本發(fā)明涉及3d打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3d打印閉環(huán)控制方法、裝置、3d打印機和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

3d打印是采用熔融沉積制造(fuseddepositionmodeling，以下簡稱fdm)工藝進(jìn)行打印三維物體的技術(shù)。在當(dāng)前3d打印機中應(yīng)用fdm工藝，將絲狀的abs、尼龍等熱塑性材料輸入打印噴頭中，熱塑性材料在打印噴頭內(nèi)被加熱熔化，通過驅(qū)動機構(gòu)控制打印噴頭沿所要打印的三維物體的截面輪廓和填充軌跡運動，將熔化的熱塑性材料擠出，熔化的熱塑性材料迅速凝固，并與周圍的材料凝結(jié)，以打印出三維物體。

當(dāng)前3d打印機主要采用開環(huán)控制方式控制驅(qū)動機構(gòu)沿x軸、y軸和z軸方向移動，無法精確控制打印精度和質(zhì)量。這種開環(huán)控制方式?jīng)]有實時監(jiān)控打印效果，如對于表面質(zhì)量較差、物體翹邊、移動或打印精度不符合預(yù)期等異常效果無法進(jìn)行實時監(jiān)控處理，而打印過程存在異常效果的三維物體多為不合格產(chǎn)品，使得打印出的產(chǎn)品不合格率較高，導(dǎo)致打印材料和打印時間的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種3d打印閉環(huán)控制方法、裝置、3d打印機和存儲介質(zhì)，以解決當(dāng)前3d打印閉環(huán)控制過程無法對打印效果異常進(jìn)行實時監(jiān)控處理所存在的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

第一方面，本發(fā)明提供一種3d打印閉環(huán)控制方法，包括：

控制驅(qū)動模塊依據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型中每一層預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打??；

控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)；

計算所述實際打印參數(shù)相對于所述預(yù)設(shè)打印參數(shù)的實際誤差值；

判斷所述實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

若所述實際誤差值在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則獲取補償調(diào)整參數(shù)，基于所述補償調(diào)整參數(shù)控制所述驅(qū)動模塊進(jìn)行下一層打印；

若所述實際誤差值不在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則控制所述驅(qū)動模塊停止打印。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)打印參數(shù)包括多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)，每一所述預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)包括預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)和預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)；

所述實際打印參數(shù)包括多個實際圖像輪廓坐標(biāo)，每一所述實際圖像輪廓坐標(biāo)包括實際x軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)；

所述計算所述實際打印參數(shù)相對于所述預(yù)設(shè)打印參數(shù)的實際誤差值，包括：

基于多個所述預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)計算預(yù)設(shè)x軸最大距離；

基于多個所述實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際x軸坐標(biāo)計算實際x軸最大距離；

基于所述預(yù)設(shè)x軸最大距離和所述實際x軸最大距離計算x軸實際誤差；

基于多個所述預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和多個所述實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際y軸坐標(biāo)，計算y軸實際誤差；

判斷判斷所述實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，包括：

判斷所述x軸實際誤差是否在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

判斷所述y軸實際誤差是否在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

若所述x軸實際誤差在所述x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，且所述y軸實際誤差在所述y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)定所述實際誤差值在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

若所述x軸實際誤差不在所述x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，或所述y軸實際誤差不在所述y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)定所述實際誤差值不在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，所述基于多個所述預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和多個所述實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際y軸坐標(biāo)，計算y軸實際誤差，包括：

比較所述預(yù)設(shè)x軸最大距離和所述實際x軸最大距離的大??；

若所述預(yù)設(shè)x軸最大距離大于或等于所述實際x軸最大距離，則基于所述預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)，計算每一所述預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與所述實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有所述y軸差值的方差作為所述y軸實際誤差；

若所述預(yù)設(shè)x軸最大距離小于所述實際x軸最大距離，則基于所述實際x軸坐標(biāo)，計算每一所述預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與所述實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有所述y軸差值的方差作為所述y軸實際誤差。

優(yōu)選地，所述獲取補償調(diào)整參數(shù)，包括：

獲取當(dāng)前位置的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)的當(dāng)前y軸距離差值；

基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型獲取當(dāng)前位置的下一步y(tǒng)軸移動距離；

基于所述當(dāng)前y軸距離差值和所述下一步y(tǒng)軸移動距離，獲取目標(biāo)y軸移動距離；

基于所述目標(biāo)y軸移動距離和步進(jìn)電機每步移動距離，獲取所述步進(jìn)電機的目標(biāo)移動步數(shù)，將所述目標(biāo)移動步數(shù)作為所述補償調(diào)整參數(shù)輸出。

優(yōu)選地，所述控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)，包括：

獲取所述驅(qū)動模塊的當(dāng)前打印進(jìn)度；

判斷所述當(dāng)前打印進(jìn)度是否完成所述當(dāng)前打印層的打??；

若完成所述當(dāng)前打印層的打印，則輸出打印完成信號；

基于所述打印完成信號，控制所述視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)。

第二方面，本發(fā)明還提供一種3d打印閉環(huán)控制裝置，包括：

驅(qū)動控制模塊，用于控制驅(qū)動模塊依據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型中每一層預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打?。?/p>

捕捉控制模塊，用于控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)；

誤差計算模塊，用于計算所述實際打印參數(shù)相對于所述預(yù)設(shè)打印參數(shù)的實際誤差值；

比較判斷模塊，用于判斷所述實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

第一處理模塊，用于在所述實際誤差值在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，獲取補償調(diào)整參數(shù)，基于所述補償調(diào)整參數(shù)控制所述驅(qū)動模塊進(jìn)行下一層打印；

第二處理模塊，用于在所述實際誤差值不在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，控制所述驅(qū)動模塊停止打印。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)打印參數(shù)包括多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)，每一所述預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)包括預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)和預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)；

所述實際打印參數(shù)包括多個實際圖像輪廓坐標(biāo)，每一所述實際圖像輪廓坐標(biāo)包括實際x軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)；

所述誤差計算模塊包括：

預(yù)設(shè)距離計算單元，用于基于多個所述預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)計算預(yù)設(shè)x軸最大距離；

實際距離計算單元，用于基于多個所述實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際x軸坐標(biāo)計算實際x軸最大距離；

x軸誤差計算單元，用于基于所述預(yù)設(shè)x軸最大距離和所述實際x軸最大距離計算x軸實際誤差；

y軸誤差計算單元，用于基于多個所述預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和多個所述實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際y軸坐標(biāo)，計算y軸實際誤差；

所述y軸誤差計算單元包括：

距離大小比較子單元，用于比較所述預(yù)設(shè)x軸最大距離和所述實際x軸最大距離的大??；

第一誤差計算子單元，用于在所述預(yù)設(shè)x軸最大距離大于或等于所述實際x軸最大距離時，基于所述預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)，計算每一所述預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與所述實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有所述y軸差值的方差作為所述y軸實際誤差；

第二誤差計算子單元，用于在所述預(yù)設(shè)x軸最大距離小于所述實際x軸最大距離時基于所述實際x軸坐標(biāo)，計算每一所述預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與所述實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有所述y軸差值的方差作為所述y軸實際誤差；

所述比較判斷模塊包括：

第一比較判斷單元，用于判斷所述x軸實際誤差是否在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

第二比較判斷單元，用于判斷所述y軸實際誤差是否在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

第一結(jié)果認(rèn)定單元，用于在所述x軸實際誤差在所述x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，且所述y軸實際誤差在所述y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，認(rèn)定所述實際誤差值在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

第二結(jié)果認(rèn)定單元，用于在所述x軸實際誤差不在所述x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，或所述y軸實際誤差不在所述y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，認(rèn)定所述實際誤差值不在所述預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)；

所述捕捉控制模塊包括：

進(jìn)度獲取單元，用于獲取所述驅(qū)動模塊的當(dāng)前打印進(jìn)度；

進(jìn)度監(jiān)控單元，用于判斷所述當(dāng)前打印進(jìn)度是否完成所述當(dāng)前打印層的打??；

信號輸出單元，用于在完成所述當(dāng)前打印層的打印時，輸出打印完成信號；

捕捉控制單元，用于基于所述打印完成信號，控制所述視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)。

優(yōu)選地，所述獲取補償調(diào)整參數(shù)，包括：

獲取當(dāng)前位置的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)的當(dāng)前y軸距離差值；

基于所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型獲取當(dāng)前位置的下一步y(tǒng)軸移動距離；

基于所述當(dāng)前y軸距離差值和所述下一步y(tǒng)軸移動距離，獲取目標(biāo)y軸移動距離；

基于所述目標(biāo)y軸移動距離和步進(jìn)電機每步移動距離，獲取所述步進(jìn)電機的目標(biāo)移動步數(shù)，將所述目標(biāo)移動步數(shù)作為所述補償調(diào)整參數(shù)輸出。

第三方面，本發(fā)明還提供一種3d打印機，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的3d打印閉環(huán)控制方法。

第四方面，本發(fā)明還提供一種非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的3d打印閉環(huán)控制方法。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：本發(fā)明所提供的3d打印閉環(huán)控制方法、裝置、3d打印機和存儲介質(zhì)，通過視覺捕捉模塊實時獲取實際打印參數(shù)，基于實際打印參數(shù)與預(yù)設(shè)打印參數(shù)計算實際誤差值，判斷實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，以確定是基于獲取到的補償調(diào)整參數(shù)進(jìn)行打印控制還是直接控制停止打印。這種采用閉環(huán)控制方式，可實時監(jiān)控打印過程中的異常效果，基于異常效果獲取補償調(diào)整參數(shù)進(jìn)行打印控制，以提高打印產(chǎn)品的合格度；或基于異常效果直接停止打印，從而節(jié)省打印材料和打印時間。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例1中3d打印閉環(huán)控制方法的一流程圖。

圖2是本發(fā)明實施例2中3d打印閉環(huán)控制裝置的一原理框圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)敘述體現(xiàn)本發(fā)明特征和優(yōu)點的的具體實施方式。本發(fā)明中提供的上、下、左、右、頂和底等方位，僅用于說明各部件之間的相對位置關(guān)系，并不限定本發(fā)明中各部件具體安裝方位。

實施例1

圖1是本實施例中的3d打印閉環(huán)控制方法的流程圖。該3d打印閉環(huán)控制方法應(yīng)用在3d打印機中，該3d打印機包括控制模塊、與控制模塊相連的驅(qū)動模塊和與控制模塊相連的視覺捕捉模塊。其中，控制模塊包括處理器和存儲器，該存儲器中存儲有計算機程序，當(dāng)處理器執(zhí)行該計算程序時實現(xiàn)該3d打印閉環(huán)控制方法。該驅(qū)動模塊包括設(shè)置在打印平臺上方的打印噴頭和用于帶動打印噴頭沿x軸、y軸和z軸方向移動的移動組件。打印時，控制模塊控制移動組件沿x軸、y軸和z軸方向移動，并控制打印噴頭融化熱塑性材料、擠出并定型。該視覺捕捉模塊采用雙目立體視覺攝像機，該雙目立體視覺攝像機設(shè)置在打印平臺上方，以便實時對驅(qū)動模塊打印在打印平臺上的物體進(jìn)行拍攝，并將拍攝后的實際圖像發(fā)送給控制模塊，控制模塊基于實際圖像和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模塊判斷是否存在異常，以實現(xiàn)閉環(huán)控制3d打印過程。

如圖1所示，該3d打印閉環(huán)控制方法包括如下步驟：

s10：控制驅(qū)動模塊依據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型中每一層預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印。

由于fdm工藝是一種層疊式打印技術(shù)，因此，在3d打印機打印三維物體過程中，需預(yù)先輸入預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型，該預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型包括所要打印的三維物體的層數(shù)，每一層對應(yīng)設(shè)有預(yù)設(shè)打印參數(shù)，該預(yù)設(shè)打印參數(shù)與該層所要打印的輪廓圖像和填充軌跡相關(guān)聯(lián)。本實施例中，控制模塊控制驅(qū)動模塊逐層依據(jù)其對應(yīng)的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印，如先依據(jù)第1層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印，再依據(jù)第2層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印……直到依據(jù)最后1層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印。

本實施例中，預(yù)設(shè)打印參數(shù)包括多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)，每一預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)包括預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)和預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)。在打印平臺上打印三維物體時，需保證每層所要打印的輪廓圖像無較大誤差，否則可能打印出的三維物體質(zhì)量較差，為不合格產(chǎn)品。若任一層所要打印的輪廓圖像誤差較大，可能存在表面質(zhì)量較差、物體翹邊、移動和打印精度不符合該層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)。因此，需預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型設(shè)置時，需設(shè)置對應(yīng)的打印層數(shù)，每一層通過多個預(yù)設(shè)圖像輪廓點及其位置限定該層所要打印的物體的預(yù)設(shè)輪廓。其中，每個預(yù)設(shè)圖像輪廓點的位置表現(xiàn)為預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)。

s20：控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)。

本實施例中，采用設(shè)置在打印平臺上方的雙目立體視覺攝像機作為視覺捕捉模塊，實時拍攝打印在打印平臺上的物體的當(dāng)前打印層的實際圖像，并將所拍攝到的實際圖像發(fā)送給控制模塊，以使控制模型基于該實際圖像與預(yù)設(shè)打印參數(shù)確定當(dāng)前打印層的打印是否存在打印異常，并進(jìn)行閉環(huán)控制，以調(diào)整下一層物體的打印。

本實施例中，實際打印參數(shù)包括多個實際圖像輪廓坐標(biāo)，每一實際圖像輪廓坐標(biāo)包括實際x軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)。由于預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型中設(shè)置每一層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)，該預(yù)設(shè)打印參數(shù)中通過多個預(yù)設(shè)圖像輪廓點及其位置限制該層所要打印的物體的輪廓。相應(yīng)地，視覺捕捉模塊通過實時采集物體的當(dāng)前打印層的實際圖像，并將該實際圖像發(fā)送給控制模塊；控制模塊基于實際圖像獲取當(dāng)前打印層的實際輪廓。該實際輪廓由多個實際圖像輪廓點及其位置進(jìn)行限定，而每個實際圖像輪廓點的位置表現(xiàn)為實際圖像輪廓坐標(biāo)。

步驟s20中，控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)，具體包括如下步驟：

s21：獲取驅(qū)動模塊的當(dāng)前打印進(jìn)度。

其中，驅(qū)動模塊在打印過程依據(jù)該層對應(yīng)的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印控制，每打印完一個預(yù)設(shè)圖像輪廓點給控制模塊發(fā)送一個反饋信號，以使控制模塊實際獲取驅(qū)動模塊的當(dāng)前打印進(jìn)度。

s22：判斷當(dāng)前打印進(jìn)度是否完成當(dāng)前打印層的打印。

控制模塊根據(jù)步驟s21中接收到反饋信號判斷是否完成當(dāng)前打印層的打印。具體地，在預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型包括所要打印的三維物體的層數(shù)和每一層對應(yīng)的預(yù)設(shè)打印參數(shù)，將相鄰層之間銜接處的預(yù)設(shè)圖像輪廓點設(shè)有定位圖像輪廓點。當(dāng)控制模塊接收到的反饋信號是定位圖像輪廓點對應(yīng)的反饋信號時，即可獲知當(dāng)前打印進(jìn)度是已完成當(dāng)前打印層的打印。

s23：若完成當(dāng)前打印層的打印，則輸出打印完成信號。

可以理解地，若控制模塊根據(jù)接收到的反饋信號確定當(dāng)前打印層的打印工作已完成，可輸出打印完成信號。

s24：基于打印完成信號，控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)。

具體地，控制模塊基于獲取到的打印完成信號，給視覺捕捉模塊發(fā)送控制指令，以控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)，即控制視覺捕捉模塊拍攝當(dāng)前打印層的實際圖像，并將該實際圖像反饋給控制模塊。

可以理解地，通過實時監(jiān)控驅(qū)動模塊的當(dāng)前打印進(jìn)度，并在當(dāng)前打印進(jìn)度是已完成當(dāng)前打印層的打印時，才控制視覺捕捉模塊捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)，以實現(xiàn)對當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)的精確控制，保證后續(xù)計算的準(zhǔn)確率。

s30：計算實際打印參數(shù)相對于預(yù)設(shè)打印參數(shù)的實際誤差值。

即以預(yù)設(shè)打印參數(shù)為參考，計算實際打印參數(shù)相對于預(yù)設(shè)打印參數(shù)的實際誤差值，以便基于該實際誤差值確定當(dāng)前打印層的打印過程是否存在打印異常，在存在打印異常時分別執(zhí)行不同操作，以實際對3d打印的閉環(huán)控制，提高打印精度和打印效率，降低打印產(chǎn)品的不合格率，并節(jié)省打印時間和打印材料。

步驟s30中，計算實際打印參數(shù)相對于預(yù)設(shè)打印參數(shù)的實際誤差值，具體包括如下步驟：

s31：基于多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)計算預(yù)設(shè)x軸最大距離。

本實施例中，當(dāng)前打印層對應(yīng)設(shè)置的預(yù)設(shè)打印參數(shù)中設(shè)有多個預(yù)設(shè)圖像輪廓點，每個預(yù)設(shè)圖像輪廓點可用預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)來表示?？苫诙鄠€預(yù)設(shè)圖像輪廓點對應(yīng)的預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)確定當(dāng)前打印層在x軸方向的最大距離，即預(yù)設(shè)x軸最大距離。其中，該預(yù)設(shè)x軸最大距離的計算包括如下兩個步驟：計算多個預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)中任意兩個預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)的差值的絕對值；選取絕對值最大的兩個預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)的差值作為該預(yù)設(shè)x軸最大距離。

s32：基于多個實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際x軸坐標(biāo)計算實際x軸最大距離。

本實施例中，當(dāng)前打印層對應(yīng)設(shè)置的實際打印參數(shù)中設(shè)有多個實際圖像輪廓點，每個實際圖像輪廓點可用實際圖像輪廓坐標(biāo)來表示。可基于多個實際圖像輪廓點對應(yīng)的實際x軸坐標(biāo)確定當(dāng)前打印層在x軸方向的最大距離，即實際x軸最大距離。其中，該實際x軸最大距離的計算包括如下兩個步驟：計算多個實際x軸坐標(biāo)中任意兩個實際x軸坐標(biāo)的差值的絕對值；選取絕對值最大的兩個實際x軸坐標(biāo)的差值作為該實際x軸最大距離。

s33：基于預(yù)設(shè)x軸最大距離和實際x軸最大距離計算x軸實際誤差。

其中，計算預(yù)設(shè)x軸最大距離和實際x軸最大距離的差值作為x軸實際誤差。在基于每一層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印控制時，每一層的預(yù)設(shè)x軸最大距離是確定的，如果實際打印獲取到的實際x軸最大距離與預(yù)設(shè)x軸最大距離的x軸實際誤差較大，可能存在打印異常，需進(jìn)行補償調(diào)整或停止打印。

s34：基于多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和多個實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際y軸坐標(biāo)，計算y軸實際誤差。

在基于每一層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印控制時，需實時獲取y軸實際誤差，以便基于y軸實際誤差確定是否存在打印異常，從而進(jìn)行補償調(diào)整或停止打印。

進(jìn)一步地，步驟s34具體包括如下步驟：

s341：比較預(yù)設(shè)x軸最大距離和實際x軸最大距離的大小。

s342：若預(yù)設(shè)x軸最大距離大于或等于實際x軸最大距離，則基于預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)，計算每一預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有y軸差值的方差作為y軸實際誤差。

s343：若預(yù)設(shè)x軸最大距離小于實際x軸最大距離，則基于實際x軸坐標(biāo)，計算每一預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有y軸差值的方差作為y軸實際誤差。

本實施例中，設(shè)x為實際x軸坐標(biāo)，x’為預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)，y為實際y軸坐標(biāo)，y’為預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)，dmaxx'為預(yù)設(shè)x軸最大距離，dmaxx為實際x軸最大距離。則步驟s342可用如下公式表示：dmaxx'≥dmaxx，則步驟s343可用如下公式表示：dmaxx>dmaxx'，則

s40：判斷實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

即控制模塊判斷實際誤差值是否在該預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型配置時設(shè)置的預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，該預(yù)設(shè)誤差范圍可以為±5％?？梢岳斫獾?，若實際誤差值在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則說明當(dāng)前打印層的打印基本上不存在打印異常；反之，若實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則說明當(dāng)前打印層的打印存在打印異常。

步驟s40中，判斷判斷實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，具體包括如下步驟：

s41：判斷x軸實際誤差是否在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

其中，預(yù)設(shè)誤差范圍包括x軸預(yù)設(shè)誤差范圍；本實施例中，將步驟s33計算出的x軸實際誤差和x軸預(yù)設(shè)誤差范圍進(jìn)行比較，以確定當(dāng)前打印層的x軸打印是否存在異常。

s42：判斷y軸實際誤差是否在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

其中，預(yù)設(shè)誤差范圍還包括y軸預(yù)設(shè)誤差范圍；本實施例中，將步驟s34計算出的y軸實際誤差與y軸預(yù)設(shè)誤差范圍進(jìn)行比較，以確定當(dāng)前打印層的y軸打印是否存在異常。

s43：若x軸實際誤差在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，且y軸實際誤差在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)定實際誤差值在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

可以理解地，只有x軸實際誤差在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍和y軸實際誤差在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)這兩個條件同時滿足時，才可認(rèn)定實際誤差值在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，執(zhí)行步驟s50。

s44：若x軸實際誤差不在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，或y軸實際誤差不在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)定實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

可以理解地，只要x軸實際誤差不在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍和y軸實際誤差不在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)這兩個條件中的一個滿足時，就認(rèn)定實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，執(zhí)行步驟s60。

s50：若實際誤差值在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則獲取補償調(diào)整參數(shù)，基于補償調(diào)整參數(shù)控制驅(qū)動模塊進(jìn)行下一層打印。

可以理解地，若實際誤差值在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則說明當(dāng)前打印層的打印基本上不存在較大異常，打印出的成品合格機率高，需繼續(xù)控制驅(qū)動模塊進(jìn)行下一層打印。而在控制驅(qū)動模塊進(jìn)行下一層打印時，先獲取補償調(diào)整參數(shù)，以使控制模塊基于該補償調(diào)整參數(shù)而非原有的預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印控制，以提高打印精度，可避免多層實際誤差值累加，使得打印到最上層時實際誤差值較大，甚至超過預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，導(dǎo)致成品的不合格機率增加，并浪費打印時間和打印材料。

步驟s50中，獲取補償調(diào)整參數(shù)，包括：

s51：獲取當(dāng)前位置的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)的當(dāng)前y軸距離差值。

在打印控制過程中，控制模塊給驅(qū)動模塊輸出控制指令，以使驅(qū)動模塊在打印平臺上依序打印多個預(yù)設(shè)圖像輪廓點；而每打印完一個預(yù)設(shè)圖像輪廓點時會給控制模塊發(fā)送一個反饋信號。控制模塊接收反饋信號后，可獲取打印噴頭所在的當(dāng)前位置的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)，將預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)相減，其差值作為當(dāng)前y軸距離差值輸出。

s52：基于預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型獲取當(dāng)前位置的下一步y(tǒng)軸移動距離。

具體地，控制模塊接收到反饋信號后，查詢預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型，以獲取當(dāng)前位置的下一步y(tǒng)軸移動距離。在當(dāng)前打印控制過程中，可基于下一步y(tǒng)軸移動距離與步進(jìn)電機每步移動距離的商計算原始移動步數(shù)，以實現(xiàn)移動控制，但此時，未考慮打印過程中的誤差，可能影響打印精度。

s53：基于當(dāng)前y軸距離差值和下一步y(tǒng)軸移動距離，獲取目標(biāo)y軸移動距離。

本實施例中，將當(dāng)前y軸距離差值和下一步y(tǒng)軸移動距離的和值作為目標(biāo)y軸移動距離輸出。若當(dāng)前y軸距離差值為正數(shù)，則說明當(dāng)前位置打印時，其實際打印的實際y軸坐標(biāo)未達(dá)到預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)，使得目標(biāo)y軸移動距離需比下一步y(tǒng)軸移動距離長。相應(yīng)地，若當(dāng)前y軸距離差值為負(fù)數(shù)，則說明當(dāng)前位置打印時，其實際打印的實際y軸坐標(biāo)超過預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)，使得目標(biāo)y軸移動距離比下一步y(tǒng)軸移動距離短。因此，可基于該目標(biāo)y軸移動距離實現(xiàn)補償移動控制，從而提高打印精度。

s54：基于目標(biāo)y軸移動距離和步進(jìn)電機每步移動距離，獲取步進(jìn)電機的目標(biāo)移動步數(shù)，將目標(biāo)移動步數(shù)作為補償調(diào)整參數(shù)輸出。

其中，將目標(biāo)y軸移動距離和步進(jìn)電機每步移動距離的商作為步進(jìn)電機的目標(biāo)移動步數(shù)，基于該目標(biāo)移動步數(shù)控制下一步打印，以提高打印精度。本實施例中采用閉環(huán)控制方法，實時獲取經(jīng)過補償計算獲取的目標(biāo)y軸移動距離，該目標(biāo)y軸移動距離克服當(dāng)前位置打印時存在的誤差，從而保證下一步打印的打印精度，避免誤差累積，影響最后打印成品的打印質(zhì)量。

本實施例中，設(shè)n’為目標(biāo)移動步數(shù)，p為步進(jìn)電機每步移動距離，y為實際y軸坐標(biāo)，y’為預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)，則其n’為目標(biāo)移動步數(shù)的計算公式如下：n'＝s/p+(y'-y)/p，其中，s/p是原始移動步數(shù)，(y'-y)/p是補償移動步數(shù)。

s60：若實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則控制驅(qū)動模塊停止打印。

可以理解地，若實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，則說明當(dāng)前打印層的打印存在較大異常，使得打印的成品不合格，為了節(jié)省打印時間和打印材料，控制模塊在判斷任一層的實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，即控制驅(qū)動模塊停止打印。

本實施例所提供的3d打印閉環(huán)控制方法中，通過視覺捕捉模塊實時獲取實際打印參數(shù)，基于實際打印參數(shù)與預(yù)設(shè)打印參數(shù)計算實際誤差值，判斷實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，以確定是基于獲取到的補償調(diào)整參數(shù)進(jìn)行打印控制還是直接控制停止打印。這種采用閉環(huán)控制方式，可實時監(jiān)控打印過程中的異常效果，基于異常效果獲取補償調(diào)整參數(shù)進(jìn)行打印控制，以提高打印產(chǎn)品的合格度；或基于異常效果直接停止打印，從而節(jié)省打印材料和打印時間。

實施例2

圖2示出本實施例中的3d打印閉環(huán)控制裝置的一原理框圖。該3d閉環(huán)控制裝置是與實施例1中3d打印閉環(huán)控制一一對應(yīng)的裝置。如圖2所示，該3d打印閉環(huán)控制裝置包括驅(qū)動控制模塊10、捕捉控制模塊20、誤差計算模塊30、比較判斷模塊40、第一處理模塊50和第二處理模塊60。其中，驅(qū)動控制模塊10、捕捉控制模塊20、誤差計算模塊30、比較判斷模塊40、第一處理模塊50和第二處理模塊60的實現(xiàn)功能與實施例1中對應(yīng)的步驟一一對應(yīng)，為避免贅述，本實施例不一一詳述。

驅(qū)動控制模塊10，用于控制驅(qū)動模塊依據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型中每一層預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行打印。

捕捉控制模塊20，用于控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)。

誤差計算模塊30，用于計算實際打印參數(shù)相對于預(yù)設(shè)打印參數(shù)的實際誤差值。

比較判斷模塊40，用于判斷實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

第一處理模塊50，用于在實際誤差值在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，獲取補償調(diào)整參數(shù)，基于補償調(diào)整參數(shù)控制驅(qū)動模塊進(jìn)行下一層打印。

第二處理模塊60，用于在實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，控制驅(qū)動模塊停止打印。

優(yōu)選地，預(yù)設(shè)打印參數(shù)包括多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)，每一預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)包括預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)和預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)。

實際打印參數(shù)包括多個實際圖像輪廓坐標(biāo)，每一實際圖像輪廓坐標(biāo)包括實際x軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)。

誤差計算模塊30包括預(yù)設(shè)距離計算單元31、實際距離計算單元32、x軸誤差計算單元33和y軸誤差計算單元34。

預(yù)設(shè)距離計算單元31，用于基于多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)計算預(yù)設(shè)x軸最大距離。

實際距離計算單元32，用于基于多個實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際x軸坐標(biāo)計算實際x軸最大距離。

x軸誤差計算單元33，用于基于預(yù)設(shè)x軸最大距離和實際x軸最大距離計算x軸實際誤差。

y軸誤差計算單元34，用于基于多個預(yù)設(shè)圖像輪廓坐標(biāo)的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和多個實際圖像輪廓坐標(biāo)的實際y軸坐標(biāo)，計算y軸實際誤差。

其中，y軸誤差計算單元34包括距離大小比較子單元341、第一誤差計算子單元342和第二誤差計算子單元343。

距離大小比較子單元341，用于比較預(yù)設(shè)x軸最大距離和實際x軸最大距離的大小。

第一誤差計算子單元342，用于在預(yù)設(shè)x軸最大距離大于或等于實際x軸最大距離時，基于預(yù)設(shè)x軸坐標(biāo)，計算每一預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有y軸差值的方差作為y軸實際誤差。

第二誤差計算子單元343，用于在預(yù)設(shè)x軸最大距離小于實際x軸最大距離時基于實際x軸坐標(biāo)，計算每一預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)與實際y軸坐標(biāo)的y軸差值，將所有y軸差值的方差作為y軸實際誤差。

比較判斷模塊40包括第一比較判斷單元41、第二比較判斷單元42、第一結(jié)果認(rèn)定單元43和第二結(jié)果認(rèn)定單元44。

第一比較判斷單元41，用于判斷x軸實際誤差是否在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

第二比較判斷單元42，用于判斷y軸實際誤差是否在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

第一結(jié)果認(rèn)定單元43，用于在x軸實際誤差在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，且y軸實際誤差在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，認(rèn)定實際誤差值在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

第二結(jié)果認(rèn)定單元44，用于在x軸實際誤差不在x軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，或y軸實際誤差不在y軸預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)時，認(rèn)定實際誤差值不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)。

捕捉控制模塊20包括進(jìn)度獲取單元21、進(jìn)度監(jiān)控單元22、信號輸出單元23和捕捉控制單元24。

進(jìn)度獲取單元21，用于獲取驅(qū)動模塊的當(dāng)前打印進(jìn)度。

進(jìn)度監(jiān)控單元22，用于判斷當(dāng)前打印進(jìn)度是否完成當(dāng)前打印層的打印。

信號輸出單元23，用于在完成當(dāng)前打印層的打印時，輸出打印完成信號。

捕捉控制單元24，用于基于打印完成信號，控制視覺捕捉模塊實時捕捉當(dāng)前打印層的實際打印參數(shù)。

優(yōu)選地，獲取補償調(diào)整參數(shù)，包括：

獲取當(dāng)前位置的預(yù)設(shè)y軸坐標(biāo)和實際y軸坐標(biāo)的當(dāng)前y軸距離差值。

基于預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模型獲取當(dāng)前位置的下一步y(tǒng)軸移動距離。

基于當(dāng)前y軸距離差值和下一步y(tǒng)軸移動距離，獲取目標(biāo)y軸移動距離。

基于目標(biāo)y軸移動距離和步進(jìn)電機每步移動距離，獲取步進(jìn)電機的目標(biāo)移動步數(shù)，將目標(biāo)移動步數(shù)作為補償調(diào)整參數(shù)輸出。

本實施例所提供的3d打印閉環(huán)控制裝置中，捕捉控制模塊20通過視覺捕捉模塊實時獲取實際打印參數(shù)，誤差計算模塊30基于實際打印參數(shù)與預(yù)設(shè)打印參數(shù)計算實際誤差值，比較判斷模塊40判斷實際誤差值是否在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，以使第一處理模塊50基于獲取到的補償調(diào)整參數(shù)進(jìn)行打印控制，或者第二處理模塊60直接控制停止打印。這種采用閉環(huán)控制方式，可實時監(jiān)控打印過程中的異常效果，基于異常效果獲取補償調(diào)整參數(shù)進(jìn)行打印控制，以提高打印產(chǎn)品的合格度；或基于異常效果直接停止打印，從而節(jié)省打印材料和打印時間。

實施例3

本實施例公開一種非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)實施例1中的3d打印閉環(huán)控制方法，為避免重復(fù)，這里不再贅述?；蛘撸摲且淄菩杂嬎銠C可讀存儲介質(zhì)中的計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)實施例2中3d打印閉環(huán)控制裝置中各模塊/單元/子單元的功能，為避免重新，這里不在表述。

實施例4

本實施例公開一種3d打印機，包括存儲器和處理器，存儲器上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)實施例1中的3d打印閉環(huán)控制方法。該3d打印機包括控制模塊、與控制模塊相連的驅(qū)動模塊和與控制模塊相連的視覺捕捉模塊。其中，控制模塊包括處理器和存儲器，該存儲器中存儲有計算機程序，當(dāng)處理器執(zhí)行該計算程序時實現(xiàn)該3d打印閉環(huán)控制方法。該驅(qū)動模塊包括設(shè)置在打印平臺上方的打印噴頭和用于帶動打印噴頭沿x軸、y軸和z軸方向移動的移動組件。打印時，控制模塊控制移動組件沿x軸、y軸和z軸方向移動，并控制打印噴頭融化熱塑性材料、擠出并定型。該視覺捕捉模塊采用雙目立體視覺攝像機，該雙目立體視覺攝像機設(shè)置在打印平臺上方，以便實時對驅(qū)動模塊打印在打印平臺上的物體進(jìn)行拍攝，并將拍攝后的實際圖像發(fā)送給控制模塊，控制模塊基于實際圖像和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)模塊判斷是否存在異常，以實現(xiàn)閉環(huán)控制3d打印過程。

本實施例所提供的3d打印機，可執(zhí)行實施例1中的3d打印閉環(huán)控制方法，可實時監(jiān)控打印過程中的異常效果，基于異常效果獲取補償調(diào)整參數(shù)進(jìn)行打印控制，以提高打印產(chǎn)品的合格度；或基于異常效果直接停止打印，從而節(jié)省打印材料和打印時間。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的模塊及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計算機軟件和電子硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

在本申請所提供的實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個模塊或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。