一种基于成品分析的3D打印参数优化系统

专利2026-09-26  9


本发明涉及三维打印,具体涉及一种基于成品分析的3d打印参数优化系统。


背景技术:

1、3d打印技术以3d数字模型文件为输入,通过逐层打印的方式来构造物体。具体而言,就是将实实在在的原材料输出为一薄层(物理上具有一定的厚度),然后不断重复一层层叠加起来,最终变成空间实物。这一过程与喷墨打印相似,但3d打印是在三维空间内进行,而喷墨打印则是在二维平面上进行。随着3d打印技术的迅猛发展,它在制造、医疗和航空领域得到广泛应用,然而,在3d打印过程中,合适的工艺参数设置是确保打印质量和生产效率的关键。

2、现有的3d打印工艺参数优化方法主要集中在单一目标的优化上,只关注打印质量或者只关注打印速度,打印速度过慢,则打印效率低下,而打印速度过快又容易导致打印精度降低或打印机故障。打印速度可以由打印喷嘴的移动速度直观反映,现有技术的3d打印过程中,在无人为干涉的情况下,喷嘴一般以固定的预设移动速度完成整个物件的打印,然而物件的不同层打印复杂度并不相同,打印速度不能针对复杂度差异进行调整,因此打印效率较低且不稳定。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,解决以上技术问题:

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

3、一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,所述系统包括:

4、样本检测端,用于对根据预设数字模型打印的测试样本的不同构建层进行抽样检测,所述抽样检测结果指示对应构建层的打印精准度;分析模块,用于对所述抽样检测结果进行分析,并根据分析确立对打印喷嘴的参数调节策略;优化调节模块,用于执行所述参数调节策略。通过上述技术方案,提供了基于成品分析的3d打印参数优化系统,通过对打印成品的构建层的检测分析获知物件打印复杂度在各个构建层的分布情况,然后根据复杂度在不同构建层上的差异调节对应层的打印速度,因此可以提高3d打印效率和精度。

5、作为进一步的技术方案,所述样本检测端包括:

6、采集模块,包括三维扫描仪,用于对初次打印得到的测试样本进行三维扫描,并根据三维扫描获得测试样本所对应的样本数字模型;

7、切片处理模块,用于沿z轴方向将预设数字模型和样本数字模型按照同样切层厚度切分标准分解成二维截面图像。

8、作为进一步的技术方案,所述样本检测端还包括:

9、图像处理模块,用于对预设数字模型和样本数字模型的同层截面图像进行预处理和对比分析,并根据对比分析对测试样本对应构建层的打印精准度进行评价。

10、作为进一步的技术方案,对预设数字模型和样本数字模型的同层截面图像进行预处理的过程包括:

11、沿着z轴正方向按照均匀高度间隔抽取多组截面图像,每组截面图像包括预设数字模型和样本数字模型的两幅同层截面图像;

12、将预设数字模型和样本数字模型的截面图像对应转换为两幅灰度图,并通过滤波器去除灰度图中的噪声;

13、将其中一幅灰度图作为底端图层,将另一幅灰度图以预设透明度叠加在底端图层上得到叠加图像。

14、作为进一步的技术方案,对预设数字模型和样本数字模型的同层截面图像进行对比分析的过程包括:

15、 f ;

16、 ;

17、;

18、通过公式计算获取打印精准度评价系数;

19、其中,为预设数字模型和样本数字模型同层截面图像的偏差值;、为预设的权重系数;为叠加图像中预设数字模型和样本数字模型同层截面未重叠部分的面积;为叠加图像中预设数字模型和样本数字模型同层截面重叠部分的面积;为叠加图像中样本数字模型支撑结构对应层的截面面积;、分别为预设数字模型的截面图像的轮廓面积和周长;、分别为样本数字模型的截面图像中非支撑结构的轮廓面积和周长;为抽取截面图像的总层数;为截面图像的层数。

20、作为进一步的技术方案,确立对打印喷嘴的参数调节策略的过程包括:

21、将打印精准度评价系数与预设范围进行比对:

22、若,则不对打印喷嘴的参数进行调节;

23、若,则根据预设数字模型和样本数字模型每层的截面图像的偏差值对打印喷嘴在打印过程中的移动速度进行调整;

24、若,则按照预设单位调节量对打印喷嘴进行降速调整。

25、作为进一步的技术方案,对打印喷嘴在打印过程中的移动速度进行调整的过程包括:

26、以截面图像的偏差值为纵坐标,截面图像所在层数为横坐标绘制折线图;

27、基于插值法对折线图中折线进行平滑处理获得偏差值曲线图;

28、将预设阈值曲线绘制在偏差值曲线图中,以预设阈值曲线与偏差值曲线的交点将偏差值曲线划分为多个调节区间;

29、在所对应的层数区间,对打印喷嘴进行运动速度增速调节;

30、在所对应的层数区间,对打印喷嘴进行运动速度降速调节。

31、作为进一步的技术方案,增速调节和降速调节的过程为:

32、;

33、;

34、通过公式、计算获取调节参考系数;

35、其中,、分别为层数区间的左右端点;为预设阈值;为预设系数,且;

36、在所对应的层数区间的左端点对应层的打印起点,将打印喷嘴的运动速度以的调节量上调;其中,为预设的最大单位上调量;

37、在所对应的层数区间的左端点对应层的打印终点,将打印喷嘴的运动速度以的调节量下调;其中,为预设的最大单位下调量。

38、本发明的有益效果:

39、本发明提供的3d打印参数优化系统通过对打印成品的构建层的检测分析,获知物件打印复杂度在各个构建层的分布情况,然后根据复杂度在不同构建层上的差异,调节对应构建层的打印速度,因此可以实现提高3d打印效率和精度的效果。



技术特征:

1.一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,所述系统包括:

2.根据权利要求1所述的一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,所述样本检测端包括:

3.根据权利要求2所述的一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,所述样本检测端还包括:

4.根据权利要求3所述的一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,对预设数字模型和样本数字模型的同层截面图像进行预处理的过程包括:

5.根据权利要求4所述的一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,对预设数字模型和样本数字模型的同层截面图像进行对比分析的过程包括:

6.根据权利要求5所述的一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,确立对打印喷嘴的参数调节策略的过程包括:

7.根据权利要求6所述的一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,对打印喷嘴在打印过程中的移动速度进行调整的过程包括:

8.根据权利要求7所述的一种基于成品分析的3d打印参数优化系统,其特征在于,增速调节和降速调节的过程为:


技术总结
本发明涉及三维打印技术领域,公开了一种基于成品分析的3D打印参数优化系统,所述系统包括:样本检测端,用于对根据预设数字模型打印的测试样本的不同构建层进行抽样检测,所述抽样检测结果指示对应构建层的打印精准度;分析模块,用于对所述抽样检测结果进行分析,并根据分析确立对打印喷嘴的参数调节策略;优化调节模块,用于执行所述调节策略。本发明提供的3D打印参数优化系统通过对打印成品的构建层的检测分析,获知物件打印复杂度在各个构建层的分布情况,然后根据复杂度在不同构建层上的差异,调节对应构建层的打印速度,因此可以实现提高3D打印效率和精度的效果。

技术研发人员:龙腾,龙爱玲,李宗乐,张乃鑫
受保护的技术使用者:山东大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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