[发明专利]一种基于机器视觉的3D打印过程监控方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的3D打印过程监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将三个相机等间距安装在打印平台的四周，且三个相机均位于同一水平面；所述相机的水平拍照视野为120度，三个相机360度覆盖打印模型，每个相机对打印模型进行独立监控；

步骤S2：设定系统的监控参数，对相机进行标定，并通过图像实时采集模块实时采集三维模型的图像信息，并进行图像处理；

步骤S3：将处理后的图像数据与储存模块中的预先储存的模型特定面图像进行实时匹配、对比和分析；

步骤S4：当发现打印异常时，两者的匹配值会低于系统设定的阈值，此时会触发打印中断模块；

步骤S5：中断打印模块将启动打印状态的采集，采集X-Y-Z轴、打印头的位置信息和G代码的断点信息，并将采集的信息储存于存储模块中；

步骤S6：报警模块接收到打印中断模块发送的报警指令后，调用打印异常时的图像位置信息和图像信息实时显示在显示屏上，并触发声光报警装置进行报警；

步骤S6：用户根据显示屏上的错误信息，对报警信息进行确认，如果是误报，当用户确认没问题需要恢复打印时，则清除报警信息，调用储存模块中的异常中断位置信息和图像信息，打印头根据异常中断的位置信息进行续打并恢复打印，而相机根据中断时的图像信息继续监控打印过程；

步骤S7：当用户确认打印出错时，则清除模型后，重新打印。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的3D打印过程监控方法，其特征在于，所述步骤S1中的相机被安装在由步进电机驱动的平台上，实现相机拍照高度随打印模型的变高而变化。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的3D打印过程监控方法，其特征在于，建模后，根据相机安装的位置坐标，在软件中生成每个相机所要匹配的模型特征面图像，然后提取图像的特征边缘，包括模型的特征边缘和模型表面特征边缘，预先保存在存储模块中。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的3D打印过程监控方法，其特征在于，生成所述模型特征面图像还包括如下步骤：首先通过读取三维模型文件，并将对应的图形数据显示在图形界面上；然后设定相机使用个数和拍照位置，从而生成每个相机对应的模型特征面图像；最后设置3D打印的层高，分别对模型特征面图像进行分层分相机保存图像，并将所有图像存储在存储模块中。

5.根据权利要求2所述的基于机器视觉的3D打印过程监控方法，其特征在于，打印模型每增加一个单位层高，相机拍照高度增加1/2单位层高，再进行拍照。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的3D打印过程监控方法，其特征在于，所述步骤S2中相机标定和图像处理还包括如下步骤：

步骤S21：对每个相机进行垂直度标定、水平度标定、像素标定、以及位置标定，使拍摄的位置准确、图像清晰；

步骤S22：采用图像分割的方法，提取图像中的感兴趣区域ROI，也就是保留图像中的模型部分，去除图像中的非模型部分；

步骤S23：根据相机的标定参数对图像进行畸变还原，在打印流程无误的情况下，还原后的相机的图像与模型的特征面图像100％重合；

步骤S24：对还原后的图像进行灰度转换，将彩色图像转换为灰度图像，并采用高斯滤波对图像进行滤波处理，减少图像噪点。

7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的3D打印过程监控方法，其特征在于，所述步骤S3中图像匹配还包括如下步骤：

步骤S31：采用图像处理中的模式识别方法，在中断模块中设置图像匹配率，其范围为：0.00至1.00之间，将相机拍照并处理后的图像进行边缘检测；

步骤S32：如果图像中的特征边缘与特征面图像的特征边缘之比大于或者等于匹配率，则说明打印过程无误，中断模块不会中断系统的进程；

步骤S33：如果低于匹配率，中断模块会中断系统进程，然后进行中断报警；

步骤S34：三个相机当中，只要有一个相机所拍摄的图像中的特征边缘与特征面图像的特征边缘之比低于系统设定的匹配率，则系统中断打印并报警。