[发明专利]一种熔融沉积3D打印故障无损检测方法和检测装置

说明书

本发明涉及一种熔融沉积3D打印故障无损检测方法，包括以下步骤，获取熔融沉积3D逐层打印过程的声发射原始波形信号以及与声发射原始波形信号同步的同步打印视频；根据同步打印视频对声发射原始波形信号进行逐层甄别与标定，获取每层熔融沉积3D打印的离散声波信号数据；从离散声波信号数据中提取时域特征值和频域特征值；以时域特征值和频域特征值作为输入参数进行机器学习训练；当对输入参数识别为打印故障模式时，发布与所述打印故障模式对应的报警信息。具有非接触式无损检测与识别打印异常或设备故障并报警的优点，检测过程中不影响打印机的正常工作。本发明还涉及一种熔融沉积3D打印故障无损检测装置。

技术领域

本发明涉及3D打印技术故障检测领域，特别是涉及一种熔融沉积3D打印故障无损监测方法和检测装置。

背景技术

3D打印技术(Three Dimensional Printing)也称为增材制造技术(Additivemanufacturing)，是一种通过熔融、粘结、烧结或熔化等手段将金属或非金属材料从粉末态、液态或丝状逐层打印形成三维实物的技术。根据工艺原理的不同分为:熔融沉积成型、选择性激光烧结、选择性激光熔化、电子束熔化、光固化成型)等。熔融沉积成型(FusedDeposition Modeling)是指将直径为φ1.75mm/3mm的塑料丝材，经喷头加热熔融后，在送料机构作用下以一定速度从喷嘴中挤出，并按计算机生成的CAD模型分层切片信息及扫描路径，随喷头移动完成一层材料的沉积与熔覆，然后喷头上升一个层高(或工作台下降一个层高)再继续完成下一层材料的沉积与熔覆，直至完成最终三维产品的打印。FDM技术具有材料利用率高、工艺清洁、操作简单且成本低廉等优点，现被广泛应用于模具行业、航空航天、汽车、医疗等领域。

目前熔融沉积成型存在的主要问题是：桌面型3D打印机对制件缺陷、打印异常及设备故障等检测能力不足，设备故障或打印异常仅依靠人工直观或凭经验判定，准确率及效率均较低。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种熔融沉积3D打印故障无损检测方法，通过该方法能够自动识别熔融沉积3D打印过程中出现的打印故障模式并自动发布与该打印故障模式对应的报警信息。

本发明的目的之二是：提供一种熔融沉积3D打印故障无损检测装置。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种熔融沉积3D打印故障无损检测方法，包括以下步骤，

获取熔融沉积3D逐层打印过程的声发射原始波形信号以及与声发射原始波形信号同步的同步打印视频；

根据同步打印视频对声发射原始波形信号进行逐层甄别与标定，获取每层熔融沉积3D打印的离散声波信号数据；

从离散声波信号数据中提取时域特征值和频域特征值；

以时域特征值和频域特征值作为输入参数进行机器学习训练；

当对输入参数识别为打印故障模式时，发布与所述打印故障模式对应的报警信息。

进一步，提取离散声波信号的时域特征值和频域特征值的实现方式为，通过快速傅立叶变换和小波变换频谱分析方法，从离散声波信号数据中提取离散声波信号的时域特征值和频域特征值。

进一步，机器学习训练包括打印故障模式的模式分类、识别与学习训练。

进一步，机器学习模块的输入参数为每一层熔融沉积3D打印时间段内离散声波信号的时域特征值的均值和标准差以及频域特征值的均值和标准差。

进一步，时域特征值包括幅值、均方根；频域特征值包括幅值频率、均方根频率、功率谱密度、绝对能量。

进一步，获取熔融沉积3D逐层打印过程的声发射原始波形信号的实现方式为，