CN113022170A - 3d打印机喷墨状态识别装置及识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法。所述的识别装置包括：输送组件、图像采集组件以及分析控制组件；识别方法包括清洗3D打印机的打印头，开始执行打印测试程序；启动输送组件抽拉打印测试纸，图像采集组件采集打印测试纸图像；分析控制组件根据打印测试纸图像与标准打印图像进行数据分析；根据数据分析结果判断是否满足打印条件，如果是，则执行正式打印程序；如果否，则更改打印参数继续执行进行测试程序；当打印参数更改次数大于三次，则3D打印机的控制***发出报警信号，停止执行打印测试程序。3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法能够自动精准抽取打印测试纸、智能识别并快速分析喷头喷出率。

Description

3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法。

背景技术

3D打印技术对铸造行业带来翻天覆地的影响，由于3D砂型打印对喷墨量要求相对较高，喷头喷出率很大程度上决定了砂型的整体质量。然而，现有技术中公开的打印头喷墨状态识别的方法依然存在识别精度低，喷头喷出率分析速度较慢，从而造成的经济损失依然较高的问题，3D打印技术领域迫切需要解决上述问题，有待于攻克全面提升打印测试精度的技术难点。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中3D打印技术无法精准识别喷头喷出率的问题，提供了一种自动精准抽取打印测试纸、智能识别并快速分析喷头喷出率的3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法。

一种3D打印机喷墨状态识别装置，所述的识别装置包括：输送组件、图像采集组件以及分析控制组件；所述输送组件包括输送台架、张紧件以及驱动件，所述输送台架用于承载输送打印测试纸，所述张紧件安装于所述输送台架的一端，所述驱动件安装于所述输送台架的另一端；所述图像采集组件包括安装框架、拍摄体以及高精度编码器，所述安装框架设置于所述输送台架靠近所述驱动件的一端，所述拍摄体与所述高精度编码器均设置于所述安装框架上；所述分析控制组件包括电性连接的图像接收器、标准图像存储器及图像分析处理器，所述图像接收器用于接收所述拍摄体拍摄的打印测试纸图像，所述标准图像存储器用于存储标准打印图像，所述图像分析处理器用于分析对比打印测试纸图像与标准打印图像，并根据分析对比结果，3D打印机的控制***输出是否继续执行正式打印程序的命令。

在其中一个实施例中，所述安装框架上设置有光源，所述光源用于补充所述拍摄体拍摄打印测试纸图像所需光照。

在其中一个实施例中，所述安装框架上设置有定位传感器，所述定位传感器抵接于打印测试纸的表面，用于触发所述光源与所述拍摄体进行图像拍摄。

在其中一个实施例中，所述拍摄体包括线性相机。

一种3D打印机喷墨状态识别方法，采用上述任一项实施例所述的3D打印机喷墨状态识别装置进行喷墨状态识别，所述喷墨状态识别方法包括下述步骤：第一步：清洗3D打印机的打印头，开始执行打印测试程序；第二步：启动输送组件抽拉打印测试纸，图像采集组件采集打印测试纸图像；第三步：分析控制组件根据打印测试纸图像与标准打印图像进行数据分析；第四步：根据数据分析结果判断是否满足打印条件，如果是，则执行正式打印程序；如果否，则更改打印参数继续执行进行测试程序；第五步：当打印参数更改次数大于三次，则3D打印机的控制***发出报警信号，停止执行打印测试程序。

在其中一个实施例中，所述第三步骤包括下述步骤：分析控制组件根据每组喷头的打印测试纸图像分别进行数据分析。

在其中一个实施例中，所述第五步骤中包括下述步骤：根据3D打印机的喷墨***的电压和脉宽进行更改打印参数

上述3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法，通过输送组件承载并输送打印测试纸，在打印测试纸打印测试程序执行过程中，图像采集组件的高精度编码器通过脉冲信号控制拍摄体拍摄打印测试纸图像，并记录打印测试纸的打印行程路径，且采用分析控制组件将拍摄体拍摄的打印测试纸图像与标准打印图像进行对比，并根据分析对比结果，3D打印机的控制***输出是否继续执行正式打印程序的命令。这样，通过采用喷墨状态识别装置和3D打印机的控制***相结合的方法，可以快速精准地分析打印头的喷墨状态，并将分析的数据返回3D打印机控制***，将打印头的实时状态和喷墨参数相结合，降低了因为参数不准确造成的经济损失。

附图说明

图1为一实施例的3D打印机喷墨状态识别装置的立体结构示意图；

图2为一实施例的3D打印机喷墨状态识别方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一实施方式中，一种3D打印机喷墨状态识别装置，所述的识别装置包括：输送组件、图像采集组件以及分析控制组件；所述输送组件包括输送台架、张紧件以及驱动件，所述输送台架用于承载输送打印测试纸，所述张紧件安装于所述输送台架的一端，所述驱动件安装于所述输送台架的另一端；所述图像采集组件包括安装框架、拍摄体以及高精度编码器，所述安装框架设置于所述输送台架靠近所述驱动件的一端，所述拍摄体与所述高精度编码器均设置于所述安装框架上；所述分析控制组件包括电性连接的图像接收器、标准图像存储器及图像分析处理器，所述图像接收器用于接收所述拍摄体拍摄的打印测试纸图像，所述标准图像存储器用于存储标准打印图像，所述图像分析处理器用于分析对比打印测试纸图像与标准打印图像，并根据分析对比结果输出是否继续执行正式打印程序。

在一实施方式中，一种3D打印机喷墨状态识别方法，采用所述的3D打印机喷墨状态识别装置进行喷墨状态识别，所述喷墨状态识别方法包括下述步骤：

第一步：清洗3D打印机的打印头，开始执行打印测试程序；

第二步：启动输送组件抽拉打印测试纸，图像采集组件采集打印测试纸图像；

第三步：分析控制组件根据打印测试纸图像与标准打印图像进行数据分析；

第四步：根据数据分析结果判断是否满足打印条件，如果是，则执行正式打印程序；如果否，则更改打印参数继续执行进行测试程序；

第五步：当打印参数更改次数大于三次，则3D打印机的控制***发出报警信号，停止执行打印测试程序。

上述3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法，通过输送组件承载并输送打印测试纸，在打印测试纸打印测试程序执行过程中，图像采集组件的高精度编码器通过脉冲信号控制拍摄体拍摄打印测试纸图像，并记录打印测试纸的打印行程路径，且采用分析控制组件将拍摄体拍摄的打印测试纸图像与标准打印图像进行对比，并根据分析对比结果，3D打印机的控制***输出是否继续执行正式打印程序的命令。这样，通过采用喷墨状态识别装置和3D打印机的控制***相结合的方法，可以快速精准地分析打印头的喷墨状态，并将分析的数据返回3D打印机控制***，将打印头的实时状态和喷墨参数相结合，降低了因为参数不准确造成的经济损失。

下面结合具体实施例对所述3D打印机喷墨状态识别装置进行说明，以进一步理解所述3D打印机喷墨状态识别装置的发明构思。请参阅图1，一种3D打印机喷墨状态识别装置10，所述的识别装置包括：输送组件100、图像采集组件200以及分析控制组件(图略)；其中，输送组件100用于承载打印测试纸，图像采集组件200安装于输送组件100上，用于采集打印测试纸的打印测试图像，分析控制组件与图像采集组件200电性连接，用于根据打印测试图像分析对比标准打印图像，以便控制3D打印机的是否继续执行正式打印程序。且，3D打印机喷墨状态识别装置及识别方法能够自动精准抽取打印测试纸、智能识别并快速分析喷头喷出率。

具体地，在一实施例中，所述输送组件100包括输送台架110、张紧件120以及驱动件130，所述输送台架110用于承载输送打印测试纸，所述张紧件120安装于所述输送台架110的一端，所述驱动件130安装于所述输送台架110的另一端。其中，打印测试纸的起始端安装在驱动件130的输出端，然后抽拉铺设在输送台架110上，并最终绕设于张紧件120上。这样，通过张紧件120的配合有利于将打印测试纸有效铺平，以便准确进行测试打印。在其中一具体实施例中，张紧件120为张紧辊轮；进一步地，张紧件120为相互配合的双排张紧辊轮。也就是说，打印测试纸的另一端绕设在张紧辊轮上以便充分延展铺平。在一具体实施例中，驱动件130为驱动电机或驱动气缸。这样，通过启动驱动件130，从而实现将打印测试纸由输送台架110的一端输送至另一端，整体完成整个打印测试程序。

具体地，在一实施例中，所述图像采集组件200包括安装框架210、拍摄体220以及高精度编码器230，所述安装框架210设置于所述输送台架110靠近所述驱动件120的一端，所述拍摄体220与所述高精度编码器230均设置于所述安装框架210上。其中，安装框架210为具有进出口的框架结构，用于承载安装图像采集零部件的支撑型结构。现有技术通过将绕设在缺陷检测设备的前辊轮上的测试纸经过测试平台与后辊轮张紧拉平，最终拉持绕设在卷纸器上，从而使得测试平台上的测试纸能够有效展平以便打印头在测试纸上进行有效喷墨，所述图像分析组件的扫描传感器对测试图像进行扫描获取测试图像上传至分析***，分析***中的图像分析软件通过对测试图像与标准图像对比计算得到打印头喷头缺陷数量，然后与预设缺陷值比较判断计算得到的喷头缺陷数量是否超过预设值，超出则说明打印头需要更换，从而有效确保了打印质量。通过对比，在本实施方案中，发明人通过数百次实验探索出一种使用高精度编码器230精准获取每一组喷头的打印图像的方案，其通过脉冲信号控制线性相机进行图像拍摄，可便于精准将3D打印机的各组喷头的喷墨打印图像准确获取。实验测试表明，采用该高精度编码器时，在针对打印60cm的长度的打印测试纸会发出4096个脉冲信号，更有利于还原图像的真实性，测试打印精度提升明显。

另外，现有技术中公开的一种打印测试纸自动识别机构，其利用其光源和拍摄体相互配合实现对打印测试纸进行拍摄获取测试打印结果，通过对比实现对打印质量的判断，从而实现自动化识别打印测试结果，降低人工查找打印测试结果排查的工作量。也就是说，根据现有技术的启示，本领域技术人员一直研究探索采用相机与光源配合的技术手段提升打印测试图像的精度，却从未想过利用高精度编码器发出的密集型脉冲信号来高度还原拍摄图像真实性，可以说这项技术的成功研究引领了3D打印技术的进步与发展。在一具体实施例中，所述拍摄体220包括线性相机。即，采用线性相机拍摄获取打印测试纸图像。需要强调的是，线性相机与高精度编码器相互配合使用，将实现更加高效的配合效果获取到更高精度的打印测试图像，进一步降低由于打印测试图像采集误差造成在数据分析时出现的重复检查工作的投入，节约人力成本。

具体地，在一实施例中，所述分析控制组件包括电性连接的图像接收器、标准图像存储器及图像分析处理器，所述图像接收器用于接收所述拍摄体拍摄的打印测试纸图像，所述标准图像存储器用于存储标准打印图像，所述图像分析处理器用于分析对比打印测试纸图像与标准打印图像，并根据分析对比结果，3D打印机的控制***输出是否继续执行正式打印程序的命令。即，分析控制组件的图像分析处理器将标准图像从标准图像存储器调取出，与上传的打印测试图像进行对比。当打印机的一些喷头发生堵塞或异常时，则在打印测试纸上呈现的喷墨线条与标准图像将存在区别，通过对比存在区别则说明对应位置的喷头存在问题，进一步地，通过高精度编码器的使用可控制到每组喷头的测试打印，更有助于快速识别出具体对应问题的喷头，以方便进行打印参数的修改，以最快速度完成打印测试程序。

为了对打印测试纸进行拍摄时补充光照，在其中一实施例中，所述安装框架210上设置有光源240，所述光源用于补充所述拍摄体拍摄打印测试纸图像所需光照。其中，光源240包括闪光灯、太阳灯或电影灯。具体可根据拍摄曝光条件的需求进行匹配相应类型的光源。优先选用电影灯，拍摄的补光效果较佳，适用于打印机框架内的拍摄使用。

为了控制启动拍摄体开始拍摄获取打印测试图像，在其中一实施例中，所述安装框架上设置有定位传感器250，所述定位传感器250抵接于打印测试纸的表面，用于触发所述光源240与所述拍摄体220进行图像拍摄。其中定位传感器250为电阻式传感器。具体其通过将被测量的打印测试纸的位移量转换式成电阻值，当打印测试纸行走一定位移量时会完成整个打印头长度或者部分喷头长度的行程距离，然后在程序设置时会触发光源240与拍摄体220启动开始进行拍摄工作。需要说明的是，定位传感器250包括电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器。在本实施例中对于定位传感器250的具体类型不做限制。这样，通过设置定位传感器250，配合控制光源240与拍摄体220的启动，有利于精准控制对一定行程长度的打印测试纸进行拍摄获取测试打印图像，以方便分析对于喷头的打印状态是否正常，便于以最快速的反应时间进行打印参数调整，而不是现有技术条件下要等待整个打印头打印完成之后才开始测试对比，以发现打印测试缺陷进行参数的更改。

上述3D打印机喷墨状态识别装置，通过输送组件承载并输送打印测试纸，在打印测试纸打印测试程序执行过程中，图像采集组件的高精度编码器通过脉冲信号控制拍摄体拍摄打印测试纸图像，并记录打印测试纸的打印行程路径，且采用分析控制组件将拍摄体拍摄的打印测试纸图像与标准打印图像进行对比，并根据分析对比结果，3D打印机的控制***输出是否继续执行正式打印程序的命令。这样，通过采用喷墨状态识别装置和3D打印机的控制***相结合的方法，可以快速精准地分析打印头的喷墨状态，并将分析的数据返回3D打印机控制***，将打印头的实时状态和喷墨参数相结合，降低了因为参数不准确造成的经济损失。且，3D打印机喷墨状态识别装置能够自动精准抽取打印测试纸、智能识别并快速分析喷头喷出率。

请参阅图2，在一实施例中，一种3D打印机喷墨状态识别方法，采用上述实施例中所述的3D打印机喷墨状态识别装置进行喷墨状态识别，所述喷墨状态识别方法包括下述步骤：

S110：清洗3D打印机的打印头，开始执行打印测试程序；

即，在进行打印测试程序前，需要对打3D打印机的打印头进行清洗，以确保打印头的所有喷孔清洗干净，降低其因堵塞故障而影响测试打印。

S120：启动输送组件抽拉打印测试纸，图像采集组件采集打印测试纸图像；

即，启动输送组件的驱动件，使得打印测试纸在输送台架上由驱动件的一端输送至张紧件的一端的方向抽拉运动，在此过程中，图像采集组件在触发启动后对打印测试纸图像进行图像获取。具体地，定位传感器250在检测到打印测试纸输送预设行程距离后，触发启动光源240与拍摄体220启动工作，拍摄打印测试纸图像。

S130：分析控制组件根据打印测试纸图像与标准打印图像进行数据分析；

即，分析控制组件的图像接收器接收打印测试纸图像，并将其与存储在标准图像存储器中的标准打印图像进行对比，图像分析处理器分析对比二者图像是否存在差异，存在差异证明打印头存在异常，需要做进一步处理。

在其中一实施例中，分析控制组件根据每组喷头的打印测试纸图像分别进行数据分析。也就是说，在步骤130中，具体可以分析每组喷头的打印测试图像，以便缩减分析范围，精准地分析到每一个喷头的打印情况，有利于快速定位到问题喷头。

S140：根据数据分析结果判断是否满足打印条件，如果是，则执行正式打印程序；如果否，则更改打印参数继续执行进行测试程序；

需要说明的是，打印条件是打印机控制***预先设定好的一些打印参数，通过分析数据结果与打印条件的参数做对比之后，判断其是否满足打印条件，满足条件的情况下则执行正式打印程序，如果不符合则需要根据数据分析情况进行打印参数的修改，继续通过测试程序判定更改后的参数是否符合打印标准。

S150：当打印参数更改次数大于三次，则3D打印机的控制***发出报警信号，停止执行打印测试程序。

即，更改打印参数的次数不能超过三次，超过三次则说明打印***存在问题，更改参数已经无法满足正常打印标准，此时控制***根据更改参数的设定次数进行报警提示，结束打印测试程序的执行。在该情况下需要对打印机软件及硬件部分做整体检查，而不再简单修改打印参数。需要强调的是，由于打印头电压范围值是80-110V，每间隔10V做一次调整，刚好三次，所以采用三次判断为标准。

在其中一实施例中，根据3D打印机的喷墨***的电压和脉宽进行更改打印参数。

即，打印参数主要改变的是电压和脉宽两种参数的设定，其他参数不做更改。由于这两个参数影响测试页喷墨效果的主要参数，而其他打印参数是人为参与设置的。

上述3D打印机喷墨状态识别方法，通过输送组件承载并输送打印测试纸，在打印测试纸打印测试程序执行过程中，图像采集组件的高精度编码器通过脉冲信号控制拍摄体拍摄打印测试纸图像，并记录打印测试纸的打印行程路径，且采用分析控制组件将拍摄体拍摄的打印测试纸图像与标准打印图像进行对比，并根据分析对比结果，3D打印机的控制***输出是否继续执行正式打印程序的命令。这样，通过采用喷墨状态识别装置和3D打印机的控制***相结合的方法，可以快速精准地分析打印头的喷墨状态，并将分析的数据返回3D打印机控制***，将打印头的实时状态和喷墨参数相结合，降低了因为参数不准确造成的经济损失。且，3D打印机喷墨状态识别方法能够自动精准抽取打印测试纸、智能识别并快速分析喷头喷出率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种3D打印机喷墨状态识别装置，其特征在于，所述的识别装置包括：输送组件、图像采集组件以及分析控制组件；

所述输送组件包括输送台架、张紧件以及驱动件，所述输送台架用于承载输送打印测试纸，所述张紧件安装于所述输送台架的一端，所述驱动件安装于所述输送台架的另一端；

所述图像采集组件包括安装框架、拍摄体以及高精度编码器，所述安装框架设置于所述输送台架靠近所述驱动件的一端，所述拍摄体与所述高精度编码器均设置于所述安装框架上；

所述分析控制组件包括电性连接的图像接收器、标准图像存储器及图像分析处理器，所述图像接收器用于接收所述拍摄体拍摄的打印测试纸图像，所述标准图像存储器用于存储标准打印图像，所述图像分析处理器用于分析对比打印测试纸图像与标准打印图像，并根据分析对比结果，3D打印机的控制***输出是否继续执行正式打印程序的命令。

2.根据权利要求1所述的3D打印机喷墨状态识别装置，其特征在于，所述安装框架上设置有光源，所述光源用于补充所述拍摄体拍摄打印测试纸图像所需光照。

3.根据权利要求2所述的3D打印机喷墨状态识别装置，其特征在于，所述安装框架上设置有定位传感器，所述定位传感器抵接于打印测试纸的表面，用于触发所述光源与所述拍摄体进行图像拍摄。

4.根据权利要求1所述的3D打印机喷墨状态识别装置，其特征在于，所述拍摄体包括线性相机。

5.一种3D打印机喷墨状态识别方法，采用如权利要求1至4中任一项所述的3D打印机喷墨状态识别装置进行喷墨状态识别，其特征在于，所述喷墨状态识别方法包括下述步骤：

第一步：清洗3D打印机的打印头，开始执行打印测试程序；

第二步：启动输送组件抽拉打印测试纸，图像采集组件采集打印测试纸图像；

第三步：分析控制组件根据打印测试纸图像与标准打印图像进行数据分析；

第四步：根据数据分析结果判断是否满足打印条件，如果是，则执行正式打印程序；如果否，则更改打印参数继续执行进行测试程序；

第五步：当打印参数更改次数大于三次，则3D打印机的控制***发出报警信号，停止执行打印测试程序。

6.根据权利要求5所述的3D打印机喷墨状态识别方法，其特征在于，所述第三步骤包括下述步骤：分析控制组件根据每组喷头的打印测试纸图像分别进行数据分析。

7.根据权利要求6所述的3D打印机喷墨状态识别方法，其特征在于，所述第五步骤中包括下述步骤：

根据3D打印机的喷墨***的电压和脉宽进行更改打印参数。

Images