一種基於紅外光譜分析的3d列印檢測方法
2023-12-12 04:47:02
一種基於紅外光譜分析的3d列印檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種3D列印檢測方法，用於實時檢測當前3D列印的表面材料是否與設計樣本相符。所述3D印表機包括3D印表機本體、可移動的紅外光譜分析儀（包含紅外全反射附件）；同時配有糾錯軟體，通過對比檢測點的紅外光譜和設計樣本的標準光譜，進行糾正或選擇重新列印。本發明能實時監測列印物體所用材料的準確度，降低列印的次品率，減少不必要的材料損耗，節約時間。
【專利說明】一種基於紅外光譜分析的30列印檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於紅外光譜分析的30列印檢測方法，應用於30領域。
【背景技術】
[0002]30列印技術，是一種正在興起的新型製造技術，學術上又稱「添加製造」技術。其是基於三維「0模型數據，通過增加材料逐層製造的方式，採用直接製造與相應數學模型完全一致的三維物理實體模型的製造方法。30列印技術內容涵蓋了產品生命周期前端的「快速原型」和全生產周期的「快速製造」相關的所有列印工藝、技術、設備類別和應用。
[0003]30列印涉及的技術包括建模、測量、接口軟體、數控、精密機械、雷射、材料等多種學科的集成。30列印按材料可分為塊體材料、液態材料和粉末材料等。其具有數字製造、降維製造、堆積製造、直接製造、快速製造的特點和優勢。
[0004]30列印是採用類似噴墨印表機噴頭的工作方式。這種工藝與選擇性雷射燒結十分類似，只是將雷射燒結過程改為噴頭粘結，光柵掃描器改為粘結劑噴射頭。30列印技術發展帶來的產品技術、製造技術與管理技術的進步使企業具備快速響應市場需求的能力。30列印技術的不斷成熟將推動新材料技術和智能製造技術實現大的飛躍。
[0005]30列印技術的應用越來越廣泛，已經從早期的模型、建築等單一材料的列印擴展到食品、電子、生物等多種材料的複合列印。而30列印是較昂貴的技術，列印製造成本較高，如果多種材料的複合列印中任何一個環節出錯，都會導致出現列印產品的次品，從而增加整體的成本。通過本專利實時檢測當前30列印的表面材料是否與設計樣本相符，利用可移動的紅外光譜分析儀實時監測，可以從而提高30列印出三維實體的質量以及列印產品良品的成功率。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種基於紅外光譜分析的30列印檢測方法，有助於30列印過程的自我糾錯，保障列印效果。
[0007]本發明的技術方案在於:
一種基於紅外光譜分析的30列印檢測方法，其特徵在於，按如下步驟進行:
1)提供一系統，該系統包括具有紅外光譜分析檢測、糾錯系統的30印表機，還包括30印表機本體，所述30印表機本體包括30列印頭，列印臺，列印原料盒、30印表機機械組件、列印控制組件、設備電路；印表機內部配有紅外光譜分析裝置，所述紅外光譜分析裝置配有全反射附件，所述30印表機連接的計算機具有紅外譜庫；30印表機還包括雷射切割刀，在誤差範圍內可以對列印錯誤的地方進行修改。；
2)通過紅外光譜分析裝置將各列印材料的光譜信息存放到紅外譜庫；
3)設計列印圖紙；
4)根據列印材料劃分模塊；
5)設定誤差允許範圍； 6)列印開始時，利用紅外光譜分析裝置對各模塊的列印材料進行光譜分析，將收集到的數據傳到計算機，形成譜圖；
7)將所獲得的譜圖與計算機紅外譜庫中儲存的光譜集對比，判斷所列印材料是否正確；
8)步驟7的判斷結果為正確時，判斷列印是否完成，若未完成則繼續下一列印層的列印，並繼續採集光譜信息及譜圖比對；若完成列印過程，則結束列印；
9)步驟7的判斷結果為不正確，判斷誤差範圍是否超過設定值；
10)如超過，則判斷屬於第一種錯誤還是第二種錯誤；如未超過時，則繼續下一列印層的列印，並繼續採集光譜信息及譜圖比對；
11)當屬於第一種錯誤時，刮除錯誤部分或重新列印；當屬於第二種錯誤時，更改程序填補未列印部分。
[0008]本發明的優點在於:
本發明在現有30印表機的供料模塊中加入30列印材料的檢測模塊，可以減少由於列印材料中含有雜質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】
[0009]圖1為本發明實施例的流程圖。
[0010]圖2為本發明實施例中的修複流程圖。
[0011]圖3為本發明實施例的硬體系統。
【具體實施方式】
[0012]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。
[0013]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3，本發明涉及一種基於紅外光譜分析的30列印檢測方法，按如下步驟進行:
1)提供一系統，該系統包括具有紅外光譜分析檢測、糾錯系統的30印表機，還包括30印表機本體，所述30印表機本體包括30列印頭1，列印臺2，列印原料盒3、30印表機機械組件、列印控制組件、設備電路；印表機內部配有紅外光譜分析裝置4，所述紅外光譜分析裝置配有全反射附件，所述30印表機連接的計算機5具有紅外譜庫；30印表機還包括雷射切割刀6，在誤差範圍內可以對列印錯誤的地方進行修改，如圖3所示；
2)通過紅外光譜分析裝置將各列印材料的光譜信息存放到紅外譜庫；
3)設計列印圖紙；
4)根據列印材料劃分模塊
5)設定誤差允許範圍
6)列印開始時，利用紅外光譜分析裝置對列印材料進行光譜分析，將收集到的數據傳到計算機，形成譜圖；
7)將所獲得的譜圖與計算機紅外譜庫中儲存的光譜集對比，判斷所列印材料是否正確；
8)步驟7的判斷結果為正確時，判斷列印是否完成，若未完成則繼續下一列印層的列印，並繼續採集光譜信息及譜圖比對；若完成列印過程，則結束列印；
9)步驟7的判斷結果為不正確，判斷誤差範圍是否超過設定值；
10)如超過，則判斷屬於第一種錯誤還是第二種錯誤；如未超過時，則繼續下一列印層的列印，並繼續採集光譜信息及譜圖比對；
11)當屬於第一種錯誤時，刮除錯誤部分或重新列印；當屬於第二種錯誤時，更改程序填補未列印部分。
[0014]該紅外光譜分析裝置安裝於30印表機內壁，可全方位(上下、左右、前後),移動。控制、移動紅外光譜分析裝置檢測在列印過程中檢測30列印物體的所用材料是否正確。
[0015]該紅外光譜分析裝置內有麥可遜幹涉儀。紅外光譜分析儀器的種類有:1.稜鏡和光柵光譜儀。屬於色散型，它的單色器為稜鏡或光柵，屬單通道測量。2.傅立葉變換紅外光譜儀。它是非色散型的，其核心部分是一臺雙光束幹涉儀。當儀器中的動鏡移動時，經過幹涉儀的兩束相干光間的光程差就改變，探測器所測得的光強也隨之變化，從而得到幹涉圖。經過傅立葉變換的數學運算後，就可得到入射光的光譜。這種儀器的優點:①多通道測量，使信噪比提高。②光通量高，提高了儀器的靈敏度。③波數值的精確度可達0.01釐米。④增加動鏡移動距離，可使分辨本領提高。⑤工作波段可從可見區延伸到毫米區，可以實現遠紅外光譜的測定。
[0016]該紅外光譜分析裝置帶有全反射附件。利用衰減全反射技術以往需花幾十分鐘的檢驗，可在幾秒鐘內完成，大大提高了檢驗速度；操作方便。實驗結果表明，該方法操作方便、測量靈敏度高，可得到高質量的紅外譜圖。該方法對測定樣品具有非破壞性，無需預處理等優點。
[0017]該30印表機在列印過程中與控制計算機保持實時連接。該計算機中存有常見的標準紅外譜圖集(如:?也161'紅外譜圖集學會譜圖集、八?I光譜圖集等),用於與上述裝置所採集的光譜進行對比，校驗列印所用的材料是否正確。
[0018]發現錯誤時，判斷錯誤的面積是否在允許範圍內(這個允許在設計圖中根據個人需求進行設計),若在範圍內繼續列印，若超出允許範圍，判斷錯誤的種類:1、使用錯誤材料；2、所規定的位置未列印。在錯誤1的情況下，可根據具體情況選擇繼續列印，或暫停刮除錯誤部分繼續列印，或終止列印；在錯誤2的情況下，可更改程序填補未列印的地方。
[0019]具體實施過程如下:
列印過程中，每當列印頭更換材料時，紅外光譜分析裝置啟動，根據軟體計算出紅外發射位置，並移動到位發出紅外光，利用衰減全反射技術，將收集到的數據傳到計算機，形成譜圖，與計算機中儲存的光譜集對比，判斷所列印材料是否正確。發現錯誤時，以檢測點為中心，以設定半徑的圓的邊緣上任取三點進行檢測，若有兩點未出現錯誤，說明在誤差允許範圍內。
[0020]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】
1.一種基於紅外光譜分析的3D列印檢測方法，其特徵在於，按如下步驟進行: 1)提供一系統，該系統包括具有紅外光譜分析檢測、糾錯系統的3D印表機，還包括3D印表機本體，所述3D印表機本體包括3D列印頭(I)，列印臺(2 )，列印原料盒(3 )、3D印表機機械組件、列印控制組件、設備電路；印表機內部配有紅外光譜分析裝置(4)，所述紅外光譜分析裝置配有全反射附件，所述3D印表機連接的計算機(5)具有紅外譜庫；3D印表機還包括雷射切割刀(6)，在誤差範圍內可以對列印錯誤的地方進行修改； 2)通過將各列印材料的光譜信息存放到紅外譜庫，並導入與印表機相連接的計算機(5)； 3)設計列印圖紙； 4)根據列印材料劃分模塊； 5)設定誤差允許範圍； 6)列印開始時，利用紅外光譜分析裝置(4)對各模塊的列印材料進行光譜分析，將收集到的數據傳到計算機，形成譜圖； 7)將所獲得的譜圖與計算機(5)紅外譜庫中儲存的光譜集對比，判斷所列印材料是否正確； 8)步驟7的判斷結果為正確時，判斷列印是否完成，若未完成則繼續下一列印層的列印，並繼續採集光譜信息及譜圖比對；若完成列印過程，則結束列印； 9)步驟7的判斷結果為不正確，判斷誤差範圍是否超過設定值； 10)如超過，則判斷屬於第一種錯誤還是第二種錯誤；如未超過時，則繼續下一列印層的列印，並繼續採集光譜信息及譜圖比對； 11)當屬於第一種錯誤時，刮除錯誤部分或重新列印；當屬於第二種錯誤時，更改程序填補未列印部分。
【文檔編號】G01N21/25GK104400998SQ201410237595
【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】郭太良, 葉芸, 林志賢, 胡海龍, 姚劍敏, 陳伯豪 申請人:福州大學