一种用于孔洞3D打印的方法、装置及模型构建方法

本发明涉及3d打印，具体的说，是一种用于孔洞3d打印的方法、装置及模型构建方法。

背景技术：

1、3d打印制作模型是3d打印平台和喷头不断运动的过程中，从喷头的喷嘴中吐出来的料丝在平台上一层层叠加成型的过程。对于包含有孔洞设计的模型，例如圆孔，正多边形孔（如三角孔、六角孔），在3d打印过程中，当孔的中心轴线和底板不垂直时，容易出现变形、尺寸缩放比较大等问题，若这些孔洞是用于定位、装配等紧要用途的，这类形变导致的问题将严重影响到最终打印出来的3d模型是否可用。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种用于孔洞3d打印模型构建方法，以实现准确快速确定打印模型标准的目的。

2、本发明的目的之二在于提供一种用于孔洞3d打印方法，以解决现有的3d打印对于孔洞打印容易出现变形、尺寸缩放比较大的问题。

3、同时，本发明还提供了一种用于孔洞3d打印的装置。

4、为了实现本发明的目的之一，本发明采用以下技术手段：

5、一种用于孔洞3d打印模型构建方法，包括以下步骤：

6、a100.构建打印参数组，所述参数组由材料种类参数、喷头温度参数、打印速度参数以及孔洞位置参数组成；

7、a200.根据每个参数组对应的样品模型生成切片数据；

8、a300.基于生成的切片数据分别打印得到若干样品模型；

9、a400.将每个样品模型的孔洞数据与设计孔洞数据进行比对，分别得到误差参数；

10、a500.基于每个打印参数组以及对应误差参数构建数据集；

11、a600.通过机器学习所述数据集构造打印模型；

12、所述喷头温度参数=；其中，tmin为对应材料的最小温度值，tmax为对应材料的最大温度值，∆t为温度间隔值；

13、所述打印速度参数=；

14、所述孔洞位置参数为。

15、作为优选的，所述误差参数包括圆孔误差参数、矩形孔误差参数以及多边形误差参数；

16、所述圆孔误差参数包括：

17、内径误差=

18、圆度误差=；

19、所述矩形孔误差参数包括：

20、矩形长度误差=；

21、矩形边长比误差=；

22、所述多边形误差参数包括：

23、多边形长度误差=

24、多边形边长比误差=。

25、进一步的，所述数据集为

26、；

27、其中，matnm表示材料属性代号，cvsnpi和cvpnpi分别表示所述内径误差和所述圆度误差，rvsnpj和rvpnpj分别表示所述矩形长度误差和所述矩形边长误差，dvsnpk和dvpnpk分别表示所述多边形边长误差和所述多边形边长比误差，pcnpi表示圆孔的孔洞位置参数，prnpj表示矩形孔的孔洞位置参数，pdnpk表示多边形孔的孔洞位置参数，∆cr为pcnpi-prnpj的角度之差，∆cd为pcnpi-pdnpk的角度之差，∆rd为prnpj-pdnpk的角度之差，tnt表示喷头温度参数，vnv表示打印速度参数，g为样品模型的打印次数。

28、更进一步的，所述步骤a600包括：

29、a610.将所述数据集随机分类为训练组和预测组；

30、a620.利用训练组对神经网络模型进行训练，并利用预测组对训练后的神经模型的预测正确率进行验证；

31、a630.基于验证结果，筛选神经网络模型，得到打印模型。

32、更进一步的，所述步骤a610包括将所述数据集在行方向进行打乱，取前g行作为训练组，g<样品模型的打印次数，剩下的作为预测组。

33、进而，本发明通过基于不同孔洞建立不同的误差参数，来对打印结果进行修正。同时结合不同的材料种类参数、喷头温度参数、打印速度参数以及孔洞位置参数，来快速的构建标准打印模型。为后续孔洞的3d打印提供准确的数据基础。

34、为了实现本发明的目的之二，本发明采用以下技术手段：

35、一种用于孔洞3d打印方法，包括构造前述的打印模型，还包括以下步骤：

36、b100.接收目标模型文件；

37、b200.基于所述打印模型与目标模型，确定3d打印设备的打印参数；

38、b300.基于确定的打印参数，对目标模型进行3d打印作业。

39、作为优选的，所述b200包括：

40、b210.通过交互介质输入所述目标模型的打印数据，所述打印数据包括打印材料以及误差要求；

41、b220.将所述打印数据输入所述打印模型，得到所述目标模型对应的喷头温度参数、打印速度参数以及孔洞位置参数；

42、b230.根据所述孔洞位置参数调整3d打印设备中目标模型的角度，确定目标切片数据；

43、所述打印参数包括喷头温度参数、打印速度参数以及目标切片数据。

44、再者，本发明还涉及一种用于孔洞3d打印装置，用于采用前述的用于孔洞3d打印方法进行3d打印；包括：

45、输入数据获取模块，用于获取待打印三维模型的打印输入数据，所述打印输入数据包括：打印材料以及待打印三维模型中的目标对象的误差要求；

46、模型处理模块，用于将所述打印输入数据输入所述打印模型，得到所述打印模型输出的所述目标对象的喷头温度参数、打印速度参数以及孔洞位置参数；

47、角度调整模块，用于根据所述目标对象的放置角度，调整所述待打印三维模型的角度，得到调整后的待打印三维模型；

48、切片模块，用于对所述调整后的待打印三维模型进行切片，得到切片数据；

49、打印模块，用于根据所述打印材料、所述喷头温度参数和所述打印速度参数对所述切片数据进行打印，得到所述待打印三维模型的打印成果。

50、还包括用于构建所述打印模型的预训练模块。

51、本发明所述的方法具备以下有益效果，本发明涉及的用于孔洞的3d打印方法能够分析3d打印设备的打印参数和包含有孔洞设计的模型的实际打印效果（包括多种类型的孔洞的尺寸误差和准度）之间的关系，通过采用机器学习方法建立了基于神经网络的材料、孔洞尺寸误差及准度和打印速度、喷头温度及孔洞放置角度的预测模型，可以作为3d打印设备的内置软件，对含有孔洞设计的模型的打印质量进行预判，提高打印成品件的成功率，降低不必要的材料损耗和时间浪费。

技术特征：

1.一种用于孔洞3d打印模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于孔洞3d打印模型构建方法，其特征在于，所述误差参数包括圆孔误差参数、矩形孔误差参数以及多边形误差参数；

3.根据权利要求2所述的一种用于孔洞3d打印模型构建方法，其特征在于，所述数据集为：

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于孔洞3d打印模型构建方法，其特征在于，所述步骤a600包括：

5.根据权利要求4所述的一种用于孔洞3d打印模型构建方法，其特征在于，所述步骤a610包括将所述数据集在行方向进行打乱，取前g行作为训练组，g<样品模型的打印次数，剩下的作为预测组。

6.一种用于孔洞3d打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的用于孔洞3d打印方法，其特征在于，所述b200包括：

8.一种基于权利要求6至7任意一项所述的用于孔洞3d打印方法的装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括用于构建所述打印模型的预训练模块。

技术总结
本发明公开了一种用于孔洞3D打印的方法、装置及模型构建方法，涉及3D打印技术领域。本发明包括以下步骤：A100.构建打印参数组，所述参数组由材料种类参数、喷头温度参数、打印速度参数以及孔洞位置参数组成；A200.根据每个参数组对应的样品模型生成切片数据；A300.基于生成的切片数据分别打印得到若干样品模型；A400.将每个样品模型的孔洞数据与设计孔洞数据进行比对，分别得到误差参数；A500.基于每个打印参数组以及对应误差参数构建数据集；A600.通过机器学习所述数据集构造打印模型；以实现准确快速确定打印模型标准的目的。

技术研发人员：岳太文,门正兴,白晶斐,王莲莲
受保护的技术使用者：成都航空职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28