[發(fā)明專利]一種四自由度3D掃描架

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510627892.2
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105180831A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙興煒;趙伏軍
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

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。

背景技術(shù)

3D掃描技術(shù)已經(jīng)廣泛用于工業(yè)和服務(wù)業(yè)，如對零件的形狀和尺寸的進(jìn)行三維掃描檢測和校對，對于復(fù)雜零件的快速三維建模，對于藝術(shù)品和手工制品的三維建模，以及對人體進(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US8082120B2）。雖然手持具有掃描儀具有便攜，靈活等優(yōu)點(diǎn)，但對于大尺寸被掃描物體，如汽車整車，大型渦輪機(jī)等，手持掃描儀會因?yàn)楣と吮坶L的限制，無法對整個(gè)零件進(jìn)行掃描。同時(shí)，對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，掃描的工作效率低。德國公司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。

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

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)簡單的四自由度3D掃描架。

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、旋轉(zhuǎn)臂、旋轉(zhuǎn)平臺、絞盤、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、繩索驅(qū)動(dòng)器、繩索和下平臺，所述的3D掃描儀固定在上平臺上，所述的上平臺通過轉(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)平臺相連，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺固定在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器固定在下平臺上，在所述的下平臺上設(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。

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。

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)。

進(jìn)一步的，所述四組繩索驅(qū)動(dòng)器對稱設(shè)置于下平臺上。

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)簡單，易于制造。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖。

圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。

圖3是本發(fā)明的俯視圖。

圖4是本發(fā)明工作時(shí)的示意圖。

在圖中，1.3D掃描儀2.上平臺3.上臂4.下臂5.旋轉(zhuǎn)平臺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。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

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2、上臂3、下臂4、旋轉(zhuǎn)平臺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9。其中，其中所述的3D掃描儀1固定在上平臺2上，所述的上平臺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5相連，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺5固定在下平臺9上，并且相對下平臺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3。四根繩索通過拉拽的方式驅(qū)動(dòng)上平臺2，保證掃描架在具有一定剛度的同時(shí)能夠靈活移動(dòng)。

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)。