基于机器视觉动态调控挤出的食品3D打印技术提升打印质量研究

本推荐语介绍一项创新研究：该工作开发了基于机器视觉（Machine Vision）的动态挤出控制装置，通过实时监测打印挤出速率并采用PID（比例-积分-微分）控制算法调节电控比例阀，实现了食品3D打印过程中挤出量的精准动态调控。该系统显著提升了打印产品的尺寸精度与稳定性，适用于多种墨水材料和喷嘴口径，为食品增材制造（Additive Manufacturing）从实验走向应用提供了关键技术支撑。

　　

Highlight

本研究创新性地设计了一种基于机器视觉（Machine Vision）的挤出量动态控制装置，开发了配套的工艺监控与实时挤出速率调控软件，并成功应用于食品3D打印平台。该装置具有良好的通用性，通过视觉检测、打印挤出速率识别与电控比例阀的PID（Proportional-Integral-Derivative）控制，实现了食品3D打印挤出量的动态调节。

Conclusion

本研究成功开发了一种基于机器视觉的食品3D打印挤出量动态控制装置，并建立了与之配套的机器视觉控制系统。该技术通过软件实现实时挤出速率检测与控制，适用于食品3D打印过程。通过四项实验场景（挤出精度、连续打印、不同墨水适应性以及不同喷嘴口径适应性）的验证，结果表明：与固定气压下的打印相比，使用该装置的打印挤出更稳定，打印产品的物理尺寸更接近设计尺寸，打印缺陷显著减少。实验证明，该装置有效提升了食品3D打印的质量与稳定性。我们相信这项技术可应用于大多数食品3D打印设备，减轻食品3D打印工艺开发的压力。