[发明专利]基于图像识别技术的3D打印机及其打印方法

说明书

本发明公开了基于图像识别技术的3D打印机及其打印方法，涉及3D打印技术领域，在打印过程中使用侧面红外摄像头拍摄正在打印层的红外图像，使用顶部红外摄像头拍摄打印完毕层的红外图像，接着识别并计算红外图像中当前层的厚度和打印完毕层外接矩形的长和宽，根据前面得到的厚度和长和宽对3D模型文件中下一层的标准厚度和标注长和宽分别校正后，使用校正后的数据与下一层打印时喷头的移动轨迹进行控制，使用前一层的误差校正后一层的标准数据，可以有效避免打印机因长时间工作造成的传动误差，进而提高产品精度。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及基于图像识别技术的3D打印机及其打印方法。

背景技术

3D打印，又称增材制造，属于快速成型技术的一种。3D打印技术出现于20世纪80年代，但由于成本的原因最近几年才被越来越多的使用。熔融沉积成型的3D打印技术是现在的消费级3D打印机所采用的一种主流技术。

熔融沉积成型的3D打印技术的原理：将丝状的热熔性材料进行加热融化，通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来。喷头可以沿Y轴和Z轴方向进行移动，工作台则沿X轴的方向移动(当然不同的设备其机械结构的设计也许不一样)，熔融的丝材被挤出后随即会和前一层材料粘合在一起。一层材料沉积后工作台将按预定的增量上升一个厚度，然后重复以上的步骤直到工件完全成型。

3D打印机使用一端时间后，由于各传动机构的磨损会出现传动不足的情况，导致喷头的实际位置和模型文件中的位置存在误差，进而降低产品精度。

发明内容

本发明实施例提供了基于图像识别技术的3D打印机及其打印方法，用以解决现有技术中存在的问题。

一种基于图像识别技术的3D打印机，包括打印机主体、图像采集模块和上位机，所述打印机主体内部安装有x、y和z向的滑轨，两个x向滑轨两端均垂直且滑动安装在两个y向滑轨之间，每个y向滑轨的两端分别垂直且滑动安装在两个z向滑轨之间，两个x向滑轨之间滑动安装有一个喷头，所述喷头的底部具有喷嘴；

所述图像采集模块包括顶部红外摄像头和侧面红外摄像头，所述喷头侧面固定安装一个所述顶部红外摄像头，且镜头沿z轴方向向下，两个x向滑轨之间固定安装一个所述侧面红外摄像头，且镜头沿x轴方向朝向喷嘴，该侧面红外摄像头300与喷嘴处于同一水平面上；

所述上位机中具有

处理器，用于实现各指令；以及

存储设备，用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行：

读取3D打印机本体中存储的打印机型号，在模型数据库中搜索与该打印机型号匹配的3D打印机误差校正文件，如果模型数据库中不存在与当前打印机型号匹配的3D打印机误差校正文件，则按照3D模型文件控制喷头的移动轨迹；

打印过程中，控制侧面红外摄像头拍摄多张红外图像，根据红外图像识别正在打印的一层，进而计算该层的厚度，输出当前层厚度；

一层打印完毕后，控制顶部红外摄像头拍摄多张红外图像，根据红外图像识别打印完毕的一层，进而计算该层所在区域的长和宽，输出当前层长和宽；

读取3D模型文件中记录的打印完毕层的标准厚度和标准外接矩形的长和宽，分别与所述当前层厚度和当前层长和宽比较，计算并输出厚度误差和形状误差；

根据厚度误差和形状误差分别对3D模型文件中记录的下一层的标准厚度和标准外接矩形的长和宽进行校正，输出校正后的数据；

下一层打印开始后，根据校正后的数据控制喷头的移动轨迹；

重复以上指令，直到打印完毕。

本发明还提供了一种基于图像识别技术的3D打印方法，包括以下步骤：