[發明專利]一種三角洲3D掃描打印一體機及掃描方法

在審

• 申請號: 201711167297.0
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107901422A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 周勇;張城華;盧涵;王貢獻;曹小華;王國賢
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/20;B29C64/321;B29C64/295;B29C64/245;B29C64/205;B29C64/227;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 劉秋芳,汪瑋華

技術領域

本發明屬于掃描打印一體的技術領域，尤其涉及一種三角洲3D掃描打印一體機及掃描方法。

背景技術

3D掃描技術因其速度快，精度高等優點，被廣泛應用到各個領域：工業上利用3D掃描進行產品檢查以及產品改良階段提高效率；醫學上對牙齒、骨頭進行掃描，以建立精確模型；考古研究中，利用3D掃描來生成珍貴的文物的立體模型，對于文化藝術的數字化具有重要意義。除此之外，3D掃描也擴展到了虛擬現實、人像掃描、科學實驗、機器視覺、自動加工等各種領域。

現有的掃描打印一體機其掃描攝像頭位置固定，不能夠掃描到物體頂部，存在一定的不足，其打印機結構復雜，掃描設備掛在外殼下沒有很好的利用打印機內部空間，只能打印和掃描較小零件，且其掃描精度不足。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述存在的問題，提供一種三角洲3D掃描打印一體機及掃描方法，能夠實現掃描打印檢測一體化的功能，提高打印精度。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種三角洲3D掃描打印一體機，其特征在于，包括三角形框架、運動控制機構、轉動平臺機構、掃描打印一體機構、送絲機構和主機裝置；

所述三角形框架三根立柱、三根上橫梁和三根下橫梁組成，三根立柱均勻間隔豎直設置，同一平面上的連線構成三角形，三根上橫梁均水平設置，一端分別與三根立柱的頂端相連，另一端通過上連接板定位相連，上連接板頂面設有材料盤，三根下橫梁均水平設置，一端分別與三根立柱的底端相連，另一端通過下連接板定位相連；

所述運動控制機構包括直線導軌、滑塊和皮帶輪組，直線導軌沿立柱內側面鋪設，皮帶輪組沿立柱豎直設置，滑塊與直線導軌相配置，與皮帶輪組相連；

所述轉動平臺機構包括轉動電機、加熱板、工作臺和支撐裝置，轉動電機固定于所述下連接板的底面，輸出軸與輸出軸設有聯軸器，聯軸器與連接板的中心相連，加熱板設于連接板之上，工作臺設于加熱板之上，撐裝置設于下連接板上，頂端與工作臺的底面相接觸；

所述掃描打印一體機構包括打印裝置和掃描裝置，掃描裝置固定于打印裝置上，打印裝置通過三組連接組件分別與滑塊相連；

所述送絲機構包括送絲固定座、送絲輪組和導絲管，送絲固定座通過懸掛桿固定于上橫梁下方，送絲輪組固定于送絲固定座上，送絲固定座上設有送絲孔，導絲管兩端均通過氣動接頭分別與送絲孔和打印裝置相連通；

所述主機裝置包括圍繞立柱下方設置的外殼體，殼體內設有電源、Arduino控制器、位置數據處理器，外殼體上設有顯示屏、USB接口和電源開關，電源與電源開關通過線纜相連，Arduino控制器分別通過線纜與位置數據處理器、顯示屏和電源開關相連。

按上述方案，所述打印裝置包括噴頭和噴頭固定塊，噴頭固定塊通過所述連接組件與滑塊相連，噴頭固定于噴頭固定塊底面中心。

按上述方案，所述掃描裝置包括攝像頭和兩個線結構光發射器支架，攝像頭設于所述噴頭固定塊上，兩個線結構光支架相對攝像頭左右對稱設置，一端固定于噴頭固定塊上，另一端分別裝有一個線結構光發射器，線結構光發射器的中心與攝像頭的光心處在同一平面。

按上述方案，所述連接組件由連接桿和關節軸承組成，所述關節軸承分別設于所述連接桿的兩端，連接桿通過關節軸承分別與噴頭固定塊和滑塊相連。

按上述方案，所述皮帶輪組包括主動輪、從動輪、皮帶和皮帶輪電機，所述皮帶輪電機通過可調節隔振裝置固定于所述下橫梁上，輸出軸與主動輪相聯，從動輪設于所述立柱頂部，所述皮帶與滑塊相連。

按上述方案，所述可調節隔振裝置包括電機底座、隔振塊、螺栓和彈簧，隔振塊設于所述下橫梁上，所述電機底座和隔振塊上對稱設有數組螺孔，通過所述螺栓相連，螺栓外套設所述彈簧。

按上述方案，所述支撐裝置為數個牛眼輪。

按上述方案，所述直線導軌的頂部設有限位開關，限位開關通過線纜與所述Arduino控制器相連。

根據權利要求4所述的一種三角洲3D掃描打印一體機的掃描方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1)啟動三角洲3D掃描打印一體機，通過運動控制機構將攝像頭運動到合適的位置并標定，在攝像頭移動過程中通過觀察顯示屏中攝像頭拍攝圖像的清晰程度確定掃描打印一體機構運動的位置，然后對攝像頭、工作臺和線結構光發射器的光平面進行標定；

S2)設備開始掃描，等待掃描完成；