种3D打印控制执行方法、系统及3D打印设备，其中，3D打印控制执行方法包括：获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值；采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值；获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值；将所述实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值相比较以得到第一误差值，将所述实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值相比较以得到第二误差值；依据对比结果执行停止打印并反馈误差信息，或者调整下一打印层模型的打印参数。本发明提高了加工效率、提升的打印精度，能够满足高精度加工的生产需求。

Description

3D打印控制执行方法、系统及3D打印设备
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种3D打印控制执行方法、系统及3D打印设备。
背景技术
3D打印技术是一种快速成形技术，其以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料或树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印设备通过执行该种打印技术制造3D物体，由于3D打印设备具有成型精度高的优势，因此广泛应用于模具、定制商品、医疗治具、假体等各种领域。
在执行3D打印任务时，整个打印过程是一层一层进行的，在一层模型打印完成后，打印头相对于打印平台竖直上移一个打印层的间距或者打印平台下移一个打印层的间距，进行下一层模型的打印，直至完成整个打印模型的打印。受3D打印机本身结构存在一定机械误差的限制，在进行打印时通常会使每层打印的模型出现细微的误差，若不对误差进行修正，当所有层的模型都叠加完成后，形成的3D模型成品就会出现较大的误差，导致整体的精度较低，废品率高，而目前打印过程的误差判断还多停留在操作人员的主观经验判断上，且难以及时对反馈的缺陷进行相应的参数调整，难以适应更高质量的加工需求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种3D打印控制执行方法、系统及3D打印设备，具有可及时进行误差反馈和调控、提高打印精度的优点。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种3D打印控制执行方法，包括：
获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值；
基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值，记为（X，Y，Z）；
将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值，记为（X'，Y'）；
将所述实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值相比较以得到第一误差值，将所述实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值相比较以得到第二误差值；
若任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值，则停止打印并反馈误差信息；
若所有所述第一误差值未超过第一预设阈值且所述第二误差值未超过第二预设阈值，则依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数。
实现上述技术方案，在每完成一层打印层模型的打印工作后，即对该打印层模型进行图像识别形成实际图像文件，而由于打印过程是一层一层进行的，对应每层打印层模型的控制文件中会包含相应的切片图像，而每层的打印高度通常是一定的，因此确定了当前打印层模型是第几层即可得到相应的理论高程值；接着基于设定的加工中心点建立参考三维坐标系，在该参考三维坐标系中能够使实际图像文件中的任一点均对应一个坐标值，为了快速的对实际图像文件进行分析判断，因此采集至少三个关键轮廓点的实际坐标值，在减少大量数据计算的同时能够更加快速的判断打印结果是否存在误差，通过采集这些关键轮廓点的实际坐标值从而便于进行数据的分析对比；由于每层打印层模型的高度是由铺粉的厚度决定的，因此在切片图像中通常只记录平面坐标，而实际图像文件是基于切片图像的控制加工后产生的，两者存在相互对应的关系，根据对应关系即可得到关键轮廓点的理论坐标值，接着将实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值进行比较得到第一误差值，将实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值进行比较得到第二误差值；第一误差值超过第一预设阈值即说明相应的关键轮廓点的位置误差较大，第二误差值超过第二预设阈值即说明相应关键轮廓点的高度误差较大，而这两者任何一个误差较大时均可能导致最终成型的产品不合格，因此需要停止打印并反馈误差信息以避免执行多余无效的打印过程，从而降低加工成本、提高加工效率，而若第一误差值在第一预设阈值内且第二误差值在第二预设阈值内时，即说明该加工过程误差合格，但为了防止出现多次误差叠加导致误差过大的情况发生，因此依据第一误差值和第二误差值对下一打印层模型的打印参数进行调整，使得由该打印参数控制执行的打印结果更加精确，进而能够进一步提高打印精度；本发明通过在每打印完一层打印层模型后对关键轮廓点的实际坐标值进行对比判断，根据判断结果及时采取停止打印或者调整打印参数的操作，从而提高了加工效率、提升的打印精度，能够满足高精度加工的生产需求。
在一些示例性的实施方式中，所述获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值具体包括：
获取当前打印层模型顶面及四个侧面的正投影图像；
对各正投影图像进行分析融合处理以形成3D模型图形，并将所述3D模型图形作为实际图像文件；
从打印控制文件中获取对应当前打印层模型的切片图像，并根据当前打印层模型的位置和层数获取理论高程值。
实现上述技术方案，通过顶面的正投影图像能够反映打印层模型的轮廓形状，通过四个侧面的正投影图像能够反映打印层模型轮廓及的高度，由此经过合成的3D模型图像能够反映出打印层模型轮廓上各点的位置，以此作为实际图像文件能够对打印层模型轮廓上的各点进行精确显示，而由于每层打印层模型的高程通常是一定的，因此根据当前打印层模型的位置和层数即可以推定出理论高程值。
在一些示例性的实施方式中，所述基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值具体包括：
将设定的加工中心点作为坐标原点，并按照预设的坐标轴方向建立对应实际图像文件的参考三维坐标系；
按照预定策略在所述实际图像文件中确定至少三个关键轮廓点；
于所述参考三维坐标系中确定所述关键轮廓点的位置并对应生成实际坐标值。
实现上述技术方案，加工中心点通常作为执行所有加工动作的参考点，因此以该点作为坐标原点，能够对各加工位点更好的进行定位，接着按照预设的坐标轴方向建立参考三维坐标系，根据该参考三维坐标系即可获得各位点的坐标值，由于进行打印时轮廓的位置是最容易出现误差的，因此获取关键轮廓点作为主要对照对象，而确定至少三个关键轮廓点能够基本反应轮廓的偏差情况，在对应生成关键轮廓点的实际坐标值以便后续对比判断过程的进行。
在一些示例性的实施方式中，所述将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值具体包括：
将在实际图像文件中确定的关键轮廓点与所述切片图像中相应的轮廓点一一对应，以使所述实际图像文件与所述切片图像相对应映射；
以设定的加工中心点作为坐标原点并参照所述参考三维坐标系建立对应切片图像的理论二维坐标系；
将理论二维坐标系中对应关键轮廓点的坐标值作为理论坐标值。
实现上述技术方案，由于实际图像文件是依据切片图像加工完成后拍摄形成的，因此实际图像文件和切片图像的对应性，在建立理论二位坐标系时，使得其原点、X轴方向、Y轴方向均一致，此时得到的坐标点即能够严格对应，因此获得的理论坐标值能够与实际坐标值进行比较判断。
在一些示例性的实施方式中，所述若任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值，则停止打印并反馈误差信息之后还包括：
根据所述误差信息判断是否仅第二误差值超过第二预设阈值；
若是，则对所述实际图像文件进行高程误差分析获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，并根据所述Z轴坐标值与相应理论高程值的差值生成第一补偿参数，以对之后至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，并继续执行打印任务；
若否，则生成产品报废告警信息。
实现上述技术方案，若第一误差值超过预设阈值时，即说明该关键轮廓的位置偏差过大，此时难以通过调整加工参数的形式对打印层模型进行调整，只能作为报废产品，而如果仅高程值出现误差，此时可以通过调整后续的加工参数对高程值进行调整，通过对至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，将高程误差均分到后续的打印层模型中，使得误差调整能够逐层递增补偿，避免一次性调整出现补偿不足的情况。
在一些示例性的实施方式中，所述获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值时，以所述关键轮廓点为圆心、以预定采样间距为半径形成拟合曲线，并至少获取所述拟合曲线与打印层模型轮廓的交点的Z轴坐标值。
实现上述技术方案，通过以关键轮廓点为圆心、预定采样间距为半径形成拟合曲线，可以获取与关键轮廓点半径间距相同的轮廓点进行进一步的误差判断，进而能够对临近关键轮廓点的整个区域的参数进行优化调整。
在一些示例性的实施方式中，所述依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数时：
计算相邻两关键轮廓点的第一误差值的平均值和第二误差值的平均值，以分别生成第一补偿值和第二补偿值，将所述第一补偿值和第二补偿值作为调整参数对下一打印层模型的打印参数进行调整。
实现上述技术方案，通过计算平均值的形式作为第一补偿值和第二补偿值，使得打印参数的调整过程更加简便。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种3D打印控制执行系统，包括：
文件获取单元，用于获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值；
坐标采集单元，用于基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值，记为（X，Y，Z）；
对比映射单元，用于将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值，记为（X'，Y'）；
比较判断单元，用于将所述实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值相比较以得到第一误差值，将所述实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值相比较以得到第二误差值；
反馈控制单元，用于当任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值时，控制打印设备停止打印并反馈误差信息；
参数调整单元，用于当所有所述第一误差值未超过第一预设阈值且所述第二误差值未超过第二预设阈值时，依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数；
其中，所述反馈控制单元还包括：
误差判断模块，用于根据所述误差信息判断是否仅第二误差值超过第二预设阈值；
补偿计算模块，用于在所述误差判断模块判断结果为是时，对所述实际图像文件进行高程误差分析获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，并根据所述Z轴坐标值与相应理论高程值的差值生成第一补偿参数，以对之后至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，并继续执行打印任务；其中，所述获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值时，以所述关键轮廓点为圆心、以预定采样间距为半径形成拟合曲线，并至少获取所述拟合曲线与打印层模型轮廓的交点的Z轴坐标值；
告警生成模块，用于在所述误差判断模块判断结果为否时，生成产品报废告警信息。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种3D打印设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面所述的3D打印控制执行方法的步骤。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如第一方面所述的3D打印控制执行方法的步骤。
综上所述，相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例通过提供一种3D打印控制执行方法、系统及3D打印设备，在每完成一层打印层模型的打印工作后，即对该打印层模型进行图像识别形成实际图像文件，而由于打印过程是一层一层进行的，对应每层打印层模型的控制文件中会包含相应的切片图像，而每层的打印高度通常是一定的，因此确定了当前打印层模型是第几层即可得到相应的理论高程值；接着基于设定的加工中心点建立参考三维坐标系，在该参考三维坐标系中能够使实际图像文件中的任一点均对应一个坐标值，为了快速的对实际图像文件进行分析判断，因此采集至少三个关键轮廓点的实际坐标值，在减少大量数据计算的同时能够更加快速的判断打印结果是否存在误差，通过采集这些关键轮廓点的实际坐标值从而便于进行数据的分析对比；由于每层打印层模型的高度是由铺粉的厚度决定的，因此在切片图像中通常只记录平面坐标，而实际图像文件是基于切片图像的控制加工后产生的，两者存在相互对应的关系，根据对应关系即可得到关键轮廓点的理论坐标值，接着将实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值进行比较得到第一误差值，将实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值进行比较得到第二误差值；第一误差值超过第一预设阈值即说明相应的关键轮廓点的位置误差较大，第二误差值超过第二预设阈值即说明相应关键轮廓点的高度误差较大，而这两者任何一个误差较大时均可能导致最终成型的产品不合格，因此需要停止打印并反馈误差信息以避免执行多余无效的打印过程，从而降低加工成本、提高加工效率，而若第一误差值在第一预设阈值内且第二误差值在第二预设阈值内时，即说明该加工过程误差合格，但为了防止出现多次误差叠加导致误差过大的情况发生，因此依据第一误差值和第二误差值对下一打印层模型的打印参数进行调整，使得由该打印参数控制执行的打印结果更加精确，进而能够进一步提高打印精度；本发明通过在每打印完一层打印层模型后对关键轮廓点的实际坐标值进行对比判断，根据判断结果及时采取停止打印或者调整打印参数的操作，从而提高了加工效率、提升的打印精度，能够满足高精度加工的生产需求。
附图说明
图1为本发明实施例中3D打印控制执行方法的方法流程图。
图2为本发明实施例中3D打印控制执行系统的结构示意图。
图3为本发明实施例中3D打印设备的基本结构框图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
10、文件获取单元；20、坐标采集单元；30、对比映射单元；40、比较判断单元；50、反馈控制单元；60、参数调整单元。
具体实施方式
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做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。
本发明实施例第一方面提供一种3D打印控制执行方法，包括：
S100、获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值。
其中，所述获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值具体包括：
S101、获取当前打印层模型顶面及四个侧面的正投影图像，其中该正投影图像可以由设置在打印设备中的若干摄像装置拍摄得到，当然，在实际应用中也可以采集其他视角的图像，只要能够反映当前打印层模型的轮廓形状和高程即可，需要注意的是，如果当前打印层模型不是第一层，则需要采集已打印完成的模型的侧面正投影视图，即需要反映当前打印层模型相对于加工平面的高程。
S102、对各正投影图像进行分析融合处理以形成3D模型图形，并将所述3D模型图形作为实际图像文件，进行图像分析融合处理时采用现有的图像处理算法即可，以能够反映当前打印层模型的轮廓形状和高程为准。
S103、从打印控制文件中获取对应当前打印层模型的切片图像，并根据当前打印层模型的位置和层数获取理论高程值。
通过顶面的正投影图像能够反映打印层模型的轮廓形状，通过四个侧面的正投影图像能够反映打印层模型轮廓及的高度，由此经过合成的3D模型图像能够反映出打印层模型轮廓上各点的位置，以此作为实际图像文件能够对打印层模型轮廓上的各点进行精确显示，而由于每层打印层模型的高程通常是一定的，因此根据当前打印层模型的位置和层数即可以推定出理论高程值。
S200、基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值，记为（X，Y，Z）。
其中，所述基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值具体包括：
S201、将设定的加工中心点作为坐标原点，并按照预设的坐标轴方向建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，其中，加工中心点通常设定为第一层的打印层模型的中心点并位于加工平台的平面上，坐标轴的方向通常设置为将加工平台的长度方向作为X轴、加工平台的宽度方向作为Y轴方向、竖直方向作为Z轴方向。
S202、按照预定策略在所述实际图像文件中确定至少三个关键轮廓点，关键轮廓点例如可以为轮廓中的转折点，或者沿轮廓周向等间距的位点，如轮廓为多边形时，可以将其边线的交点作为关键轮廓点，若交点超过三个，则将所有的交点都作为关键轮廓点，如轮廓为圆形或者弧形时，可以为轮廓上等弧长分布的轮廓点，这些关键轮廓点通常为最容易出现误差的节点，之所以选择确定至少三个关键轮廓点，是因为三个点可以确定一个面，即通过至少三个点可以反映当前打印层模型上表面的高程变化情况。
S203、于所述参考三维坐标系中确定所述关键轮廓点的位置并对应生成实际坐标值。
加工中心点通常作为执行所有加工动作的参考点，因此以该点作为坐标原点，能够对各加工位点更好的进行定位，接着按照预设的坐标轴方向建立参考三维坐标系，根据该参考三维坐标系即可获得各位点的坐标值，由于进行打印时轮廓的位置是最容易出现误差的，因此获取关键轮廓点作为主要对照对象，而确定至少三个关键轮廓点能够基本反应轮廓的偏差情况，在对应生成关键轮廓点的实际坐标值以便后续对比判断过程的进行。
S300、将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值，记为（X'，Y'）。
其中，所述将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值具体包括：
S301、将在实际图像文件中确定的关键轮廓点与所述切片图像中相应的轮廓点一一对应，以使所述实际图像文件与所述切片图像相对应映射。
S302、以设定的加工中心点作为坐标原点并参照所述参考三维坐标系建立对应切片图像的理论二维坐标系，该加工中心点与参考三维坐标系中一致，可以理解的是参考三维坐标系和理论二维坐标系的原点、X轴方向、Y轴方向均一致。
S303、将理论二维坐标系中对应关键轮廓点的坐标值作为理论坐标值。
由于实际图像文件是依据切片图像加工完成后拍摄形成的，因此实际图像文件和切片图像的对应性，在建立理论二位坐标系时，使得其原点、X轴方向、Y轴方向均一致，此时得到的坐标点即能够严格对应，因此获得的理论坐标值能够与实际坐标值进行比较判断。
S400、将所述实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值相比较以得到第一误差值，将所述实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值相比较以得到第二误差值，其中，第一误差值中包括了X轴坐标值的误差值和Y轴坐标值的误差值，在进行对比时以数组的形式进行对应比较。
S500、若任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值，则停止打印并反馈误差信息，可以理解的是，第一误差值超过第一预设阈值指X轴坐标值的误差值和Y轴坐标值的误差值中任一误差值超过第一预设阈值，同样的，第一预设阈值也可以以数组的形式呈现。
其中，所述若任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值，则停止打印并反馈误差信息之后还包括：
S501、根据所述误差信息判断是否仅第二误差值超过第二预设阈值，即判断是否存在第一误差值不超过第一预设阈值但第二误差值超过第二预设阈值的情况。
S502、若是，则对所述实际图像文件进行高程误差分析获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，并根据所述Z轴坐标值与相应理论高程值的差值生成第一补偿参数，以对之后至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，并继续执行打印任务。
S503、若否，则生成产品报废告警信息，此时停止执行打印动作，需要将废品取出准备下一次打印工作。
若第一误差值超过预设阈值时，即说明该关键轮廓的位置偏差过大，此时难以通过调整加工参数的形式对打印层模型进行调整，只能作为报废产品，而如果仅高程值出现误差，此时可以通过调整后续的加工参数对高程值进行调整，通过对至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，将高程误差均分到后续的打印层模型中，使得误差调整能够逐层递增补偿，避免一次性调整出现补偿不足的情况。
其中，在获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值时，以所述关键轮廓点为圆心、以预定采样间距为半径形成拟合曲线，并至少获取所述拟合曲线与打印层模型轮廓的交点的Z轴坐标值；可以理解的是，通常采集第二误差值最大的关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，第一补偿参数可以依据采集的若干位点的Z轴坐标值与相应理论高程值差值的平均值或方差值生成，在实际选取时也可以选取拟合曲线上的其他位点的Z轴坐标值，但由于轮廓位置更容易产生误差，因此更关注打印层模型轮廓的Z轴坐标值，同时，也可以设置若干个采样间距，并以该若干个采样间距形成若干个拟合曲线，对各拟合曲线与打印层模型轮廓的交点均进行采样判断。
通过以关键轮廓点为圆心、预定采样间距为半径形成拟合曲线，可以获取与关键轮廓点半径间距相同的轮廓点进行进一步的误差判断，进而能够对临近关键轮廓点的整个区域的参数进行优化调整。
S600、若所有所述第一误差值未超过第一预设阈值且所述第二误差值未超过第二预设阈值，则依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数。
其中，所述依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数时：
计算相邻两关键轮廓点的第一误差值的平均值和第二误差值的平均值，以分别生成第一补偿值和第二补偿值，将所述第一补偿值和第二补偿值作为调整参数对下一打印层模型的打印参数进行调整。
可以理解的是，通常选取第一误差值最大的关键轮廓点以及与其相邻的另一关键轮廓点进行第一误差值和第二误差值的平均值计算，通过计算平均值的形式作为第一补偿值和第二补偿值，使得打印参数的调整过程更加简便。
在每完成一层打印层模型的打印工作后，即对该打印层模型进行图像识别形成实际图像文件，而由于打印过程是一层一层进行的，对应每层打印层模型的控制文件中会包含相应的切片图像，而每层的打印高度通常是一定的，因此确定了当前打印层模型是第几层即可得到相应的理论高程值；接着基于设定的加工中心点建立参考三维坐标系，在该参考三维坐标系中能够使实际图像文件中的任一点均对应一个坐标值，为了快速的对实际图像文件进行分析判断，因此采集至少三个关键轮廓点的实际坐标值，在减少大量数据计算的同时能够更加快速的判断打印结果是否存在误差，通过采集这些关键轮廓点的实际坐标值从而便于进行数据的分析对比；由于每层打印层模型的高度是由铺粉的厚度决定的，因此在切片图像中通常只记录平面坐标，而实际图像文件是基于切片图像的控制加工后产生的，两者存在相互对应的关系，根据对应关系即可得到关键轮廓点的理论坐标值，接着将实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值进行比较得到第一误差值，将实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值进行比较得到第二误差值；第一误差值超过第一预设阈值即说明相应的关键轮廓点的位置误差较大，第二误差值超过第二预设阈值即说明相应关键轮廓点的高度误差较大，而这两者任何一个误差较大时均可能导致最终成型的产品不合格，因此需要停止打印并反馈误差信息以避免执行多余无效的打印过程，从而降低加工成本、提高加工效率，而若第一误差值在第一预设阈值内且第二误差值在第二预设阈值内时，即说明该加工过程误差合格，但为了防止出现多次误差叠加导致误差过大的情况发生，因此依据第一误差值和第二误差值对下一打印层模型的打印参数进行调整，使得由该打印参数控制执行的打印结果更加精确，进而能够进一步提高打印精度；本发明通过在每打印完一层打印层模型后对关键轮廓点的实际坐标值进行对比判断，根据判断结果及时采取停止打印或者调整打印参数的操作，从而提高了加工效率、提升的打印精度，能够满足高精度加工的生产需求。
本发明公开实施例的第二方面提供一种3D打印控制执行系统，包括：
文件获取单元10，用于获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值；
坐标采集单元20，用于基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值，记为（X，Y，Z）；
对比映射单元30，用于将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值，记为（X'，Y'）；
比较判断单元40，用于将所述实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值相比较以得到第一误差值，将所述实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值相比较以得到第二误差值；
反馈控制单元50，用于当任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值时，控制打印设备停止打印并反馈误差信息；
参数调整单元60，用于当所有所述第一误差值未超过第一预设阈值且所述第二误差值未超过第二预设阈值时，依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数。
其中，反馈控制单元还包括：
误差判断模块，用于根据所述误差信息判断是否仅第二误差值超过第二预设阈值；
补偿计算模块，用于在所述误差判断模块判断结果为是时，对所述实际图像文件进行高程误差分析获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，并根据所述Z轴坐标值与相应理论高程值的差值生成第一补偿参数，以对之后至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，并继续执行打印任务；
告警生成模块，用于在所述误差判断模块判断结果为否时，生成产品报废告警信息。
若第一误差值超过预设阈值时，即说明该关键轮廓的位置偏差过大，此时难以通过调整加工参数的形式对打印层模型进行调整，只能作为报废产品，而如果仅高程值出现误差，此时可以通过补偿计算模块调整后续的加工参数对高程值进行调整，通过对至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，将高程误差均分到后续的打印层模型中，使得误差调整能够逐层递增补偿，避免一次性调整出现补偿不足的情况。
其中，补偿计算模块在获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值时，以所述关键轮廓点为圆心、以预定采样间距为半径形成拟合曲线，并至少获取所述拟合曲线与打印层模型轮廓的交点的Z轴坐标值；可以理解的是，补偿计算模块通常采集第二误差值最大的关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，第一补偿参数可以依据采集的若干位点的Z轴坐标值与相应理论高程值差值的平均值或方差值生成，在实际选取时也可以选取拟合曲线上的其他位点的Z轴坐标值，但由于轮廓位置更容易产生误差，因此更关注打印层模型轮廓的Z轴坐标值，同时，也可以设置若干个采样间距，并以该若干个采样间距形成若干个拟合曲线，对各拟合曲线与打印层模型轮廓的交点均进行采样判断。
通过以关键轮廓点为圆心、预定采样间距为半径形成拟合曲线，可以获取与关键轮廓点半径间距相同的轮廓点进行进一步的误差判断，进而能够对临近关键轮廓点的整个区域的参数进行优化调整。
本发明的3D打印控制执行系统，在每完成一层打印层模型的打印工作后，即通过文件获取单元10对该打印层模型进行图像识别形成实际图像文件，而由于打印过程是一层一层进行的，对应每层打印层模型的控制文件中会包含相应的切片图像，而每层的打印高度通常是一定的，因此确定了当前打印层模型是第几层即可得到相应的理论高程值；接着坐标采集单元20基于设定的加工中心点建立参考三维坐标系，在该参考三维坐标系中能够使实际图像文件中的任一点均对应一个坐标值，为了快速的对实际图像文件进行分析判断，因此采集至少三个关键轮廓点的实际坐标值，在减少大量数据计算的同时能够更加快速的判断打印结果是否存在误差，通过采集这些关键轮廓点的实际坐标值从而便于进行数据的分析对比；由于每层打印层模型的高度是由铺粉的厚度决定的，因此在切片图像中通常只记录平面坐标，而实际图像文件是基于切片图像的控制加工后产生的，两者存在相互对应的关系，对比映射单元30根据对应关系即可得到关键轮廓点的理论坐标值，接着通过比较判断单元40将实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值进行比较得到第一误差值，将实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值进行比较得到第二误差值；第一误差值超过第一预设阈值即说明相应的关键轮廓点的位置误差较大，第二误差值超过第二预设阈值即说明相应关键轮廓点的高度误差较大，而这两者任何一个误差较大时均可能导致最终成型的产品不合格，因此需要通过反馈控制单元50控制打印设备停止打印并反馈误差信息以避免执行多余无效的打印过程，从而降低加工成本、提高加工效率，而若第一误差值在第一预设阈值内且第二误差值在第二预设阈值内时，即说明该加工过程误差合格，但为了防止出现多次误差叠加导致误差过大的情况发生，因此参数调整单元60依据第一误差值和第二误差值对下一打印层模型的打印参数进行调整，使得由该打印参数控制执行的打印结果更加精确，进而能够进一步提高打印精度。
为解决上述技术问题，本发明实施例第三方面还提供一种3D打印设备。具体请参阅图3，图3为3D打印设备的基本结构框图。
如图3所示，3D打印设备的内部结构示意图。该3D打印设备包括通过系统总线连接的处理器、非易失性存储介质、存储器和网络接口。其中，该3D打印设备的非易失性存储介质存储有操作系统、数据库和计算机可读指令，数据库中可存储有控件信息序列，该计算机可读指令被处理器执行时，可使得处理器实现一种3D打印控制执行方法。该3D打印设备的处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个3D打印设备的运行。该3D打印设备的存储器中可存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被处理器执行时，可使得处理器执行一种3D打印控制执行方法。该3D打印设备的网络接口用于与终端连接通信。本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的3D打印设备的限定，具体的3D打印设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本实施方式中处理器用于执行图3中文件获取单元10、坐标采集单元20、对比映射单元30、比较判断单元40、反馈控制单元50和参数调整单元60的具体功能，存储器存储有执行上述模块所需的程序代码和各类数据。网络接口用于向用户终端或服务器之间的数据传输。本实施方式中服务器能够调用服务器的程序代码及数据执行所有子模块的功能。
本发明实施例第四方面还提供一种存储有计算机可读指令的存储介质，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例3D打印控制执行方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等非易失性存储介质，或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种3D打印控制执行方法，其特征在于，包括：
获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值；
基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值，记为（X，Y，Z）；
将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值，记为（X'，Y'）；
将所述实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值相比较以得到第一误差值，将所述实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值相比较以得到第二误差值；
若任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值，则停止打印并反馈误差信息；
若所有所述第一误差值未超过第一预设阈值且所述第二误差值未超过第二预设阈值，则依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数；
其中，所述若任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值，则停止打印并反馈误差信息之后还包括：
根据所述误差信息判断是否仅第二误差值超过第二预设阈值；
若是，则对所述实际图像文件进行高程误差分析获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，并根据所述Z轴坐标值与相应理论高程值的差值生成第一补偿参数，以对之后至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，并继续执行打印任务；其中，所述获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值时，以所述关键轮廓点为圆心、以预定采样间距为半径形成拟合曲线，并至少获取所述拟合曲线与打印层模型轮廓的交点的Z轴坐标值；
若否，则生成产品报废告警信息。
2.根据权利要求1所述的3D打印控制执行方法，其特征在于，所述获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值具体包括：
获取当前打印层模型顶面及四个侧面的正投影图像；
对各正投影图像进行分析融合处理以形成3D模型图形，并将所述3D模型图形作为实际图像文件；
从打印控制文件中获取对应当前打印层模型的切片图像，并根据当前打印层模型的位置和层数获取理论高程值。
3.根据权利要求2所述的3D打印控制执行方法，其特征在于，所述基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值具体包括：
将设定的加工中心点作为坐标原点，并按照预设的坐标轴方向建立对应实际图像文件的参考三维坐标系；
按照预定策略在所述实际图像文件中确定至少三个关键轮廓点；
于所述参考三维坐标系中确定所述关键轮廓点的位置并对应生成实际坐标值。
4.根据权利要求3所述的3D打印控制执行方法，其特征在于，所述将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值具体包括：
将在实际图像文件中确定的关键轮廓点与所述切片图像中相应的轮廓点一一对应，以使所述实际图像文件与所述切片图像相对应映射；
以设定的加工中心点作为坐标原点并参照所述参考三维坐标系建立对应切片图像的理论二维坐标系；
将理论二维坐标系中对应关键轮廓点的坐标值作为理论坐标值。
5.根据权利要求1所述的3D打印控制执行方法，其特征在于，所述依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数时：
计算相邻两关键轮廓点的第一误差值的平均值和第二误差值的平均值，以分别生成第一补偿值和第二补偿值，将所述第一补偿值和第二补偿值作为调整参数对下一打印层模型的打印参数进行调整。
6.一种3D打印控制执行系统，其特征在于，包括：
文件获取单元，用于获取当前打印层模型的实际图像文件以及与所述当前打印层模型相对应的切片图像及理论高程值；
坐标采集单元，用于基于设定的加工中心点建立对应实际图像文件的参考三维坐标系，并于所述参考三维坐标系中采集至少三个所述实际图像文件的关键轮廓点的实际坐标值，记为（X，Y，Z）；
对比映射单元，用于将所述切片图像与所述实际图像文件相对应映射以获取所述切片图像中对应所述关键轮廓点的理论坐标值，记为（X'，Y'）；
比较判断单元，用于将所述实际坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值与理论坐标值的X轴坐标值和Y轴坐标值相比较以得到第一误差值，将所述实际坐标值的Z轴坐标值与理论高程值相比较以得到第二误差值；
反馈控制单元，用于当任一所述第一误差值超过第一预设阈值和/或所述第二误差值超过第二预设阈值时，控制打印设备停止打印并反馈误差信息；
参数调整单元，用于当所有所述第一误差值未超过第一预设阈值且所述第二误差值未超过第二预设阈值时，依据所述第一误差值和所述第二误差值调整下一打印层模型的打印参数；
其中，所述反馈控制单元还包括：
误差判断模块，用于根据所述误差信息判断是否仅第二误差值超过第二预设阈值；
补偿计算模块，用于在所述误差判断模块判断结果为是时，对所述实际图像文件进行高程误差分析获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值，并根据所述Z轴坐标值与相应理论高程值的差值生成第一补偿参数，以对之后至少两个连续的打印层模型的打印参数中的高程数据进行补偿调整，并继续执行打印任务；其中，所述获取关键轮廓点周边若干位点的Z轴坐标值时，以所述关键轮廓点为圆心、以预定采样间距为半径形成拟合曲线，并至少获取所述拟合曲线与打印层模型轮廓的交点的Z轴坐标值；
告警生成模块，用于在所述误差判断模块判断结果为否时，生成产品报废告警信息。
7.一种3D打印设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至5中任一项权利要求所述的3D打印控制执行方法的步骤。
8.一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1至5中任一项权利要求所述的3D打印控制执行方法的步骤。
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