Ανίχνευση ελαττωμάτων κατά τη διάρκεια κατεργασίας τριδιάστατης εκτύπωσης τηγμένου νήματος

Παπαθεοδώρου, Αλεξάνδρα; Papatheodorou, Alexandra

dc.contributor.author	Παπαθεοδώρου, Αλεξάνδρα	el
dc.contributor.author	Papatheodorou, Alexandra	en
dc.date.accessioned	2022-02-07T09:13:34Z
dc.date.available	2022-02-07T09:13:34Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54574
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22272
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Επεξεργασία εικόνας	el
dc.subject	Image processing	en
dc.subject	Τριδιάστατη εκτύπωση	el
dc.subject	3D printing	en
dc.subject	Defect detection	en
dc.subject	Μηχανική όραση	el
dc.subject	Computer vision	en
dc.subject	Online	en
dc.subject	Αξιολόγηση τεμαχίων	el
dc.title	Ανίχνευση ελαττωμάτων κατά τη διάρκεια κατεργασίας τριδιάστατης εκτύπωσης τηγμένου νήματος	el
dc.contributor.department	Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανίχνευση ελαττωμάτων	el
heal.classification	Επεξεργασία εικόνας	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-15
heal.abstract	Η συνεχής εξέλιξη που παρουσιάζεται στον τομέα της τριδιάστατης εκτύπωσης, καθώς και η δυνατότητα να κατασκευάζονται σύνθετες γεωμετρίες τεμαχίων με μεγάλη ακρίβεια, φαίνεται να υπόσχονται σταδιακά τη διεύρυνση των κλάδων εφαρμογής της. Ωστόσο, τα τυχόν ελαττώματα που παρουσιάζουν τα εκτυπωμένα τεμάχια επηρεάζουν την ποιότητα και την ακρίβειά τους, ενώ μπορεί να οδηγήσουν ακόμα και στην κατάρρευσή τους. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία, λοιπόν, γίνεται προσπάθεια για δόμηση μιας μεθοδολογίας παρακολούθησης της ποιότητας της κατεργασίας τριδιάστατης εκτύπωσης με χρήση τηγμένου νήματος (fused filament 3D printing). Πιο συγκεκριμένα, σκοπός της εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας τεχνικής που θα αξιολογεί τον τρόπο που αποδίδεται η μορφολογία των χαρακτηριστικών του τεμαχίου και θα εντοπίζει ελαττώματα στο εξωτερικό περίγραμμά του κατά τη διάρκεια της κατεργασίας, χωρίς να παρεμποδίζεται ή να διακόπτεται για σημαντικό χρονικό διάστημα η διαδικασία της τριδιάστατης εκτύπωσης. Για το σκοπό αυτό, διαμορφώθηκε μια διάταξη αποτελούμενη από μια κάμερα και έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή, ώστε έπειτα από επεξεργασία των εικόνων που λαμβάνονται και σύγκριση με ένα ιδανικό τεμάχιο, να γίνεται η ανίχνευση των πιθανών ελαττωμάτων που παρουσιάζει το κατεργαζόμενο τεμάχιο. Η λήψη των εικόνων επαναλαμβάνεται έως ότου ολοκληρωθεί ένας προκαθορισμένος αριθμός συγκρίσεων σε επιλεγμένες στρώσεις, ενώ για την πραγματοποίηση των λήψεων, η εκτύπωση τίθεται σε παύση για λίγα δευτερόλεπτα, ώστε να απομακρυνθεί από το οπτικό πεδίο το ακροφύσιο. Με την εν λόγω διάταξη και τον κώδικα επεξεργασίας εικόνων, που αναπτύχθηκε και παρουσιάζεται αναλυτικά στη συνέχεια, επιτυγχάνεται η ανίχνευση ελαττωμάτων σχήματος, διάστασης, υπερπλήρωσης και υποπλήρωσης υλικού, όπως, επίσης, αναφέρεται και τυχόν μη αποτύπωση κάποιου χαρακτηριστικού στο εκτυπωμένο τεμάχιο. Επιπλέον, επισημαίνεται η θέση του ελαττώματος πάνω στο κατεργαζόμενο τεμάχιο, ενώ για τα ελαττώματα σχήματος παρουσιάζεται και το ποσοστό ομοιότητας του πειραματικού με το ιδανικό χαρακτηριστικό. Η έγκαιρη ανίχνευση των ελαττωμάτων κατά τη διάρκεια της κατεργασίας και η διόρθωσή τους ή επιβολή διακοπής της εκτύπωσης και έναρξη νέας, θα είχε ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση πολύτιμου χρόνου, υλικών και, συνεπώς, χρήματος. Γίνεται, λοιπόν, αντιληπτό πως ανακύπτει όλο και πιο επιτακτικά το ζήτημα της αυτόματης επίβλεψης και άμεσης αξιολόγησης της κατεργασίας κατά τη διαμόρφωση των τεμαχίων. The constant development in 3D printing technology, as well as the capability to manufacture complex geometry components with great precision, seems to augur the gradual expansion of its applications. However, potential defects occurring during 3D printing can affect part quality and their dimensional accuracy, or even lead to their collapse. In the present Thesis, an attempt is made to create a methodology for monitoring the quality of fused filament 3D printing. More specifically, the purpose of the Thesis is to develop a technique that evaluates the way that the morphology of the printed features is created and detects any defect in the outer contour of the parts during their processing, without interfering or interrupting the process of 3D printing for a significant period of time. For this purpose, a setup consisting of a camera and a computer was configured, so that after processing the images obtained and comparing them with the corresponding images of an ideal part, the possible defects can be detected. The image acquisition is repeated until a predetermined number of comparisons in selected layers is achieved, and for each image capture the printing process is paused for a few seconds, in order to remove the nozzle from the field of view. With the aforementioned setup and the image processing code that was developed and is presented in detail below, the detection of shape, dimension, overfill and underfill defects is achieved, as well as the report of any unprinted feature on the workpiece. Moreover, the location of the defect on the printed part is indicated, while for the shape defects, the percentage of structural similarity between the experimental and the corresponding ideal feature is presented. Early defect detection during the fused filament 3D printing, and their correction or alternatively early termination of the printing process and the start of a new one, would save valuable time, materials and, consequently, money. It is, therefore, understood that the automated monitoring and immediate evaluation of the 3D printing processing during the manufacturing of the parts, is an issue that is becoming all the more urgent.	el
heal.advisorName	Μπενάρδος, Πανώριος	el
heal.committeeMemberName	Βοσνιάκος, Γεώργιος-Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Μαρκόπουλος, Άγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	110 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false