[发明专利]基于结构光线性异常点的3D打印熔积缺陷逐层检测方法

摘要

本发明公开了一种基于结构光线性异常点的3D打印熔积缺陷逐层检测方法。搭建包含数字光栅投影仪、CMOS相机的结构光检测系统，计算相机坐标系和CAD模型坐标系的变换矩阵；在打印机打印的过程逐层检测并去除无效点得到拍摄点云，将CAD模型的标准点云变换到相机坐标系下生成变换点云，根据打印层高和单层厚度对变换点云进行切片得到切片点云，通过计算切片点云和拍摄点云间的欧氏距离，判断打印是否存在线性异常点；同时提取拍摄点云顶层点云，计算顶层点云的法向量，判断是否存在线性异常点。本发明能实时检测打印过程是否发生错误，及时反馈，减少不必要的材料损耗，可用于检测打印制品内部孔隙、气孔等，保证精确打印制品的机械性能。

主权项

1.一种基于结构光线性异常点的3D打印熔积缺陷逐层检测方法，其特征在于：步骤1)，将数字光栅投影仪、CMOS相机置于3D打印机上方合适位置，采用二维平面靶标标定法，计算相机坐标系和CAD模型坐标系的变换矩阵；步骤2)，导入打印零件的CAD模型，设置打印参数，打印参数包括喷头温度、压力、送丝速度和打印层厚，3D打印机在打印过程当中每打印完一层通过数字光栅投影仪投影光栅图案、再通过CMOS相机拍摄单层图像生成原始点云，对原始点云进行直通滤波去除无效干扰点得到拍摄点云；步骤3)，将CAD模型生成的标准点云通过变换矩阵变换到相机坐标系下生成变换点云，根据打印高度和层厚对变换点云进行切片得到切片点云；步骤4)，设置距离缺陷阈值和角度缺陷阈值并根据距离缺陷阈值和角度缺陷阈值逐层检测缺陷：4.a)针对切片点云中的每个点作为切片点，从拍摄点云找到距离最近的点作为拍摄点，求取切片点与拍摄点之间的距离，将切片点与拍摄点之间的距离与距离缺陷阈值比较提取外轮廓异常点，对外轮廓异常点进行欧式聚类获取打印物体表面缺陷；4.b)利用采样一致方法从拍摄点云中提取顶层点云，计算顶层点云每个点的法向量，将顶层点云每个点的法向量的Z方向分量与角度缺陷阈值反余弦函数值比较，提取内部异常点，对内轮廓异常点进行欧式聚类获取打印物体内部缺陷。