一种基于分类的3D打印喷头末端轮廓实时提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109080146A(43)申请公布日2018.12.25(21)申请号201810848712.7G06T7/13(2017.01)(22)申请日2018.07.28G06T7/277(2017.01)(71)申请人中国科学院福建物质结构研究所地址350001福建省福州市鼓楼区杨桥西路155号(72)发明人李俊高银林锦新唐康来庄加福白成云(74)专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙)11350代理人汤东凤(51)Int.Cl.B29C64/393(2017.01)B33Y50/02(2015.01)G06K9/32(2006.01)G06K9/46(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种基于分类的3D打印喷头末端轮廓实时提取方法(57)摘要本发明提供了一种基于分类的3D打印喷头末端轮廓实时提取方法，首先给机械臂输入一个模型，其次，检测机械臂的倾斜方向，根据倾斜方向判断所要启动的相机，并启动悬挂在周围的四个相机中的正对于倾斜方向的两个，组成双目视觉系统，运用跟踪算法对打印喷头进行跟踪，获取跟踪的ROI感兴趣区域，并对该区域的图像运用kmeans算法进行分类，并获取喷头所在的类的图像，通过高斯低通滤波平滑处理后再运用canny算法获取打印末端的外轮廓。本发明解决了目前3D打印中，缺少反馈系统的问题，使打印喷头末端能实时准确有效的检测出来，为后续末端定位提供可靠地依据。CN109080146ACN109080146A权利要求书1/1页1.一种基于分类的3D打印喷头末端轮廓实时提取方法，其特征在于，该提取方法：首先给机械臂输入一个模型，其次，检测机械臂的倾斜方向，根据倾斜方向判断所要启动的相机，并启动悬挂在周围的四个相机中的正对于倾斜方向的两个，组成双目视觉系统，运用跟踪算法对打印喷头进行跟踪，获取跟踪的ROI感兴趣区域，并对该区域的图像运用kmeans算法进行分类，并获取喷头所在的类的图像，通过高斯低通滤波平滑处理后再运用canny算法获取打印末端的外轮廓。2.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，在打开相机之前，计算机首先接收到机械臂端的理想位置，以该位置为图像的有效位置，设定为初始的ROI区域，并传入到跟踪算法的特征向量中，所述理想位置是机械臂开始进行3D打印时的初始位置。3.如权利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述跟踪算法为相关滤波目标跟踪算法，该算法的流程为：下一帧，首先对选定的ROI区域的多个周围的区域提取Hog特征，再用循环矩阵进行求解下一帧选定的ROI区域。4.如权利要求3所述的提取方法，其特征在于，当获得一个新的选定的ROI区域，即运用kmeans方法进行分类处理。5.如权利要求3所述的提取方法，其特征在于，通过实验发现选定的ROI区域分成3类能较好的区别喷头末端，打印盘面和打印物质，并且打印喷头的类别是kmeans函数分类处理的第二类，只提取第二类，其余的分类设置为白色，就能够提取到喷头末端的有效图像。6.如权利要求5所述的提取方法，其特征在于，基于kmeans分类处理，获得第二个分类后的图像能屏蔽掉噪声干扰，再采用canny检测的方法就能获得打印喷头末端的边缘。2CN109080146A说明书1/3页一种基于分类的3D打印喷头末端轮廓实时提取方法技术领域[0001]本发明涉及一种3D打印技术，具体涉及一种基于分类的3D打印喷头末端轮廓实时提取方法。背景技术[0002]3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制造(AM，AdditiveManufacturing)。作为一种综合性应用技术，3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。[0003]3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料；西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到0.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。但总体而言，国内