一种3D打印机疲劳性能智能检测系统

技术领域

本发明涉及智能检测技术领域，具体而言，是一种3D打印机疲劳性能智能检测系统。

背景技术

3D打印技术是一种快速成型技术，通过使用计算机辅助设计CAD模型或数字化文件作为输入，然后通过逐层堆积材料来构建出一个完整的物体，相比传统的制造技术，3D打印机可以更快地构建出物体，大大节省了生产时间，因此在许多领域得到了广泛应用。然而，在长时间运行和重复使用下，3D打印机的零部件可能会出现疲劳损伤，这会对打印质量和设备可靠性产生负面影响，在这种情况下，3D打印机的疲劳性能检测就显得尤为重要。

现有的常规的检测方法存在以下不足之处：一、循环频率和温度的影响：一些常规技术在疲劳性能检测时往往只考虑了常温下的疲劳行为，而忽略了不同温度和不同循环频率对疲劳性能的影响，温度对3D打印品的材料性能具有重要影响，热胀冷缩、热应力等因素会对打印品的疲劳寿命产生影响，高温下，材料往往更容易发生疲劳失效，而低温下，材料的韧性和抗裂纹扩展能力可能会降低，因此，需要研究在不同温度环境下打印品的疲劳性能，以了解温度对打印品寿命的影响。

二、现有的对于打印品的检测多为静态拉伸测试，通过将打印品夹持在拉伸测试仪上，施加一定的拉伸载荷并保持一段时间，观察打印品是否发生变形或破裂，这可以评估打印品的拉伸性能和抗拉强度，初步了解其疲劳性能，但忽略了打印品本身的细观组织和可能存在的缺陷也是打印品疲劳性能的反映，例如打印品的完整程度和轮廓变形程度，可能是由于打印机部件磨损、使用时间过长等原因造成的，打印品质量的降低意味着打印机可能需要进行维护或更换部件，以提高打印精确性和质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种3D打印机疲劳性能智能检测系统，包括：部件状态监测模块，用于通过监控摄像头对3D打印机各部件的状态进行监测，并从中获取各部件的松动程度和磨损程度。

部件状态分析模块，用于根据各部件的松动程度和磨损程度分析得到3D打印机的部件老旧程度参数

打印速度分析模块，用于对3D打印机在设定时间段内打印各测试打印品的打印时长及各测试打印品各部位的打印时长进行分析得到3D打印机的打印速度均匀度

打印品质量检测模块，用于对设定时间段内3D打印机打印出的多个测试打印品进行检测，并从中获取测试打印品的完整程度和轮廓变形程度。

打印品质量分析模块，用于根据测试打印品的完整程度和轮廓变形程度分析得到3D打印机的打印质量参数

打印性能分析模块，用于根据3D打印机的部件老旧程度参数、打印质量参数和打印速度均匀度分析得到3D打印机的打印性能系数

温度变化检测模块，用于对3D打印机在设定时间段内工作时热床的温度变化进行监测。

温度变化分析模块，用于根据3D打印机在设定时间段内工作时热床的温度变化分析得到3D打印机的打印温度波动系数

疲劳性能分析模块，用于根据3D打印机的打印性能系数和打印温度波动系数分析得到3D打印机的疲劳指数，并将其和预设的3D打印机的疲劳指数阈值进行比对，进而得到3D打印机的疲劳情况。

管理数据库，用于储存提取3D打印机各部件最大允许松动面积、3D打印机各部件标准模型、标准体积、各测试打印品设计模型。

优选的，所述部件状态监测模块的具体分析过程包括以下步骤：第一步，通过监控摄像头对3D打印机各部件的状态进行实时监测，并从中提取得到3D打印机各部件的图像，根据3D打印机各部件的图像得到3D打印机各部件与对应连接设备之间的连接面积

第二步，根据3D打印机各部件的图像为3D打印机各部件构建3D模型，记为3D打印机各部件实际模型，同时从管理数据库中提取3D打印机各部件标准模型和标准体积，通过将3D打印机各部件实际模型和3D打印机各部件标准模型进行重叠，利用边缘检测算法获取3D打印机各部件实际模型和3D打印机各部件标准模型之间的未重叠区域，提取未重叠区域的体积，将其分别除以3D打印机各部件的标准体积得到3D打印机各部件的磨损程度，记为

优选的，所述3D打印机的部件老旧程度参数的具体分析方法为：读取3D打印机各部件的松动程度

优选的，所述3D打印机的打印速度均匀度的具体分析方法为：对设定时间段内3D打印机的工作过程进行视频监测，根据视频获取各测试打印品的打印时长和各测试打印品各部位的打印时长，同时分别对各测试打印品的体积和各测试打印品各部位的体积进行测量，通过用各测试打印品的打印时长和各测试打印品各部位的打印时长分别除以各测试打印品的体积和各测试打印品各部位的体积，得到各测试打印品和各测试打印品各部位的单位体积打印时长，分别记为

优选的，所述测试打印品质量检测模块的具体分析过程包括以下步骤：第一步，从管理数据库中提取各测试打印品设计模型，计算各测试打印品设计模型的体积，记为各测试打印品标准体积

第二步，利用3D扫描技术对各测试打印品和各测试打印品设计模型进行全面扫描，获取各测试打印品和各测试打印品设计模型的三维点云数据，通过点云配准算法将各测试打印品和各测试打印品设计模型的三维点云数据进行配准，得到各测试打印品和各测试打印品设计模型之间的各对应点，计算各测试打印品与各测试打印品设计模型之间的各对应点的距离，从中筛选出各测试打印品和各测试打印品设计模型之间的对应点之间的最大距离、最小距离，分别记为

优选的，所述3D打印机的打印质量参数的具体分析方法为：读取测试打印品的完整程度

优选的，所述3D打印机的打印性能系数的具体分析方法为：读取3D打印机的部件老旧程度参数

优选的，所述温度变化检测模块的具体分析过程为：对3D打印机未开始工作时热床的温度进行检测，记为3D打印机热床的初始温度

优选的，所述3D打印机的打印温度波动系数的具体分析方法为：分别读取3D打印机热床的初始温度

优选的，所述3D打印机的疲劳指数的具体分析方法包括以下步骤：第一步，分别读取3D打印机的打印性能系数

第二步，将3D打印机的疲劳指数和预设的3D打印机的疲劳指数阈值进行比对，若3D打印机的疲劳指数超出3D打印机的疲劳指数阈值，则表示3D打印机疲劳情况严重，向系统发送预警通知。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：一、本系统通过分析各部件的松动程度和磨损程度得到3D打印机的部件老旧程度参数，实时监测了各部件的老旧情况，避免因部件损坏而导致的停机维修，提高设备的可靠性和稳定性。

二、本系统通过分析测试打印品的完整程度和轮廓变形程度得到3D打印机的打印质量参数，能够及时发现打印质量存在的问题，以便及时调整和修复，避免因打印质量不佳而浪费时间和材料，同时能够了解打印机的稳定性、精度和可靠性等方面的表现。

三、本系统通过根据3D打印机在设定时间段内工作时热床的温度变化分析得到3D打印机的打印温度波动系数，可以实时了解打印温度的稳定性对打印质量的影响情况，避免了因温度波动过大导致打印物品形状不准确、表面粗糙等问题，提高打印质量。

四、本系统通过对3D打印机在设定时间段内打印各测试打印品的打印时长及各测试打印品各部位的打印时长进行分析得到3D打印机的打印速度均匀度，从而评估打印机的性能、优化打印结果、提高打印效率，避免打印故障和损坏等好处。

五、本系统根据3D打印机的打印性能系数和打印温度波动系数分析得到3D打印机的疲劳指数，从而判断打印机的可靠性和稳定性，避免出现打印机故障导致停工，提高打印效率和生产计划的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统模块连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明一种3D打印机疲劳性能智能检测系统，包括包括部件状态监测模块、部件状态分析模块、打印速度分析模块、打印品质量检测模块、打印品质量分析模块、打印质量分析模块、温度变化检测模块、温度变化分析模块、疲劳性能分析模块、管理数据库。

所述管理数据库和部件状态分析模块、打印性能分析模块、疲劳性能分析模块、温度变化分析模块连接，打印性能分析模块和部件状态分析模块、打印品质量分析模块、打印速度分析模块、疲劳性能分析模块连接，温度变化分析模块和疲劳性能分析模块、温度变化检测模块连接，部件状态分析模块和部件状态监测模块连接，打印品质量分析模块和打印品质量检测模块连接。

部件状态监测模块，用于通过监控摄像头对3D打印机各部件的状态进行监测，并从中获取各部件的松动程度和磨损程度。

所述部件状态监测模块的具体分析过程包括以下步骤：第一步，通过监控摄像头对3D打印机各部件的状态进行实时监测，并从中提取得到3D打印机各部件的图像，根据3D打印机各部件的图像得到3D打印机各部件与对应连接设备之间的连接面积

第二步，根据3D打印机各部件的图像为3D打印机各部件构建3D模型，记为3D打印机各部件实际模型，同时从管理数据库中提取3D打印机各部件标准模型和标准体积，通过将3D打印机各部件实际模型和3D打印机各部件标准模型进行重叠，利用边缘检测算法获取3D打印机各部件实际模型和3D打印机各部件标准模型之间的未重叠区域，提取未重叠区域的体积，将其分别除以3D打印机各部件的标准体积得到3D打印机各部件的磨损程度，记为

部件状态分析模块，用于根据各部件的松动程度和磨损程度分析得到3D打印机的部件老旧程度参数

所述3D打印机的部件老旧程度参数的具体分析方法为：读取3D打印机各部件的松动程度

打印速度分析模块，用于对3D打印机在设定时间段内打印各测试打印品的打印时长及各测试打印品各部位的打印时长进行分析得到3D打印机的打印速度均匀度

所述3D打印机的打印速度均匀度的具体分析方法为：对设定时间段内3D打印机的工作过程进行视频监测，根据视频获取各测试打印品的打印时长和各测试打印品各部位的打印时长，同时分别对各测试打印品的体积和各测试打印品各部位的体积进行测量，通过用各测试打印品的打印时长和各测试打印品各部位的打印时长分别除以各测试打印品的体积和各测试打印品各部位的体积，得到各测试打印品和各测试打印品各部位的单位体积打印时长，分别记为

打印品质量检测模块，用于对设定时间段内3D打印机打印出的多个测试打印品进行检测，并从中获取测试打印品的完整程度和轮廓变形程度；分析多个测试打印品的检测结果，可以了解3D打印机在设定时间段内的工作性能和制造过程的稳定性，如果出现一致性问题或重复性问题，可以对3D打印机进行调整和优化，从而提高整体的制造效率和质量。

所述测试打印品质量检测模块的具体分析过程包括以下步骤：第一步，从管理数据库中提取各测试打印品设计模型，计算各测试打印品设计模型的体积，记为各测试打印品标准体积

第二步，利用3D扫描技术对各测试打印品和各测试打印品设计模型进行全面扫描，获取各测试打印品和各测试打印品设计模型的三维点云数据，通过点云配准算法将各测试打印品和各测试打印品设计模型的三维点云数据进行配准，得到各测试打印品和各测试打印品设计模型之间的各对应点，计算各测试打印品与各测试打印品设计模型之间的各对应点的距离，从中筛选出各测试打印品和各测试打印品设计模型之间的对应点之间的最大距离、最小距离，分别记为

打印品质量分析模块，用于根据测试打印品的完整程度和轮廓变形程度分析得到3D打印机的打印质量参数

所述3D打印机的打印质量参数的具体分析方法为：读取测试打印品的完整程度

打印性能分析模块，用于根据3D打印机的部件老旧程度参数、打印质量参数和打印速度均匀度分析得到3D打印机的打印性能系数

所述3D打印机的打印性能系数的具体分析方法为：读取3D打印机的部件老旧程度参数

温度变化检测模块，用于对3D打印机在设定时间段内工作时热床的温度变化进行监测。

所述温度变化检测模块的具体分析过程为：对3D打印机未开始工作时热床的温度进行检测，记为3D打印机热床的初始温度

温度变化分析模块，用于根据3D打印机在设定时间段内工作时热床的温度变化分析得到3D打印机的打印温度波动系数

所述3D打印机的打印温度波动系数的具体分析方法为：分别读取3D打印机热床的初始温度

稳定的打印温度可以减少温度波动带来的打印速度波动，从而提高打印的效率。在保证质量的前提下，通过控制温度波动系数，可以更好地进行打印参数的优化，实现更快速的打印。

疲劳性能分析模块，用于根据3D打印机的打印性能系数和打印温度波动系数分析得到3D打印机的疲劳指数，并将其和预设的3D打印机的疲劳指数阈值进行比对，进而得到3D打印机的疲劳情况。

所述3D打印机的疲劳指数的具体分析方法包括以下步骤：第一步，分别读取3D打印机的打印性能系数

第二步，将3D打印机的疲劳指数和预设的3D打印机的疲劳指数阈值进行比对，若3D打印机的疲劳指数超出3D打印机的疲劳指数阈值，则表示3D打印机疲劳情况严重，向系统发送预警通知。

管理数据库，用于储存提取3D打印机各部件最大允许松动面积、3D打印机各部件标准模型、标准体积、各测试打印品设计模型。

本系统通过对3D打印机的打印性能系数、打印温度波动系数进行综合分析得到3D打印机的疲劳指数，进而了解3D打印机的疲劳情况，有助于及时发现潜在故障和问题，并采取措施进行维修和保养，以延长打印机的寿命，提供更稳定、高质量的3D打印产品。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。