一种基于三维重建技术的智能3D打印设备及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维重建技术的智能3D打印设备及制造方法，具体涉及土木工程材料设备领域，包括棱柱主体骨架，所述棱柱主体骨架内部固定设有传动机构，所述传动机构上设有传动台，所述传动台上固定设有蓄料箱，所述传动台底部固定设有打印喷头，所述蓄料箱与打印喷头之间设有物料泵和送料软管，所述物料泵输入端与蓄料箱内腔相连，所述物料泵输出端与送料软管相连。本发明专利技术通过采用三维信息重建方法，通过高清数字图像采集器定时采集建筑物的实际图像，进而构建打印建筑物的实时模型，通过与设计模型尺寸的实时对比，调整控制打印设备参数，实现智能化精准打印，设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

An intelligent 3D printing device and manufacturing method based on 3D Reconstruction Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维重建技术的智能3D打印设备及制造方法
本专利技术涉及土木工程材料设备
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于三维重建技术的智能3D打印设备及制造方法。
技术介绍
3D打印技术是一项土木工程施工技术重大挑战，它可以提高生产率，节约环境资源，拓展建筑形式与使用空间，提高土木工程建筑物的质量与寿命。近年来，3D打印技术在控制系统、打印设备、打印材料等方面都取得了一定进展。控制系统主要用来构建设计打印建筑的数字模型，按照设计要求控制打印设备进行打印；打印设备主要用来连续实施打印，精准定位打印喷口移动位置，控制打印材料流量等；打印材料需要适应打印设备的具体过程，在强度、工作性能、凝结硬化性能等方面满足设计要求。3D打印技术是一套系统工程，还包括能源系统、信息系统等。优化提升整体系统的智能化和协调化是土木工程材料3D打印技术的发展方向。目前的土木工程材料3D打印技术只能按照预先的设计，控制打印设备按照既定流程进行打印，无法实现打印过程中的自我调整。当预先设计的打印建筑物模型构建完成后，控制系统控制打印设备开始按照既定流程打印，打印过程中，打印材料受到施工环境影响，例如塑性打印材料在重力的作用下会产生一定的沉降，进而使得打印建筑物实体尺寸偏离设计实际模型尺寸，此时控制系统不能根据实际情况进行调整，最终导致整体建筑物无法实现设计要求。总的来说，目前的土木工程材料3D打印技术不能实现打印过程中的自主调整。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种基于三维重建技术的智能3D打印设备及制造方法，本专利技术所要解决的技术问题是：如何解决目前的土木工程材料3D打印技术不能实现打印过程中的自主调整的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于三维重建技术的智能3D打印设备，包括棱柱主体骨架，所述棱柱主体骨架内部固定设有传动机构，所述传动机构上设有传动台，所述传动台上固定设有蓄料箱，所述传动台底部固定设有打印喷头，所述蓄料箱与打印喷头之间设有物料泵和送料软管，所述物料泵输入端与蓄料箱内腔相连，所述物料泵输出端与送料软管相连，所述送料软管远离物料泵一端与打印喷头相连，所述棱柱主体骨架上固定设有多个高清数字图像采集器，多个所述高清数字图像采集器均倾斜设置，所述棱柱主体骨架外壁固定设有控制主机；所述传动机构包括X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨和Z轴电动滑轨，所述传动台设置于X轴电动滑轨上且传动连接，所述X轴电动滑轨与Y轴电动滑轨传动连接，所述Y轴电动滑轨与Z轴电动滑轨传动连接，所述X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨、Z轴电动滑轨和高清数字图像采集器均与控制主机电相连。在一个优选地实施方式中，所述棱柱主体骨架由高刚度不锈钢材料制成，所述棱柱主体骨架长宽高尺寸分别与X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨和Z轴电动滑轨长度相适配。在一个优选地实施方式中，所述高清数字图像采集器设置为CCD高清网络枪式摄像机，所述高清数字图像采集器的数量设置为2个以上，所述高清数字图像采集器设置数量根据三维重建精度要求进行调整。在一个优选地实施方式中，所述高清数字图像采集器定期向控制主机传输采集的图形信息，采集间隔时长设置为1分钟/次，采集间隔时间根据三维重建精度要求进行调整。在一个优选地实施方式中，所述控制主机可对高清数字图像采集器采集的高清数字图像中的每个像素都进行三维重建。本专利技术还包括一种基于三维重建技术的智能3D打印设备的制造方法，具体制备步骤如下：S1：先将待打印物体放置到棱柱主体骨架内腔，选定待打印物体表面任意一定设定为p点；S2：经由控制主机控制两个高清数字图像采集器-设定为C1摄像机和C2摄像机进行观察，设定该高清数字图像采集器看到的图像点位于p1，但无法由p1得知p的三维位置，事实上，设定O1为C1摄像机的光心，在O1p连线上任意一点P’的图像点都是p1，因此，由p1点的位置，确定空间点位于O1P1与O2p2两条直线的交点，即为该点的三维位置；S3：按照步骤S2的方式确定待打印物体表面上所有点的三维坐标，则确定该三维物体的唯一形状与位置；S4：步骤S2和步骤S3中的高清数字图像采集器将采集的图形信息传输至控制主机，由控制主机控制传动机构工作，根据控制主机接收的图形信息的位置点带动X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨或Z轴电动滑轨工作，带动打印喷头位置变动，对待打印物体进行3D打印。在一个优选地实施方式中，所述步骤S4中控制主机7可实现实时采集模型的尺寸与设计模型的尺寸进行对比，进而控制传动机构的参数调整。本专利技术的技术效果和优点：1、本专利技术通过采用三维信息重建方法，通过高清数字图像采集器定时采集建筑物的实际图像，进而构建打印建筑物的实时模型，通过与设计模型尺寸的实时对比，调整控制打印设备参数，实现智能化精准打印，设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景；2、本专利技术在打印过程中对打印建筑物进行实时三维模型重建，与设计模型比对调整，自动控制打印参数，进而实现打印过程中的自主调整，最终实现精准打印施工，有助于推进土木工程材料3D打印设备提升，对提升土木工程施工智能化具有重要意义。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为本专利技术的高清数字图像采集器测距原理示意图。附图标记为：1棱柱主体骨架、2传动机构、3传动台、4蓄料箱、5打印喷头、6高清数字图像采集器、7控制主机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种基于三维重建技术的智能3D打印设备，包括棱柱主体骨架1，所述棱柱主体骨架1内部固定设有传动机构2，所述传动机构2上设有传动台3，所述传动台3上固定设有蓄料箱4，所述传动台3底部固定设有打印喷头5，所述蓄料箱4与打印喷头5之间设有物料泵和送料软管，所述物料泵输入端与蓄料箱4内腔相连，所述物料泵输出端与送料软管相连，所述送料软管远离物料泵一端与打印喷头5相连，所述棱柱主体骨架1上固定设有多个高清数字图像采集器6，多个所述高清数字图像采集器6均倾斜设置，所述棱柱主体骨架1外壁固定设有控制主机7；所述传动机构2包括X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨和Z轴电动滑轨，所述传动台3设置于X轴电动滑轨上且传动连接，所述X轴电动滑轨与Y轴电动滑轨传动连接，所述Y轴电动滑轨与Z轴电动滑轨传动连接，所述X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨、Z轴电动滑轨和高清数字图像采集器6均与控制主机7电相连。所述棱柱主体骨架1由高刚度不锈钢材料制成，所述棱柱主体骨架1长宽高尺寸分别与X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨和Z轴电动滑轨长度相适配，所述高清数字图像采集器6设置为CCD高清网络枪式摄像机，所述高清数字图像采集器6的数量设置为2个以上，所述高清数字图像采集器6设置数量根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维重建技术的智能3D打印设备，其特征在于：包括棱柱主体骨架(1)，所述棱柱主体骨架(1)内部固定设有传动机构(2)，所述传动机构(2)上设有传动台(3)，所述传动台(3)上固定设有蓄料箱(4)，所述传动台(3)底部固定设有打印喷头(5)，所述蓄料箱(4)与打印喷头(5)之间设有物料泵和送料软管，所述物料泵输入端与蓄料箱(4)内腔相连，所述物料泵输出端与送料软管相连，所述送料软管远离物料泵一端与打印喷头(5)相连，所述棱柱主体骨架(1)上固定设有多个高清数字图像采集器(6)，多个所述高清数字图像采集器(6)均倾斜设置，所述棱柱主体骨架(1)外壁固定设有控制主机(7)；/n所述传动机构(2)包括X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨和Z轴电动滑轨，所述传动台(3)设置于X轴电动滑轨上且传动连接，所述X轴电动滑轨与Y轴电动滑轨传动连接，所述Y轴电动滑轨与Z轴电动滑轨传动连接，所述X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨、Z轴电动滑轨和高清数字图像采集器(6)均与控制主机(7)电相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维重建技术的智能3D打印设备，其特征在于：包括棱柱主体骨架(1)，所述棱柱主体骨架(1)内部固定设有传动机构(2)，所述传动机构(2)上设有传动台(3)，所述传动台(3)上固定设有蓄料箱(4)，所述传动台(3)底部固定设有打印喷头(5)，所述蓄料箱(4)与打印喷头(5)之间设有物料泵和送料软管，所述物料泵输入端与蓄料箱(4)内腔相连，所述物料泵输出端与送料软管相连，所述送料软管远离物料泵一端与打印喷头(5)相连，所述棱柱主体骨架(1)上固定设有多个高清数字图像采集器(6)，多个所述高清数字图像采集器(6)均倾斜设置，所述棱柱主体骨架(1)外壁固定设有控制主机(7)；
所述传动机构(2)包括X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨和Z轴电动滑轨，所述传动台(3)设置于X轴电动滑轨上且传动连接，所述X轴电动滑轨与Y轴电动滑轨传动连接，所述Y轴电动滑轨与Z轴电动滑轨传动连接，所述X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨、Z轴电动滑轨和高清数字图像采集器(6)均与控制主机(7)电相连。


2.根据权利要求1所述的一种基于三维重建技术的智能3D打印设备，其特征在于：所述棱柱主体骨架(1)由高刚度不锈钢材料制成，所述棱柱主体骨架(1)长宽高尺寸分别与X轴电动滑轨、Y轴电动滑轨和Z轴电动滑轨长度相适配。


3.根据权利要求1所述的一种基于三维重建技术的智能3D打印设备，其特征在于：所述高清数字图像采集器(6)设置为CCD高清网络枪式摄像机，所述高清数字图像采集器(6)的数量设置为2个以上，所述高清数字图像采集器6设置数量根据三维重建精度要求进行调整。


4.根据权利要求1所述的一种基于三维重建技术的智能3D打印设备，其特征在于：所述高清数字图...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进波，刘满金，余虎，
申请(专利权)人：砼易测西安智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61