本發(fā)明涉及3d打印，特別涉及一種珠寶3d打印的多設(shè)備協(xié)同作業(yè)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、3d打印技術(shù)是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法，能夠解決許多過去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少加工工序。隨著3d打印技術(shù)的日漸成熟，使其被應(yīng)用到各行各業(yè)中，比如珠寶生產(chǎn)。

2、目前，應(yīng)用于珠寶行業(yè)的3d打印主要有兩種技術(shù)方案，一種是激光燒結(jié)技術(shù)，即直接打印貴金屬實體，應(yīng)用較少。另一種是運用3d打印樹脂模，采用失蠟鑄造法澆筑成品，該方案可實現(xiàn)快速量產(chǎn)，為主流應(yīng)用方案。

3、現(xiàn)有公開號為cn118144276a的中國專利申請?zhí)岢鲆环N3d打印系統(tǒng)，服務(wù)器接收樹脂槽型號數(shù)據(jù)自動切換耗材類型和工藝參數(shù)，生成打印數(shù)據(jù)，設(shè)備控制板用于將從控制板提供的樹脂槽型號數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，以及根據(jù)接收的打印數(shù)據(jù)控制打印模組執(zhí)行打印動作，提高了3d打印系統(tǒng)的智能性和便利性。

4、然而，珠寶往往具有較為精密復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)有技術(shù)中依據(jù)樹脂材料生成打印數(shù)據(jù)的方案會導(dǎo)致珠寶精密結(jié)構(gòu)丟失或曲面階梯化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響珠寶外觀，需要針對單一珠寶的復(fù)雜結(jié)構(gòu)自適應(yīng)生成打印和光固數(shù)據(jù)。不僅如此，珠寶3d打印流程涉及模型打印和失蠟鑄造多步工藝，現(xiàn)有技術(shù)缺少有效的監(jiān)測機(jī)制自動檢驗缺陷并調(diào)整。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種珠寶3d打印的多設(shè)備協(xié)同作業(yè)控制系統(tǒng)，以提供一種針對珠寶復(fù)雜結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)分層打印和光固方法，同時通過模型檢驗和成品質(zhì)檢反饋結(jié)果，實現(xiàn)打印方案的調(diào)整和貴金屬原料的回收利用。

2、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

3、一種珠寶3d打印的多設(shè)備協(xié)同作業(yè)控制系統(tǒng)，包括分析調(diào)參模塊、模型制造模塊、掃描檢驗?zāi)K、數(shù)據(jù)共享模塊、模具構(gòu)建模塊、成品鑄造模塊、成品質(zhì)檢模塊和回收模塊：

4、分析調(diào)參模塊導(dǎo)出珠寶stl模型，獲取并排序三角面片，并自適應(yīng)生成分層參數(shù)表；

5、模型制造模塊依據(jù)預(yù)設(shè)打印參數(shù)和分層參數(shù)表依次對單一切片層進(jìn)行打印和光固化，獲取珠寶樹脂模型；

6、掃描檢驗?zāi)K分析珠寶樹脂模型，篩選合格珠寶樹脂模型，基于缺陷識別網(wǎng)絡(luò)賦予不合格珠寶樹脂模型問題標(biāo)簽，生成調(diào)整指令并傳輸至模型制造模塊；

7、數(shù)據(jù)共享模塊內(nèi)置標(biāo)簽對應(yīng)表，存儲并在系統(tǒng)內(nèi)共享其余各模塊的上傳數(shù)據(jù)；

8、模具構(gòu)建模塊利用合格珠寶樹脂模型制造珠寶模具；

9、成品鑄造模塊向珠寶模具內(nèi)部灌注貴金屬原材料，貴金屬原材料凝固后經(jīng)取出，經(jīng)機(jī)械處理獲取珠寶成品；

10、成品質(zhì)檢模塊檢驗珠寶成品，判定優(yōu)品和劣品；

11、回收模塊熔煉劣品，重新獲取貴金屬原材料。

12、進(jìn)一步的，分析調(diào)參模塊包括解析單元、自適應(yīng)分層單元、定軌單元、調(diào)光單元和第一通信單元；

13、解析單元在空間直角坐標(biāo)系中導(dǎo)入珠寶stl模型以獲取三角面片，排序個三角面片以構(gòu)建鄰接無向圖；

14、自適應(yīng)分層單元自適應(yīng)調(diào)整分層厚度劃分珠寶stl模型為個切片層；

15、定軌單元采用nurbs曲線擬合獲取單一切片層的層面輪廓；

16、調(diào)光單元自適應(yīng)調(diào)整單一切片層的光固參數(shù)；

17、第一通信單元對應(yīng)存儲第分層厚度、第切片層的階nurbs曲線方程、第曝光時長和第光強(qiáng)分布以構(gòu)建分層參數(shù)表，并上傳珠寶stl模型、鄰接矩陣和分層參數(shù)表至數(shù)據(jù)共享模塊。

18、更進(jìn)一步的，解析單元構(gòu)建鄰接無向圖包括：

19、排序個三角面片，構(gòu)建點集，構(gòu)建一個維的全0矩陣，定義為鄰接矩陣；

20、鎖定三角面片，獲取與三角面片具有兩個相同頂點坐標(biāo)的三角面片，定義三角面片與三角面片相鄰且存在邊關(guān)系，設(shè)置鄰接矩陣的第行第列元素和第行第列元素為1；

21、遍歷三角面片獲取全部邊關(guān)系，構(gòu)建邊集，以鄰接矩陣的形式建立鄰接無向圖。

22、更進(jìn)一步的，自適應(yīng)分層單元自適應(yīng)劃分個切片層包括：

23、獲取模型制造模塊的最小打印厚度和最大打印厚度，獲取珠寶stl模型的總高度，設(shè)置平面為起始切平面，沿軸正方向平移起始切平面次獲取實際第切片層；

24、判斷次剩余模型高度是否小于最大打印厚度；

25、若次剩余模型高度大于等于最大打印厚度，沿軸正方向平移最大打印厚度獲取初始第切片層，獲取與初始第切片層相交的三角面片集合；

26、遍歷三角面片集合中的單一三角面片，分別計算單一三角面片的法向量與分層方向的夾角，獲取第最小夾角并計算理論第分層厚度；

27、選擇理論第分層厚度和最小打印厚度中較大的一個作為實際第分層厚度，獲取實際第切片層；

28、若次剩余模型高度小于最大打印厚度且大于等于最小打印厚度，則設(shè)置實際第分層厚度為次剩余模型高度并獲取實際第切片層，定義；

29、若次剩余模型高度小于最小打印厚度，則取消實際第切片層，獲取次剩余模型高度，設(shè)置實際第分層厚度為最小打印厚度，其余作為實際第切片層，并定義。

30、更進(jìn)一步的，定軌單元采用nurbs曲線擬合獲取單一切片層的層面輪廓包括：

31、獲取與實際第切片層相交的三角面片集合并計算個交點的交點坐標(biāo)，選擇起始三角面片基于鄰接矩陣構(gòu)建三角面片集合的三角面片鏈，選擇遍歷方向，排序個交點；

32、選擇階nurbs曲線，基于基函數(shù)的遞推公式確定個交點的節(jié)點區(qū)間，增加前置補(bǔ)充節(jié)點和后置補(bǔ)充節(jié)點，構(gòu)建實際第切片層的節(jié)點矢量；

33、確定實際第切片層的節(jié)點矢量中節(jié)點的值，獲取實際第切片層的階nurbs曲線方程，并作為層面輪廓。

34、更進(jìn)一步，確定實際第切片層的節(jié)點矢量中節(jié)點的值包括：

35、將前置補(bǔ)充節(jié)點和后置補(bǔ)充節(jié)點分別賦值為0和1；

36、獲取個交點構(gòu)成的折線段總長；

37、計算控制第段曲線的交點構(gòu)建的第段折線段長；

38、第段曲線的節(jié)點區(qū)間為，則節(jié)點的取值為前段折線段總長與折線段總長的比值，節(jié)點的取值為前段折線段總長與折線段總長的比值。

39、更進(jìn)一步的，調(diào)光單元自適應(yīng)調(diào)整單一切片層的光固參數(shù)包括：

40、設(shè)置最大打印厚度對應(yīng)的曝光時長為；

41、依據(jù)實際第分層厚度與最大打印厚度的比值獲取第曝光時長；

42、進(jìn)一步獲取實際第分層厚度，計算第固化深度；

43、基于第固化深度計算第光強(qiáng)分布。

44、進(jìn)一步的，模型制造模塊包括打印單元、光固單元、調(diào)整單元和第二通信單元；

45、打印單元獲取實際第分層厚度和第切片層的階nurbs曲線方程并分別作為噴頭的增材厚度和邊界輪廓，以預(yù)設(shè)打印參數(shù)進(jìn)行3d打?。?/p>

46、光固單元獲取第曝光時長和第光強(qiáng)分布，設(shè)置紫外激光的光固參數(shù)進(jìn)行光固化；

47、調(diào)整單元基于調(diào)整指令鎖定異常切片層，調(diào)整異常切片層的預(yù)設(shè)打印參數(shù)和/或曝光時長；

48、第二通信單元用于接收調(diào)整指令。

49、進(jìn)一步的，掃描檢驗?zāi)K包括掃描單元、檢測分析單元、文本生成單元和第三通信單元；

50、掃描單元通過掃描珠寶樹脂模型獲取樹脂stl模型；

51、檢測分析單元判定樹脂stl模型是否存在異常，無異常則判定為合格珠寶樹脂模型，存在異常則基于缺陷識別網(wǎng)絡(luò)生成問題標(biāo)簽；

52、文本生成單元搜尋標(biāo)簽對應(yīng)表，獲取問題標(biāo)簽對應(yīng)的調(diào)整方案，基于異常序列獲取異常切片層，生成調(diào)整指令；

53、第三通信單元調(diào)用珠寶stl模型和標(biāo)簽對應(yīng)表，反饋調(diào)整指令至模型制造模塊。

54、更進(jìn)一步的，檢測分析單元判定樹脂stl模型是否存在異常包括：

55、采用與分析調(diào)參模塊相同的方式獲取樹脂stl模型個三角面片并排序；

56、依據(jù)排序順序遍歷樹脂stl模型和珠寶stl模型的單一三角面片；

57、獲取樹脂stl模型的第個三角面片的三個頂點坐標(biāo)，獲取珠寶stl模型的第個三角面片的三個頂點坐標(biāo)，計算并判斷第個三角面片偏差度是否大于偏差閾值，是則在異常序列中記錄三角面片編號；

58、遍歷完成后統(tǒng)計異常序列中的編號數(shù)量，若編號數(shù)量與三角面片數(shù)量的比值小于等于比例閾值，則判定樹脂stl模型為合格珠寶樹脂模型，反之則判定存在異常。

59、更進(jìn)一步的，檢測分析單元通過缺陷識別網(wǎng)絡(luò)賦予問題標(biāo)簽包括：

60、將珠寶stl模型和樹脂stl模型轉(zhuǎn)為第一圖像和第二圖像；

61、將第一圖像和第二圖像輸入下采樣子網(wǎng)絡(luò)，通過池化降低維度，并通過多次卷積進(jìn)一步提取深層特征，輸出第一特征和第二特征；

62、將第一特征和第二特征輸入殘差編碼子網(wǎng)絡(luò)，通過注意力機(jī)制生成第一重構(gòu)特征和第二重構(gòu)特征，并通過殘差結(jié)構(gòu)疊加生成第一編碼和第二編碼；

63、將第一編碼和第二編碼輸入線性子網(wǎng)絡(luò)，通過線性全連接層和relu激活函數(shù)組合生成聚合編碼；

64、將聚合編碼輸入上采樣子網(wǎng)絡(luò)，通過多次反卷積生成擴(kuò)維特征；

65、將擴(kuò)維特征輸入多層感知子網(wǎng)絡(luò)，采用softmax函數(shù)非線性激活擴(kuò)維特征的多次線性調(diào)制生成概率矢量，選擇問題標(biāo)簽賦予樹脂stl模型。

66、進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)共享模塊包括存儲單元和第四通信單元，存儲單元預(yù)存標(biāo)簽對應(yīng)表，并存儲其余各單元的上傳數(shù)據(jù)，第四通信單元接收其余各單元的上傳數(shù)據(jù)，并傳輸其余各單元調(diào)用的數(shù)據(jù)。

67、進(jìn)一步的，模具構(gòu)建模塊將合格珠寶樹脂模型固定于介質(zhì)中，且合格珠寶樹脂模型必須充分沉浸于介質(zhì)，設(shè)置加熱溫度和加熱時長，加熱獲取珠寶模具。

68、進(jìn)一步的，成品質(zhì)檢模塊包括影像獲取單元、影像分析單元、參數(shù)測量單元和評定單元；

69、影像獲取單元拍攝珠寶成品表面圖像；

70、影像分析單元獲取珠寶成品表面圖像，通過圖像識別技術(shù)判定珠寶成品表面是否存在缺陷，無缺陷則傳輸表面合格標(biāo)簽至評定單元；

71、參數(shù)測量單元測量珠寶成品的尺寸和質(zhì)量并計算尺寸誤差和質(zhì)量誤差，若尺寸誤差與質(zhì)量誤差之和小于等于預(yù)設(shè)誤差閾值，傳輸參數(shù)合規(guī)標(biāo)簽至評定單元；

72、評定單元獲取同一珠寶成品的表面合格標(biāo)簽和參數(shù)合規(guī)標(biāo)簽后，判定為優(yōu)品，其余均判定為劣品。

73、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：

74、1、針對珠寶stl模型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，獲取并排序三角面片，建立三角面片鄰接矩陣，采用自適應(yīng)分層調(diào)整單一切片層分層厚度，避免打印產(chǎn)生階梯效應(yīng)；

75、2、對于單一切片層，采用nurbs曲線擬合生成準(zhǔn)確的層面輪廓，同時基于單一切片層的分層厚度實時調(diào)整光固參數(shù)，實現(xiàn)珠寶樹脂模型的精細(xì)打??；

76、3、分析珠寶樹脂模型并篩選合格珠寶樹脂模型，基于缺陷識別網(wǎng)絡(luò)賦予不合格珠寶樹脂模型問題標(biāo)簽，基于問題標(biāo)簽選擇相應(yīng)調(diào)整方案，提升打印珠寶樹脂模型工藝流程的穩(wěn)定性；

77、4、結(jié)合圖像識別技術(shù)和傳統(tǒng)測量技術(shù)，判定珠寶成品優(yōu)劣，確保珠寶成品品質(zhì)，同時回收熔煉劣品重新獲取貴金屬原材料，降低珠寶失蠟鑄造工藝的成本。