一种实时更新的细胞微球3D打印路径规划方法

本发明涉及细胞微球3d打印，具体涉及一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法。

背景技术：

1、细胞微球3d打印技术是以球形细胞微球作为打印基本单元，将细胞微球在三维空间堆积，从而构建出高细胞密度的仿生组织或者器官。

2、现有方法提供了一种细胞微球3d打印路径规划方法，有利于提高细胞微球的打印效率。但是生成的打印路径是静态的，当打印过程出现突发状况时，后续的打印路径无法根据突发状况实时更新，导致最终打印失败。

3、根据文献资料可知，细胞微球在打印过程中受到负压吸附力、表面张力、界面阻力等力的作用，有导致细胞微球脱落的风险，从而造成打印过程无法继续进行。同时，由于细胞微球制备过程中无法保证所有细胞微球尺寸完全相同，打印过程中有发生变形的可能，容易导致最终打印结构质量不高。因此有必要在细胞微球3d打印过程中实时检测细胞微球的状态是否有异常。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，解决了现有细胞微球3d打印过程中出现异常无法继续打印的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，包括以下步骤：

4、s1、生成细胞微球3d打印路径；

5、细胞微球3d打印路径包括打印参数、打印代码、细胞微球状态阈值和坐标序列；

6、s2、根据细胞微球3d打印路径执行细胞微球3d打印，并实时监测细胞微球的状态，获取细胞微球状态值；

7、s3、根据细胞微球状态阈值和细胞微球状态值，判定细胞微球的状态是否异常；若是则更新细胞微球3d打印路径，并根据更新后的细胞微球3d打印路径执行细胞微球3d打印，否则不更新细胞微球3d打印路径，并根据细胞微球3d打印路径执行细胞微球3d打印。

8、进一步地，在步骤s1中，坐标序列包括细胞微球存储位置坐标序列和细胞微球打印位置坐标序列；细胞微球存储位置坐标序列的数量大于细胞微球打印位置坐标序列的数量。

9、进一步地，步骤s2包括以下步骤：

10、s21、根据细胞微球3d打印路径，初始化打印针头；

11、s22、根据打印参数和打印代码将初始化后的打印针头移动至细胞微球存储位置坐标点，抓取细胞微球，将抓取细胞微球的打印针头移动至细胞微球打印位置坐标点，释放细胞微球，以进行细胞微球3d打印，并实时监测细胞微球的状态，获取细胞微球的状态数据；

12、s23、根据细胞微球的状态数据，获取细胞微球状态值。

13、进一步地，在步骤s22中，实时监测细胞微球的状态，获取细胞微球的状态数据，包括以下步骤：

14、a1、利用图像采集设备实时采集打印过程图像数据；

15、a2、对打印过程图像数据进行图像去噪、图像增强、图像分割和特征提取处理，获取打印针头特征轮廓图和细胞微球特征轮廓图；

16、a3、根据打印针头特征轮廓图和细胞微球特征轮廓图，获取细胞微球的状态数据。

17、进一步地，在步骤a1中，图像采集设备的采集频率小于10hz。

18、进一步地，在步骤a3中，细胞微球的状态数据为细胞微球的尺寸参数或细胞微球的形状参数。

19、进一步地，在步骤s23中，根据细胞微球的尺寸参数，获取细胞微球状态值，表示为：

20、

21、其中：为细胞微球状态值，为细胞微球直径设定值，为细胞微球直径实际监测值。

22、进一步地，在步骤s23中，根据细胞微球的形状参数，获取细胞微球状态值，表示为：

23、

24、其中：为细胞微球状态值，为细胞微球圆度设定值，为细胞微球圆度实际监测值。

25、进一步地，在步骤s3中，更新细胞微球3d打印路径，具体为：确定细胞微球存储位置坐标序列中的异常坐标点以及异常坐标点对应的细胞微球打印位置坐标序列中的坐标点，将异常坐标点的下一坐标点与异常坐标点对应的细胞微球打印位置坐标序列中的坐标点进行匹配，以更新细胞微球3d打印路径。

26、本发明具有以下有益效果：

27、本发明通过实时监测细胞微球的状态，获取细胞微球状态值，并根据细胞微球状态阈值和细胞微球状态值，判定细胞微球的状态是否异常以考虑是否更新细胞微球3d打印路径，进而解决了现有细胞微球3d打印过程中出现异常无法继续打印的问题。

技术特征：

1.一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，在步骤s1中，坐标序列包括细胞微球存储位置坐标序列和细胞微球打印位置坐标序列；细胞微球存储位置坐标序列的数量大于细胞微球打印位置坐标序列的数量。

3.根据权利要求1所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，在步骤s22中，实时监测细胞微球的状态，获取细胞微球的状态数据，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，在步骤a1中，图像采集设备的采集频率小于10hz。

6.根据权利要求4所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，在步骤a3中，细胞微球的状态数据为细胞微球的尺寸参数或细胞微球的形状参数。

7.根据权利要求6所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，在步骤s23中，根据细胞微球的尺寸参数，获取细胞微球状态值，表示为：

8.根据权利要求6所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，在步骤s23中，根据细胞微球的形状参数，获取细胞微球状态值，表示为：

9.根据权利要求1所述的一种实时更新的细胞微球3d打印路径规划方法，其特征在于，在步骤s3中，更新细胞微球3d打印路径，具体为：确定细胞微球存储位置坐标序列中的异常坐标点以及异常坐标点对应的细胞微球打印位置坐标序列中的坐标点，将异常坐标点的下一坐标点与异常坐标点对应的细胞微球打印位置坐标序列中的坐标点进行匹配，以更新细胞微球3d打印路径。

技术总结本发明公开了一种实时更新的细胞微球3D打印路径规划方法，涉及细胞微球3D打印技术领域。该方法包括以下步骤：生成细胞微球3D打印路径；根据细胞微球3D打印路径执行细胞微球3D打印，并实时监测细胞微球的状态，获取细胞微球状态值；根据细胞微球状态阈值和细胞微球状态值，判定细胞微球的状态是否异常；若是则更新细胞微球3D打印路径，并根据更新后的细胞微球3D打印路径执行细胞微球3D打印，否则不更新细胞微球3D打印路径，并根据细胞微球3D打印路径执行细胞微球3D打印。本发明通过实时监测细胞微球的状态，以实时更新细胞微球3D打印路径，进而解决了现有细胞微球3D打印过程中出现异常无法继续打印的问题。技术研发人员：曹传亮,周奎,艾凡荣,雷敏受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9