МЕЖІ КОМП’ЮТЕРНОГО ЗОРУ В КОНТРОЛІ ЯКОСТІ FDM/FFF ДРУКУ ТА АЛЬТЕРНАТИВНІ МЕТОДИ ДІАГНОСТИКИ

Анотація

У статті виконано критичний аналіз обмежень комп’ютерного зору в системах контролю якості FDM/FFF 3D друку та окреслено клас дефектів, для яких візуальне спостереження у видимому діапазоні є принципово недостатнім. Актуальність теми зумовлена тим, що сучасні RGB камери, системи 2D/3D візуалізації та алгоритми машинного навчання уже добре розпізнають поверхневі й геометричні відхилення — зсуви шарів, недоекструзію, переекструзію, stringing (ниткоподібні дефекти), відрив деталі від столу після його зовнішнього прояву та контурні помилки. Проте вирішальні для міцності, герметичності й довговічності друкованої деталі порушення значно частіше мають прихований, об’ємний або матеріалозалежний характер. На основі огляду сучасних праць з процесу моніторингу, неруйнівного контролю та матеріалознавчих досліджень показано, що стандартний комп’ютерний зір не забезпечує надійного прямого виявлення внутрішньої пористості без поверхневого прояву, замкнених каверн, «kissing bonds» (тип дефекту зчеплення, коли поверхні двох шарів (або шару та основи) торкаються одна одної, але не утворюють справжнього, міцного молекулярного або хімічного зв’язку), реальної міжшарової міцності, залишкових напружень до моменту деформації, змін кристалічності, термодеструкції, вологості матеріалу, а також ранніх станів закупорки сопла або ковзання філаменту, якщо вони ще не відобразилися на поверхні виробу. Запропоновано класифікацію дефектів за критерієм спостережуваності: прямо видимі, опосередковано видимі та невидимі для стандартної візуальної системи. Для кожної групи невидимих або слабкоспостережуваних дефектів визначено доцільні альтернативні методи діагностики: мікро КТ для внутрішньої геометрії та пористості; активну інфрачервону термографію, ультразвук, оптичну когерентну томографію та моніторинг електричного опору для підповерхневих порожнин і дефектів з’єднання; датчики сили, волоконно бреггівські ґратки (Fiber Bragg Grating — FBG), цифрову кореляцію зображень і тепломеханічні цифрові двійники для залишкових напружень і латентного викривлення; а також вібраційні, акустико емісійні, струмові, температурні та енкодерні сигнали для раннього виявлення несправностей екструдера. Окремо обґрунтовано, що оцінювання міжшарової міцності, кристалічності та деградації полімеру потребує механічних випробувань, калориметрії, спектроскопії або реологічного моніторингу, оскільки ці характеристики не є оптично спостережуваними напряму. Практична цінність роботи полягає у формуванні мультимодальної архітектури контролю якості, у якій комп’ютерний зір розглядається як перший, але не єдиний, рівень контролю.