Исследователи из MTU разрабатывают программу для обнаружения и исправления дефектов 3D-печати

news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
09.08.2020
3084
7
Новости

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

4

Ученые Мичиганского технологического университета (MTU) разрабатывают открытое программное обеспечение для FDM 3D-принтеров, способное выявлять аномалии в процессе построения и корректировать различные параметры 3D-печати.

Работы над проектом под названием «Опенсорсный послойный анализ 3D-печати на основе машинного зрения» ведутся докторантом факультета электротехники и вычислительных систем Алексеем Пецюком и профессором факультета материаловедения и машиностроения Джошуа Пирсом.

Работает это достаточно просто: программа начинает с проверки высоты в боковой проекции и анализирует виртуальный вид сверху на соответствие форм печатаемых структур заданным контурам с использованием мультишаблонного сопоставления и итерационных алгоритмов, пространственно-частотных фильтров, гауссовых моделей распределения и сегментирования структурных аномалий с помощью алгоритма агломеративной иерархической кластеризации. Или что-то в таком духе. Короче, это штука визуально отслеживает форму печатаемых слоев и сравнивает то, что есть, с тем, что должно быть согласно командам в G-коде, а потом решает, что делать дальше. 

Чтобы все это функционировало, требуется кое-какое аппаратное обеспечение: установленная под углом к рабочему столику камера (авторы использовали устройство на основе КМОП-матрицы Sony EXMOR IMX322), маркерная разметка, чтобы программа могла определять положение столика в пространстве относительно той самой камеры, и светодиодная подсветка, синхронизированная по высоте с наносимыми слоями для обеспечения стабильных результатов работы машинного зрения. В опытах использовалась самодельная аддитивная система на основе дельта-принтера Rostock.

Для начала программное обеспечение, разработанное в среде Python, анализирует G-код, разделяя его на слои и сегментируя траектории экструдера на такие категории, как юбка, заполнение, внешние и внутренние стенки, опоры и так далее. Как поясняют разработчики, траектории позиционирования зависят от алгоритма, используемого для нарезки STL-файлов, и не всегда в точности совпадают с контурами в исходных цифровых моделях, поэтому надежнее ориентироваться на координаты непосредственно в G-коде (см. иллюстрацию ниже).  

Слева — слой в цифровой модели (черным пунктиром для сравнения показан контур, сгенерированный по G-коду), справа — зафиксированный машинным зрением результат, в центре — участок возможного несоответствия STL и G-кода

Затем, уже в процессе 3D-печати, программа сравнивает физические слои с виртуальными по контуру и высоте, учитывая наклон камеры и генерируя исправленные изображения в верхней и боковой проекции. Можно было бы использовать две камеры, но, по мнению разработчиков, использование монокулярной системы снижает вычислительную нагрузку, не говоря уже об экономии на оборудовании. 

Температура, траектории, скорость позиционирования, скорость подачи материала, толщина слоев и другие параметры сохраняются для каждого слоя. Программное обеспечение создается с расчетом не только на анализ, но и на полноценный контроль рабочих процессов с использованием в качестве интерфейса RAMPS 1.4 и прошивку Marlin. Прорабатываются даже варианты ремонта изделий — корректировки G-кода в случае выявления отклонений от исходной модели.  

В идеале алгоритмы должны надежно выявлять различные проблемы и выполнять соответствующие действия. Например, в случае печати «по воздуху» из-за нехватки филамента 3D-принтер должен приостанавливать печать и информировать оператора, в случае закупоренного сопла должна повышаться температура хотэнда и повторятся 3D-печать пропущенного фрагмента, в случае отклонений от исходного контура должны вноситься координатные поправки в G-код, в случае недоэкструзии должны повышаться температура хотэнда и темп подачи материала, в случае отрыва и загибания первых слоев должна повышаться температура нагрева столика, и так далее. 

Проект пока еще находится на ранней стадии разработки, но имеющийся исходный код уже выложен в открытый доступ. С полным докладом и подробным описанием проекта можно ознакомиться по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

4
Комментарии к статье

Комментарии

09.08.2020 в 18:41
0

Один наш товарищ уже предложил подобное. Коллективу не зашло 

09.08.2020 в 19:07
0

Три-четыре хулигана-тролля - это не коллектив, а шайка. А его идеи вполне себе воплощаются в реальный софт.

10.08.2020 в 09:08
0

Интересно решение. Это не хайп на тему искусственного интеллекта и нейросетей - это вполне реальная рабочая идея.

Непонятно только, как она будет работать на прозрачных, белых и черных филаментах - вероятно камеру надо будет дополнять структурированной подстветкой.

10.08.2020 в 09:26
1

было както - тоже задумывался о подобном. И не столько изза потребности, сколько просто потому, что понятен способ реализации: автоматом создается фотореалистичная цветная 3д модель именно уже "на столе" и в процессе печати тупо сравнивается со снимком под идентичным ракурсом. Вроде какбы круто.

Потом, в ходе "мысленного эксперимента", пришлось отказаться от затеи за ее псевдонеобходимостью. 

Для части технологий печати - контроль в процессе вообще пока не возможен адекватный ( печать в порошке и тп.). Для FDM возможна (модель вся как на ладони), вопрос - дает ли что то это? При правильно отлаженном и настроенном процессе дефект не должен образовываться "по определению". И если образовался в ходе печати - надо останавливать процесс и устранять первопричину (а не корректировать дефекты в процессе, как описано в статье). 

Для одной модели можно и визуально периодически контролировать процесс. Удаленно - видеокамера без проблем решает вопрос. Для одновременной печати (допустим, 3d ферма) - теоретически можно программно контролировать, но достаточно грубого контроля, темиже видеосредствами, просто чтобы при явном отклоеннии просто остановить печать (и не тратить время\филамент\энергию). 

Анализ же и изменение настроек в процессе, а равно устранение дефектов - просто не имеет смысла. Аппарат (и задание) - либо настроены и готовы, либо недотсаточно подготовлены (и тогда просто не стоит и начинать процесс печати).

А в процессе выполнения задания на исправной машине и при грамотно созданной и подготовленной модели проблем не должно возникать по определению.

 

25.08.2020 в 17:06
0

Вот да. В серийном производстве нет задачи "исправлять уже допущенный брак". Только задача этот брак отсеять, рано или поздно. Остановка запоротой печати имеет смысл для экономии времени и денег, но компенсировать прямо на лету — так деталь уже запорота. Разве что система сможет диагностировать проблемы ещё до того, как они проявятся на изделии, но это не камеру смотреть, а телеметрию снимать надо.

10.08.2020 в 10:13
0

>При правильно отлаженном и настроенном процессе дефект не должен образовываться "по определению".

>Анализ же и изменение настроек в процессе, а равно устранение дефектов - просто не имеет смысла.

Можно печатать ближе к границам возможного, дефекты - штука вероятностная, можно печатать на скорости, при которой они вообще не возникают(за время печати), а можно - раза в 4 быстрее, при этом дефекты всё ещё возникают достаточно редко, и не вызывали бы проблем, если-бы не разрастались бы на следующем слое.

Ну и подход не ограничивается принтерами и дефектами - поставить фрезерную головку на дельту и грызть сталь с точностью до 0,1 мм - становится возможным. Или автоматическое высекание из мрамора.

В MTU придумали классную штуку, которая лет через 5 будет стандартом де факто. Если раньше не случиться сингулярность.

PBF
24.08.2020 в 17:30
0

    Если у ребят все получится, с настройками печати и проблемами печати будет покончено раз и на всегда. Тогда принтер станет самодостаточным устройством, не нуждающемся в грамотном операторе. И тогда он будет стоять  в каждом доме и на каждой "кухне" :)

ИМХО

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Обзор 3D-принтера Anycubic 4Max Pro 2.0

Что внутри у Anycubic Mono X

Новые иконки для BTT TFT35 E3 V3

НИТ PETG "выстрел глянцевости". Отзыв о пластике.

Моделирование стола в Fusion360 с последующим созданием в реале

детальки для кальянов