CN104400998B - 一种基于红外光谱分析的3d打印检测方法 - Google Patents
一种基于红外光谱分析的3d打印检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104400998B CN104400998B CN201410237595.2A CN201410237595A CN104400998B CN 104400998 B CN104400998 B CN 104400998B CN 201410237595 A CN201410237595 A CN 201410237595A CN 104400998 B CN104400998 B CN 104400998B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- printing
- infrared spectrum
- printer
- continue
- error
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims description 22
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000005102 attenuated total reflection Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012844 infrared spectroscopy analysis Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
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。
Description
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。
本发明的优点在于：
本发明在现有3D打印机的供料模块中加入3D打印材料的检测模块，可以减少由于打印材料中含有杂质而导致打印出来的产品的不合格，可以提高产品的合格率。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
图2为本发明实施例中的修复流程图。
图3为本发明实施例的硬件系统。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
以下将通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述。参阅图1至图3，本发明涉及一种基于红外光谱分析的3D打印检测方法，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，如图3所示；
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。
该红外光谱分析装置安装于3D打印机内壁，可全方位（上下、左右、前后），移动。控制、移动红外光谱分析装置检测在打印过程中检测3D打印物体的所用材料是否正确。
该红外光谱分析装置内有迈克尔逊干涉仪。红外光谱分析仪器的种类有：1.棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。2.傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点：①多通道测量，使信噪比提高。②光通量高，提高了仪器的灵敏度。③波数值的精确度可达0.01厘米。④增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现远红外光谱的测定。
该红外光谱分析装置带有全反射附件。利用衰减全反射技术以往需花几十分钟的检验，可在几秒钟内完成，大大提高了检验速度；操作方便
。实验结果表明，该方法操作方便、测量灵敏度高，可得到高质量的红外谱图。该方法对测定样品具有非破坏性,无需预处理等优点。
该3D打印机在打印过程中与控制计算机保持实时连接。该计算机中存有常见的标准红外谱图集（如：Sadtler红外谱图集、Coblentz学会谱图集、API光谱图集等），用于与上述装置所采集的光谱进行对比，校验打印所用的材料是否正确。
发现错误时，判断错误的面积是否在允许范围内（这个允许在设计图中根据个人需求进行设计），若在范围内继续打印，若超出允许范围，判断错误的种类：1、使用错误材料；2、所规定的位置未打印。在错误1的情况下，可根据具体情况选择继续打印，或暂停刮除错误部分继续打印，或终止打印；在错误2的情况下，可更改程序填补未打印的地方。
具体实施过程如下：
打印过程中，每当打印头更换材料时，红外光谱分析装置启动，根据软件计算出红外发射位置，并移动到位发出红外光，利用衰减全反射技术，将收集到的数据传到计算机，形成谱图，与计算机中储存的光谱集对比，判断所打印材料是否正确。发现错误时，以检测点为中心，以设定半径的圆的边缘上任取三点进行检测，若有两点未出现错误，说明在误差允许范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (1)
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，则判断属于使用错误材料还是所规定的位置未打印；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）当属于使用错误材料时，刮除错误部分或重新打印；当属于所规定的位置未打印时，更改程序填补未打印部分。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410237595.2A CN104400998B (zh) | 2014-05-31 | 2014-05-31 | 一种基于红外光谱分析的3d打印检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410237595.2A CN104400998B (zh) | 2014-05-31 | 2014-05-31 | 一种基于红外光谱分析的3d打印检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104400998A CN104400998A (zh) | 2015-03-11 |
| CN104400998B true CN104400998B (zh) | 2016-10-05 |
Family
ID=52638694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410237595.2A Active CN104400998B (zh) | 2014-05-31 | 2014-05-31 | 一种基于红外光谱分析的3d打印检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104400998B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11806829B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-11-07 | Applied Materials, Inc. | Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods |
| US11813712B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-11-14 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads having selectively arranged porosity |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9873180B2 (en) | 2014-10-17 | 2018-01-23 | Applied Materials, Inc. | CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes |
| US10399201B2 (en) | 2014-10-17 | 2019-09-03 | Applied Materials, Inc. | Advanced polishing pads having compositional gradients by use of an additive manufacturing process |
| US9776361B2 (en) | 2014-10-17 | 2017-10-03 | Applied Materials, Inc. | Polishing articles and integrated system and methods for manufacturing chemical mechanical polishing articles |
| US11745302B2 (en) | 2014-10-17 | 2023-09-05 | Applied Materials, Inc. | Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process |
| US10821573B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-11-03 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads produced by an additive manufacturing process |
| JP6545261B2 (ja) | 2014-10-17 | 2019-07-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 付加製造プロセスを使用する、複合材料特性を有するｃｍｐパッド構造 |
| US10875153B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-12-29 | Applied Materials, Inc. | Advanced polishing pad materials and formulations |
| US10875145B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-12-29 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads produced by an additive manufacturing process |
| CN105034374A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-11-11 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | 三维打印方法及其装置 |
| CN105128332B (zh) * | 2015-09-01 | 2019-04-30 | 芜湖思瑞迪三维科技有限公司 | 一种智能监测3d打印设备 |
| US10391605B2 (en) | 2016-01-19 | 2019-08-27 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process |
| CN106127762B (zh) * | 2016-06-22 | 2019-02-19 | 北京小米移动软件有限公司 | 3d打印图纸生成及加密方法及装置 |
| CN106182765B (zh) * | 2016-07-05 | 2019-05-24 | 上海交通大学 | 基于支持向量机的3d打印模型尺寸误差预测方法 |
| CN106392070A (zh) * | 2016-09-04 | 2017-02-15 | 芜湖纯元光电设备技术有限公司 | 一种无线式3d打印机 |
| WO2018140919A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of additive manufacturing of components |
| US10596763B2 (en) | 2017-04-21 | 2020-03-24 | Applied Materials, Inc. | Additive manufacturing with array of energy sources |
| US11471999B2 (en) | 2017-07-26 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods |
| US11072050B2 (en) | 2017-08-04 | 2021-07-27 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad with window and manufacturing methods thereof |
| WO2019032286A1 (en) | 2017-08-07 | 2019-02-14 | Applied Materials, Inc. | ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME |
| JP7220615B2 (ja) * | 2019-04-16 | 2023-02-10 | 日本電産マシンツール株式会社 | 管理システム及び管理方法 |
| CN111572026B (zh) * | 2020-05-09 | 2021-10-19 | 广东省特种设备检测研究院 | 一种3d打印的压力容器映射试验系统 |
| CN113021901B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-11-25 | 渭南职业技术学院 | 一种具有无线传输功能的安全可靠型3d打印机 |
| JP2025073596A (ja) * | 2023-10-27 | 2025-05-13 | 株式会社日立製作所 | 原料照合システム及び原料照合方法 |
| CN118061538B (zh) * | 2024-04-22 | 2024-06-28 | 成都贝高贝实业有限责任公司 | 一种基于3d打印的冲压成型设备及其成型方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0601982D0 (en) * | 2006-02-01 | 2006-03-15 | Rolls Royce Plc | Method and apparatus for examination of objects and structures |
| GB0804390D0 (en) * | 2008-03-10 | 2008-04-16 | Univ Exeter | Manufacturing technique |
| CN101514438B (zh) * | 2009-04-03 | 2011-01-05 | 西北工业大学 | 沉积制备非均质件的方法 |
| CN102183467B (zh) * | 2011-01-24 | 2012-07-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种近红外谱区新疆红枣品质分级建模方法 |
| CN102492939A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-13 | 中国科学院半导体研究所 | 集成傅里叶变换红外原位监测系统的原子层沉积装置 |
| CN103448249B (zh) * | 2013-09-13 | 2016-06-15 | 张靖 | 一种面成型3d打印方法和系统 |
-
2014
- 2014-05-31 CN CN201410237595.2A patent/CN104400998B/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11813712B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-11-14 | Applied Materials, Inc. | Polishing pads having selectively arranged porosity |
| US11806829B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-11-07 | Applied Materials, Inc. | Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104400998A (zh) | 2015-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104400998B (zh) | 一种基于红外光谱分析的3d打印检测方法 | |
| CN107560560B (zh) | 在增材制造过程中实时测量零件应变的方法 | |
| EP4325205A3 (en) | Method and system for measuring coating thickness | |
| CN103226058B (zh) | 一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法 | |
| CN111289496B (zh) | 一种远距离变焦距激光诱导击穿光谱的检测方法及装置 | |
| CN102830096A (zh) | 基于人工神经网络的元素浓度测量误差修正方法 | |
| EP3321667A1 (en) | Combined surface inspection using multiple scanners | |
| Dunbar et al. | A real-time communication architecture for metal powder bed fusion additive manufacturing | |
| CN112710393B (zh) | 光学测定装置、波长校正方法以及标准试样 | |
| US11333600B2 (en) | Analysis method, analysis apparatus, printer, and print system | |
| WO2011104608A3 (en) | Bead inspection method, and bead inspection apparatus | |
| CN106091987A (zh) | 基于散斑时域相关的大尺寸光学毛坯三维测量方法 | |
| CN118758193A (zh) | 基于太赫兹时域光谱的曲面多层结构厚度测量方法及系统 | |
| EP1893958A1 (en) | Systems and methods for profiling and synchronizing a fleet of color measurement instruments | |
| Harding | Engineering precision | |
| WO2018059135A1 (zh) | 测量太赫兹光束参数的方法 | |
| CN101603921B (zh) | 一种折射率色散特性的检测系统及其检测方法 | |
| CN108381912A (zh) | 一种基于激光诱导等离子光谱的3d打印监测系统 | |
| CN105784618B (zh) | 一种非透射固体表面上溶液液膜参数测量装置及方法 | |
| Morgenstern | Full configuration low boom model and grids for 2014 sonic boom prediction workshop | |
| JP6036517B2 (ja) | 表面状態判定装置、表面状態判定方法、表面状態判定システム及びプログラム | |
| CN109521002A (zh) | 一种固体燃料颗粒流的燃料特性测量方法 | |
| CN116713489B (zh) | 一种水下增材制造的在线监测平台及自适应制造方法 | |
| JP6912045B2 (ja) | 膜厚測定方法およびその装置 | |
| CN108627500A (zh) | 一种固体燃料热值测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |