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研究人員開發(fā)用于3D打印過程監(jiān)控的機(jī)器學(xué)習(xí)方法

來源：narkii 瀏覽數(shù)：
責(zé)任編輯：六月芳菲時(shí)間：2018-08-14 10:20

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[導(dǎo)讀]3D打印機(jī)可以繼續(xù)打印部件，直到所有層都已完成，即使長絲用完或打印中存在任何潛在缺陷。

3D打印能夠借助3D軟件創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀。然而，質(zhì)量監(jiān)控仍然是增材制造中的一大挑戰(zhàn)，因?yàn)樵S多3D打印機(jī)沒有指定的系統(tǒng)來跟蹤和監(jiān)控打印過程的進(jìn)度。 3D打印機(jī)可以繼續(xù)打印部件，直到所有層都已完成，即使長絲用完或打印中存在任何潛在缺陷。

為了幫助解決這個(gè)問題，堪薩斯州立大學(xué)工業(yè)和制造系統(tǒng)工程系（IMSE）的兩位研究人員為3D打印過程開發(fā)了一種新的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。

來自IMSE的Ugandhar Delli和Shing Chang博士提出了一種通過集成相機(jī)，圖像處理和監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)來實(shí)時(shí)自動(dòng)評(píng)估3D打印部件質(zhì)量的方法。研究人員使用LulzBot Mini 3D打印機(jī)進(jìn)行研究，其中包括在不同檢查點(diǎn)暫停系統(tǒng)以檢測(cè)任何可能的缺陷并采取適當(dāng)?shù)募m正措施，例如在檢測(cè)到潛在缺陷時(shí)停止打印。

Delli和Chang博士發(fā)表了一篇關(guān)于他們研究的論文，名為“使用監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)的3D打印中的自動(dòng)過程監(jiān)控”，該論文展示了他們的新過程監(jiān)控方法。

研究人員提出了一個(gè)三步質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，以便在生產(chǎn)過程中實(shí)施3D打印部件的質(zhì)量監(jiān)控。

步驟1.根據(jù)幾何圖形確定3D打印部件的正確檢查點(diǎn)。

步驟2.借助已安裝的攝像頭拍攝每個(gè)檢查點(diǎn)處的半成品部件的圖像。

步驟3.執(zhí)行圖像處理和分析。提出了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法 - 支持向量機(jī)（SVM），用于將部件分類為“好”或“有缺陷”類別。

在檢查站拍攝的圖像。圖片來源：堪薩斯州立大學(xué)/戴爾和張博士。

印刷使用ABS和PLA材料的零件以證明所提出的框架。研究人員得出結(jié)論，該方法能夠檢測(cè)完成失敗缺陷，例如長絲耗盡或在中間停止的印刷以及結(jié)構(gòu)或幾何缺陷。然而，這種質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有其缺點(diǎn)。

“提出的方法的主要缺點(diǎn)是，在拍攝半成品部件的圖像時(shí)需要暫停打印過程，”Delli和Chang博士寫道。“另一個(gè)缺點(diǎn)是，由于只拍攝了頂視圖，所提出的方法可能無法檢測(cè)到垂直平面上的缺陷，這在頂視圖圖像中是看不到的。這為將來研究將攝像機(jī)安裝在打印機(jī)兩側(cè)以及檢測(cè)兩者上的缺陷提供了方向。水平和垂直平面。“

據(jù)研究人員稱，可以通過在打印頭上安裝原位相機(jī)來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。他們未來的工作還將側(cè)重于研究選擇適當(dāng)檢查點(diǎn)的影響因素。

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