(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书 | ||
(10)申请公布号 CN 104400998 A (43)申请公布日 2015.03.11 | ||
(21)申请号 CN201410237595.2
(22)申请日 2014.05.31
(71)申请人 福州大学
地址 350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城学园路2号福州大学新区
(72)发明人 郭太良 叶芸 林志贤 胡海龙 姚剑敏 陈伯豪
(74)专利代理机构 福州元创专利商标代理有限公司
代理人 蔡学俊
(51)Int.CI
B29C67/00
G01N21/25
权利要求说明书 说明书 幅图 |
(54)发明名称
一种基于红外光谱分析的3D打印检测方法 | |
(57)摘要
本发明公开了一种3D打印检测方法，用于实时检测当前3D打印的表面材料是否与设计样本相符。所述3D打印机包括3D打印机本体、可移动的红外光谱分析仪（包含红外全反射附件）；同时配有纠错软件，通过对比检测点的红外光谱和设计样本的标准光谱，进行纠正或选择重新打印。本发明能实时监测打印物体所用材料的准确度，降低打印的次品率，减少不必要的材料损耗，节约时间。 | |
法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
权 利 要 求 说 明 书
1. 一种基于红外光谱分析的3D打印检测方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1）提供一系统，该系统包括具有红外光谱分析检测、纠错系统的3D打印机，还包括3D打印机本体，所述3D 打印机本体包括3D打印头（1），打印台（2），打印原料盒（3）、3D 打印机机械组件、打印控制组件、设备电路；打印机内部配有红外光谱分析装置（4），所述红外光谱分析装置配有全反射附件，所述3D打印机连接的计算机（5）具有红外谱库；3D打印机还包括激光切割刀（6），在误差范围内可以对打印错误的地方进行修改；
2）通过将各打印材料的光谱信息存放到红外谱库，并导入与打印机相连接的计算机（5）；
3）设计打印图纸；
4）根据打印材料划分模块；
5）设定误差允许范围；
6）打印开始时，利用红外光谱分析装置（4）对各模块的打印材料进行光谱分析，将收集到的数据传到计算机，形成谱图；
7）将所获得的谱图与计算机（5）红外谱库中储存的光谱集对比，判断所打印材料是否正确；
8）步骤7的判断结果为正确时，判断打印是否完成，若未完成则继续下一打印层的打印，并继续采集光谱信息及谱图比对；若完成打印过程，则结束打印；
9）步骤7的判断结果为不正确，判断误差范围是否超过设定值；
10）如超过，则判断属于第一种错误还是第二种错误；如未超过时，则继续下一打印层的打印，并继续采集光谱信息及谱图比对；
11）当属于第一种错误时，刮除错误部分或重新打印；当属于第二种错误时，更改程序填补未打印部分。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及一种基于红外光谱分析的3D打印检测方法，应用于3D领域。
背景技术
3D打印技术，是一种正在兴起的新型制造技术，学术上又称“添加制造”技术。其是基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式，采用直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。3D打印技术内容涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”和全生产周期的“快速制造”相关的所有打印工艺、技术、设备类别和应用。
3D打印涉及的技术包括CAD建模、测量、接口软件、数控、精密机械、激光、材料等多种学科的集成。3D打印按材料可分为块体材料、液态材料和粉末材料等。其具有数字制造、降维
制造、堆积制造、直接制造、快速制造的特点和优势。
3D打印是采用类似喷墨打印机喷头的工作方式。这种工艺与选择性激光烧结十分类似，只是将激光烧结过程改为喷头粘结，光栅扫描器改为粘结剂喷射头。3D打印技术发展带来的产品技术、制造技术与管理技术的进步使企业具备快速响应市场需求的能力。3D打印技术的不断成熟将推动新材料技术和智能制造技术实现大的飞跃。
3D打印技术的应用越来越广泛，已经从早期的模型、建筑等单一材料的打印扩展到食品、电子、生物等多种材料的复合打印。而3D 打印是较昂贵的技术，打印制造成本较高，如果多种材料的复合打印中任何一个环节出错，都会导致出现打印产品的次品，从而增加整体的成本。通过本专利实时检测当前3D打印的表面材料是否与设计样本相符，利用可移动的红外光谱分析仪实时监测，可以从而提高3D打印出三维实体的质量以及打印产品良品的成功率。
发明内容
本发明提供一种基于红外光谱分析的3D打印检测方法，有助于3D打印过程的自我纠错，保障打印效果。
本发明的技术方案在于：
一种基于红外光谱分析的3D打印检测方法，其特征在于，按如下步骤进行：
1）提供一系统，该系统包括具有红外光谱分析检测、纠错系统的3D打印机，还包括3D打印机本体，所述3D 打印机本体包括3D打印头，打印台，打印原料盒、3D 打印机机械组件、打印控制组件、设备电路；打印机内部配有红外光谱分析装置，所述红外光谱分析装置配有全反射附件，所述3D打印机连接的计算机具有红外谱库；3D打印机还包括激光切割刀，在误差范围内可以对打印错误的地方进行修改。；
2）通过红外光谱分析装置将各打印材料的光谱信息存放到红外谱库；
3）设计打印图纸；
4）根据打印材料划分模块；
5）设定误差允许范围；
6）打印开始时，利用红外光谱分析装置对各模块的打印材料进行光谱分析，将收集到的数
据传到计算机，形成谱图；
7）将所获得的谱图与计算机红外谱库中储存的光谱集对比，判断所打印材料是否正确；
8）步骤7的判断结果为正确时，判断打印是否完成，若未完成则继续下一打印层的打印，并继续采集光谱信息及谱图比对；若完成打印过程，则结束打印；
9）步骤7的判断结果为不正确，判断误差范围是否超过设定值；
10）如超过，则判断属于第一种错误还是第二种错误；如未超过时，则继续下一打印层的打印，并继续采集光谱信息及谱图比对；
11）当属于第一种错误时，刮除错误部分或重新打印；当属于第二种错误时，更改程序填补未打印部分。
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