基于FDM 3D打印的图像识别技术研究

发布时间：2025-06-27 06:21

　　3D打印技术又称增材制造技术,这是一种集合了精密加工、机械、控制和计算机技术为一体的快速成型技术。在各类3D打印技术中,FDM(熔融沉积成型)技术有着简单、便捷、低成本的特点,但也存在着诸如打印速率过慢、成型过程中产生异味、原材料易堆叠堵塞等问题。为了改善FDM技术的不足之处,本文结合了近年来关注度极高的图像识别技术,在FDM 3D打印基础之上,创造性的增加了一套图像识别系统,以此来提高并改善FDM打印技术。本文基于自主知识产权的桌面级FDM 3D打印机,首先对其控制主板的Marlin固件开发语言进行研究,并为满足图像处理所需对主板接口的功能进行改造,将USB转换为与上位机连接的串行通信,随后研究了在Repetier-Host打印控制软件中内置的CuraEngine切片工具的原理,并结合实际打印过程进行说明。结合实验需要研究了图像的预处理技术,主要包括灰度图像的几种变换方法、灰度图像的直方图增强、图像去噪与锐化,并结合摄像头采集的实时打印图像进行验证。经过图像预处理之后,主要利用图像的边缘检测算法对打印过程的实时图像进行检测,研究了一阶Sobel算子、Roberts算子、Prewit算子...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 3D打印技术概述
        1.1.1 增材制造技术
        1.1.2 FDM 3D打印技术
    1.2 图像识别技术概述
    1.3 图像识别及3D打印研究现状
    1.4 研究意义与内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第二章 3D打印平台组成及开发环境
    2.1 3D打印机平台
    2.2 控制主板及其开发语言
        2.2.1 主板硬件结构
        2.2.2 Marlin固件开发
        2.2.3 USB转串行通信
    2.3 摄像头配置
        2.3.1 摄像头与上位机的连接
        2.3.2 摄像头工作模式
    2.4 上位机及软件配置
        2.4.1 3D打印控制软件
        2.4.2 图像处理软件MATLAB R2017b
    2.5 本章小结
第三章 基于FDM 3D打印的图像处理
    3.1 FDM 3D打印图像处理基础
        3.1.1 图像处理流程
        3.1.2 图像类型的转换
    3.2 图像预处理技术
        3.2.1 灰度图像
        3.2.2 图像变换增强
        3.2.3 图像去噪与锐化
    3.3 基于FDM 3D打印的图像边缘检测
        3.3.1 一阶Roberts算子
        3.3.2 一阶Sobel算子
        3.3.3 一阶Prewit算子
        3.3.4 二阶LOG算子
        3.3.5 二阶Canny算子
    3.4 基于3D打印的图像特征比较
        3.4.1 图像均值
        3.4.2 图像相关系数
    3.5 本章小结
第四章 单个物体的FDM 3D打印错误辨别
    4.1 FDM 3D打印基础
        4.1.1 STL文件的切片原理
        4.1.2 打印支撑物的设计
        4.1.3 G-code点码
    4.2 单个物体的打印辩错
        4.2.1 打印错误的归类
        4.2.2 辩错原理及流程
        4.2.3 实验检验
    4.3 本章小结
第五章 多个物体的FDM 3D打印错误纠正
    5.1 FDM 3D打印路径的规划
    5.2 两个物体的打印纠错
        5.2.1 纠错原理及流程
        5.2.2 实验检验
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：4053944