[发明专利]一种用于实时检测3D打印件脱层的方法和装置

权利要求书

1.一种用于实时检测3D打印件脱层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据待检测3D打印件的预设形状，将超声检测装置中的超声波发射探头和超声波接收探头固定在打印件基板上，与打印基板相接触，且接触面之间用耦合剂耦合；调整超声波发射探头和超声波接收探头的位置，使得3D打印件底层的预设中心位置、超声波发射探头和超声波接收探头三者处于一条直线上，且超声波发射探头和超声波接收探头与待检测3D打印件之间留有距离；所述的超声波发射探头垂直发射纵波，纵波沿3D打印件表面传输，被超声波接收探头接收；

S2：开启3D打印，待底层打印完毕后，首先确认底层与打印基板之间的打印状态；

若为粘结状态，则开启超声检测装置，超声波发射探头将发射超声波信号，由超声波接收探头接收后显示在示波器上，并记录超声波接收探头采集到的数据作为参考信号；

若为脱层状态，则调整打印参数后重新开始步骤S2；

S3：3D打印过程继续进行，3D打印喷头将待检测3D打印件按照预设形状和程序逐层打印，超声检测装置一直处于开启状态；

在当前打印层的打印过程中，记录当前打印层中超声波接收探头采集到的当前数据作为待检测信号，实时分析待检测信号与参考信号之间的相关性，获得当前打印层与底层之间相关系数，根据每一层与底层之间相关系数绘制相关性系数图；

S4：判断当前打印层与底层之间的相关系数ρ(A₁,A_i)与上一层打印层与底层之间的相关系数ρ(A₁,A_i-1)之间的大小，其中A₁表示参考信号，A_i表示第i层打印层对应的检测信号；

若ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)≤0，则判断为当前时刻底层未脱层；

若ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)0，则至少连续监视k层；若k层对应的相关系数均满足ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)0且|ρ(A₁,A_i)-1|≤ε₁，ε₁为阈值参数，则判断为底层已完全脱层，发出完全脱层报警；若k层对应的相关系数均满足ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)0且|ρ(A₁,A_i)-1|＞ε₁，则判断为底层正在逐渐脱层，并发出逐渐脱层报警；否则判断为未脱层；若发出完全脱层报警或逐渐脱层报警时，自动停止3D打印。

2.根据权利要求1所述的一种用于实时检测3D打印件脱层的方法，其特征在于，所述的阈值参数ε₁取值为0.05-0.1。

3.根据权利要求1所述的一种用于实时检测3D打印件脱层的方法，其特征在于，所述的相关系数计算公式为：

式中，ρ(A₁,A_i)表示第i层打印层与底层打印层之间的超声数据相关系数，A₁为底层打印层对应的超声数据序列，A_i为第i层打印层对应的超声数据序列；n表示3D打印预设程序中需要打印的层数；和分别为底层超声数据序列和第i层超声数据序列的偏差，cov(A₁,A_i)为底层超声数据序列和第i层超声数据序列的协方差。

4.根据权利要求1所述的一种用于实时检测3D打印件脱层的方法，其特征在于，所述的k取值为3-10。

5.一种基于权利要求1所述方法的实时检测3D打印件脱层的装置，其特征在于，包括：

超声检测模块：包括超声波发射探头、超声波接收探头和示波器；所述的超声波发射探头用于发射超声波信号，超声波接收探头用于接收超声波信号，示波器用于展示超声数据；

定位模块：用于将超声检测模块固定在打印件基板上，并使得3D打印件底层的预设中心位置、超声波发射探头和超声波接收探头三者处于一条直线上；

超声数据采集与存储模块：用于实时获取超声检测模块中超声波接收探头接收到的数据，并根据预设的3D打印程序将接收到的数据分组存储，当前组数据用于反映当前时刻底层的状态；

相关性分析模块：用于将当前组的待检测信号与打印件底层的参考信号进行相关性分析，根据每一层与底层之间相关性分析结果实时更新相关性系数图；

状态判断模块：用于判断当前打印层与底层之间的相关系数ρ(A₁,A_i)与上一层打印层与底层之间的相关系数ρ(A₁,A_i-1)之间的大小，其中A₁表示底层的参考信号，A_i表示第i层打印层对应的检测信号；

若ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)≤0，则判断为当前时刻底层未脱层；

若ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)0，则至少连续监视k层；若k层对应的相关系数均满足ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)0且|ρ(A₁,A_i)-1|≤ε₁，ε₁为阈值参数，则判断为底层已完全脱层，发出完全脱层报警；若k层对应的相关系数均满足ρ(A₁,A_i)-ρ(A₁,A_i-1)0且|ρ(A₁,A_i)-1|＞ε₁，则判断为底层正在逐渐脱层，并发出逐渐脱层报警；否则判断为未脱层；

脱层报警模块：当状态判断模块输出预警信号时，根据预警信号的类型发出完全脱层报警或逐渐脱层报警，需人工解除报警。