一種3d印表機列印材料和結構的檢測裝置及方法
2023-12-12 04:47:22 1
一種3d印表機列印材料和結構的檢測裝置及方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置，包括用以安放3D材料的物料裝置，其特徵在於：所述物料裝置的一側設有用以產生X射線的X射線源模塊，另一側設有用以感應接收X射線的X射線成像模塊，所述X射線成像模塊與計算機電路連接，所述計算機與報警模塊電路連接。本發明在現有3D印表機的供料模塊中加入3D列印材料和結構的檢測模塊，可以減少由於列印材料中含有雜質以及結構形變而導致列印出來的產品的不合格，可以提高產品的合格率。
【專利說明】一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置及方法，應用於3D領域。
【背景技術】
[0002]3D是英文「Three Dimens1ns」的簡稱，中文是指三維，即長、寬、高,是一種基於電腦、網際網路的數位化立體技術。應用了 3D技術的3D印表機屬於一種快速成型技術，由CAD數據通過雷射束、熱熔噴嘴等成型設備，將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料粉末或細胞組織等特殊材料將物體截面進行逐層堆積、黏結，最終疊加成型，列印輸出、製造出實物及模型。
[0003]由於3D印表機的列印成型過程不再需要傳統的刀具、夾具和工具機就能快速、直接、精確地將計算機中的三維CAD設計圖紙轉化為模型，甚至直接製造零件或模具，比如運用3D列印技術進行數碼產品的開模，能在數小時內完成一個模具的列印，節約了很多產品到市場的開發時間，從而能有效縮短產品的設計、研發周期，提高了效率，降低了生產成本。
[0004]3D印表機由於能列印製造出任何形狀的物品，近年來得到了快速發展，現已在模具製造、工業樣品設計領域製作模型，定製個性產品、禮物，列印製造單件、小批量金屬零件，以及在機械製造、航空航天、影視道具、動漫玩偶、文物複製、數字雕像、珠寶首飾、建築等領域都得到了應用。科學家們還開始利用3D印表機製造諸如假牙、髖關節、骨骼、義肢、胚胎幹細胞、皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，未來還將製造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣複雜的大型人體器官。隨著這一技術的不斷成熟和完善，其應用領域將不斷拓展。
[0005]但是，隨著3D印表機越來越多的用於製造業，如果在列印的材料中有雜質，那將導致列印出來的產品不合格，降低產品的合格率，因此，在開始列印之前對材料和列印過程的結構的檢測成為不可或缺的一步。
【發明內容】
[0006]本發明主要是為了解決3D列印材料中是否含有雜質以及列印過程中結構是否發生形變而提出的。本發明的目的在於，提供一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置及方法，避免出現列印材料含有雜質或者結構發生形變仍繼續列印的現象。
[0007]本發明的技術方案在於:
一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置，包括用以安放3D材料的物料裝置或用以安放3D成品的載物臺，所述物料裝置或載物臺的一側分別設有用以產生X射線的X射線源模塊，另一側則分別設有用以感應接收X射線的X射線成像模塊，所述X射線成像模塊與計算機電路連接，所述計算機與報警模塊電路連接。
[0008]其中，所述X射線源模塊為線狀光源或者面狀光源。
[0009]所述X射線源模塊為線狀光源時，該裝置還包括一用以驅動線狀光源上下勻速升降的傳送帶。
[0010]一種基於上述裝置下的3D印表機列印材料的檢測方法，其特徵在於，其步驟如下: 1)首先通過X射線源模塊對未置放3D列印材料的物料裝置進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息；
2)將3D列印材料置入物料裝置，並再次通過物料裝置一側的X射線源模塊對置放有3D列印材料的物料裝置進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息；
3)計算機對採集到的前後兩幅圖像進行對比，判斷物料裝置中所裝載的3D列印材料中是否含有雜質；如果判斷結果為有雜質，則計算機傳輸警報信號給報警模塊，報警模塊接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員物料裝置中所裝載的3D列印材料含有雜質。
[0011]一種基於上述裝置下的3D印表機列印結構的檢測方法，其特徵在於，其步驟如下:
O首先利用計算機軟體建模，將所要列印的3D成品模型儲存在計算機中；
2)利用3D列印裝置列印3D成品，並通過載物臺一側的X射線源模塊對已列印成型的部進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像息;
3)計算機對採集到的圖像與儲存在計算機中的3D成品模型的相應部分進行對比，判斷在載物臺上已列印出的部分是否發生形變；如果判斷結果為有形變，則計算機傳輸警報信號給報警模塊，報警模塊接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員所列印的部分出現了形變。
[0012]本發明的優點在於:
本發明在現有3D印表機的供料模塊中加入3D列印材料的檢測模塊，可以減少由於列印材料中含有雜質以及結構形變而導致列印出來的產品的不合格，可以提高產品的合格率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明中採用線狀光源進行掃描的3D材料和結構檢測裝置。
[0014]圖2為本發明中採用面狀光源進行掃描的3D材料和結構檢測裝置。
【具體實施方式】
[0015]為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，結合附圖作詳細說明如下。
[0016]以下將通過具體實施例對本發明做進一步的詳細描述。參閱圖1至圖2，本發明涉及一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置，所述的檢測裝置分別對列印材料和結構進行檢測，且檢測裝置的結構基本相同，包括用以安放3D材料的物料裝置2或者安放3D成品的載物臺2，所述物料裝置或者載物臺的一側設有用以產生X射線的X射線源模塊1，另一側設有用以感應接收X射線的X射線成像模塊3，所述X射線成像模塊與計算機4電路連接，所述計算機與報警模塊5電路連接。
[0017]上述X射線源模塊為線狀光源或者面狀光源。
[0018]上述X射線源模塊為線狀光源時，該裝置還包括一用以驅動線狀光源上下勻速升降的傳送帶6。
[0019]在上述裝置的基礎上，本發明還涉及一種檢測方法，按如下步驟進行: a) 一種基於上述裝置下的3D印表機列印材料的檢測方法，按如下步驟進行:
1)首先通過X射線源模塊對未置放3D列印材料的物料裝置進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息；
2)將3D列印材料置入物料裝置，並再次通過物料裝置一側的X射線源模塊對置放有3D列印材料的物料裝置進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息；
3)計算機對採集到的前後兩幅圖像進行對比，判斷物料裝置中所裝載的3D列印材料中是否含有雜質；如果判斷結果為有雜質，則計算機傳輸警報信號給報警模塊，報警模塊接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員物料裝置中所裝載的3D列印材料含有雜質。
[0020]b) 一種基於上述裝置下的3D印表機列印結構的檢測方法，按如下步驟進行:
O首先利用計算機軟體建模，將所要列印的3D成品模型儲存在計算機中；
2)利用3D列印裝置列印3D成品，並通過載物臺一側的X射線源模塊對已列印成型的部進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像息;
3)計算機對採集到的圖像與儲存在計算機中的3D成品模型的相應部分進行對比，判斷在載物臺上已列印出的部分是否發生形變；如果判斷結果為有形變，則計算機傳輸警報信號給報警模塊，報警模塊接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員所列印的部分出現了形變。
[0021]本發明中的X射線源模塊為線狀光源或者面狀光源，X射線源模塊可以分別放置在物料裝置和載物臺的側面外側或者裡側的四個面中的任意一面。X射線成像模塊放置和X射線源模塊相對的一面，也可以放在側面的外側或者裡側，X射線成像模塊可以採用CCD進行成像或者其他的成像方式。X射線成像模塊將採集到的圖像信息傳輸給計算機，計算機通過計算圖像的成像特點來判別材料中是否含有雜質或者列印的部分成品是否形變，如果計算機通過計算得到的結果是該材料含有雜質或者部分成品存在形變，則報警模塊發出報警，告知工作人員該材料含有雜質或者或者部分成品存在形變，不合格。
[0022]X射線源模塊為線狀光源時，從第一行或者第一列開始，沿X軸或者Y軸方向進行逐行或逐列掃描。X射線源模塊的傳動裝置可以採用傳送帶。只要可以達到X射線源模塊的移動效果的都屬於本
【發明內容】
內。
[0023]X射線源為面狀光源時，直接可以得到整個材料的X射線投影，無需用傳送帶進行光源的位置更換。相對於線狀光源而言，面狀光源掃描速度更快，所需時間更少。
[0024]X射線成像模塊可以採用CXD模塊進行成像，也可以採用其他的成像模塊。
[0025]X射線掃描物料裝置和載物臺後，會在成像模塊上得到掃描後的圖像，該圖像傳輸給計算機，計算機通過計算得到每個像素點的值是否一致來判別該列印材料是否含有雜質或者列印的部分成品是否形變。
[0026]但是，如果X射線源模塊或者X射線成像模塊中有一個不在物料裝置的裡側，避免由於物料裝置本身所帶來的誤差，造成誤判，以及提高計算準確度。因此，在列印材料還未裝進物料裝置時，對物料裝置進行一次X射線的掃描，將採集到的圖像作為參考圖像。
[0027]X射線成像模塊將採集到的圖像傳輸給計算機，計算機通過計算得到列印材料是否含有雜質或者列印的部分成品是否形變的結果。在列印材料還未裝入前，進行一次X射線的掃描，列印材料裝入後，再進行一次X射線的掃描，計算機通過判斷兩幅圖像之間的差值進行比較，如果得到的圖像差值大於預定值，則計算機給出一個警報信號，報警模塊收到計算機給出的信號，進行報警，停止繼續列印。
[0028]報警模塊可以用簡單的蜂鳴器進行簡單的發聲，也可以用語音模塊或者其他的報警方式，只需要可以達到報警效果的都屬於本發明範疇之內。
[0029]實施例1
圖1為本發明中採用線狀光源進行掃描的3D列印材料和結構的檢測裝置。
[0030]圖1中的X射線源模塊I在物料裝置2的外側，X射線成像模塊3也在物料裝置的外側，在3D列印材料裝入物料裝置2之前，X射線源模塊I照射物料裝置2在X射線成像模塊3上成像。
[0031]X射線源模塊I逐行掃描物料裝置，X射線源模塊I實現逐行掃描的方式是:傳送帶6帶動X射線源模塊I垂直向下勻速運動，X射線源模塊I產生的X射線穿透物料裝置2在X射線成像模塊3上成像，接著，將X射線成像模塊3上採集到的物料裝置2的圖像信息傳輸給計算機4，計算機4存儲此時的圖像信息。
[0032]接著，將3D列印材料裝入物料裝置2中，此時，再進行X射線源模塊I逐行掃描物料裝置2及裝載的3D列印材料，X射線源模塊I實現逐行掃描的方式是:傳送帶6帶動X射線源模塊I垂直向下勻速運動，X射線源模塊I產生的X射線穿透物料裝置2及裝載的3D列印材料在X射線成像模塊3上成像，接著，將X射線成像模塊3上採集到的物料裝置2的圖像信息傳輸給計算機4，計算機4存儲此時的圖像信息。
[0033]計算機4對採集到的前後兩幅圖像進行對比，判斷物料裝置2中所裝載的3D列印材料中是否含有雜質。如果判斷結果為有雜質，則計算機4傳輸警報信號給報警模塊5，報警模塊5接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員物料裝置2中所裝載的3D列印材料含有雜質。
[0034]對列印結構進行檢測時的步驟與對列印材料進行檢測時的步驟基本相同，區別在於將計算機4對採集到的圖像與計算機中儲存的3D成品模型進行對比，從而判斷是否發生形變。
[0035]實施例2
圖2為本發明中採用面狀光源進行掃描的3D列印材料和結構的檢測裝置。
[0036]圖2中的X射線源模塊I在物料裝置2的外側，X射線成像模塊3也在物料裝置的內側，在3D列印材料裝入物料裝置2之前，X射線源模塊I照射物料裝置2在X射線成像模塊3上成像。
[0037]X射線源模塊I進行面掃描，X射線源模塊I產生的X射線穿透物料裝置2在X射線成像模塊3上成像，接著，將X射線成像模塊3上採集到的物料裝置2的圖像信息傳輸給計算機4，計算機4存儲此時的圖像信息。
[0038]接著，將3D列印材料裝入物料裝置2中，此時，再進行X射線源模塊I面掃描物料裝置2及裝載的3D列印材料，X射線源模塊I產生的X射線穿透物料裝置2及裝載的3D列印材料在X射線成像模塊3上成像，接著，將X射線成像模塊3上採集到的物料裝置2的圖像信息傳輸給計算機4，計算機4存儲此時的圖像信息。
[0039]計算機4對採集到的前後兩幅圖像進行對比，判斷物料裝置2中所裝載的3D列印材料中是否含有雜質。如果判斷結果為有雜質，則計算機4傳輸警報信號給報警模塊5，報警模塊5接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員物料裝置2中所裝載的3D列印材料含有雜質。
[0040]對列印結構進行檢測時的步驟與對列印材料進行檢測時的步驟基本相同，區別在於將計算機4對採集到的圖像與計算機中儲存的3D成品模型進行對比，從而判斷是否發生形變。
[0041]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
【權利要求】
1.一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置，包括用以安放3D材料的物料裝置或用以安放3D成品的載物臺，其特徵在於:所述物料裝置或載物臺的一側分別設有用以產生X射線的X射線源模塊，另一側則分別設有用以感應接收X射線的X射線成像模塊，所述X射線成像模塊與計算機電路連接，所述計算機與報警模塊電路連接。
2.根據權利要求1所述的一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置，其特徵在於:所述X射線源模塊為線狀光源或者面狀光源。
3.根據權利要求2所述的一種3D印表機列印材料和結構的檢測裝置，其特徵在於:所述X射線源模塊為線狀光源時，該裝置還包括一用以驅動線狀光源上下勻速升降的傳送帶。
4.一種基於上述裝置下的3D印表機列印材料的檢測方法，其特徵在於，其步驟如下: 1)首先通過X射線源模塊對未置放3D列印材料的物料裝置進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息； 2)將3D列印材料置入物料裝置，並再次通過物料裝置一側的X射線源模塊對置放有3D列印材料的物料裝置進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息； 3)計算機對採集到的前後兩幅圖像進行對比，判斷物料裝置中所裝載的3D列印材料中是否含有雜質；如果判斷結果為有雜質，則計算機傳輸警報信號給報警模塊，報警模塊接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員物料裝置中所裝載的3D列印材料含有雜質。
5.一種基於上述裝置下的3D印表機列印結構的檢測方法，其特徵在於，其步驟如下: O首先利用計算機軟體建模，將所要列印的3D成品模型儲存在計算機中； 2)利用3D列印裝置列印3D成品，並通過載物臺一側的X射線源模塊對已列印成型的部進行掃描，X射線成像模塊接收射線，並將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像息; 3)計算機對採集到的圖像與儲存在計算機中的3D成品模型的相應部分進行對比，判斷在載物臺上已列印出的部分是否發生形變；如果判斷結果為有形變，則計算機傳輸警報信號給報警模塊，報警模塊接受到警報信號之後，停止列印，發出警報，提醒工作人員所列印的部分出現了形變。
【文檔編號】G01N23/18GK104406997SQ201410237613
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年5月31日 優先權日:2014年5月31日
【發明者】林志賢, 郭太良, 葉芸, 胡海龍, 姚劍敏, 黃碧雲 申請人:福州大學