TWI724921B - 具即時監控3d列印裝置之系統 - Google Patents

Abstract

本發明具即時監控3D列印裝置之系統包含：一控制系統連綫至一3D列 印裝置並可操控該3D列印裝置；一影像拍攝裝置可拍攝擷取該3D列印裝置之噴頭與列印物之影像；一處理系統電性連接該影像拍攝裝置、該控制系統，該處理系統接收該影像拍攝裝置拍攝的影像並對影像中噴頭與列印物之相對位置進行識別與判讀，當判讀出有異常時傳送訊號至該控制系統；藉此，該影像拍攝裝置持續拍攝擷取該3D列印裝置之噴頭與列印物之列印影像，該處理系統持續進行比對與判讀，當該3D列印裝置發生列印錯誤，可即時發出指令或信號給該控制系統停止該3D列印裝置。

Description

具即時監控3D列印裝置之系統

本發明係與3D列印裝置有關，特別是指一種具即時監控3D列印裝置之系統。

按，3D列印(三維列印)又稱為積層製造，使用者必須透過電腦軟體設計出三維物體的電腦模型，接著，透過電腦軟體將設計好的電腦模型在不同高度上沿著橫截面進行切片，並轉換成三維印表機可讀取的檔案，最後，透過三維印表機列印出各個切片，加以積層成型。三維列印機依照成型技術，可分成熔融沉積成型(fused deposition modeling FDM)、層狀物體製造(laminated object manufacturing LOM)、數位光處理(digital light processing DLP)、光固化立體造型(stereo lithograph apparatus SLA)、粉床噴墨(powder bed and inkjet head 3D Printing 3DP)、選擇性雷射燒結(selective laser sintering SLS)、選擇性雷射熔化(selective laser melting SLM)等類型。無論採用何種類型的三維列印機，如何快速而準確地列印出多樣而美觀的三維物體，一直是三維列印技術發展的重要課題，也是製造業者、消費族群關注的焦點；又，3D列印目前仍存在有兩大問題(1)列印物件消耗時間過長，(2)列印物件所需耗材太過昂貴；在列印的過程中如果發生供料不順、零件鬆動、線路異常或是剝離不全等狀況，可能造成物件在 逐層列印時產生層移、歪斜、斷裂或是摻雜氣泡等問題，導致列印完成的物件變成瑕疵品，但，往往於物件列印完成後才被發現，如此更加重了3D列印在時間及材料成本上的負擔。

本發明提供一種具即時監控3D列印裝置之系統，能夠在三維列印機逐層列印的過程中進行比對，一旦發生列印錯誤，即時發出警訊，並可操控該3D列印裝置停止列印，能減少產生瑕疵品以及避免在時間與材料上的浪費。

本發明揭示具即時監控3D列印裝置之系統，具有遠端且即時的監控，一旦發現有錯誤產生，可馬上停止3D列印，能避免錯誤列印的動作繼續下去，無需人工長時間監控3D列印裝置之列印工作狀況。

為達上述目的與功效，本發明揭示的具即時監控3D列印裝置之系統，包含：一控制系統，連綫至一3D列印裝置，並可操控該3D列印裝置停止動作；一影像拍攝裝置，可拍攝擷取該3D列印裝置之噴頭與列印物之列印影像；一處理系統，電性連接該影像拍攝裝置、該控制系統，該處理系統接收該影像拍攝裝置所拍攝的列印影像並對影像中噴頭與列印物之相對位置進行識別與判讀，當判讀出有異常時傳送訊號至該控制系統；藉此，該影像拍攝裝置持續拍攝擷取該3D列印裝置之噴頭與列印物之列印影像，該處理系統持續進行比對與判讀，一旦該3D列印裝置發生列印錯誤，可以即時發出指令或信號給該控制系統停止該3D列印裝置。

在一實施例中，該處理系統包含一微控制單元、一資料庫、一影像辨識處理單元、一影像比對單元、以及一訊號傳輸單元；該微控制單元提供計算處理功能，並得操控該資料庫、該影像辨識處理單元、該影像比對單元、該訊號傳輸單元以及該無線傳輸收發單元的動作；該資料庫內儲存有各種三維列印機、各種列印材料最佳的高度閥值，所述最佳高度閥值為3D列印裝置之噴頭與所列印的列印物間的最佳高度距離範圍；該影像辨識處理單元對該影像拍攝裝置所拍攝之該3D列印裝置噴頭與列印物之影像進行擷取；該影像比對單元則將該影像辨識處理單元擷取之該3D列印裝置噴頭與列印物間之高度值與該資料庫內之最佳高度閥值進行比對；當所擷取影像之高度值超出最佳高度閥值，該微控制單元透過該訊號傳輸單元發出一指令至該控制系統，該控制系統操控該3D列印裝置停止列印。

在一實施例中，該處理系統更包含一無線傳輸收發單元；當所擷取影像之高度值超出最佳高度閥值，該微控制單元透過該訊號傳輸單元發出一指令至該控制系統操控該3D列印裝置停止之同時，更透過該無線傳輸收發單元發出一信號通知遠端監控者。

在一實施例中，該影像拍攝裝置係為一CCD監控攝影機，設置於該3D列印裝置上或3D列印裝置之周邊，可以拍攝到該3D列印裝置之噴頭與列印物之列印影像的位置。

在一實施例中，該無線傳輸收發單元可以是藍芽、WIFI、ZB、3G、4G、5G。

在一實施例中，該無線傳輸收發單元發出之信號可以是警示聲響或警示訊息。

在一實施例中，遠端監控者可以藉由家用個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機接收該無線傳輸收發單元發出之警示聲響或警示訊息。

以下即依據本發明所揭示的目的與功效，茲舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明本案的各構件及各構件的組合形式。

100:具即時監控3D列印裝置之系統

10:控制系統

20:影像拍攝裝置

30:處理系統

31:微控制單元

32:資料庫

33:影像辨識處理單元

34:影像比對單元

35:訊號傳輸單元

36:無線傳輸收發單元

2003:D列印裝置

201:噴頭

202:列印物

300:遠端監控者

第1圖係本發明一實施例的系統方塊圖。

第2圖係本發明一實施例的方塊流程圖。

請參閱第1圖，本發明揭示一種具即時監控3D列印裝置之系統100主要係用於協助3D列印裝置200，在3D列印裝置200逐層列印的過程中進行比對，一旦發生列印錯誤，即可操控該3D列印裝置200停止列印，同時發出警訊通知給遠端監控者300，本發明能提早偵測到列印失敗現象並且即刻停止列印，減少在錯誤發生後繼續進行的無效列印所花的時間與材料上的浪費；本發明具即時監控3D列印裝置之系統100包含：一控制系統10、一影像拍攝裝置20、一處理系統30。

該控制系統10連綫至一3D列印裝置200，並可操控該3D列印裝置200停止動作，該控制系統10可為一單獨之電腦或是直接裝設於3D列印裝置200內部的運算處理器。

該影像拍攝裝置20係為一CCD監控攝影機，可直接設置於該3D列印裝置200上或3D列印裝置200之周邊，用以拍攝該3D列印裝置200之噴頭201與列印物202之影像。

該處理系統30電性連接該影像拍攝裝置20、該控制系統10，如第2圖所示，該處理系統30包含有一微控制單元31、一資料庫32、一影像辨識處理單元33、一影像比對單元34、一訊號傳輸單元35、以及一無線傳輸收發單元36；其中該微控制單元31係為單片微型電腦可提供計算處理功能，並得操控該資料庫32、該影像辨識處理單元33、該影像比對單元34、該訊號傳輸單元35、以及該無線傳輸收發單元36的動作；該資料庫32內儲存有各種三維列印機、各種列印材料之最佳的高度閥值，所述最佳的高度閥值係為統計試算出之一數據值，在多次的使用與試驗中搜集取得的最佳數據安全值，最佳的高度閥值包括一最低值與一最高值，在所述最低與最高的距離範圍內，只要3D列印裝置200之噴頭201與所列印的列印物202之間的高度係保持在該最佳的高度閥值內----最低不能低於前述之最低值，最高不能高於所述之最高值，只要3D列印裝置200之噴頭201與所列印的列印物202之間的高度距離係保持在所述之最低值與最高值之範圍內，則該3D列印裝置200之噴頭201可以順暢供料，噴頭201不會與所列印出的列印物202 積層產生沾粘，列印物202的積層在層與層之間可以穩固連結，不會產生有層移、歪斜、斷裂或是摻雜氣泡等等問題，亦即，此時該3D列印裝置200處於最佳狀態，而於如此的狀態下進行的列印動作至最後即可得一完整的列印物；該影像辨識處理單元33可對該影像拍攝裝置20所拍攝之該3D列印裝置200之噴頭201與列印物202之影像擷取出該噴頭201與列印物202之相對位置，進行識別與判讀；該影像比對單元34則將該影像辨識處理單元33所擷取之該3D列印裝置200之噴頭201與列印物202間之高度值與該資料庫32內之最佳高度閥值進行比對，並且將每次的比對結果回傳該微控制單元31；當該微控制單元31接收到該影像比對單元34比對出的結果是該影像辨識處理單元33所擷取之該3D列印裝置200之噴頭201與列印物202影像之高度值超出最佳高度閥值時，該微控制單元31即透過該訊號傳輸單元35發出指令給該控制系統10，該控制系統10即操控該3D列印裝置200停止列印。

又，該微控制單元31透過該訊號傳輸單元35發給該控制系統10停止3D列印裝置200之指令的同時，該微控制單元31更透過該無線傳輸收發單元36發出一信號通知給遠端監控者300，所述該無線傳輸收發單元36可以是藍芽、Wi-Fi、ZB、3G、4G、5G，而遠端監控者300可以藉由家用個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機接收該無線傳輸收發單元36發出之信號，掌握該3D列印裝置200之列印狀況，該無線傳輸收發單元36發給該遠端監控者300的信號可以是警示聲響或警示訊息，可以即時讓遠端監控者300接收到並且知曉該3D列印裝置200之最新狀況。

藉由以上所述，將本發明之具即時監控3D列印裝置之系統100安裝連結至一3D列印裝置200，於該3D列印裝置200進行列印動作時，該影像拍攝裝置20持續對該3D列印裝置200拍攝，該處理系統30之該影像辨識處理單元33可對該影像拍攝裝置20所拍攝之該3D列印裝置200之噴頭201與列印物202之影像擷取出該3D列印裝置200之噴頭201與列印物202之之相對位置，該處理系統30之該影像比對單元34並持續對所擷取之該3D列印裝置200之噴頭201與列印物202間之高度值進行與該閥值之比對與判讀，一旦比對出所擷取的之噴頭201與列印物202間之高度值超出該閥值時---亦即該3D列印裝置200發生了列印錯誤，而當該處理系統30之該微控制單元31接收到有列印錯誤的狀況發生時，即透過該訊號傳輸單元35發出停止3D列印裝置200之指令給該控制系統10使該3D列印裝置200停止列印，更同時透過該無線傳輸收發單元36發出警示信號通知至遠端監控者300的家用個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機，接收警示聲響或警示訊息，一旦該3D列印裝置200有列印錯誤產生時，本發明具即時監控3D列印裝置之系統100得即時操控該3D列印裝置200停止列印，能減少產生瑕疵品、以及能減少繼續錯誤列印所花的時間與列印材料的浪費，並且，遠端監控者300可以於接收到警訊後，儘速前往瞭解該3D列印裝置200產生列印錯誤的原因，更可以立即找出列印錯誤的原因並進行處理與排除，可提昇產業之競爭力。

上述實施例僅為例示性說明本發明之技術及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技術人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化，因此本發明之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍所列。

100:具即時監控3D列印裝置之系統

10:控制系統

20:影像拍攝裝置

30:處理系統

200:3D列印裝置

201:噴頭

202:列印物

Claims (6)

1. 一種具即時監控3D列印裝置之系統，包含：一控制系統，連綫至一3D列印裝置，並可操控該3D列印裝置停止動作；一影像拍攝裝置，可拍攝擷取該3D列印裝置之噴頭與列印物之列印影像；一處理系統，電性連接該影像拍攝裝置、該控制系統，該處理系統包含一微控制單元、一資料庫、一影像辨識處理單元、一影像比對單元、以及一訊號傳輸單元；該微控制單元提供計算處理功能，並得操控該資料庫、該影像辨識處理單元、該影像比對單元、以及該訊號傳輸單元的動作；該資料庫內儲存有各種三維列印機、各種列印材料最佳的高度閥值，所述最佳高度閥值為3D列印裝置之噴頭與所列印的列印物間的最佳高度距離範圍；該影像辨識處理單元對該影像拍攝裝置所拍攝之該3D列印裝置噴頭與列印物之影像進行擷取；該影像比對單元則將該影像辨識處理單元擷取之該3D列印裝置噴頭與列印物間之高度值與該資料庫內之最佳高度閥值進行比對；當所擷取影像之高度值超出最佳高度閥值，該微控制單元透過該訊號傳輸單元發出一指令至該控制系統操控該3D列印裝置停止列印；藉此，該影像拍攝裝置持續拍攝擷取該3D列印裝置之噴頭與列印物之列印影像，該處理系統持續進行比對與判讀，一旦該3D列印裝置發生列印錯誤，可以即時發出指令或信號給該控制系統停止該3D列印裝置。
2. 如請求項1所述之具即時監控3D列印裝置之系統，其中該處理系統更包含一無線傳輸收發單元；當所擷取影像之高度值超出最佳高度閥值，該微控制單元透過該訊號傳輸單元發出一指令至該控制系統操控該3D列印裝置停止之同時，更透過該無線傳輸收發單元發出一信號通知遠端監控者。
3. 如請求項1所述之具即時監控3D列印裝置之系統，其中該影像拍攝裝置係為一CCD監控攝影機，設置於該3D列印裝置上或3D列印裝置之周邊，可以拍攝到該3D列印裝置之噴頭與列印物之列印影像的位置。
4. 如請求項2所述之具即時監控3D列印裝置之系統，其中該無線傳輸收發單元可以是藍芽、WIFI、ZB、3G、4G、5G。
5. 如請求項2所述之具即時監控3D列印裝置之系統，其中該無線傳輸收發單元發出之信號可以是警示聲響或警示訊息。
6. 如請求項5所述之具即時監控3D列印裝置之系統，其中遠端監控者可以藉由家用個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機接收該無線傳輸收發單元發出之警示聲響或警示訊息。

Images