基于机器视觉的3D打印表面缺陷多角度在线检测技术研究

发布时间：2021-07-07 08:46

　　近年来,熔融沉积成型3D打印技术发展非常迅速,但是打印过程中产生的缺陷不仅影响零件的外观、使用性能,造成时间、材料的浪费,更严重制约了熔融沉积成型工艺的进一步发展。本文在调研国内外3D打印缺陷检测技术发展状况和最新研究成果的基础上,提出3D打印外表面缺陷多角度在线视觉检测新方案。针对现有视觉检测技术中模型自身特征与真实缺陷的误识别问题,提出面向模型自特征的虚实匹配缺陷检测算法,以减少误检率,提高检测准确度。本文主要研究内容及创新工作如下:首先开展机器人3D打印多角度视觉检测系统硬件结构和控制系统的设计。基于3D打印切片和路径规划的原理,提出一种多角度视觉缺陷检测方法,将相机视角调整至打印路径中垂线方向,以保证相机始终与打印表面垂直,并提供良好的图像采集视角。针对3D打印场景及零件表面特性,结合VC++和OpenCV开发图像检测系统。为提高特征的可检测性,在直方均衡、LBP、中值滤波等预处理的基础上,根据3D打印零件的层叠纹理特征,提出一种掩膜滤波方法,以增大前景与背景的对比度。进而,根据3D打印中缺陷几何形态设计缺陷识别与分析算法。基于3D打印层叠不变性以及世界坐标系与图像像素坐标系的... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

典型3D打印流程

－进丝装置ｆ??ｄｏ??丝材??图１．?２?ＦＤＭ?３Ｄ打印机基本结构??熔融沉积成型工艺具有简单、廉价及绿色等优点，理想成型件的形成需要机械运动、??送丝速率和温度等因素的完美配合。但实际中喷头运动误差、温度场和应力场分布不均匀、??送丝速率过快或过慢等导致的精度较差问题，使得其应用场合主要集中在方案设计阶段的??试验模型、功能性模型和工艺观赏性模型制造上。胡碧康等［１３］总结并归纳了?ＦＤＭ３Ｄ打??印缺陷的类型，发现３Ｄ打印件的主要缺陷有翘曲、拉丝、鼓泡、塌陷、起皱、层间剥离、??缺丝，如图１．３所示。??＇■■■?＊??ｂｅｄ??ｅ??图１．?３?ＦＤＭ?３Ｄ打印件的主要缺陷??（ａ）翘曲，（ｂ）拉丝，（ｃ）鼓泡，（ｄ）塌陷，（ｅ）起皱，（ｆ）层间剥离，（ｇ）缺丝??以上总结集中于缺陷成因的归纳，更多分析打印过程中薄层甚至单层的缺陷状况，本??文拟从零件的整体外观对其缺陷进行大致分析。如图１．４所示，熔融沉积成型３Ｄ打印过??程中成型件易于出现质量缺陷

试验模型、功能性模型和工艺观赏性模型制造上。胡碧康等［１３］总结并归纳了?ＦＤＭ３Ｄ打??印缺陷的类型，发现３Ｄ打印件的主要缺陷有翘曲、拉丝、鼓泡、塌陷、起皱、层间剥离、??缺丝，如图１．３所示。??＇■■■?＊??ｂｅｄ??ｅ??图１．?３?ＦＤＭ?３Ｄ打印件的主要缺陷??（ａ）翘曲，（ｂ）拉丝，（ｃ）鼓泡，（ｄ）塌陷，（ｅ）起皱，（ｆ）层间剥离，（ｇ）缺丝??以上总结集中于缺陷成因的归纳，更多分析打印过程中薄层甚至单层的缺陷状况，本??文拟从零件的整体外观对其缺陷进行大致分析。如图１．４所示，熔融沉积成型３Ｄ打印过??程中成型件易于出现质量缺陷，由于３Ｄ打印逐层堆叠的打印原理，其在正常表面必然有??４??


本文编号：3269326