[发明专利]一种基于图像处理的3D打印机

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，特别是一种基于图像处理的3D打印机。

背景技术

3D打印技术又称快速成型技术，根据其成型方法的不同，可分为立体光刻(SLA)、叠层实体制造(LOM)、熔融沉积制造(FDM)等，目前3D打印技术已经广泛应用于模具制造、工业设计、航空航天、文化艺术、雕刻和医疗等领域。

石墨烯是由二维单层碳原子组成的六角晶格物质，是世界上最薄、最好的导电和导热材料，是人类已知强度最高的物质，具备极高的透光性和柔韧性，可给我们生活的方方面面带来革命，特别是在生物医疗领域，石墨烯可以发挥巨大的作用，如药物传送、癌症治疗和生物传感等。人工植入设备是当前医疗市场的一个主旋律，目前3D打印已经部分应用于医疗行业，通过3D打印技术制造出医用模型等，而将来石墨烯可能在这些设备中扮演极其重要的角色，石墨烯的生物适应性和机械强度可用于制作各种复合生物材料;其导电性可用于需要该属性的器官，如神经组织和脊髓元素。

目前的3D打印机在工作过程中经常会遇到步进电机失步、过冲的情况，对打印产品的成型造成影响，另在打印过程中，加热后的打印材料在挤出后会因为种种环境原因凝固、滞留在挤出头出料口上，对出料口造成堵塞，影响出料，若挤出头上滞留有打印材料时继续工作，会对打印产品造成严重影响，特别是在医疗行业，打印产品的精确性要求更加严格，若是打印机发生失步、过冲，必将对医用产品造成严重影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于图像处理的3D打印机。

具体的，一种基于图像处理的3D打印机，包括控制模块、监控模块及上位机，其特征在于：所述控制模块还包括微控制器、挤出头加热电路；所述挤出头加热电路与所述微控制器连接，所述监控模块包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述上位机连接，所述上位机与所述微控制器连接。

进一步的，所述图像采集模块包括第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头、第四摄像头及第五摄像头，所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头及第四摄像头分别安装在3D打印机工作台的四边中点，所述第五摄像头设置在挤出头上侧，所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头及第四摄像头均朝向3D打印机工作台中心。

进一步的，打印开始前，所述第五摄像头先拍摄一张照片传送至所述上位机，所述上位机通过与打印模型对比确定挤出头的起始位置是否准确，若不准确则向所述微控制器发送调整指令，所述微控制器根据指令通过控制3D打印机的打印步进电机调整挤出头的位置直至挤出头位于准确的起始位置。

进一步的，所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头及第四摄像头用于在3D打印机打印过程中高频拍照并传送至所述上位机，所述上位机分别将所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头及第四摄像头在相邻时间拍摄的两张照片进行对比并计算挤出头的工作点是否与预设点一致，若挤出头的实际工作点与预设点不一致，所述上位机向所述微控制器发送调整指令，所述微控制器根据指令通过控制3D打印机的打印步进电机修正挤出头的位置。

进一步的，所述上位机还用于通过预设算法计算分析所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头及第四摄像头传送的照片以确定挤出头的使用状态。

进一步的，若挤出头上滞留的打印材料达到警戒值，所述上位机通过所述微控制器向所述挤出头加热电路发送加热指令，直至滞留的打印材料达到安全值，所述加热电路停止加热，并将挤出头维持在预设温度。

进一步的，所述加热电路包括：温度传感器、信号放大器、相控触发电路及固态继电器，具体加热过程为所述温度传感器将检测到的温度值信号经所述信号放大器放大后发送至所述微控制器，所述微控制器通过PID算法将接收到的温度值信号与设定温度进行比较，比较结果输送至相控触发电路，产生可变周期的脉冲以触发固态继电器中可控硅导通角，从而控制加热器的加热功率，达到控制温度的目的。

本发明的有益效果在于：可实时修正打印机的路径，当打印机发生失步伐、过冲时可及时修正打印机回到正确位置；挤出头凝固的打印材料过多时控制加热电路进一步增加挤出头温度，令凝固的打印材料融化，避免堵塞挤出头。

附图说明

图1是本发明的一种基于图像处理的3D打印机系统示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。