[发明专利]基于视觉监测的粉床式3D打印闭环控制装置、系统及方法

说明书

本发明提供一种基于视觉监测的粉末式3D打印闭环控制装置、系统及方法,读取预设数据模型中每一层的预设打印路径坐标；对当前层实际打印图像进行坐标转换，得到当前层实际打印坐标，计算当前层实际打印坐标与当前层预设打印路径坐标之间的误差值，根据所述误差值得到补偿调整参数；根据补偿调整参数对下一层的预设打印路径坐标进行修正，得到下一层预设打印路径坐标，将下一层预设打印路径坐标作为当前层预设打印路径坐标，进行控制扫描输出。通过摄像机捕捉当前层实际打印图像与预设打印坐标的差异,对下一打印层进行反馈调整，解决了粉床式金属3d打印精度低，打印质量差的问题，实现了粉床式金属3d打印技术的闭环控制。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体地，涉及基于视觉监测的粉末式3D打印闭环控制装置、系统及方法。

背景技术

3D打印也称快速成型，即把数据和原料放进3D打印机中，通过计算机程序控制将产品一层一层的打印出来，最终形成成品。相对于传统的材料去除技术，3D打印技术能偶成型复杂形状零件，成型精度高，节约材料等，其中激光选区融化，激光选区烧结和电子束选区融化是粉床式金属3D打印的代表技术，材料以粉末材料为主，打印领域的成型粉末可以循环使用，是一种节约材料的绿色制造技术。但是目前3D打印的精度普遍比较低，并且打印质量也不高，需要在打印过程的闭环控制上进行提升研究。

与本申请相关的现有技术是专利文献CN107187058A，公开一种3D打印闭环控制方法、装置、3D打印机和存储介质，该一种3D打印闭环控制方法，包括：控制驱动模块依据预设数据模型中每一层预设打印参数进行打印；控制视觉捕捉模块实时捕捉当前打印层的实际打印参数；计算所述实际打印参数相对于所述预设打印参数的实际误差值；判断所述实际误差值是否在预设误差范围内；若所述实际误差值在所述预设误差范围内，则获取补偿调整参数，基于所述补偿调整参数控制所述驱动模块进行下一层打印；若所述实际误差值不在所述预设误差范围内，则控制所述驱动模块停止打印。上述专利文献虽然采用视觉技术，实时监测熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling)工艺中当前打印层的实际位置与理论位置的误差，进而在下一打印层时，对每一个打印的位置实时进行反馈调整。但是，在熔融沉积制造工艺中，随着打印层数的增加，零件高度必然不断升高，摄像头存在标定不准的问题，同时，随着打印层数的增加，摄像头拍摄的照片难以再准确的分辨出当前打印层的打印轮廓。由于粉床式金属打印的扫描速度是熔融沉积制造工艺中喷头移动速度的数十倍，鉴于摄像机传输速度的限制以及打印机内部数据传输与计算速度的限制，难以采用上述专利文献中的控制方法对下一打印层的每一个打印位置进行实时调整。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于视觉监测的粉末式3D打印闭环控制装置、系统及方法。

根据本发明提供的一种基于视觉监测的粉末式3D打印闭环控制系统，包括：相机感知模块：读取预设数据模型中每一层的预设打印路径坐标，通过视觉监测得到当前层实际打印图像；

模型比对模块：对当前层实际打印图像进行坐标转换，得到当前层实际打印坐标，计算当前层实际打印坐标与当前层预设打印路径坐标之间的误差值，根据所述误差值得到补偿调整参数；

控制输出模块：根据补偿调整参数对下一层的预设打印路径坐标进行修正，得到下一层预设打印路径坐标，将下一层预设打印路径坐标作为当前层预设打印路径坐标，进行控制扫描输出。

根据本发明提供的一种基于视觉监测的粉末式3D打印闭环控制方法，包括：相机感知步骤：读取预设数据模型中每一层的预设打印路径坐标，通过视觉监测得到当前层实际打印图像；

模型比对步骤：对当前层实际打印图像进行坐标转换，得到当前层实际打印坐标，计算当前层实际打印坐标与当前层预设打印路径坐标之间的误差值，根据所述误差值得到补偿调整参数；