基于深度学习的牙模3D打印缺陷检测方法研究

牙模3D打印过程中出现的质量缺陷影响着牙模的外观和使用性能，严重时导致废品率高，造成时间、材料的浪费。为了减少牙模3D打印的废品率，提出了一种基于YOLOv5的牙模3D打印实时缺陷检测方案：首先获取多维度牙模缺陷图片，采用切图分割与数据增强处理等方式制作数据集，然后通过构建YOLOv5深度学习网络模型对牙模3D打印图像进行迭代训练，最后通过YOLOv5程序调用摄像头并使用训练后最佳权重值进行实时在线缺陷检测。通过实验对比，YOLOv5深度学习网络模型的检测准确率要高于Faster R-CNN、YOLOv3、SSD这3种模型，其检测平均准确度高达94.78%,平均检测时间为21 ms。结果表明该方法能够检测牙模3D打印过程中的质量缺陷问题。     

模型引导与视觉分析相结合的3D打印产品质量检测方法

针对3D打印产品个性化程度高的特点,普通的产品质量检测方法并不适用.对3D打印额面肿瘤导板导向孔,为取得更高精准的检测,提出了一种模型引导、机械系统配合、视觉系统监控相结合的质量检测方法.整个方法框架包括机械系统、控制模块、视觉模块,在检测算法的统一调度下实现3D打印额面肿瘤导板导向孔精度检测.首先,利用导板和相应三维模型上对应的各3个不共线点对齐导板和模型.然后,根据三维模型上的导向孔位置和方向,控制机械系统引导模型导向孔移动到视觉模块的中心,通过分析导向孔的圆度、长宽比、直径、孔心间距等特征参数,判断导向孔是否合格.结果表明:该算法和系统,相比于人工质量检测,缩短了检测周期,提高了检测精度.提出的算法框架可用于其他3D打印产品与模型的形状一致性检测.     

生物3D打印——从形似到神似

系统回顾生物3D打印的提出背景,给出生物3D打印的研究范围,梳理生物3D打印的发展历程. 重点聚焦于回顾操纵细胞的生物3D打印研究,并结合课题组近年来的研究及思考,对生物3D打印的发展进行展望. 更好地结合临床需求,实现从组织结构的仿生制造过渡到功能化的再造是生物3D打印未来取得突破的关键.     

3D打印的多点逐步逼近法温控校正探索

3D打印机的温控系统作为核心部件,直接影响了打印结果和质量。为了解决测温故障问题,通过修改软件程序,采用逐步逼近法对传感器表头文件参数进行校正,探究软件程序对温度的控制。结果表明,软件程序中温控系统的测量精度由传感器表头文件与程序函数共同决定,通过修改软件的方法能够快速解决测温系统故障问题,最终实现温度的精准控制,从而为智能3D打印技术的自诊断、自维护提供一种方法。     

热塑性聚氨酯材料柔性外壳3D打印技术

针对全柔性伸缩型机械臂外壳在3D打印过程中产生的不粘连现象,提出了一种通过减少工件自身压缩量从而优化整体打印效果的方法.运用Inventor三维建模软件结合Cura 3D打印软件对柔性臂外壳进行建模,并利用3D打印机对热塑性聚氨酯材料进行3D打印加工.通过观察试件的实际打印效果,对打印过程中所产生的不粘连的失效形式进行了分析与研究,在利用不同参数水平对同一试件进行打印后,发现不同参数均通过影响工件的压缩量而影响最终的打印效果.为减少工件受重力产生的压缩量,分别提出设置温差、增加散热与增加表面支撑等改进方法,并将改进后的打印效果与原打印效果进行了对比.试验结果表明:添加表面支撑的方法对提高打印效果作用最大,可以将总体不粘连率从8.2%下降到2.5%,验证了所提出改进方案的合理性.     

3D打印多种形貌CF/ABS复合材料扳手

利用3D打印技术,将质轻、高强的CF/ABS复合材料经过设计制备了多种形貌的复合扳手。自制碳纤维上浆剂有效的提高了碳纤维集束性和表面浸润性,与优选的高流动ABS树脂有良好的结合性。制备的3D打印扳手可以因实际需要改善大小、口径和厚度,具有实际应用前景。通过对3D打印CF/ABS复合扳手的质量及市场价格分析,此种方法制备的扳手价格在0.6元左右。低廉的价格和高的使用性能,有利于3D打印CF/ABS复合扳手进行日常推广。     

Web3D家居素材库的轻量化技术研究

随着Web3D技术的不断发展,使得人们对基于Web3D家居模型的互联网在线即时可视化服务需求激增.利用轻量化关键技术,方便快捷地解决了大规模WebVR家居模型的处理、传输、重建、实时渲染等问题.提出了基于WebVR的轻量级三维家居素材库在线可视化服务,详细介绍了该系统对家居模型轻量化的实现过程中一些关键技术,包括轻量级渐进式网格处理、细粒化处理、基于视点传输等.结果表明,新的轻量化框架能够较好地处理模型,提升了传输速度.     

柱坐标式FDM 3D打印机的研制

针对基于笛卡儿坐标系的熔融沉积成型(fused deposition molding,FDM)3D打印机打印旋转体精度低,且速度慢等问题,设计开发了一种基于柱坐标系的FDM 3D打印机.其成型原理和机械结构都借鉴了传统的FDM 3D打印机,并在此基础上将基于笛卡儿坐标系的运动方式改为基于柱坐标系的运动方式.相较于传统FDM 3D打印机,在使用相同的硬件(包括电机、喷头、打印丝材)配置情况下,该设备打印旋转体模型时可以实现更高的打印精度,在某些情况下可以实现更快的打印速度.     

3D打印工作台平面度的差分式光电检测与补偿

3D打印是一种通过将三维模型切片分层的方式生成可被单片机识别的G代码文件,然后逐层打印的生长型快速制造方法。针对桌面型3D打印机工作台平面不水平导致打印产生的翘曲、变形等问题,利用基于双发射差分式光电传感器距离检测的反距离加权插值(IDW)算法对打印平面进行精确补偿,较传统机械补偿调平方法提高了精度与重复性。通过实验分析与验证,补偿效果明显,有效减少了打印过程出现的翘曲、变形等现象,提高了打印精度与质量。     

特殊制备材料力学性能超声无损检测与评价方法

为了检测新材料性能和评估新制备工艺,利用超声显微无损检测系统和PVDF线聚焦超声探头,对增材制造(3D打印)和粉末冶金2种特种加工试件进行表面波波速测量,用于材料力学性能的反演.利用散焦实验测量和时间分辨法,测量试件截面不同位置、不同角度的表面波波速,获取相应位置和角度下的力学性能参数.实验所用窄探头PVDF薄膜宽度仅为1 mm,通过减少被测面积,提高了探头的分辨率.结果表明:粉末冶金材料在任意方向上的表面波波速基本一致,呈各向同性.3D打印材料不同方向表面波波速略有差异,呈现出一定的各向异性.超声显微无损检测系统可用于材料的小区域、多角度声学性能测试,实现材料力学性能的反演表征,为新材料性能检测、新制备工艺评估提供一种无损检测与评价的方法.     

生物三维打印机硬件控制系统研究

提出了一种生物三维打印机硬件控制方法,并基于ATmega2560芯片实现了生物三维打印机的控制. 研究了打印原理及成型工艺,采用 Altium Designer软件绘制了控制系统的硬件电路,包括控制电路的主控单元、运动控制单元、喷头控制单元、加热控制单元、限位开关控制单元、USB数据传输单元等,绘制PCB板并完成硬件电路的焊接及调试工作,提高了生物三维打印精度.     

基于SOPC的污水泵站在线检测系统设计

污水泵站振动在线检测系统是由计算机硬件、软件和检测设备构成的计算机系统,采用在线检测和故障诊断技术采集设备的状态信息,通过连续的数据分析判断、预测设备状态和故障发展趋势、故障原因,或追忆故障过程。软硬件协同技术是复杂电子系统设计中的一种新方法,可编程片上系统SOPC是这一趋势的代表。SOPC技术为嵌入式系统设计带来了一种更为方便、灵活和可靠的实现方式。文章基于SOPC的软硬件协同设计方法实现了污水泵站在线检测系统中的机组振动检测,是软硬件协同设计技术在污水泵站检测系统中一种新的尝试。     

桌面级FDM高精度3D打印机的设计

FDM3D打印机以其成本优势一直受到各行业的欢迎,但是也由于其打印精度不高而带来诸多问题。本文设计出了一款以Core XY结构为打印行走平台的桌面级FDM3D打印机,该打印机打印空间利用率更高,行走平台结构更为轻巧,减去了X轴步进电机的质量,从而极大解决了打印过程中大惯性所带来的问题,面对细小部位打印能够更加精细,进而提升打印的成型精度。     

点阵式打印机头的机电一体化分析

本文从机电一体化的观点出发,运用机电动力学方法,完成了计算机的点阵针式打印头的建模,并进行了数值模拟分析,且推导出“L”形打印头的磁路、电路和动力学方程,给出了相应的初始条件和边界条件.在此基础上,本文提出了一种解析积分与逐步数值积分相结合的方法,来求解该机电耦合响应的问题,从而导出了非线性联立常微分方程组.文中给出了有关打印头设计的一些有意义的结论,对提高打印速度和印字质量提供了一种计算机辅助设计手段.     

冷轧带钢缺陷表面形状恢复新算法

为改善冷轧带钢表面缺陷分类识别性能,提出基于从阴影恢复形状原理的表面缺陷三维重构算法． 针对表面缺陷检测系统的光路设计,提出一种改进的Oren-Nayar漫反射模型,结合透视投影模型推导出相应 的反射图方程,利用基于高阶Lax-Friedrichs汉密尔顿函数和牛顿迭代相结合的快速扫描算法完成了该方程 的求解,实现表面缺陷三维信息的提取．利用合成图像和表面缺陷图像进行三维重构实验,结果表明该算法 重构精度高,验证了改进光照模型的正确性．该三维重构算法能够有效地提取冷轧带钢表面缺陷三维信息, 有助于提高表面缺陷分类识别性能     

双色巧克力3D打印机的设计

针对目前巧克力3D打印机打印颜色单一、连续挤出料难、打印精度低等问题,本文对现有的巧克力3D打印机机械结构进行了分析和改进,设计出了一种能够持续供料、双色打印的高精度巧克力3D打印机。挤料箱部分采用螺旋推杆的进给方式来挤出原料,实现连续不断输送原料。在挤料箱、软管和喷头上都装有加热装置,并运用PID算法控制温度的恒定。喷头设计成具有独立控制开关的两个出料孔的一体式单喷嘴。为了提高打印精度,挤料机构固定在机架上,而喷头固定在运动机构上,减少了运动惯量。     

State-of-the-art of 3D printing technology of cementitious material—An emerging technique for construction

In recent few years, significant improvement has been made in developing largescale 3 D printer to accommodate the need of industrial-scale 3 D printing. Cementitious materials that are compatible with 3 D printing promote rapid application of this innovative technique in the construction field with advantages of cost effective, high efficiency, design flexibility and environmental friendly. This paper firstly reviews existing 3 D printing techniques that are currently being used in commercial3 D printers. It then summarizes three latest development of largescale 3 D printing systems and identifies their relationships and limiting factors. Thereafter, critical factors that are used to evaluate the workability and printable performance of cementitious materials are specified. Easy-extrusive, easy-flowing, well-buildable, and proper setting time are significant for cementitious material to meet the critical requirements of a freeform construction process. Finally, main advantages, potential applications and the prospects of future research of 3 D printing in construction technology are suggested. The objective of this work is to review current design methodologies and operational constraints of largescale 3 D printing system and provide references for optimizing the performance of cementitious material and promote its responsible use with largescale 3 D printing technology.     

3D Evaluation Method of Cutting Surface Topography of Carbon / Phenolic (C/Ph) Composite

3D evaluation method of cutting surface topography for C/Ph composites was established.The cutting surface was measured by Talyscan 150,using 3D non-contact measurement.Through the results of 2D and 3D roughness evaluating for C/Ph composite and Duralumin,the 2D evaluation method of the cutting surface topography of C/Ph composite loses a lot of information,the characteristics of the surface topography of C/Ph composite can be comprehensively and authentically evaluated only by 3D evaluation method.Furtherm...