一種基于紅外光譜分析的3d打印檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種3D打印檢測(cè)方法，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前3D打印的表面材料是否與設(shè)計(jì)樣本相符。所述3D打印機(jī)包括3D打印機(jī)本體、可移動(dòng)的紅外光譜分析儀（包含紅外全反射附件）；同時(shí)配有糾錯(cuò)軟件，通過(guò)對(duì)比檢測(cè)點(diǎn)的紅外光譜和設(shè)計(jì)樣本的標(biāo)準(zhǔn)光譜，進(jìn)行糾正或選擇重新打印。本發(fā)明能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打印物體所用材料的準(zhǔn)確度，降低打印的次品率，減少不必要的材料損耗，節(jié)約時(shí)間。
【專利說(shuō)明】一種基于紅外光譜分析的30打印檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于紅外光譜分析的30打印檢測(cè)方法，應(yīng)用于30領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]30打印技術(shù)，是一種正在興起的新型制造技術(shù)，學(xué)術(shù)上又稱“添加制造”技術(shù)。其是基于三維“0模型數(shù)據(jù)，通過(guò)增加材料逐層制造的方式，采用直接制造與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型完全一致的三維物理實(shí)體模型的制造方法。30打印技術(shù)內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品生命周期前端的“快速原型”和全生產(chǎn)周期的“快速制造”相關(guān)的所有打印工藝、技術(shù)、設(shè)備類別和應(yīng)用。
[0003]30打印涉及的技術(shù)包括建模、測(cè)量、接口軟件、數(shù)控、精密機(jī)械、激光、材料等多種學(xué)科的集成。30打印按材料可分為塊體材料、液態(tài)材料和粉末材料等。其具有數(shù)字制造、降維制造、堆積制造、直接制造、快速制造的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
[0004]30打印是采用類似噴墨打印機(jī)噴頭的工作方式。這種工藝與選擇性激光燒結(jié)十分類似，只是將激光燒結(jié)過(guò)程改為噴頭粘結(jié)，光柵掃描器改為粘結(jié)劑噴射頭。30打印技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的產(chǎn)品技術(shù)、制造技術(shù)與管理技術(shù)的進(jìn)步使企業(yè)具備快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的能力。30打印技術(shù)的不斷成熟將推動(dòng)新材料技術(shù)和智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)大的飛躍。
[0005]30打印技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)從早期的模型、建筑等單一材料的打印擴(kuò)展到食品、電子、生物等多種材料的復(fù)合打印。而30打印是較昂貴的技術(shù)，打印制造成本較高，如果多種材料的復(fù)合打印中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，都會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)打印產(chǎn)品的次品，從而增加整體的成本。通過(guò)本專利實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前30打印的表面材料是否與設(shè)計(jì)樣本相符，利用可移動(dòng)的紅外光譜分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以從而提高30打印出三維實(shí)體的質(zhì)量以及打印產(chǎn)品良品的成功率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種基于紅外光譜分析的30打印檢測(cè)方法，有助于30打印過(guò)程的自我糾錯(cuò)，保障打印效果。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種基于紅外光譜分析的30打印檢測(cè)方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行:
1)提供一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有紅外光譜分析檢測(cè)、糾錯(cuò)系統(tǒng)的30打印機(jī)，還包括30打印機(jī)本體，所述30打印機(jī)本體包括30打印頭，打印臺(tái)，打印原料盒、30打印機(jī)機(jī)械組件、打印控制組件、設(shè)備電路；打印機(jī)內(nèi)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打印機(jī)連接的計(jì)算機(jī)具有紅外譜庫(kù)；30打印機(jī)還包括激光切割刀，在誤差范圍內(nèi)可以對(duì)打印錯(cuò)誤的地方進(jìn)行修改。；
2)通過(guò)紅外光譜分析裝置將各打印材料的光譜信息存放到紅外譜庫(kù)；
3)設(shè)計(jì)打印圖紙；
4)根據(jù)打印材料劃分模塊；
5)設(shè)定誤差允許范圍； 6)打印開(kāi)始時(shí)，利用紅外光譜分析裝置對(duì)各模塊的打印材料進(jìn)行光譜分析，將收集到的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)，形成譜圖；
7)將所獲得的譜圖與計(jì)算機(jī)紅外譜庫(kù)中儲(chǔ)存的光譜集對(duì)比，判斷所打印材料是否正確；
8)步驟7的判斷結(jié)果為正確時(shí)，判斷打印是否完成，若未完成則繼續(xù)下一打印層的打印，并繼續(xù)采集光譜信息及譜圖比對(duì)；若完成打印過(guò)程，則結(jié)束打??；
9)步驟7的判斷結(jié)果為不正確，判斷誤差范圍是否超過(guò)設(shè)定值；
10)如超過(guò)，則判斷屬于第一種錯(cuò)誤還是第二種錯(cuò)誤；如未超過(guò)時(shí)，則繼續(xù)下一打印層的打印，并繼續(xù)采集光譜信息及譜圖比對(duì)；
11)當(dāng)屬于第一種錯(cuò)誤時(shí)，刮除錯(cuò)誤部分或重新打?。划?dāng)屬于第二種錯(cuò)誤時(shí)，更改程序填補(bǔ)未打印部分。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明在現(xiàn)有30打印機(jī)的供料模塊中加入30打印材料的檢測(cè)模塊，可以減少由于打印材料中含有雜質(zhì)而導(dǎo)致打印出來(lái)的產(chǎn)品的不合格，可以提高產(chǎn)品的合格率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的修復(fù)流程圖。
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的硬件系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0012]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0013]以下將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參閱圖1至圖3，本發(fā)明涉及一種基于紅外光譜分析的30打印檢測(cè)方法，按如下步驟進(jìn)行:
1)提供一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有紅外光譜分析檢測(cè)、糾錯(cuò)系統(tǒng)的30打印機(jī)，還包括30打印機(jī)本體，所述30打印機(jī)本體包括30打印頭1，打印臺(tái)2，打印原料盒3、30打印機(jī)機(jī)械組件、打印控制組件、設(shè)備電路；打印機(jī)內(nèi)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打印機(jī)連接的計(jì)算機(jī)5具有紅外譜庫(kù)；30打印機(jī)還包括激光切割刀6，在誤差范圍內(nèi)可以對(duì)打印錯(cuò)誤的地方進(jìn)行修改，如圖3所示；
2)通過(guò)紅外光譜分析裝置將各打印材料的光譜信息存放到紅外譜庫(kù)；
3)設(shè)計(jì)打印圖紙；
4)根據(jù)打印材料劃分模塊
5)設(shè)定誤差允許范圍
6)打印開(kāi)始時(shí)，利用紅外光譜分析裝置對(duì)打印材料進(jìn)行光譜分析，將收集到的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)，形成譜圖；
7)將所獲得的譜圖與計(jì)算機(jī)紅外譜庫(kù)中儲(chǔ)存的光譜集對(duì)比，判斷所打印材料是否正確；
8)步驟7的判斷結(jié)果為正確時(shí)，判斷打印是否完成，若未完成則繼續(xù)下一打印層的打印，并繼續(xù)采集光譜信息及譜圖比對(duì)；若完成打印過(guò)程，則結(jié)束打??；
9)步驟7的判斷結(jié)果為不正確，判斷誤差范圍是否超過(guò)設(shè)定值；
10)如超過(guò)，則判斷屬于第一種錯(cuò)誤還是第二種錯(cuò)誤；如未超過(guò)時(shí)，則繼續(xù)下一打印層的打印，并繼續(xù)采集光譜信息及譜圖比對(duì)；
11)當(dāng)屬于第一種錯(cuò)誤時(shí)，刮除錯(cuò)誤部分或重新打??；當(dāng)屬于第二種錯(cuò)誤時(shí)，更改程序填補(bǔ)未打印部分。
[0014]該紅外光譜分析裝置安裝于30打印機(jī)內(nèi)壁，可全方位(上下、左右、前后),移動(dòng)?？刂?、移動(dòng)紅外光譜分析裝置檢測(cè)在打印過(guò)程中檢測(cè)30打印物體的所用材料是否正確。
[0015]該紅外光譜分析裝置內(nèi)有邁克爾遜干涉儀。紅外光譜分析儀器的種類有:1.棱鏡和光柵光譜儀。屬于色散型，它的單色器為棱鏡或光柵，屬單通道測(cè)量。2.傅里葉變換紅外光譜儀。它是非色散型的，其核心部分是一臺(tái)雙光束干涉儀。當(dāng)儀器中的動(dòng)鏡移動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)干涉儀的兩束相干光間的光程差就改變，探測(cè)器所測(cè)得的光強(qiáng)也隨之變化，從而得到干涉圖。經(jīng)過(guò)傅里葉變換的數(shù)學(xué)運(yùn)算后，就可得到入射光的光譜。這種儀器的優(yōu)點(diǎn):①多通道測(cè)量，使信噪比提高。②光通量高，提高了儀器的靈敏度。③波數(shù)值的精確度可達(dá)0.01厘米。④增加動(dòng)鏡移動(dòng)距離，可使分辨本領(lǐng)提高。⑤工作波段可從可見(jiàn)區(qū)延伸到毫米區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)紅外光譜的測(cè)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(shù)以往需花幾十分鐘的檢驗(yàn)，可在幾秒鐘內(nèi)完成，大大提高了檢驗(yàn)速度；操作方便。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法操作方便、測(cè)量靈敏度高，可得到高質(zhì)量的紅外譜圖。該方法對(duì)測(cè)定樣品具有非破壞性，無(wú)需預(yù)處理等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]該30打印機(jī)在打印過(guò)程中與控制計(jì)算機(jī)保持實(shí)時(shí)連接。該計(jì)算機(jī)中存有常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖集(如:?也161'紅外譜圖集學(xué)會(huì)譜圖集、八?I光譜圖集等),用于與上述裝置所采集的光譜進(jìn)行對(duì)比，校驗(yàn)打印所用的材料是否正確。
[0018]發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，判斷錯(cuò)誤的面積是否在允許范圍內(nèi)(這個(gè)允許在設(shè)計(jì)圖中根據(jù)個(gè)人需求進(jìn)行設(shè)計(jì)),若在范圍內(nèi)繼續(xù)打印，若超出允許范圍，判斷錯(cuò)誤的種類:1、使用錯(cuò)誤材料；2、所規(guī)定的位置未打印。在錯(cuò)誤1的情況下，可根據(jù)具體情況選擇繼續(xù)打印，或暫停刮除錯(cuò)誤部分繼續(xù)打印，或終止打??；在錯(cuò)誤2的情況下，可更改程序填補(bǔ)未打印的地方。
[0019]具體實(shí)施過(guò)程如下:
打印過(guò)程中，每當(dāng)打印頭更換材料時(shí)，紅外光譜分析裝置啟動(dòng)，根據(jù)軟件計(jì)算出紅外發(fā)射位置，并移動(dòng)到位發(fā)出紅外光，利用衰減全反射技術(shù)，將收集到的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)，形成譜圖，與計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存的光譜集對(duì)比，判斷所打印材料是否正確。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，以檢測(cè)點(diǎn)為中心，以設(shè)定半徑的圓的邊緣上任取三點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，若有兩點(diǎn)未出現(xiàn)錯(cuò)誤，說(shuō)明在誤差允許范圍內(nèi)。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于紅外光譜分析的3D打印檢測(cè)方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行: 1)提供一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有紅外光譜分析檢測(cè)、糾錯(cuò)系統(tǒng)的3D打印機(jī)，還包括3D打印機(jī)本體，所述3D打印機(jī)本體包括3D打印頭(I)，打印臺(tái)(2 )，打印原料盒(3 )、3D打印機(jī)機(jī)械組件、打印控制組件、設(shè)備電路；打印機(jī)內(nèi)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打印機(jī)連接的計(jì)算機(jī)(5)具有紅外譜庫(kù)；3D打印機(jī)還包括激光切割刀(6)，在誤差范圍內(nèi)可以對(duì)打印錯(cuò)誤的地方進(jìn)行修改； 2)通過(guò)將各打印材料的光譜信息存放到紅外譜庫(kù)，并導(dǎo)入與打印機(jī)相連接的計(jì)算機(jī)(5)； 3)設(shè)計(jì)打印圖紙； 4)根據(jù)打印材料劃分模塊； 5)設(shè)定誤差允許范圍； 6)打印開(kāi)始時(shí)，利用紅外光譜分析裝置(4)對(duì)各模塊的打印材料進(jìn)行光譜分析，將收集到的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)，形成譜圖； 7)將所獲得的譜圖與計(jì)算機(jī)(5)紅外譜庫(kù)中儲(chǔ)存的光譜集對(duì)比，判斷所打印材料是否正確； 8)步驟7的判斷結(jié)果為正確時(shí)，判斷打印是否完成，若未完成則繼續(xù)下一打印層的打印，并繼續(xù)采集光譜信息及譜圖比對(duì)；若完成打印過(guò)程，則結(jié)束打?。? 9)步驟7的判斷結(jié)果為不正確，判斷誤差范圍是否超過(guò)設(shè)定值； 10)如超過(guò)，則判斷屬于第一種錯(cuò)誤還是第二種錯(cuò)誤；如未超過(guò)時(shí)，則繼續(xù)下一打印層的打印，并繼續(xù)采集光譜信息及譜圖比對(duì)； 11)當(dāng)屬于第一種錯(cuò)誤時(shí)，刮除錯(cuò)誤部分或重新打印；當(dāng)屬于第二種錯(cuò)誤時(shí)，更改程序填補(bǔ)未打印部分。
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK104400998SQ201410237595
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】郭太良, 葉蕓, 林志賢, 胡海龍, 姚劍敏, 陳伯豪 申請(qǐng)人:福州大學(xué)