[发明专利]3D打印过程故障诊断方法和装置

说明书

本发明公开了一种3D打印过程故障诊断方法和装置，属于3D打印领域。该方法包括：在工件逐层打印过程中，实时获取当前层的温度参数并输入到分类器模型；分类器模型输出表示当前层打印类型的分类结果，打印类型表征打印是否故障以及打印故障类型。分类器模型的训练方法为：构建包括多个训练工件的训练集，获取每个训练工件逐层打印时各个层的温度参数和打印类型；使用所有训练工件各个层的温度参数和打印类型对分类器模型进行训练。本发明实现了对3D故障诊断和工件质量实时监测与反馈控制，通过工件出现的故障能够推知并及时发现在打印过程中打印设备可能出现的故障，对打印过程参数进行实时反馈调节，达到提高打印质量、减少成本损失的目的。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别是指一种3D打印过程故障诊断方法和装置。

背景技术

3D打印是成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。

以FDM(Fused Deposition Modeling，工艺熔融沉积制造)为例，其是一种3D打印工艺。FDM的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。FDM打印技术具有制造过程无需实物模型，产品研制周期短，生产率高的特点。

然而，3D打印技术成型原理还不完善，其打印生成的零件精度、物理性能及化学性能大多不能满足工程实际的使用要求，限制了其在实际应用中的价值。打印过程的监测与反馈控制可以监测打印过程的故障，提高FDM打印的精度。

中国专利文献CN 107097407A公开了一种智能监控3D打印的喷头工作状态的方法，通过喷头监测回路实时监测打印过程，智能监控喷头出料情况。该方法虽能监测打印喷头的出料情况，但是无法更具体地监测打印情况。在现实打印情况中，打印失败的原因往往不仅仅是喷头无法出料。也就是说，该方法无法在打印喷头正常出料但是工件打印失败的情况下给出反馈和响应。

中国专利文献CN 105181375A公开了一种基于温度的3D打印机故障检测方法。通过采集到的温度与预设的阈值的关系判断3D打印机是否处于故障状态。该技术针对精密控制场合，对于参数设定的要求较为严格。预设阈值往往需要结合特定的设备仪器和使用环境场合，反过来不同的设备仪器和使用环境场合也会影响阈值的设定。因此，该方法不能很好地适应多种情况，泛化性弱。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种3D打印过程故障诊断方法和装置，本发明实现对3D故障诊断和工件质量实时监测与反馈控制，通过工件出现的故障能够推知并及时发现在打印过程中打印设备可能出现的故障，对打印过程参数进行实时反馈调节，达到提高打印质量、减少成本损失的目的。

本发明提供技术方案如下：

一种3D打印过程故障诊断方法，所述方法包括：

在工件逐层打印过程中，实时获取当前层的温度参数；

将当前层的温度参数输入到预先训练好的分类器模型；

分类器模型根据输入的当前层的温度参数得到表示当前层打印类型的分类结果，所述打印类型表征打印是否故障以及打印故障类型；

其中，所述分类器模型通过如下方法训练得到：

构建包括多个训练工件的训练集，获取每个训练工件逐层打印时各个层的温度参数，并获取每个训练工件逐层打印时各个层的打印类型；

使用所有训练工件各个层的温度参数和打印类型对分类器模型进行训练。