3D打印过程中的打印检测方法及装置、3D打印设备

摘要

本申请实施例公开了一种3D打印过程中的打印检测方法及装置以及包含所述装置的3D打印设备，其中，所述方法包括：在打印过程中，获取包含被打印对象已打印部分的一被测区域的电容值随时间变化的时序曲线；比较所述时序曲线与一参考时序曲线，确定是否改变所述打印的至少一打印参数。本申请实施例的技术方案在打印过程中就可以以一种简单、易行的方法对被打印对象内部和外部的打印效果同时进行检测，避免在打印效果不佳时还继续打印进而浪费打印材料和打印时间。

说明书

技术领域

本申请涉及3D打印技术，尤其涉及一种3D打印过程中的打印 检测方法及打印检测装置、3D打印设备。

背景技术

现有的消费级三维(Three Dimension，简称3D)打印机，一般 在打印过程中通过在一通常可以升降的工作平台上根据物体的打印 模型文件的设计一层一层形成被打印对象。在打印过程中，由于一些 打印器件或打印环境的变化，例如，打印平台发生倾斜等，有可能会 导致被打印对象的打印变形，进而使得打印出来的被打印对象为次品 或者废品。

发明内容

本申请实施例可能的目的是：提供一种3D打印过程中的打印检 测技术。

第一方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种3D打印过程 中的打印检测方法，包括：

在打印过程中，获取包含被打印对象已打印部分的一被测区域的 电容值随时间变化的时序曲线；

比较所述时序曲线与一参考时序曲线，确定是否改变所述打印的 至少一打印参数。

第二方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种3D打印过程 中的打印检测装置，包括：

时序曲线获取模块，用于在打印过程中，获取包含被打印对象已 打印部分的一被测区域的电容值随时间变化的时序曲线；

改变确定模块，用于比较所述时序曲线与一参考时序曲线，确定 是否改变所述打印的至少一打印参数。

第三方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种3D打印设备， 包括上面所述的打印检测装置。

本申请实施例的至少一个实施方案通过在3D打印过程中，获取 包含被打印对象已打印部分的区域的电容值随时间变化的时序曲线， 并将该时序曲线与对应的参考时序曲线进行比较，并根据比较结果确 定是否改变3D打印过程中的打印参数，使得可以在打印过程中就以 一种简单、易行的方法对被打印对象内部和外部的打印效果同时进行 检测，避免在打印效果不佳时还继续打印进而浪费打印材料和打印时 间。

附图说明

图1为本申请实施例的一种打印检测方法的流程示意图；

图2a和2b分别为本申请实施例的两种应用场景的示意图；

图3为本申请实施例的一种打印检测装置的结构示意图；

图4a和4b分别为本申请实施例的两种打印检测装置的结构示意 图；

图4c和4d分别为本申请实施例的两种打印检测装置的改变确认 模块的结构示意图；

图5为本申请实施例的一种打印检测装置的结构示意图；

图6为本申请实施例的一种3D打印设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施 例，对本申请的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说 明本申请，但不用来限制本申请的范围。

本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅 用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也 不表示它们之间的必然逻辑顺序。

如图1所示，本申请实施例提供了一种3D打印过程中的打印检 测方法，包括：

S110在打印过程中，获取包含被打印对象已打印部分的一被测 区域的电容值随时间变化的时序曲线；

S120比较所述时序曲线与一参考时序曲线，确定是否改变所述 打印的至少一打印参数。

举例来说，本发明提供的打印检测装置作为本实施例的执行主体， 执行S110和S120。具体地，所述打印检测装置可以以软件、硬件或 软硬件结合的方式设置在用户设备中。

本申请实施例的实施方式在打印过程中就可以以一种简单、易行 的方法对被打印对象内部和外部的打印效果同时进行检测，避免在打 印效果不佳时还继续打印进而浪费打印材料和打印时间。。

通过下面的实施方式对本申请的各步骤进行进一步的描述：

S110在打印过程中，获取包含被打印对象已打印部分的一被测 区域的电容值随时间变化的时序曲线。

在一种可能的实施方式中，例如可以在所述打印过程中，每经过 一设定时间间隔获取一次所述被测区域的当前的电容值，得到所述电 容值随时间变化的时序曲线，本领域的技术人员可以知道，随着所述 打印过程的进行，所述时序曲线会随着时间不断形成新的部分。在一 种可能的实施方式中，例如可以在所述打印过程中，基本实时的获取 所述时序曲线。

在一种可能的实施方式中，所述设定时间间隔例如可以根据打印 使用的打印出料周期设定。例如，根据打印喷头每在一个位置打印出 料一次，获取一次当前时刻所述被测区域的电容值，以形成所述时序 曲线。

当然，本领域技术人员可以知道，所述时间间隔还可以根据需要 设定为其它值。

在一种可能的实施方式中，可以通过采集的方式获取所述时序曲 线。

在一种可能的实施方式中，所述被测区域可以为打印环境中包含 被打印对象已打印部分的任何区域。如图2a所示，在一种可能的实 施方式中，所述被测区域例如可以为位于所述打印的打印喷头210与 用于承载所述被打印对象220的打印底座230之间的区域。例如可以 用分别位于所述打印喷头210上方和所述打印底座230上的两个电极 241、242来获取所述时序曲线(或者在一种可能的实施方式中，所 述打印底座230可以为导电底座，其本身可以看成是一电极；或者在 一种可能的实施方式中，所述打印喷头210的电极设置在所述打印喷 头210上，可以随着所述打印喷头210运动)，此时所述两个电极241、 242之间的区域为所述被测区域250。

在本实施方式中，通过所述打印喷头210上的电极和所述打印底 座230上的电极来获得时序曲线，除了所述被打印对象已打印部分的 形状外，所述打印喷头210的位置也可以影响所述时序曲线，因此本 实施方式可以用于同时检测喷头的运动轨迹与被打印对象的已打印 部分都是否符合预期，使得检测更加方便、全面。

本领域技术人员可以知道，也可以将所述电极设置于其它位置， 例如，如图2b所示，可以在所述被打印对象周围相对的两侧设置将 两个电极261、262，与所述打印底座230垂直设置。

当然，在另一种可能的实施方式中，为了获取更全面的时序曲线， 还可以在所述被测区域周围设置多对电极来获取所述被打印对象已 打印部分多个方向的多个时序曲线，例如可以包括图2a中的一对电 极241、242和图2b中所示的一对电极261、262。

在另一种可能的实施方式中，可以通过一通信模块从外部设备获 取所述时序曲线。

在本实施方式中，作为本申请的执行主体的所述检测装置有可能 不包括电容采集模块。

S120比较所述时序曲线与一参考时序曲线，确定是否改变所述 打印的至少一打印参数。

在本申请实施例中，所述参考时序曲线例如可以为所述被测区域 在所述被打印对象被正确打印过程中电容值随时间变化的理想时序 曲线或预期时序曲线。

本领域的技术人员可以知道，比较所述时序曲线与所述参考时序 曲线为将当前得到的时序曲线与所述参考时序曲线中对应的部分进 行比较。例如，将从打印开始时刻到当前时刻的时序曲线与所述参考 时序曲线上开始打印时刻以及与当前时刻对应的时刻的局部时序曲 线进行比较。

在一种可能的实施方式中，在所述打印过程中，每获得一时刻对 应的时序曲线就进行一次所述步骤S120。或者，在其它可能的实施 方式中，也可以以一其它时间间隔来进行所述步骤S120，例如，以 大于获取所述时序曲线的设定时间间隔的其它时间间隔来进行所述 步骤S120的比较和确定。

在一种可能的实施方式中，本申请实施例的方法还包括：获取所 述参考时序曲线。

例如，在一种可能的实施方式中，获取所述参考时序曲线例如可 以为：

通过学习获取所述参考时序曲线。

例如，获取以往对所述被打印对象成功打印的过程中采集的各检 测时刻的电容值构成的时序曲线作为本实施方式的参考时序曲线。

在另一种可能的实施方式中，获取所述参考时序曲线还可以：

根据所述被打印对象的一打印模型文件获取所述参考时序曲线。

由于根据所述检测区域中两个电极的面积、两个电极之间的间距、 检测区域中物体的形状以及介电常量等参数，可以求解出在打印过程 中两个电极之间的各个时刻的预期电容值，因此根据所述打印对象的 打印模型文件，可以计算所述被打印对象在打印过程中的参考时序曲 线。

在一种可能的实施方式中，所述步骤S120可以为：

比较所述时序曲线和所述参考时序曲线，对应于所述时序曲线与 所述参考时序曲线的差异超过一阈值范围，改变所述至少一打印参数。

在一种可能的实施方式中，所述差异可以为所述时序曲线与所述 参考时序曲线在当前时刻分别对应的电容值之间的瞬时差异。例如： 在打印进行了1分30秒时，所述时序曲线上与该时刻对应的电容值 与所述参考时序曲线上与该时刻对应的参考电容值之间的差异。

在一种可能的实施方式中，所述差异还可以为所述时序曲线与所 述参考时序曲线在从一设定时刻(例如可以为打印开始的时刻)到当 前时刻电容值的积分之间的累积差异。例如，在打印进行了1分30 秒时，所述时序曲线在该1分30秒之间电容值的积分与所述参考时 序曲线在该时长之间参考电容值的积分之间的差异。

当然，在一种可能的实施方式中，所述差异还有可能同时包括所 述瞬时差异和所述累积差异。

在本申请实施例中，所述阈值范围可以根据需要，例如根据打印 精度的需要预先设定。

在本申请实施例一种可能的实施方式中，所述至少一打印参数包 括：开关控制参数。

所述开关控制参数为用于控制3D打印过程进行或者停止的参数。

在本实施方式中，所述改变所述至少一打印参数包括：

改变所述打印的开关控制参数，以中断所述打印过程。

例如，在所述时序曲线与所述参考电容的差异超过上面所述的阈 值范围时，改变所述开关控制参数，进而可以控制进行所述3D打印 的3D打印设备中断所述打印过程。

在本实施方式中，在上面所述的差异超过所述阈值范围时，表示 打印出现超过设定范围的偏差，此时如果继续打印，则最后得到的被 打印对象很有可能会是次品或废品，进而浪费了后续的打印材料和打 印时间。

在一种可能的实施方式中，所述至少一打印参数可以包括出料控 制参数。这里，所述出料控制参数为控制打印喷头出料的参数，可以 包括出料速度、出料量等。

例如，根据所述时序曲线和所述参考时序曲线的比较，得出当前 出料与预期的出料状况不符，使得所述被打印对象的已打印部分出现 偏差，此时可以通过改变所述出料控制参数，修正所述偏差。

在一种可能的实施方式中，所述至少一打印参数可以包括报警控 制参数。这里所述报警控制参数为控制是否报警的参数。

例如，上面所述时序曲线和所述参考时序曲线的差异超过所述阈 值范围时，改变报警控制参数，进行灯光、声音、或向用户的随身设 备发送信息等报警。

当然，本领域的技术人员可以知道，在一些可能的实施方式中， 可以同时改变上述三种打印参数中的多个，例如，在上述差异超过所 述阈值范围时，同时改变所述开关控制参数和所述报警控制参数，以 中断3D打印过程并进行报警。

当然，除了上面列举的三种打印参数外，根据用户需要，其它可 能的打印参数也可能被包括在所述至少一打印参数中。

通过本申请实施例的方法，可以看出，本申请实施例除了可以在 打印过程中实时检测所述被打印对象已打印部分的外表形体特征的 偏差，还可以对外部看不到的内部结构的偏差进行实时检测，一旦出 现打印问题，就可以采取例如中断打印等措施，避免继续打印而占用 打印机或浪费打印材料。

本领域技术人员可以理解，在本申请具体实施方式的上述方法中， 各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应 以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请具体实施方式的实施过程 构成任何限定。

如图3所示，本申请实施例的一种可能的实施方式提供了一种 3D打印过程中的打印检测装置300，包括：

时序曲线获取模块310，用于在打印过程中，获取包含被打印对 象已打印部分的一被测区域的电容值随时间变化的时序曲线；

改变确定模块320，用于比较所述时序曲线与一参考时序曲线， 确定是否改变所述打印的至少一打印参数。

在本申请实施例中，所述检测触发模块310每生成一个检测触发 信号，就会触发所述时序曲线获取模块310和所述改变确定模块320 工作一次，直到所述打印过程结束或者中断。

本申请实施例的实施方式在3D打印过程中以一种简单、易行的 方法对被打印对象内部和外部的打印效果同时进行检测，避免在打印 效果不佳时还继续打印进而浪费打印材料和打印时间。

通过下面的实施方式对本申请的各模块进行进一步的描述。

在一种可能的实施方式中，所述时序曲线获取模块310例如可以 在所述打印过程中，每经过一设定时间间隔获取一次所述被测区域的 当前的电容值，得到所述电容值随时间变化的时序曲线，本领域的技 术人员可以知道，所述随着打印过程的进行，所述时序曲线会随着时 间不断形成新的部分。在一种可能的实施方式中，例如可以在所述打 印过程中，基本实时的获取所述时序曲线。

在一种可能的实施方式中，所述时间间隔例如可以根据打印使用 的打印出料周期设定。例如，根据打印喷头每在一个位置打印出料一 次，获取一次当前时刻所述被测区域的电容值，以形成所述时序曲线。

当然，本领域技术人员可以知道，所述时间间隔还可以根据需要 设定为其它值。

如图4a所示，在一种可能的实施方式中，所述时序曲线获取模 块310可以包括：

一电容采集单元311，通过采集的方式获取所述时序曲线。

例如，在一种可能的实施方式中，所述电容采集单元311可以包 括分别位于所述被打印对象的已打印部分相对的两侧的两个电极。

在一种可能的实施方式中，所述被测区域可以为位于所述打印的 打印喷头与打印底座之间的区域，例如图2a中所示。

此时，所述时序曲线获取模块310包括：

第一电极单元，设置在3D打印设备的一打印喷头侧；

第二电极单元，设置在所述3D打印设备的一打印底座侧，用于 与所述第一电极单元一起获取所述被测区域的所述时序曲线。

本领域技术人员可以知道，在本实施方式中，所述第一电极单元 和所述第二电极单元可以分别为图2a所示的两个电极241、242。具 体参见图2a所示实施例对应的描述。

在本实施方式中，通过这样设置的时序曲线获取模块310可以同 时检测喷头的运动轨迹与被打印对象的已打印部分都是否符合预期， 使得检测更加方便、全面。

本领域技术人员可以知道，除了上述的第一电极单元和所述第二 电极单元外，所述时序曲线获取模块310也可以包括在其它位置设置 的电极，例如图2b所示的两个电极261、262。

当然，在另一种可能的实施方式中，为了获取更全面的时序曲线， 还可以在所述被测区域周围设置多对电极来获取所述被打印对象已 打印部分多个方向的多个时序曲线，例如所述时序曲线获取模块310 还可以同时包括图2a中的一对电极241、242和图2b中所示的电极 261、262。

如图4b所示，在一种可能的实施方式中，时序曲线获取模块310 可以包括：

一通信单元312，用于通过通信的方式从外部设备获取所述时序 曲线。

在本申请实施例中，所述参考时序曲线例如可以为所述被测区域 在所述被打印对象的完整打印过程中电容值随时间变化的理想或预 期时序曲线。

如图4a所示，在一种可能的实施方式中，所述装置300还包括：

参考时序曲线获取模块330，用于获取所述参考时序曲线。

如图4a所示，在一种可能的实施方式中，所述参考时序曲线获 取模块330包括：

第一获取单元331，用于通过学习获取所述参考时序曲线。

例如，所述第一获取单元331用于获取以往对所述被打印对象成 功打印的过程中采集的各检测时刻的电容值构成的时序曲线作为本 实施方式的参考时序曲线。

如图4b所示，在一种可能的实施方式中，所述参考时序曲线获 取模块330包括：

第二获取单元332，用于根据所述被打印对象的一打印模型文件 获取所述参考时序曲线。具体参见图1所示实施例中对应的描述。

在本实施方式中，所述至少一打印参数包括以下的至少一种：开 关控制参数、出料控制参数以及报警控制参数。具体参见图1所示实 施例中对应的描述。

当然，除了上面列举的三种打印参数外，根据用户需要，其它可 能的打印参数也可能被包括在所述至少一打印参数中。

在一种可能的实施方式中，所述改变确定模块320比较所述时序 曲线与所述参考时序曲线为将当前得到的时序曲线与所述参考时序 曲线中对应的部分进行比较。例如，将从打印开始时刻到当前时刻的 时序曲线与所述参考时序曲线上开始打印时刻以及与当前时刻对应 的时刻的局部时序曲线进行比较。

在一种可能的实施方式中，所述改变确定模块320在所述打印过 程中，每获得一时刻对应的时序曲线就进行一次比较和确定。或者， 在其它可能的实施方式中，也可以为另外一时间间隔来进行所述比较 和确定，例如，以大于获取所述时序曲线的设定时间间隔的另一时间 间隔来进行所述比较和确定。

在本申请实施例一种可能的实施方式中，所述改变确定模块320 可以为一处理器模块。

如图4a所示，在一种可能的实施方式中，所述改变确定模块320 可以包括：

确定单元321，用于对应于所述时序曲线与所述参考时序曲线的 差异超过一阈值范围，改变所述至少一打印参数。

如图4c所述，在一种可能的实施方式中，所述确定单元321包 括：

第一确定子单元3211，用于对应于所述时序曲线与所述参考时 序曲线的瞬时差异超过一阈值范围，改变所述至少一打印参数。

所述第一确定子单元3211的进一步功能实现参见图1所示实施 例中对应步骤的描述。

如图4d所述，在一种可能的实施方式中，所述确定单元321包 括：

第二确定子单元3212，用于对应于所述时序曲线与所述参考时 序曲线的累积差异超过一阈值范围，改变所述至少一打印参数。

所述第二确定子单元3212的进一步功能实现参见图1所示实施 例中对应步骤的描述。

当然，在一种可能的实施方式中，所述确定单元321还有可以同 时包括所述第一确定子单元3211和所述第二确定子单元3212。

在本申请实施例中，所述阈值范围可以根据需要，例如根据打印 精度的需要预先设定。

如图4a所示，在一种可能的实施方式中，所述改变确定模块320 包括：

开关控制单元323，用于对应于所述差异超过所述阈值范围，改 变所述打印的开关控制参数，以中断所述打印过程。

例如，在所述时序曲线与所述参考电容的差异超过上面所述的阈 值范围时，改变所述开关控制参数，进而可以控制进行所述3D打印 的3D打印设备中断所述打印过程。

本申请实施例中各模块和单元的功能实现进一步的描述可以参 见图1所示实施例中对应的描述，这里不再赘述。

通过本申请实施例的方法，可以看出，本申请实施例除了可以在 打印过程中实时检测所述被打印对象已打印部分的外表形体特征的 偏差，还可以对外部看不到的内部结构的偏差进行实时检测，一旦出 现打印问题，就可以采取例如中断打印等措施，避免继续打印而占用 打印机或浪费打印材料。

图5为本申请实施例提供的又一种打印检测装置500的结构示意 图，本申请具体实施例并不对打印检测装置500的具体实现做限定。 如图5所示，该打印检测装置500可以包括：

处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、 存储器(memory)530、以及通信总线540。其中：

处理器510、通信接口520、以及存储器530通过通信总线540 完成相互间的通信。

通信接口520，用于与比如客户端等的网元通信。

处理器510，用于执行程序532，具体可以执行上述方法实施例 中的相关步骤。

具体地，程序532可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机 操作指令。

处理器510可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施 本申请实施例的一个或多个集成电路。

存储器530，用于存放程序532。存储器530可能包含高速RAM 存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如 至少一个磁盘存储器。程序532具体可以用于使得所述打印检测装置 500执行以下步骤：

在打印过程中，获取包含被打印对象已打印部分的一被测区域的 电容值随时间变化的时序曲线；

比较所述时序曲线与一参考时序曲线，确定是否改变所述打印的 至少一打印参数。

程序532中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步 骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚 地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作 过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。

如图6所示，本申请实施例还提供了一种3D打印设备600，包 括图3或图4a-4d中的一个所示实施例中所述的打印检测装置610。

本申请实施例的至少一个实施方案的3D打印设备通过在3D打 印过程中，获取被打印对象已打印部分对应的时序曲线，并将该时序 曲线与对应的参考时序曲线进行比较，使得可以在打印过程中就可以 以一种简单、易行的方法对被打印对象内部和外部的打印效果同时进 行检测，避免在打印效果不佳时还继续打印进而浪费打印材料和打印 时间。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描 述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和 电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行， 取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每 个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不 应认为超出本申请的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销 售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的 理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或 者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件 产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实 施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移 动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器 (RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程 序代码的介质。

以上实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制，有关 技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下， 还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请 的范畴，本申请的专利保护范围应由权利要求限定。