МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ FDM 3D-ДРУКУ НА ОСНОВІ ВІЗУАЛЬНОГО МОНІТОРИНГУ: ОГЛЯД ОСТАННІХ РОЗРОБОК

Анотація

Забезпечення якості деталей, виготовлених за технологією FDM 3D-друку (пошарове наплавлення), залишається складним завданням з огляду на високу ймовірність виникнення дефектів під час процесу. Для вирішення цієї проблеми активно розвиваються системи візуального моніторингу, що забезпечують контроль якості безпосередньо в ході FDM-друку. Стаття являє собою всебічний огляд новітніх розробок методів візуального моніторингу для забезпечення якості FDM-друку. Розглянуто спектр апаратних засобів: від стандартних вебкамер для загального нагляду за процесом у реальному часі до спеціалізованих пристроїв: ендоскопічних камер для детального огляду важкодоступних зон, інфрачервоних тепловізорів для виявлення температурних аномалій, лазерних сенсорів LiDAR для високоточного контролю геометрії та 3D-сканерів для повного відтворення тривимірної форми надрукованих виробів. Наведено приклади практичної реалізації таких підходів, зокрема систем з відкритим кодом (open-source), інтегрованих у настільні 3D-принтери, а також промислових рішень, вбудованих у професійні FDM-установки. Окрім того, проаналізовано сучасні програмні алгоритми для обробки візуальних даних, з акцентом на передові методи комп’ютерного зору. Зазначено, що новітні підходи машинного навчання – передусім згорткові нейронні мережі та моделі типу «трансформер» – здатні автоматично розпізнавати поширені дефекти друку (такі як відшарування шарів, недостатня подача філаменту, утворення «спагеті»-дефектів (ниткоподібних напливів), деформація виробу (warping) тощо) у режимі реального часу на основі аналізу зображень або відеопотоку. У роботі порівнюються різні стратегії моніторингу за точністю виявлення дефектів, охопленням типів проблем, швидкістю реакції та складністю інтеграції, що дозволяє окреслити переваги й обмеження кожного підходу. Насамкінець обговорено перспективи розвитку даного напряму, зокрема використання багатосенсорних систем для більш всеосяжного виявлення дефектів, вдосконалення універсальності та надійності алгоритмів, впровадження зворотного зв’язку в реальному часі (автоматичне коригування чи зупинка друку при виявленні відхилень), а також інтеграцію інтелектуальних систем моніторингу в типове обладнання FDM-друку у контексті концепції Індустрії 4.0.