基于图像处理的3D打印监控自动控制系统技术方案

本发明专利技术提供了基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，包括3D打印机、摄像模块、图像处理模块和指令收发模块，所述3D打印机与所述摄像模块、所述指令收发模块连接；所述摄像模块与所述图像处理模块连接；所述图像处理模块与所述指令收发模块连接；所述指令收发模块与所述摄像模块连接。本发明专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统在打印失败的情况下，打印机可以快速的作出判断并终止打印，避免了大量的材料浪费和能源浪费，进而也避免了3D打印机的损坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印技术，尤其涉及基于图像处理的3D打印监控自动控制系统。
技术介绍
3D打印作为一种现代化制造技术，相对于传统制造业，3D打印可以极大地缩短产品研发的周期，简化产品生产流程。市面上普及型的桌面3D打印机绝大部分基于熔融堆积成型（FDM）技术，目前因为机器本身，材料等原因，经常会有打印失败的情况出现。导致打印失败的原因有很多种，例如：打印喷头堵塞、温度传感器出问题导致温度出错、步进电机跳步、材料线径不均匀导致挤出失败、支撑断裂、物体与平板在打印期间粘接失败等等。只有少数原因导致的失败，3D打印机会自动停止打印，例如温度错误，绝大多数打印失败的情况下3D打印机无法判断出来，这直接导致大量的材料浪费和能源浪费，在严重的情况下，甚至会造成3D打印机的损坏，例如步进电机烧坏和喷头彻底堵塞等。目前有一些基于网络监控来发现3D打印问题的解决方案，让人在需要的时候可以观察目前的打印情况，主要包括一些状态参数（温度、速度等）和当时打印状态的视频或者图片，这样，如果观察到有打印异常，可以远程发送终止指令，并经由打印机端的网络收发模块来接受指令并将指令发送到打印机从而终止打印。这样的解决方案在一定程度上可以避免大量的材料浪费，但是依然存在问题：虽然可以做到实时监控，但是打印出现问题后是否能及时处理非常依赖具体执行人，人们很难做到能经常及时捕捉到打印失败的情况，特别是对于晚上休息，更是如此，但是3D打印机工作超过24小时是非常正常的情况；另外，网络连接有不稳定的情况发生，可能因此无法捕捉到打印失败的情况，或者出现远程发送指令失败的情况等。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，不仅可以避免大量材料的损耗，还可以实时监控打印失败的情况。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，包括3D打印机、摄像模块、图像处理模块和指令收发模块，所述3D打印机与所述摄像模块、所述指令收发模块连接；所述摄像模块与所述图像处理模块连接；所述图像处理模块与所述指令收发模块连接；所述指令收发模块与所述摄像模块连接。优选地，所述3D打印机向所述指令收发模块发送打印时间和打印高度。优选地，所述摄像模块向所述图像处理模块发送数字图像；所述图像处理模块接收数字图像后处理图像数据。优选地，所述图像处理模块向所述指令收发模块发送图像处理结果。优选地，所述指令收发模块根据图像处理结果向所述摄像模块或所述3D打印机发送指令。优选地，所述摄像模块的拍摄环境采用柔和光线；所述摄像模块包括摄像头，所述摄像头的焦距保证所拍摄图像内打印平台宽度占比约为整个图像宽度三分之二。优选地，所述摄像头的取景平面与所述3D打印机中打印机Z轴方向平行。利用基于图像处理的3D打印监控自动控制系统进行3D打印监控，监控步骤如下：（1）打印开始前，所述3D打印机向所述指令收发模块发送本次打印所需的打印时间和打印物体的高度，得到拍照的定时时间间隔和定高高度间隔；（2）通过摄像模块获取初始打印图像，并灰度化，进行灰度标定，在光线柔和和预设条件下，根据灰度匹配识别出打印平板位置；（3）开始打印，根据步骤（1）设定的时间间隔和高度间隔，摄像模块拍摄图像，摄像模块将拍摄的图像发送给图像处理模块；（4）图像处理模块对前后两次拍摄的图像进行两次定时图像对比和两次定高图像对比，通过对比若没有问题，图像处理模块向指令收发模块发送图像处理结果；指令收发模块向3D打印机发送打印正常的指令，3D打印机开始打印，打印收发模块根据预设情况判断打印是否结束，若打印结束，指令收发模块向打印机发送终止打印指令，打印完毕；若打印没有结束，指令收发模块根据打印时间定时向发送拍摄指令让拍摄模块拍摄图像，重复以上步骤进行图像处理后的3D打印；（5）图像处理模块对前后两次拍摄的图像进行两次定时图像对比和两次定高图像对比，通过对比图像存在问题，图像处理模块处理结果为打印出现问题，指令收发模块接收图像处理模块发送的打印出现问题后，向3D打印机发送打印终止指令，打印机接收指令后结束打印。优选地，步骤（4）中所述图像处理模块对拍摄照片进行处理的过程，包括如下步骤：图像处理模块对接收的拍摄照片首先进行预对比照片灰度化，检查原平板处是否有灰度突变；若没有灰度突变，需判断打印是否超过2层，若打印超过2层，图像处理模块显示没有模型打印的处理结果，并向指令收发模块发送打印终止指令，结束打印；拍摄照片平板处存在灰度突变，检查模型灰度，获取近似灰度范围，然后提取两张预对比图片轮廓图，若对比后的图片轮廓图没有问题，图像处理模块向指令收发模块发送正常打印的处理结果；提取的两张预对比图片轮廓图出现重心发生极大偏移，模型粘接失败、模型轮廓没有变化，喷头堵塞、据上次拍照高度轮廓发生突变，跳步中一种或多种，图像处理模块向指令收发模块发送打印失败指令。与现有技术相对比，本专利技术产生的有益效果是：（1）本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统在打印失败的情况下，打印机可以快速的作出判断并终止打印，避免了大量的材料浪费和能源浪费，进而也避免了3D打印机的损坏；（2）本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统不仅可以实现实时监控，在打印出现问题时可以及时的进行处理，对执行者的依赖程度很小，节省了劳力。附图说明图1是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统整体示意图；图2是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统结构示意图；图3是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统工作流程图；图4是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统中图像处理模块流程图；在附图中，各个标记的具体含义如下：1：3D打印机；2：摄像模块；3：图像处理模块；4：指令收发模块。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施例进行详细的阐述。参图1-4所示，图1是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统整体示意图；图2是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统结构示意图；图3是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统工作流程图；图4是本专利技术提供的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统中图像处理模块流程图。其中本专利技术中基于图像处理的3D打印监控自动控制系统包括3D打印机1、摄像模块2、图像处理模块3和指令收发模块4。参图1-2所示，3D打印机1分别与摄像模块2、指令收发模块4连接，摄像模块2与图像处理模块3，图像处理模块3与指令收发模块4连接；指令收发模块4还与摄像模块2连接。3D打印机1向指令收发模块4发送打印时间和打印高度，摄像模块2向图像处理模块3发送数字图像，图像处理模块3对接收的数字图像进行图像数据处理，图像处理模块3是判断打印是否失败的核心处理模块；图像处理模块3将图像处理结果发送给指令收发模块4；指令收发模块4根据图像处理结果向摄像模块2或3D打印机发送指令。摄像模块2拍摄环境的光线要保证柔和，且随时间变化不大，桌面3D打印机正在朝半封闭和封闭的方向发展，大多数的机器可以满足这一条件，如果机器不满足，也可自行简单的搭建光照环境，非常方便；摄像模块中摄像头的焦距要调好，保证拍摄的照片清晰度非常本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，包括3D打印机、摄像模块、图像处理模块和指令收发模块，其特征在于，所述3D打印机与所述摄像模块、所述指令收发模块连接；所述摄像模块与所述图像处理模块连接；所述图像处理模块与所述指令收发模块连接；所述指令收发模块与所述摄像模块连接。

【技术特征摘要】
1.基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，包括3D打印机、摄像模块、图像处理模块和指令收发模块，其特征在于，所述3D打印机与所述摄像模块、所述指令收发模块连接；所述摄像模块与所述图像处理模块连接；所述图像处理模块与所述指令收发模块连接；所述指令收发模块与所述摄像模块连接。2.如权利要求1所述的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，其特征在于，所述3D打印机向所述指令收发模块发送打印时间和打印高度。3.如权利要求1所述的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，其特征在于，所述摄像模块向所述图像处理模块发送数字图像；所述图像处理模块接收数字图像后处理图像数据。4.如权利要求1所述的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，其特征在于，所述图像处理模块向所述指令收发模块发送图像处理结果。5.如权利要求4所述的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，其特征在于，所述指令收发模块根据图像处理结果向所述摄像模块或所述3D打印机发送指令。6.如权利要求1所述的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，其特征在于，所述摄像模块的拍摄环境采用柔和光线；所述摄像模块包括摄像头，所述摄像头的焦距保证所拍摄图像内打印平台宽度占比为整个图像宽度三分之二。7.如权利要求6所述的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统，其特征在于，所述摄像头的取景平面与所述3D打印机中打印机Z轴方向平行。8.利用权利要求1-7任一所述的基于图像处理的3D打印监控自动控制系统进行3D打印监控，其特征在于，监控步骤如下：（1）打印开始前，所述3D打印机向所述指令收发模块发送本次打印所需的打印时间和打印物体的高度，得到拍照的定时时间间隔和定高高度间隔；（2）通过摄像模块获取初始打印图像，并灰度化，进行灰度标定，在光线柔和和预设条件下，根据灰度匹配识别出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚男，张勇，
申请(专利权)人：北京易速普瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11