3D-принтер научили вовремя обнаруживать дефекты печати

giphy.com
Американские исследователи создали алгоритм, способный следить за соответствием печатаемого на 3D-принтере предмета изначальной модели. Система с помощью камеры оценивает состояние предмета во время критических этапов печати и может остановить процесс при обнаружении дефектов, рассказывают разработчики в журнале Procedia Manufacturing.
Большинство 3D-принтеров не обладают системой отслеживания процесса печати и в некоторых случаях даже могут продолжить печать после израсходования филамента. Из-за этого, в случае печати объемных и сложных деталей, принтер может впустую потратить время и материалы, которые можно было бы сэкономить при наличии системы слежения.
Угандхар Делли (Ugandhar Delli) и Шин Чан (Shing Chang) из Университета штата Канзас создали систему для 3D-принтера, позволяющую автоматически оценивать состояние печати. Система состоит из камеры и освещения, закрепленных на 3D-принтере, и алгоритма управления. После того, как пользователь создает 3D-модель объекта, она дополняется несколькими контрольными точками — стадиями печати, при которых форма предмета сильно меняется и вероятность ошибки более высока. Авторы выбрали именно такую схему работы, потому что иначе принтеру пришлось бы прекращать печать и отводить экструдер в сторону после каждого слоя, а это значительно уменьшило бы скорость печати.
Затем изображение передается алгоритму машинного обучения, основанному на методе опорных векторов. Исследователи создали для него две обученные модели, соответствующие «качественным» и «некачественным» предметам. Задача алгоритма заключается в классификации входных изображений и отнесении к одной из этих двух категорий. Если выводы обоих алгоритмов совпали, вероятно, в процессе печати произошел сбой и ее выгоднее остановить, чтобы не тратить время и материалы.
Исследователи отмечают, что их разработка имеет два недостатка. Во-первых, система требует останавливать печать, что увеличивает время работы принтера. Во-вторых, пока система оборудована только камерой, снимающей объект сверху. В будущем авторы планируют добавить в нее боковые камеры, которые позволят системе видеть дефекты в разных частях конструкции.
Обычно разработчики 3D-принтеров борются с дефектами, но иногда они преднамеренно создают их. В прошлом году американские инженеры разработали метод защиты 3D-печатных изделий от копирования и подделки. Метод основан на том, что изделие получается бездефектным только при знании точных параметров экспорта 3D-модели, а при остальных в нем образуются дефекты, которые могут влиять как на внешний вид, так и на механические свойства изделия.
Григорий Копиев