[发明专利]一种面向面曝光3D打印过程的视觉监视方法

说明书

一种面向面曝光3D打印过程的视觉监视方法涉及智能化控制领域，能够实时监控打印状态，判断每一层是否打印成功。首先，制备了一种指示剂，该指示剂的颜色在特定温度下会褪色，同时发现树脂的聚合释放出大量的反应热，并导致温度升高，该热致指示剂对温度变化敏感，可以用作聚合度的指标。通过将树脂与指示剂混合，在一次曝光时间内等时间间隔自动获取图像，将图像分为多个子区域，分别获取每个子区域的平均灰度变化曲线，用K最近邻分类算法进行分类，并根据分类结果判断打印状态；根据打印状态的判断来控制机械系统运动。本发明可以提高打印成功率，节省材料和时间。

技术领域

本发明涉及智能化控制和机器学习技术，具体涉及对相机所拍摄的面曝光图像进行处理，提供一种指示剂，指示剂在特定的温度区间下会从红色变为无色，并将其与树脂混合以扩大树脂固化状态的外观变化，监视其固化过程得到其成型灰度变化曲线，通过把得到的曲线与分类好的样本进行相似度比较，从而实现对面向面曝光3D打印过程的视觉监视方法的研究与实现。

背景技术

3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，是一种以数字模型文件为基础，利用相应3D打印材料逐层进行加工,最终累积而成所需立体模型利用成形设备以材料堆积的方式制造实体的技术。目前3D打印技术的应用领域已经十分广泛，例如生物医学，工程原型，航空航天，汽车，珠宝，建筑，时尚，食品等。在工程领域，3D打印快速成型可以取代传统的机械加工制作方式。在航空航天领域，3D打印技术被用于制造复杂的部件。在建筑领域，房屋模型通过3D打印技术打印。目前已形成多种不同的快速成形工艺,如立体光固化 (SLA)、层合实体制造(LOM)、熔融沉积造型(FDM)、选域激光烧结(SLS)、三维打印(3DP)、面曝光打印等。其中面曝光3D打印技术是众多3D打印技术的一个分支，是发展最早且最成熟的一种3D打印技术，其以液态光敏树脂液体作为材料，通过紫外光照射，使液态光敏树脂发生聚合反应固化，面曝光打印一次成型一个面，打印速度快，精度高，数字光处理技术(DLP)是面曝光打印的一种，技术较为成熟且稳定性好，但就目前而言，基于DLP技术的3D 打印的成型率一般在70％-80％之间，只有在产品基本打印成型后才能判断产品是否合格，倘若不合格，则又需重新开始产品的整体打印，这样既造成了材料的浪费，又耗费了打印时间。所以，目前基于DLP技术的3D打印，在节省材料和节省时间上还可以得到更好的发展。

发明内容

本发明实施例将提供一种面向面曝光3D打印过程的视觉监视方法，主要根据成型曲线的分类效果来监控反馈打印是否继续，从而提高面曝光3D打印的材料利用率，并且节省了打印时间。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

一种面向面曝光3D打印过程的视觉监视方法，包括以下步骤：

步骤100、采用一种指示剂，该指示剂是一种温致变色微胶囊颜料，该指示剂初始状态为红色，在(41.5℃～49.8℃)区间内会从红色变为无色，将指示剂与光敏树脂按照体积比1:50充分混合在一起，树脂固化过程中会释放出大量的聚合热导致指示剂颜色逐渐褪色，且该指示剂不会影响树脂固化。

步骤200、根据步骤100指示剂与树脂混合后随着树脂的固化指示剂逐渐褪色的关系，我们在一次曝光时间内等时间间隔自动获取监视区域的视觉图像，进而将曝光区域分为多个子区域从而获得每个区域平均灰度变化曲线，得到成功和失败的曲线，并对三种异常印刷情况进行了设计。

步骤300、对步骤200得到的成型成功与成型失败的曲线用K最近邻 (KNN，K-NearestNeighbor)分类算法进行分类，并对分类之后结果进行测试，得到最终的KNN算法中的K值使得分类的准确率最高，并判断打印状态。

步骤400、根据步骤300打印状态的判断来控制机械系统运动。