一种FDM打印机故障监控系统技术方案

技术编号:20256859 阅读:37 留言:0更新日期:2019-02-01 22:26
本发明专利技术公开了一种FDM打印机故障监控系统,包括计算机控制模块、FDM打印机、图像采集模块、图像处理模块、照明模块、送料监控模块、故障报警模块、移动终端模块。送料监控模块实时监测送料速度,图像采集模块向图像处理模块发送数字图像;图像处理模块处理图像信息。计算机控制模块向图像处理模块发送当前虚拟打印俯视图信息。图像处理模块根据图像信息比较结果向故障报警模块和计算机控制模块发送命令。计算机控制模块根据接收的命令向FDM打印机发送操作命令。该系统主要针对打印过程中出现的飞丝、错位、堵头等类似现象进行监控报警,从而提高FDM的智能化水平,节省打印材料,减少人员劳动力和时间,提高打印机的使用寿命。

A Fault Monitoring System for FDM Printers

The invention discloses a fault monitoring system for FDM printers, which comprises a computer control module, a FDM printer, an image acquisition module, an image processing module, a lighting module, a feeding monitoring module, a fault alarm module and a mobile terminal module. The feeding monitoring module monitors the feeding speed in real time, and the image acquisition module transmits digital images to the image processing module. The image processing module processes image information. The computer control module sends the current virtual print overhead view information to the image processing module. The image processing module sends commands to the fault alarm module and the computer control module according to the results of image information comparison. The computer control module sends operation commands to the FDM printer according to the received commands. The system mainly monitors and alarms the similar phenomena such as flying wire, misalignment and plug in the printing process, so as to improve the intelligent level of FDM, save printing materials, reduce labor and time, and improve the service life of printers.

【技术实现步骤摘要】
一种FDM打印机故障监控系统
本专利技术涉及3D打印领域,特别涉及一种FDM打印机故障监控系统。
技术介绍
熔融沉积制造(FDM,FusedDepositionModeling)作为目前应用最广泛的一种3D打印成型技术,具有打印成本低、打印精度高、适用于多种打印材料等优点。但由于打印材料的存放不当、打印机电机轴承不稳定、打印喷头的加热棒接触不良以及上位机软件参数设置错误等原因,造成喷头堵塞、断丝、飞丝、模型错位现象。当工作人员离开现场后,一旦遇到上述问题,不仅模型打印失败而且浪费打印材料,甚至对打印机硬件造成损伤。目前已有的一些FDM打印机故障监控系统的方法是依赖于人的解决方案。通过网络监控来获取温度、速度等等状态参数和当时打印状态的视频或者图片,人为判断是否出现打印异常,若发生打印故障,进行远程发送指令,由打印机端的收发模块来接收指令并将指令发送到打印机,从而终止打印。该解决方案在一定程度上可以避免大量的材料浪费,但是仍然存在问题:打印故障的发现及处理依赖于具体的执行人,对于3D打印机超过24小时的工作情况,人们很难做到时时捕捉与处理。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种FDM打印机故障监控系统,包括计算机控制模块(1)、FDM打印机(2)、图像采集模块(3)、图像处理模块(4)、故障报警模块(5)、照明模块(7)和送料监控模块(8);其中,所述计算机控制模块(1)与FDM打印机(2)、送料监控模块(8)、图像处理模块(4)连接;所述图像采集模块(3)与图像处理模块(4)连接;所述图像处理模块(4)分别与照明模块(7)、故障报警模块(5)相连接;所述照明模块(7)用于为图像采集模块(3)进行图像采集时提供柔和光线;所述图像采集模块(3)将采集的被打印物体实际俯视图数字图像发送给图像处理模块(4),图像处理模块(4)接收数字图像后进行图像灰度化处理,并对比灰度值;所述图像处理模块(4)根据图像信息处理结果向故障报警模块(5)发送报警命令,向照明模块(7)发送启动照明的命令及向图像采集模块(3)发送采集图像的命令;所述计算机控制模块(1)用于向FDM打印机(2)发送操作命令;所述计算机控制模块(1)还用于将被打印物体模型进行切片处理后获得的当前被打印物体虚拟俯视图发送给图像处理模块(4);所述送料监控模块(8)用于实时监控FDM打印机(2)的打印机喷头(24)的进料情况。所述图像采集模块(3)的拍摄环境由照明模块(7)提供柔和光线;所述图像采集模块(3)的采集焦距保证所采集图像内FDM打印机(2)的打印平台(21)占比为整个图像的三分之二以此获得所打印物体及打印平台最佳成像效果,便于进行灰度化处理。所述图像采集模块(3)的取景平面与FDM打印机(2)的打印平台(21)用于打印物体的平面平行。所述FDM打印机(2)的打印喷头(24)运动平面的X轴与Y轴交界支架处设有喷头清洁装置(22)。所述系统执行如下步骤实现监控:步骤1,打印开始前,图像处理模块(4)向照明模块(7)发送启动照明的命令,在照明模块(7)提供的柔和光线下图像处理模块(4)向图像采集模块(3)发送进行聚焦定标的命令;步骤2,通过图像采集模块(3)获取初始打印图像,将初始打印图像发送给图像处理模块进行灰度化处理,根据灰度匹配识别出打印平台(21)的位置;步骤3,计算机控制模块(1)向图像处理模块(4)发送被打印物体模型的打印高度或对模型用Cura或Slic3r等切片软件进行进行切片处理后获得的打印时间,根据设定,得到对被打印物体进行图像采集的高度或时间间隔;步骤4,开始打印,同时送料监控模块(8)开始实时监控进料情况,将进料速度发送至计算机控制模块(1),由计算机控制模块(1)将实时进料速度与模型设定的进料速度进行对比,若速度相同,则计算机控制模块(1)控制FDM打印机(2)继续打印程序,执行步骤5;若连续5秒内进料速度不一致,计算机控制模块(1)发送命令给打印机喷头(24)暂停打印,控制打印机喷头(24)移动到喷头清洁装置(22)处进行喷头清洁,同时图像采集模块(3)采集打印模型的实际俯视图并发送给图像处理模块(4),执行步骤6;步骤5,若当前打印进度达到步骤3确定的图像采集的高度或时间间隔,计算机控制模块(1)发送命令给打印机喷头(24)暂停打印,控制打印机喷头(24)移动到喷头清洁装置(22)处进行喷头清洁,同时图像采集模块(3)采集打印模型的实际俯视图并发送给图像处理模块(4);步骤6,计算机控制模块(1)将被打印物体模型进行切片处理后获得的当前被打印物体虚拟俯视图发送给图像处理模块(4),图像处理模块(4)对比打印模型的实际俯视图与虚拟俯视图,根据对比结果进行相应的处理;步骤7,重复步骤4~步骤6,直至打印结束。步骤6中所述图像处理模块(4)对比打印模型的实际俯视图与虚拟俯视图,包括如下步骤:步骤6-1,图像处理模块(4)对打印模型实际俯视图进行灰度化处理,去除打印平台(21)所占的灰度值,然后提取实际俯视图的灰度平均值;步骤6-2,图像处理模块(4)对打印模型虚拟俯视图进行灰度化处理并提取其灰度平均值;步骤6-3,图像处理模块(4)计算实际俯视图和虚拟俯视图的灰度平均值的差值,若差值小于预设值,图像处理模块(4)发送继续打印命令给计算机控制模块(1),由计算机控制模块(1)控制FDM打印机(2)继续打印;若差值大于或等于预设值,图像处理模块(4)向故障报警模块(5)发送打印失败命令并向计算机控制模块(1)发出紧急制动FDM打印机(2)的命令,故障报警模块(5)接收到命令发出警报声,同时向工作人员移动终端(6)发送信息,通知工作人员返回打印现场进行处理。所述送料监控模块(8)设置于FDM打印机喷头进料口处。有益效果:本专利技术提供的FDM打印机故障监控系统将采集的打印俯视图与当前虚拟打印模型俯视图进行对比,可以快速精准的进行故障判断,并终止打印,减少了材料浪费。每次进行图像采集时,喷头会自动返回清洗台进行清洁处理,以提高下一步的打印精度,减少喷头的堵塞故障率。FDM打印机故障监控系统可以实现实时监控,自动进行故障判断,无需人员参与,仅故障发生时,向工作人员移动终端发送信息,通知工作人员返回打印现场进行处理。对执行者的依赖程度较小。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明,本专利技术的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1是本专利技术基于图像识别的FDM打印机故障监控系统结构模型图;图2是本专利技术基于图像识别的FDM打印机故障监控系统工作流程图;具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。参照图1-2,图1是本专利技术基于图像识别的FDM打印机故障监控系统结构模型图(图1中,各标号的含义如下:1:计算机控制模块;2:FDM打印机;21:打印平台;22:清洁装置23:丝材;24:喷头;3:图像采集模块;4:图像处理模块;5:报警模块;6:移动终端;7:照明模块;8:送料监控模块;图2是本专利技术基于图像识别的FDM打印机故障监控系统工作流程图。图2所示,基于图像识别的FDM打印机故障监控系统打印监控过程如下:(1)打印开始前,图像处理模块4向照明模块7发送启动照明的命令,在照明模块7提供的柔和光线下图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FDM打印机故障监控系统,其特征在于,包括计算机控制模块(1)、FDM打印机(2)、图像采集模块(3)、图像处理模块(4)、故障报警模块(5)、照明模块(7)和送料监控模块(8);其中,所述计算机控制模块(1)与FDM打印机(2)、送料监控模块(8)、图像处理模块(4)连接;所述图像采集模块(3)与图像处理模块(4)连接;所述图像处理模块(4)分别与照明模块(7)、故障报警模块(5)相连接;所述照明模块(7)用于为图像采集模块(3)进行图像采集时提供柔和光线;所述图像采集模块(3)将采集的被打印物体实际俯视图数字图像发送给图像处理模块(4),图像处理模块(4)接收数字图像后进行图像灰度化处理,并对比灰度值;所述图像处理模块(4)根据图像信息处理结果向故障报警模块(5)发送报警命令,向照明模块(7)发送启动照明的命令及向图像采集模块(3)发送采集图像的命令;所述计算机控制模块(1)用于向FDM打印机(2)发送操作命令;所述计算机控制模块(1)还用于将被打印物体模型进行切片处理后获得的当前被打印物体虚拟俯视图发送给图像处理模块(4);所述送料监控模块(8)用于实时监控FDM打印机(2)的打印喷头(24)的进料情况。...

【技术特征摘要】
1.一种FDM打印机故障监控系统,其特征在于,包括计算机控制模块(1)、FDM打印机(2)、图像采集模块(3)、图像处理模块(4)、故障报警模块(5)、照明模块(7)和送料监控模块(8);其中,所述计算机控制模块(1)与FDM打印机(2)、送料监控模块(8)、图像处理模块(4)连接;所述图像采集模块(3)与图像处理模块(4)连接;所述图像处理模块(4)分别与照明模块(7)、故障报警模块(5)相连接;所述照明模块(7)用于为图像采集模块(3)进行图像采集时提供柔和光线;所述图像采集模块(3)将采集的被打印物体实际俯视图数字图像发送给图像处理模块(4),图像处理模块(4)接收数字图像后进行图像灰度化处理,并对比灰度值;所述图像处理模块(4)根据图像信息处理结果向故障报警模块(5)发送报警命令,向照明模块(7)发送启动照明的命令及向图像采集模块(3)发送采集图像的命令;所述计算机控制模块(1)用于向FDM打印机(2)发送操作命令;所述计算机控制模块(1)还用于将被打印物体模型进行切片处理后获得的当前被打印物体虚拟俯视图发送给图像处理模块(4);所述送料监控模块(8)用于实时监控FDM打印机(2)的打印喷头(24)的进料情况。2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述图像采集模块(3)的采集焦距保证所采集图像内FDM打印机(2)的打印平台(21)占比为整个图像的三分之二。3.如权利要求2所述的系统,其特征在于,所述图像采集模块(3)的取景平面与FDM打印机(2)的打印平台(21)用于打印物体的平面平行。4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述FDM打印机(2)的打印机喷头(24)运动平面的X轴与Y轴交界支架处设有喷头清洁装置(22)。5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述系统执行如下步骤实现监控:步骤1,打印开始前,图像处理模块(4)向照明模块(7)发送启动照明的命令,在照明模块(7)提供的柔和光线下图像处理模块(4)向图像采集模块(3)发送进行聚焦定标的命令;步骤2,通过图像采集模块(3)获取初始打印图像,将初始打印图像发送给图像处理模块进行灰度化处理,根据灰度匹配识别出打印平台(21)的位置;步骤3,计算机控制模块(1)向图像处理模块(4)发送被打印物体模型的打印高度或对模型进行切片处理后获得的打印时间...

【专利技术属性】
技术研发人员:施建平汤浩杨帅戴鑫刘婷婷冯春梅唐文来李宗安朱莉娅杨继全
申请(专利权)人:南京师范大学南京智能高端装备产业研究院有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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