TWI775434B - 3d列印錯誤發生警告裝置 - Google Patents

Abstract

本發明3D列印錯誤發生警告裝置包含：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列印裝置之噴嘴頭與列印物件之影像；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嘴頭與列印物件之相對位置進行比對與驗證，當比對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列印裝置之噴嘴頭與列印物件之列印影像，該處理系統則持續進行比對與驗證，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

3D列印錯誤發生警告裝置

本發明係與3D列印裝置有關，特別是指一種3D列印錯誤發生警告裝置。

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。然而，3D列印是非常消耗時間的工作，一件物品的列印短則數小時，長則需要一天以上的時間，但是列印者不可能全程都在現場監控，一般都是預估列印的時間，再於差不多的時間回到現場觀看列印效果；惟，在列印的過程中經常出現許多不可預期的問題，如發生供料不順、零件鬆動、線路異常或是剝離不全等狀況，倘若不即時處理，輕則造成列印耗材大量損耗、列印完成的物件變成瑕疵品，嚴重則會造成3D列印機損壞。

本發明提供一種3D列印錯誤發生警告裝置，能夠協助3D列印廠商避免錯誤列印發生，可以即時發出警訊，減少列印時間及耗材的浪費。

為達上述目的與功效，本發明揭示的3D列印錯誤發生警告裝置，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列印裝置之噴嘴頭與列印物件之列印影像；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，並利用影像比對的方法，尋找噴嘴頭的位置，根據影像圖片計算噴嘴頭的位置，判斷列印過程是否發生異常； 藉此，該影像拍攝裝置持續拍攝擷取該3D列印裝置之噴嘴頭與列印物件之列印影像，該處理系統持續進行比對與驗證，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，其中該處理系統包含一微控制單元、一串流影像處理單元、一八近鄰邊比對單元、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、該串流影像處理單元、該八近鄰邊比對單元、該訊號傳輸單元以及該無線傳輸收發單元的動作；該串流影像處理單元將該影像拍攝裝置所拍攝之該3D列印裝置噴嘴頭與列印物之串流影像先進行灰階及二值化處理，再將經過灰階及二值化處理過的影像進行移動物體偵側與邊緣偵測；該八近鄰邊比對單元則以八近鄰搜尋法比對該串流影像處理單元對該3D列印裝置的噴嘴頭進行移動物體偵側與邊緣偵測的點序向排列是否與原先預設的點序向排列相同，一旦發現有點序向排列不同，則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。

在一實施例中，該處理系統更包含一無線傳輸收發單元；當該八近鄰邊比對單元發現有點序向排列不同，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。

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列印裝置之噴嘴頭與列印物件之列印影像的位置。

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。

100:3D列印錯誤發生警告裝置

10:控制系統

20:影像拍攝裝置

30:處理系統

31:微控制單元

33:串流影像處理單元

34:八近鄰邊比對單元

35:訊號傳輸單元

36:無線傳輸收發單元

200:3D列印裝置

201:噴嘴頭

202:列印物件

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。

第3-A~3-D圖係本發明之八近鄰邊比對單元的搜尋比對動作示意圖。

請參閱第1圖，本發明揭示一種3D列印錯誤發生警告裝置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監控，一旦發生錯誤列印，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錯誤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3D列印錯誤發生警告裝置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之噴嘴頭201與列印物件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、一串流影像處理單元33、一八近鄰邊比對單元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係為單晶片微型電腦可提供計算處理功能，並得操控該串流影像處理單元33、該八近鄰邊比對單元34、該訊號傳輸單元35、以及該無線傳輸收發單元36的動作。

該串流影像處理單元33利用ESP32-CAM建立影像串流監控系統，ESP32-CAM為32位元CPU、內建520KB SRAM，外置4M PSRAM、支援WiFi及藍芽連線模式、內建OV2640或OV7670攝像頭，並利用python內的opencv模組讀取串流影像資料，接著將串流影像進行灰階及二值化處理，再將經過灰階及二值化處理過的影像採用GMM(Improved Adaptive Gausian Mixture Model for Backgrand Subtraction)演算法進行串流影像移動物體之偵測，可以有效地捕捉正在移動的噴嘴頭，並藉由串流影像的邊緣偵測，可以獲得噴嘴頭201的邊緣影像；之後，請參閱第3-A、圖，以八近鄰搜尋法印證3D列印裝置200的噴嘴頭201與列印物件202是否連通，比對該串流影像處理單元33對該3D列印裝置200噴嘴頭201間所進行的移動物體偵側與邊緣偵測的點序向排列是否與原先預設的點序向排列相同，圖左中”☆”的位置──對應到圖右中的位置同為”☆”，表示3D列印裝置200的噴嘴頭201與列印物件202連通，利用八近鄰搜尋法驗證噴嘴頭201與列印物件202具有連通性，如第3-B圖中所示，可視為同一物體，表示列印正常，一旦發現有點序向排列不同，如第3-C圖中”☆”的位置──對應到圖右中的位置卻為”7”，表示3D列印裝置200的噴嘴頭201與列印物件202不連通，如第3-D圖中所示，噴嘴頭201與列印物件202不具有連通性，將被視為兩個物體，表示列印失敗。

當該微控制單元31接收到該八近鄰邊比對單元34比對出的結果是噴嘴頭201與列印物件202不具有連通性，列印失敗，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，更可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、WiFi、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3D列印錯誤發生警告裝置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之該串流影像處理單元33可對該影像拍攝裝置20所拍攝之該3D列印裝置200之噴嘴頭201與列印物202之影像進行該3D列印裝置200之噴嘴頭201與列印物件202之間的點序向排列位置是否相同的驗證，一旦發現有點序向排列不同時---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3D列印錯誤發生警告裝置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。

100:3D列印錯誤發生警告裝置

10:控制系統

20:影像拍攝裝置

30:處理系統

200:3D列印裝置

201:噴嘴頭

202:列印物件

Claims (6)

1. 一種3D列印錯誤發生警告裝置，包含：一控制系統，連線至一3D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列印裝置之噴嘴頭與列印物件之列印影像；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、一串流影像處理單元、一八近鄰邊比對單元、以及一訊號傳輸單元；該微控制單元提供計算處理功能，並得操控該串流影像處理單元、該八近鄰邊比對單元、該訊號傳輸單元；該串流影像處理單元將該影像拍攝裝置所拍攝之該3D列印裝置噴嘴頭之串流影像先進行灰階及二值化處理，再將經過灰階及二值化處理過的影像進行移動物體偵測與邊緣偵測；該八近鄰邊比對單元則以八近鄰搜尋法比對該串流影像處理單元對該3D列印裝置噴嘴頭間所進行的移動物體偵測與邊緣偵測的點序向排列是否與原先預設的點序向排列相同，一旦發現有點序向排列不同，則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。
2. 如請求項1所述之3D列印錯誤發生警告裝置，其中該處理系統更包含一無線傳輸收發單元；當該八近鄰邊比對單元發現有點序向排列不同，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3D列印錯誤發生警告裝置，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列印裝置之噴嘴頭之列印影像的位置。
4. 如請求項2所述之3D列印錯誤發生警告裝置，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3D列印錯誤發生警告裝置，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3D列印錯誤發生警告裝置，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。

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