一種四自由度3d掃描架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面幾何三維掃描領(lǐng)域，特別涉及一種擁有四個(gè)自由度3D掃描架。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]3D掃描技術(shù)已經(jīng)廣泛用于工業(yè)和服務(wù)業(yè)，如對(duì)零件的形狀和尺寸的進(jìn)行三維掃描檢測(cè)和校對(duì)，對(duì)于復(fù)雜零件的快速三維建模，對(duì)于藝術(shù)品和手工制品的三維建模，以及對(duì)人體進(jìn)行掃描建模等等。雖然能夠?qū)崿F(xiàn)三維成像的方法有很多，但目前運(yùn)用最廣泛的方法還是采用光學(xué)原理來測(cè)量物體表面的空間三維坐標(biāo)。然而，采用光學(xué)原理的3D掃描儀的掃描范圍有限，因此，此類掃描儀需要變化掃描儀和物體的相對(duì)位置來獲得完整的物體表面信息。目前使用最廣泛的掃描儀為手持式3D掃描儀。如加拿大creaform公司開發(fā)的手持式3D掃描儀(專利US 8082120 B2)。雖然手持具有掃描儀具有便攜，靈活等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于大尺寸被掃描物體，如汽車整車，大型渦輪機(jī)等，手持掃描儀會(huì)因?yàn)楣と吮坶L(zhǎng)的限制，無法對(duì)整個(gè)零件進(jìn)行掃描。同時(shí)，對(duì)于大批量零件的掃描，手持掃描儀所需要的掃描時(shí)間工作長(zhǎng)，掃描的工作效率低。德國(guó)公司gom公司開發(fā)的ScanBox，采用串聯(lián)工業(yè)機(jī)械臂來實(shí)現(xiàn)掃描儀的移動(dòng)，然而，工業(yè)機(jī)械臂造價(jià)貴，成本高。
[0004]專利CN204007643U公布了一種一鍵式3D掃描儀，然而這種掃描儀只適用于小零件和低重量零件的掃描，因?yàn)楸粧呙璧奈矬w需要被固定在可移動(dòng)的置物架上。專利CN204077190提出了一種3D掃描架，然而由于工作空間的限制，此種掃描架不適合大尺寸零件的掃描。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決3D掃描存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種掃描架工作空間大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的四自由度3D掃描架。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題技術(shù)方案是:包括3D掃描儀、上平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臂、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、絞盤、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、繩索驅(qū)動(dòng)器、繩索和下平臺(tái)，所述的3D掃描儀固定在上平臺(tái)上，所述的上平臺(tái)通過轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與旋轉(zhuǎn)臂上端相連，旋轉(zhuǎn)臂下端通過轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)相連，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器固定在下平臺(tái)上，在所述的下平臺(tái)上設(shè)有四組繩索驅(qū)動(dòng)器，所述的繩索驅(qū)動(dòng)器的末端連接一個(gè)絞盤，所述的絞盤上纏繞著繩索，繩索(8)的末端連接著上平臺(tái)。
[0007]進(jìn)一步的，所述的旋轉(zhuǎn)臂由設(shè)于同一軸線上的上臂和下臂相連構(gòu)成，所述上臂為推力軸承。
[0008]進(jìn)一步的，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和繩索驅(qū)動(dòng)器為伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)。
[0009]進(jìn)一步的，所述四組繩索驅(qū)動(dòng)器對(duì)稱設(shè)置于下平臺(tái)上。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:本發(fā)明提供的掃描架擁有四個(gè)自由度，五個(gè)驅(qū)動(dòng)器，為冗余驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并具有很好的剛度性能，能夠減小掃描儀移動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)，提高掃描精度。 同時(shí)，本3D掃描架工作空間大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的主視圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。
[0013]圖3是本發(fā)明的俯視圖。
[0014]圖4是本發(fā)明工作時(shí)的示意圖。
[0015]在圖中，1.3D掃描儀 2.上平臺(tái)3.上臂 4.下臂 5.旋轉(zhuǎn)平臺(tái)6.絞盤71.轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器72.繩索驅(qū)動(dòng)器8.繩索9.下平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]參見在圖1、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明包括3D掃描儀1、上平臺(tái)2、上臂3、下臂4、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)5、絞盤6、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器71、繩索驅(qū)動(dòng)器72、繩索8和下平臺(tái)9。其中，其中所述的3D掃描儀I固定在上平臺(tái)2上，所述的上平臺(tái)2通過轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與上臂3相連，所述的上臂3通過推力軸承與下臂4相連，其中上臂3的軸線與下臂4重合，相對(duì)下臂4有一個(gè)沿自身軸線方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所述的下臂4通過轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)5相連，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)5固定在下平臺(tái)9上，并且相對(duì)下平臺(tái)9有一個(gè)沿自身軸線方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，由轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器71驅(qū)動(dòng)。在所述的下平臺(tái)9上，分布著四組繩索驅(qū)動(dòng)器72，所述的繩索驅(qū)動(dòng)器7的末端連接一個(gè)絞盤6，絞盤6上纏繞著繩索8，繩索8的末端連接著上平臺(tái)3。四根繩索通過拉拽的方式驅(qū)動(dòng)上平臺(tái)2，保證掃描架在具有一定剛度的同時(shí)能夠靈活移動(dòng)。
[0018]本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器71和繩索驅(qū)動(dòng)器72采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)或者步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四自由度3D掃描架，包括3D掃描儀(I)、上平臺(tái)(2 )、旋轉(zhuǎn)臂、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(5 )、絞盤(6)、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器(71)、繩索驅(qū)動(dòng)器(72)、繩索(8)和下平臺(tái)(9)，其特征在于:所述的3D掃描儀(I)固定在上平臺(tái)(2)上，所述的上平臺(tái)(2)通過轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與旋轉(zhuǎn)臂上端相連，旋轉(zhuǎn)臂下端通過轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(5)相連，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(5)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器(71)的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器(71)固定在下平臺(tái)(9)上，在所述的下平臺(tái)(9)上設(shè)有四組繩索驅(qū)動(dòng)器(72)，所述的繩索驅(qū)動(dòng)器(72)的末端連接一個(gè)絞盤(6)，所述的絞盤(6)上纏繞著繩索(8)，繩索(8)的末端連接著上平臺(tái)(2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度3D掃描架，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)臂由設(shè)于同一軸線上的上臂(3)和下臂(4)相連構(gòu)成，所述上臂(3)為推力軸承。3.據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度3D掃描架，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器(71)和繩索驅(qū)動(dòng)器(72)為伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)。4.據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度3D掃描架，其特征在于，所述四組繩索驅(qū)動(dòng)器(72)對(duì)稱設(shè)置于下平臺(tái)(9)上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四自由度3D掃描架，屬于表面幾何三維掃描領(lǐng)域。其包括：包括3D掃描儀、上平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臂、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、絞盤、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、繩索驅(qū)動(dòng)器、繩索和下平臺(tái)，所述的3D掃描儀固定在上平臺(tái)上，所述的上平臺(tái)與旋轉(zhuǎn)臂上端鉸接，旋轉(zhuǎn)臂下端與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)鉸接，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器固定在下平臺(tái)上，下平臺(tái)上設(shè)有四組繩索驅(qū)動(dòng)器，繩索驅(qū)動(dòng)器的末端連接一個(gè)絞盤，所述的絞盤上纏繞著繩索，繩索的末端連接著上平臺(tái)。本發(fā)明具有很好的剛度性能，能夠減小掃描儀移動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)，提高掃描精度。同時(shí)，本3D掃描架工作空間大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。
【IPC分類】G01B11/24
【公開號(hào)】CN105180831
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510627892
【發(fā)明人】趙興煒, 趙伏軍
【申請(qǐng)人】湖南科技大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日