一種3d打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置，包括用以安放3D材料的物料裝置，其特征在于：所述物料裝置的一側(cè)設(shè)有用以產(chǎn)生X射線的X射線源模塊，另一側(cè)設(shè)有用以感應(yīng)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(fā)明在現(xiàn)有3D打印機的供料模塊中加入3D打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測模塊，可以減少由于打印材料中含有雜質(zhì)以及結(jié)構(gòu)形變而導(dǎo)致打印出來的產(chǎn)品的不合格，可以提高產(chǎn)品的合格率。
【專利說明】一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置及方法，應(yīng)用于3D領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]3D是英文“Three Dimens1ns”的簡稱，中文是指三維，即長、寬、高,是一種基于電腦、互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化立體技術(shù)。應(yīng)用了 3D技術(shù)的3D打印機屬于一種快速成型技術(shù)，由CAD數(shù)據(jù)通過激光束、熱熔噴嘴等成型設(shè)備，將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料粉末或細(xì)胞組織等特殊材料將物體截面進(jìn)行逐層堆積、黏結(jié)，最終疊加成型，打印輸出、制造出實物及模型。
[0003]由于3D打印機的打印成型過程不再需要傳統(tǒng)的刀具、夾具和機床就能快速、直接、精確地將計算機中的三維CAD設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化為模型，甚至直接制造零件或模具，比如運用3D打印技術(shù)進(jìn)行數(shù)碼產(chǎn)品的開模，能在數(shù)小時內(nèi)完成一個模具的打印，節(jié)約了很多產(chǎn)品到市場的開發(fā)時間，從而能有效縮短產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)周期，提高了效率，降低了生產(chǎn)成本。
[0004]3D打印機由于能打印制造出任何形狀的物品，近年來得到了快速發(fā)展，現(xiàn)已在模具制造、工業(yè)樣品設(shè)計領(lǐng)域制作模型，定制個性產(chǎn)品、禮物，打印制造單件、小批量金屬零件，以及在機械制造、航空航天、影視道具、動漫玩偶、文物復(fù)制、數(shù)字雕像、珠寶首飾、建筑等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用?？茖W(xué)家們還開始利用3D打印機制造諸如假牙、髖關(guān)節(jié)、骨骼、義肢、胚胎干細(xì)胞、皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，未來還將制造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣復(fù)雜的大型人體器官。隨著這一技術(shù)的不斷成熟和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂?br> [0005]但是，隨著3D打印機越來越多的用于制造業(yè)，如果在打印的材料中有雜質(zhì)，那將導(dǎo)致打印出來的產(chǎn)品不合格，降低產(chǎn)品的合格率，因此，在開始打印之前對材料和打印過程的結(jié)構(gòu)的檢測成為不可或缺的一步。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要是為了解決3D打印材料中是否含有雜質(zhì)以及打印過程中結(jié)構(gòu)是否發(fā)生形變而提出的。本發(fā)明的目的在于，提供一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置及方法，避免出現(xiàn)打印材料含有雜質(zhì)或者結(jié)構(gòu)發(fā)生形變?nèi)岳^續(xù)打印的現(xiàn)象。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)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(cè)分別設(shè)有用以產(chǎn)生X射線的X射線源模塊，另一側(cè)則分別設(shè)有用以感應(yīng)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(qū)動線狀光源上下勻速升降的傳送帶。
[0010]一種基于上述裝置下的3D打印機打印材料的檢測方法，其特征在于，其步驟如下: 1)首先通過X射線源模塊對未置放3D打印材料的物料裝置進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并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打印材料置入物料裝置，并再次通過物料裝置一側(cè)的X射線源模塊對置放有3D打印材料的物料裝置進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息；
3)計算機對采集到的前后兩幅圖像進(jìn)行對比，判斷物料裝置中所裝載的3D打印材料中是否含有雜質(zhì)；如果判斷結(jié)果為有雜質(zhì)，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后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員物料裝置中所裝載的3D打印材料含有雜質(zhì)。
[0011]一種基于上述裝置下的3D打印機打印結(jié)構(gòu)的檢測方法，其特征在于，其步驟如下:
O首先利用計算機軟件建模，將所要打印的3D成品模型儲存在計算機中；
2)利用3D打印裝置打印3D成品，并通過載物臺一側(cè)的X射線源模塊對已打印成型的部進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像息;
3)計算機對采集到的圖像與儲存在計算機中的3D成品模型的相應(yīng)部分進(jìn)行對比，判斷在載物臺上已打印出的部分是否發(fā)生形變；如果判斷結(jié)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后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員所打印的部分出現(xiàn)了形變。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明在現(xiàn)有3D打印機的供料模塊中加入3D打印材料的檢測模塊，可以減少由于打印材料中含有雜質(zhì)以及結(jié)構(gòu)形變而導(dǎo)致打印出來的產(chǎn)品的不合格，可以提高產(chǎn)品的合格率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明中采用線狀光源進(jìn)行掃描的3D材料和結(jié)構(gòu)檢測裝置。
[0014]圖2為本發(fā)明中采用面狀光源進(jìn)行掃描的3D材料和結(jié)構(gòu)檢測裝置。

【具體實施方式】
[0015]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，結(jié)合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0016]以下將通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參閱圖1至圖2，本發(fā)明涉及一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置，所述的檢測裝置分別對打印材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，且檢測裝置的結(jié)構(gòu)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(cè)設(shè)有用以產(chǎn)生X射線的X射線源模塊1，另一側(cè)設(shè)有用以感應(yīng)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(qū)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(chǔ)上，本發(fā)明還涉及一種檢測方法，按如下步驟進(jìn)行: a) 一種基于上述裝置下的3D打印機打印材料的檢測方法，按如下步驟進(jìn)行:
1)首先通過X射線源模塊對未置放3D打印材料的物料裝置進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并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打印材料置入物料裝置，并再次通過物料裝置一側(cè)的X射線源模塊對置放有3D打印材料的物料裝置進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息；
3)計算機對采集到的前后兩幅圖像進(jìn)行對比，判斷物料裝置中所裝載的3D打印材料中是否含有雜質(zhì)；如果判斷結(jié)果為有雜質(zhì)，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后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員物料裝置中所裝載的3D打印材料含有雜質(zhì)。
[0020]b) 一種基于上述裝置下的3D打印機打印結(jié)構(gòu)的檢測方法，按如下步驟進(jìn)行:
O首先利用計算機軟件建模，將所要打印的3D成品模型儲存在計算機中；
2)利用3D打印裝置打印3D成品，并通過載物臺一側(cè)的X射線源模塊對已打印成型的部進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像息;
3)計算機對采集到的圖像與儲存在計算機中的3D成品模型的相應(yīng)部分進(jìn)行對比，判斷在載物臺上已打印出的部分是否發(fā)生形變；如果判斷結(jié)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后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員所打印的部分出現(xiàn)了形變。
[0021]本發(fā)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(cè)面外側(cè)或者里側(cè)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(cè)面的外側(cè)或者里側(cè)，X射線成像模塊可以采用CCD進(jìn)行成像或者其他的成像方式。X射線成像模塊將采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(zhì)或者打印的部分成品是否形變，如果計算機通過計算得到的結(jié)果是該材料含有雜質(zhì)或者部分成品存在形變，則報警模塊發(fā)出報警，告知工作人員該材料含有雜質(zhì)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(jìn)行逐行或逐列掃描。X射線源模塊的傳動裝置可以采用傳送帶。只要可以達(dá)到X射線源模塊的移動效果的都屬于本
【發(fā)明內(nèi)容】
內(nèi)。
[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(jìn)行光源的位置更換。相對于線狀光源而言，面狀光源掃描速度更快，所需時間更少。
[0024]X射線成像模塊可以采用CXD模塊進(jìn)行成像，也可以采用其他的成像模塊。
[0025]X射線掃描物料裝置和載物臺后，會在成像模塊上得到掃描后的圖像，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打印材料是否含有雜質(zhì)或者打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里側(cè)，避免由于物料裝置本身所帶來的誤差，造成誤判，以及提高計算準(zhǔn)確度。因此，在打印材料還未裝進(jìn)物料裝置時，對物料裝置進(jìn)行一次X射線的掃描，將采集到的圖像作為參考圖像。
[0027]X射線成像模塊將采集到的圖像傳輸給計算機，計算機通過計算得到打印材料是否含有雜質(zhì)或者打印的部分成品是否形變的結(jié)果。在打印材料還未裝入前，進(jìn)行一次X射線的掃描，打印材料裝入后，再進(jìn)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(jìn)行比較，如果得到的圖像差值大于預(yù)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(jìn)行報警，停止繼續(xù)打印。
[0028]報警模塊可以用簡單的蜂鳴器進(jìn)行簡單的發(fā)聲，也可以用語音模塊或者其他的報警方式，只需要可以達(dá)到報警效果的都屬于本發(fā)明范疇之內(nèi)。
[0029]實施例1
圖1為本發(fā)明中采用線狀光源進(jìn)行掃描的3D打印材料和結(jié)構(gòu)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(cè)，X射線成像模塊3也在物料裝置的外側(cè)，在3D打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(xiàn)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(chǎn)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上采集到的物料裝置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打印材料裝入物料裝置2中，此時，再進(jìn)行X射線源模塊I逐行掃描物料裝置2及裝載的3D打印材料，X射線源模塊I實現(xiàn)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(chǎn)生的X射線穿透物料裝置2及裝載的3D打印材料在X射線成像模塊3上成像，接著，將X射線成像模塊3上采集到的物料裝置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對采集到的前后兩幅圖像進(jìn)行對比，判斷物料裝置2中所裝載的3D打印材料中是否含有雜質(zhì)。如果判斷結(jié)果為有雜質(zhì)，則計算機4傳輸警報信號給報警模塊5，報警模塊5接受到警報信號之后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員物料裝置2中所裝載的3D打印材料含有雜質(zhì)。
[0034]對打印結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測時的步驟與對打印材料進(jìn)行檢測時的步驟基本相同，區(qū)別在于將計算機4對采集到的圖像與計算機中儲存的3D成品模型進(jìn)行對比，從而判斷是否發(fā)生形變。
[0035]實施例2
圖2為本發(fā)明中采用面狀光源進(jìn)行掃描的3D打印材料和結(jié)構(gòu)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(cè)，X射線成像模塊3也在物料裝置的內(nèi)側(cè)，在3D打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(jìn)行面掃描，X射線源模塊I產(chǎn)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上采集到的物料裝置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打印材料裝入物料裝置2中，此時，再進(jìn)行X射線源模塊I面掃描物料裝置2及裝載的3D打印材料，X射線源模塊I產(chǎn)生的X射線穿透物料裝置2及裝載的3D打印材料在X射線成像模塊3上成像，接著，將X射線成像模塊3上采集到的物料裝置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對采集到的前后兩幅圖像進(jìn)行對比，判斷物料裝置2中所裝載的3D打印材料中是否含有雜質(zhì)。如果判斷結(jié)果為有雜質(zhì)，則計算機4傳輸警報信號給報警模塊5，報警模塊5接受到警報信號之后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員物料裝置2中所裝載的3D打印材料含有雜質(zhì)。
[0040]對打印結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測時的步驟與對打印材料進(jìn)行檢測時的步驟基本相同，區(qū)別在于將計算機4對采集到的圖像與計算機中儲存的3D成品模型進(jìn)行對比，從而判斷是否發(fā)生形變。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請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3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)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，其特征在于:所述物料裝置或載物臺的一側(cè)分別設(shè)有用以產(chǎn)生X射線的X射線源模塊，另一側(cè)則分別設(shè)有用以感應(yīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置，其特征在于:所述X射線源模塊為線狀光源或者面狀光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D打印機打印材料和結(jié)構(gòu)的檢測裝置，其特征在于:所述X射線源模塊為線狀光源時，該裝置還包括一用以驅(qū)動線狀光源上下勻速升降的傳送帶。
4.一種基于上述裝置下的3D打印機打印材料的檢測方法，其特征在于，其步驟如下: 1)首先通過X射線源模塊對未置放3D打印材料的物料裝置進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并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打印材料置入物料裝置，并再次通過物料裝置一側(cè)的X射線源模塊對置放有3D打印材料的物料裝置進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像信息； 3)計算機對采集到的前后兩幅圖像進(jìn)行對比，判斷物料裝置中所裝載的3D打印材料中是否含有雜質(zhì)；如果判斷結(jié)果為有雜質(zhì)，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后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員物料裝置中所裝載的3D打印材料含有雜質(zhì)。
5.一種基于上述裝置下的3D打印機打印結(jié)構(gòu)的檢測方法，其特征在于，其步驟如下: O首先利用計算機軟件建模，將所要打印的3D成品模型儲存在計算機中； 2)利用3D打印裝置打印3D成品，并通過載物臺一側(cè)的X射線源模塊對已打印成型的部進(jìn)行掃描，X射線成像模塊接收射線，并將圖像信息傳輸給計算機，計算機存儲此時的圖像息; 3)計算機對采集到的圖像與儲存在計算機中的3D成品模型的相應(yīng)部分進(jìn)行對比，判斷在載物臺上已打印出的部分是否發(fā)生形變；如果判斷結(jié)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后，停止打印，發(fā)出警報，提醒工作人員所打印的部分出現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】林志賢, 郭太良, 葉蕓, 胡海龍, 姚劍敏, 黃碧云 申請人:福州大學(xué)