重庆市奉节职业教育中心(重庆市奉节师范学校)薛虎获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆市奉节职业教育中心(重庆市奉节师范学校)申请的专利一种基于反馈控制的3D打印机控制精度优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118560035B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410798504.6,技术领域涉及:B29C64/386;该发明授权一种基于反馈控制的3D打印机控制精度优化方法及系统是由薛虎;邓建明;马铃;陈易;李庆森;马韬设计研发完成,并于2024-06-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于反馈控制的3D打印机控制精度优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及数据处理技术领域,公开了一种基于反馈控制的3D打印机控制精度优化方法及系统。该方法通过安装的激光设备收集现有的三维模型数据或实时扫描存储现有物体的三维模型数据,并基于收集到的或实时扫描得到的三维模型数据构建样本集,同时通过对收集到的三维模型数据进行编号、切片以及确定每层切片轮廓的方式完成对三维模型数据的处理,并将处理后的三维模型数据传输至3D打印机,通过安装的物联网监测设备对3D打印机打印过程进行监测,同时对实时监测的数据进行分析,根据分析结果对3D打印机进行精准控制,提高了3D打印机的控制精度。
本发明授权一种基于反馈控制的3D打印机控制精度优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于反馈控制的3D打印机控制精度优化方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、安装三维激光扫描设备,通过安装的激光设备收集现有的三维模型数据或实时扫描存储现有物体的三维模型数据,并基于收集到的或实时扫描得到的三维模型数据构建样本集; S2、对构建样本集中的三维模型数据进行处理,得到处理后的三维模型数据,并将得到的处理后的三维模型数据输入至3D打印机; S3、基于得到的处理后的三维模型数据,通过3D打印机进行打印,并在3D打印机内安装物联网监测设备,通过安装的物联网监测设备实时收集3D打印机各项参数; S4、基于实时收集的3D打印机各项参数,通过数据分析算法对实时收集到的3D打印机各项参数进行分析,得到分析后的3D打印机各项参数; S5、基于得到的分析后的3D打印机各项参数进行实时控制; 所述基于收集到的或实时扫描得到的三维模型数据构建样本集包括以下步骤: 设定收集现有的三维模型数据和实时扫描存储现有物体的三维模型数据格式为STL格式文件; 所述STL格式文件的结构是由n个三角形面片组成; 所述对构建样本集中的三维模型数据进行处理包括以下步骤: S21、获取STL格式文件中全部三角形面片的拓扑信息,并基于获取的拓扑信息进行编号; S22、基于得到的编号后的三维模型,通过设定高度进行切片,并确定切平面轮廓; S23、收集确定的切平面轮廓,按照切平面高度进行逆序排列,输出切片后生成的切平面层数信息; 设定输出的切片后生成的切平面层数信息为处理后的三维模型数据,将处理后的三维模型数据输入至3D打印机; 所述基于实时收集的3D打印机各项参数,通过数据分析算法对实时收集到的3D打印机各项参数进行分析包括以下步骤: S41、材料流量检测对比; 设定3D打印过程中材料流量的最小阈值与最大阈值; 基于设定的阈值与材料流量检测设备实时检测的材料流量值进行对比,判断3D打印过程中材料流量是否正常; S42、3D打印机温度检测对比; 设定3D打印过程中3D打印机温度的最大阈值; 基于设定的阈值与温度检测设备实时检测的3D打印机温度值进行对比,判断3D打印过程中3D打印机温度是否正常; S43、模型轮廓检测对比; 所述模型轮廓检测对比包括以下步骤: S431、提取3D打印的三维模型在投影平面上的投影的轮廓图像; S432、提取处理后的三维数据中的切平面轮廓; S433、将提取处理后的三维数据中的切平面轮廓与3D打印三维模型在平面上投影轮廓图像进行匹配; S434、根据轮廓线的重合程度来判断3D打印三维模型与处理后的三维数据中的切平面轮廓的匹配程度; 设定MΘ表示3D打印三维模型,3D打印三维模型在二维平面的投影图像为mMΘ,提取处理后的三维数据中的切平面轮廓图像为PmMΘ;对于输入三维模型D,经过轮廓提取所得的轮廓图像为PD;通过相似度函数SΘ来判断轮廓图像PmMΘ、PD的重合程度; 其中,Q0Θ为两轮廓PmMΘ与PD重合部分的面积,QPmMΘ与QPD分别为对应轮廓的面积;0≤S≤1,S越大,两区域越相似,当两区域重合时,S=1; 设定3D打印三维模型与处理后的三维数据中的切平面轮廓的匹配程度阈值; 所述基于得到的分析后的3D打印机各项参数进行实时控制包括以下步骤: S51、基于材料流量检测对比对3D打印机进行实时控制; 当材料流量检测设备实时检测的材料流量值小于等于设定的材料流量最小阈值时,停止打印,检测3D打印机输料管是否存在堵塞; 当材料流量检测设备实时检测的材料流量值大于等于设定的材料流量最大阈值时,通过调节3D打印机输料管压力降低材料流量; S52、基于3D打印机温度检测对比对3D打印机进行实时控制; 当温度检测设备实时检测的3D打印机温度值大于等于设定的3D打印机温度的最大阈值时,停止打印; S53、基于模型轮廓检测对比对3D打印机进行实时控制; 当3D打印三维模型与处理后的三维数据中的切平面轮廓未重合时,根据相似程度,不断调整3D打印的三维模型,直至轮廓图像区域重合; 根据相似程度,不断调整3D打印的三维模型包括以下步骤: 通过直线插补法不断调整3D打印的三维模型; 设定3D打印的三维模型的当前打印点坐标为wxw,yw,下一打印点坐标为exe,ye,打印点的偏差函数Fw的表达式如下所示: Fw=ywxe-xwye 当计算得出的打印点的偏差函数Fw=0时,表示当前打印点打印正确,当计算得出的打印点的偏差函数Fw>0时,表示当前打印点打印偏上,之后往x轴正方向调整,当计算得出的打印点的偏差函数Fw<0时,表示当前打印点打印偏下,之后往y轴正方向调整。
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