打印异常检测方法和3D打印机与流程

本技术涉及打印，具体而言，涉及一种打印异常检测方法和3d打印机。

背景技术：

1、3d打印是一种快速制造技术，其使用计算机控制的层叠制造过程，在增材制造原理下逐层构建物体，最终将金属、塑料、树脂等材料由计算机中的数字模型转变为实体物质。3d打印技术在不同领域中得到广泛应用，其中包括制造业、医疗领域、建筑设计、艺术创作等。3d打印技术具有多种种类，其中包括熔融沉积建模(fdm)、光固化聚合(sla)、选择性激光烧结(sls)、电子束熔化(ebm)、液晶显示技术(lcd)、数字光处理(dlp)等。光固化3d打印是一种基于光固化原理的3d打印技术，其使用液态光固化树脂和光源系统来逐层构建物体，通过紫外线uv光的照射，光敏树脂在受光区域发生化学反应，固化成固体模型。在进行3d打印的过程中，光固化3d打印机的成型平台降低至液态光固化树脂中，光源按照预定的规则投射出光线，使树脂在成型平台的指定位置固化。在每个切片层固化完成后，成型平台逐渐上升，新的液态树脂流至成型平台下方并代替被固化的层。这个过程不断重复，直到整个模型打印完毕。

2、3d打印过程中，用于容纳液态打印材料的料盘中可能会进入异物，异物产生的原因可能是打印件或者其局部结构因附着力不足，从成型平台上掉落到料盘中；也可能是外部异物落入料盘中。异物若不及时处理，可能会严重影响3d打印的正常进行，导致打印质量下降、打印效率降低、打印材料浪费等问题。

技术实现思路

1、本技术的目的包括，例如，提供了一种打印异常检测方法和3d打印机，其能够及时、准确地检测料盘内是否存在异物，提高打印质量和效率，减少打印材料的浪费。

2、本技术的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本技术提供一种打印异常检测方法，应用于3d打印机，3d打印机包括用于容纳打印材料的料盘、超声检测机构以及用于附着打印件的成型平台，打印异常检测方法包括：

4、根据预先配置的超声控制策略，使超声检测机构在料盘内形成超声探测声束；

5、根据超声探测声束的回波判断料盘内是否存在异物。

6、在可选的实施方式中，超声控制策略被配置为：

7、在3d打印机打印预设的目标层数后，执行超声检测指令以使超声检测机构在料盘内形成超声探测声束；或者

8、在3d打印机启动后，控制超声检测机构持续不断地形成超声探测声束。

9、在可选的实施方式中，超声检测机构包括多个超声探头，超声控制策略被配置为：

10、控制多个超声探头按照顺序逐步形成超声探测声束或者同步形成超声探测声束。

11、在可选的实施方式中，超声控制策略还被配置为：

12、控制超声探测声束在料盘内沿预设路径扫描。

13、在可选的实施方式中，超声控制策略还被配置为：

14、基于打印材料的特性、料盘的结构特征以及所需要达到的分辨力和分辨率中的至少一者，确定超声探测声束的频率。

15、在可选的实施方式中，超声探测声束的频率段为20khz～200mhz。

16、在可选的实施方式中，根据超声探测声束的回波判断料盘内是否存在异物的步骤，包括：

17、获取超声探测声束的回波延迟时间；

18、判断回波延迟时间是否处于预设的延迟阈值范围内；

19、若是，则判定料盘内不存在异物；

20、否则，判定料盘内存在异物。

21、在可选的实施方式中，根据超声探测声束的回波判断料盘内是否存在异物的步骤，包括：

22、获取超声探测声束的回波延迟时间，将回波延迟时间与预设的无残渣或异物的标准延迟时间进行比对，得到时间偏差值；

23、判断时间偏差值是否处于预设的时间阈值范围内；

24、若是，则判定料盘内不存在异物；

25、否则，判定料盘内存在异物。

26、在可选的实施方式中，预设的延迟阈值范围为以参考值为中点的阈值范围，参考值为在料盘内无异物的情况下超声探测声束的回波延迟时间。

27、在可选的实施方式中，根据超声探测声束的回波判断料盘内是否存在异物的步骤，包括：

28、获取超声探测声束的回波强度信息；

29、根据回波强度信息判断料盘内是否存在异物。

30、在可选的实施方式中，根据回波强度信息判断料盘内是否存在异物，包括：

31、当回波强度信息为强回声时，判定存在固体异物；

32、当回波强度信息为弱回声时，判定存在半固化异物；

33、当回波强度信息为无回声时，判定不存在异物。

34、在可选的实施方式中，在获取超声探测声束的回波强度信息之后，方法还包括：

35、将回波强度信息转换为回声图像；

36、根据回声图像判断料盘内是否存在异物，并对回声图像进行展示；其中，不同的回波强度信息对应回声图像中不同的灰度值。

37、在可选的实施方式中，打印异常检测方法还包括：

38、在料盘内形成纵向超声探测声束；

39、在确定料盘内存在异物的情况下，根据超声探测声束和纵向超声探测声束的回波获取异物的三维结构信息。

40、在可选的实施方式中，打印异常检测方法还包括：

41、在判定料盘内存在异物的情况下，输出提示信息和/或停止打印。

42、第二方面，本技术提供一种3d打印机，3d打印机包括：

43、成型平台，用于附着打印件；

44、料盘，用于容纳打印材料，料盘具有朝向成型平台的开口；

45、升降机构，与成型平台传动连接，用于驱动成型平台靠近或远离料盘；

46、光照机构，用于照射料盘中的打印材料以使打印材料固化；

47、超声检测机构，用于在料盘内形成超声探测声束；

48、控制机构，与超声检测机构电连接，控制机构用于根据预先配置的超声控制策略，使超声检测机构在料盘内形成超声探测声束；根据超声探测声束的回波判断料盘内是否存在异物。

49、在可选的实施方式中，料盘包括底壁和设置于底壁边缘的侧壁，底壁与侧壁共同围成料盘的容纳腔，超声检测机构包括设置于料盘侧壁的超声探测组件。

50、在可选的实施方式中，超声探测组件包括至少一排第一超声探头，第一超声探头用于形成在第一方向上传播的第一探测声束，属于同一排的多个第一超声探头在第二方向上排布，第一方向垂直于第二方向。

51、在可选的实施方式中，超声探测组件包括在第三方向上排布的多排第一超声探头，第三方向垂直于第一方向和第二方向。

52、在可选的实施方式中，超声探测组件还包括至少一排第二超声探头，第二超声探头用于形成在第二方向上传播的第二探测声束，属于同一排的多个第二超声探头在第一方向上排布。

53、在可选的实施方式中，超声探测组件包括在第三方向上排布的多排第二超声探头，第三方向垂直于第一方向和第二方向。

54、在可选的实施方式中，超声检测机构还包括纵向超声探测组件，纵向超声探测组件用于在料盘内形成在第三方向上传播的纵向超声探测声束，其中，第三方向垂直与第一方向和第二方向；

55、控制机构还用于在确定料盘内存在异物的情况下，根据超声探测声束和纵向超声探测声束的回波获取异物的三维结构信息。

56、在可选的实施方式中，超声检测机构还包括扫描驱动组件，扫描驱动组件与超声探测组件传动连接，用于驱动超声探测组件沿预设路径相对于料盘移动。

57、在可选的实施方式中，料盘上设置有沿预设路径延伸的导轨，超声探测组件与导轨滑动配合，扫描驱动组件用于驱动超声探测组件沿导轨运动。

58、在可选的实施方式中，超声探测组件与料盘的侧壁紧密接触；超声探测组件与料盘之间为分离式结构连接或一体式结构连接。

59、在可选的实施方式中，超声探测组件包括设置于料盘上至少两个相对的侧壁上的超声探头，相对的两个侧壁上的超声探头按照探头束角参数依次错开排布。

60、在可选的实施方式中，超声检测机构包括超声探头、模拟开关、超声波转换模块以及mcu主控；

61、模拟开关的一端与mcu主控的输出端电连接，模拟开关的另一端与超声探头电连接，mcu主控用于发出开关控制信号，以使模拟开关导通或关断；

62、超声波转换模块与超声探头、mcu主控电连接，超声波转换模块用于接收mcu主控发出的高频脉冲信号，以使超声探头将高频脉冲信号转换为超声波。

63、在可选的实施方式中，超声检测机构还包括与mcu主控电连接的增益放大模块、模数转换模块；

64、模数转换模块用于接收超声探测声束的回波信号并将回波信号转换为采样电信号，将采样电信号发送至mcu主控；

65、增益放大模块用于将接收到的超声探测声束的回波信号放大，并输入至模数转换模块。

66、在可选的实施方式中，3d打印机还包括显示屏，显示屏用于显示回声图像。

67、本技术实施例的有益效果如下：

68、本技术实施例提供的打印异常检测方法应用于3d打印机，3d打印机包括用于容纳打印材料的料盘以及用于附着打印件的成型平台，打印异常检测方法包括：根据预先配置的超声控制策略，使超声检测机构在在料盘内形成超声探测声束；根据超声探测声束的回波判断料盘内是否存在异物。通过在料盘内形成超声探测声束，根据超声探测声束的回波能够探测料盘内是否存在异物。通过判断料盘内是否存在异物，能够便于用户及时发现料盘内的异物，便于用户及时清理异物，保证3d打印的正常进行，避免因异物长时间存在导致打印件质量差甚至打印失败，浪费较多的打印材料。

69、本技术实施例提供的3d打印机包括成型平台、料盘、升降机构、光照机构、超声检测机构以及控制机构，控制机构与升降机构、光照机构以及超声检测机构电连接，控制机构用于根据预先配置的超声控制策略，控制超声检测机构在料盘内形成超声探测声束，并根据超声探测声束的回波判断料盘内是否存在异物。因此本技术实施例提供的3d打印机能够提高打印质量和打印效率，减少打印材料的浪费。