CN113752130A - 一种环境设计模型打磨装置及打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于打磨设备技术领域，涉及一种环境设计模型打磨装置及打磨方法，包括：箱体、控制器、机械臂；第一电机，设置在机械臂的另一端，与控制器电连接；打磨头，设置在第一电机的输出端，用于对环境设计模型进行打磨；固定板，设置在箱体内，位于机械臂的下方，用于固定环境设计模型；多个第一摄像头，分别设置在箱体内部的不同位置，都与控制器电连接，用于对环境设计模型进行多个角度拍摄；第二摄像头，设置在机械臂靠近打磨头的位置，用于时时拍摄打磨位置。本发明通过控制器、机械臂、摄像头的设置，实现全自动化打磨，减少了打磨时间，提高了打磨效率，且本装置结构简单，适合不同尺寸的环境设计模型，适用范围广。

Description

一种环境设计模型打磨装置及打磨方法

技术领域

本发明属于打磨设备技术领域，涉及一种环境设计模型打磨装置及打磨方法。

背景技术

环境设计的内涵非常广泛。它的理论基础源于自然环境、人工环境和社会环境中自然科学与社会科学的综合研究成果。自然环境是一个客观的物质世界，是不依赖于意识而存在的无机界与有机界；人工环境是在原生的自然环境中改造，建成的物质实体，构成次生的人造景观；社会环境是人类在历史发展进程中形成的不同的民族、生活、风俗、政治、宗教、文化等，并构成了不同的人文环境。而环境设计就是围绕三者进行的设计与再设计。

为了方便对环境进行直观的观察，环境设计领域技术人员经常需要制作一些模型，来进行模拟仿真，在模型制作过程中，需要对模型进行打磨，形成光滑的表面，现在在对模型打磨过程中，常常由操作人员手持打磨机对模型进行打磨，生产效率较低，费时费力。

发明内容

本发明目的在于提供一种环境设计模型打磨装置及打磨方法，以解决现人工打磨费事费力的技术问题。

为实现上述目的，本发明一种环境设计模型打磨装置及打磨方法的具体技术方案如下：

一种环境设计模型打磨装置，包括：

箱体；

控制器，设置在箱体外壁；

机械臂，一端设置在箱体内顶部，与控制器电连接；

第一电机，设置在机械臂的另一端，与控制器电连接；

打磨头，设置在第一电机的输出端，用于对环境设计模型进行打磨；

固定板，设置在箱体内，位于机械臂的下方，用于固定环境设计模型；

多个第一摄像头，分别设置在箱体内部的不同位置，都与控制器电连接，用于对环境设计模型进行多个角度拍摄；

第二摄像头，设置在机械臂靠近打磨头的位置，用于时时拍摄打磨位置。

本发明的特点还在于，

其中机械臂由第一悬臂、第二悬臂、第三悬臂、第一转动关节、第二转动关节与第三转动关节组成，第一悬臂与第二悬臂之间通过第一转动关节连接，第二悬臂与第三悬臂之间通过第二转动关节连接，第一悬臂远离第二悬臂的一端连接在箱体内顶部，第一电机与第三悬臂之间通过第三转动关节连接，所述第二摄像头设置在第三转动关节上靠近打磨头的位置。

其中箱体内顶部设置有圆形轨道，圆形轨道上设置有滑块，箱体顶部设置有第二电机，第二电机与控制器电连接，第二电机的输出端穿过箱体顶部后侧面连接有转动杆的一端，转动杆与第二电机的输出轴相互垂直，转动杆的另一端固定连接在滑块的侧面，滑块的远离圆形轨道的一面与第一悬臂连接。

其中箱体底部竖直设置有第一电动推杆，第一电动推杆的一端固定连接在箱体底部，第一电动推杆的另一端固定连接在固定板的底部，第一电动推杆与控制器电连接。

其中固定板上部两边中间位置分别设置有凸起，两个凸起之间设置有两个固定块，每一个凸起与相邻的固定块之间设置有第二电动推杆，第二电动推杆的一端固定连接在凸起上，第二电动推杆的另一端固定连接在固定块上，第二电动推杆与控制器电连接。

其中第一摄像头有五个，五个第一摄像头分别设置箱体内顶部与箱体四个内壁靠近第三悬臂的位置。

一种环境设计模型打磨方法，包括以下步骤：

步骤1，将环境设计模型固定在固定板上，通过五个第一摄像头拍摄环境设计模型四周及上部的得到图像并反馈到控制器，控制器将得到的图像提取点云，然后将点云融合成环境设计模型的点云模型并进行矫正；

步骤2，将步骤得到的点云模型提取标准点，标准点为环境设计模型轮廓的构成点，对标准点之间点云提取中间点，将标准点与中间点连接，并拟合成轮廓线，所述多条轮廓线组成环境设计模型的轮廓面，多个轮廓面组成环境设计模型的外轮廓，所述外轮廓即为打磨所所需的标准模型；

步骤3，通过控制器控制机械臂沿着步骤所得的标准模型的轮廓面进行打磨。

其中步骤1中矫正的步骤包括：

重复步骤1获得多个环境设计模型的点云模型，将多个环境设计模型的点云模型进行融合，删除不规则的点云，得到与环境设计模型最接近的点云模型。

其中两个标准点之间的中间点个数为标准点的10～15倍。

本发明的一种环境设计模型打磨装置及打磨方法具有以下优点：通过控制器、机械臂、摄像头的设置，实现全自动化打磨，减少了打磨时间，提高了打磨效率，且本装置结构简单，适合不同尺寸的环境设计模型，适用范围广。此外，本发明一种环境设计模型打磨方法，通过对环境设计模型建立标准模型，使打磨位置更加精确与彻底。

附图说明

图1为本发明一种环境设计模型打磨装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种环境设计模型打磨装置中机械臂结构示意图；

图3为本发明一种环境设计模型打磨装置中轨道与滑块结构示意图；

图4为本发明一种环境设计模型打磨装置中固定板结构示意图；

附图标记：

1、箱体；2、机械臂；21、第一悬臂；22、第二悬臂；23、第三悬臂；24、第一转动关节；25、第二转动关节；26、第三转动关节；3、打磨头；4、第一电机；5、固定板；6、第一摄像头；7、控制器；8、第二摄像头；9、第一电动推杆；10、凸起；11、第二电动推杆；12、固定块；13、第二电机；14、转动杆；15、圆形轨道；16、滑块。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种环境设计模型打磨装置及打磨方法做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明一种环境设计模型打磨装置，包括箱体1，箱体1外壁设置有控制器7，箱体1内顶部设置有机械臂2，机械臂2与控制器7电连接，机械臂2远离箱体1内顶部的一端连接有第一电机4，第一电机4与控制器7电连接，第一电机4的输出端连接有打磨头3，用于对环境设计模型进行打磨，箱体1内位于机械臂2的下方位置设置有固定板5，用于固定环境设计模型，箱体1内顶部与箱体1四个内壁分别设置有第一摄像头6，箱体1四个内壁上设置的4个第一摄像头6都靠近第三悬臂23，5个第一摄像头6都与控制器7电连接，用于对环境设计模型的四周及上部进行拍摄，并将图像反馈到控制器7。

如图2所示，机械臂2由第一悬臂21、第二悬臂22、第三悬臂23、第一转动关节24、第二转动关节25与第三转动关节26组成，第一悬臂21与第二悬臂22之间通过第一转动关节24连接，第二悬臂22与第三悬臂23之间通过第二转动关节25连接，第一悬臂21远离第二悬臂22的一端连接在箱体1内顶部，第一电机4与第三悬臂23之间通过第三转动关节26连接，第二摄像头8设置在第三转动关节26上靠近打磨头3的位置。第一转动关节24、第二转动关节25、第三转动关节26的转动角度为360度，可以使第二悬臂22绕第一悬臂21以360转动，第三悬臂23绕第二悬臂22以360度转动，第二摄像头8、第一电机4绕第三悬臂23以360转动，从而可以使打磨头3从不同的角度对环境设计模型进行打磨。

如图3所示，箱体1内顶部设置有圆形轨道15，圆形轨道15上设置有滑块16，圆形轨道15为工字型，滑块16上设置有与工字型圆形轨道15相匹配的工字型滑槽，滑块16的工字型滑槽卡在圆形轨道15上，可以在圆形轨道15上自由滑动，箱体1顶部设置有第二电机13，第二电机13与控制器7电连接，第二电机13的输出端穿过箱体1顶部后侧面连接有转动杆14的一端，转动杆14与第二电机13的输出轴相互垂直，转动杆14的另一端固定连接在滑块16的侧面，滑块16的远离圆形轨道15的一面与第一悬臂21连接，滑块16可以带动机械臂2做圆周运动，从而使打磨头3可以打磨不同尺寸的环境设计模型。

箱体1底部竖直设置有第一电动推杆9，第一电动推杆9的一端固定连接在箱体1底部，第一电动推杆9的另一端固定连接在固定板5的底部，第一电动推杆9与控制器7电连接，调节固定板5与机械臂2的距离，从而可以固定不同高度的环境设计模型。

如图4所示，固定板5上部两边中间位置分别设置有凸起10，两个凸起10之间设置有两个固定块12，每一个凸起10与相邻的固定块12之间设置有第二电动推杆11，第二电动推杆11的一端固定连接在凸起10上，第二电动推杆11的另一端固定连接在固定块12上，第二电动推杆11与控制器7电连接，通过调节两个固定块12之间的距离，从而可以固定不同宽度的环境设计模型。

本发明一种环境设计模型打磨方法，包括以下步骤：

步骤1，将环境设计模型固定在固定板5上，通过五个第一摄像头6拍摄环境设计模型四周及上部得到图像并反馈到控制器7，控制器7将得到的图像提取点云，然后将点云融合成环境设计模型的点云模型并进行矫正；

步骤2，将步骤1得到的点云模型提取标准点，所述标准点为环境设计模型轮廓的构成点，对标准点之间点云提取中间点，将标准点与中间点连接，并拟合成轮廓线，多条轮廓线组成环境设计模型的轮廓面，多个轮廓面组成环境设计模型的外轮廓，所述外轮廓即为打磨所所需的标准模型；

步骤3，通过控制器7控制机械臂2沿着步骤2所得的标准模型的其中一个轮廓面开始打磨，通过第二摄像头8时时拍摄打磨位置，将打磨位置与标准模型进行比对，从而控制机械臂2继续沿着轮廓面进行打磨，直至完成打磨。

其中步骤1中矫正的步骤包括：重复步骤1获得多个环境设计模型的点云模型，将多个环境设计模型的点云模型进行融合，删除不规则的点云，得到与环境设计模型最接近的点云模型。

其中标准点之间的中间点个数为标准点的10～15倍，使得所得的标准模型的轮廓面更加精确。

工作原理：使用时，将环境设计模型放置在固定板5上，启动两个第二电动推杆11，使两个固定块12夹紧环境设计模型，启动第一电动推杆9，调节固定板5的高度，使环境设计模型到达合适的打磨位置，然后通过五个第一摄像头6拍摄环境设计模型四周及上部得到图像并反馈到控制器7，控制器7将得到的图像提取点云，然后将点云融合成环境设计模型的点云模型，重复多次拍摄获得多个环境设计模型的点云模型，将多个环境设计模型的点云模型进行融合，删除不规则的点云，得到与环境设计模型最接近的点云模型，将得到的点云模型提取标准点，对标准点之间点云提取中间点，将标准点与中间点连接，并拟合成轮廓线，多条轮廓线组成环境设计模型的轮廓面，多个轮廓面组成环境设计模型的外轮廓，最终得到打磨所所需的标准模型，通过控制器7启动第二电机13，第二电机13带动转动杆机械臂214转动，转动杆14带动滑块16在圆形轨道15上转动，滑块16带动机械臂2转动，使打磨头3到达标准模型的其中一个轮廓面，控制机械臂2沿着标准模型的其中一个轮廓面开始打磨，通过第二摄像头8时时拍摄打磨位置，将打磨位置与标准模型进行比对，从而控制机械臂2继续沿着轮廓面进行打磨，直至完成打磨。

本发明一种环境设计模型打磨装置，通过控制器、机械臂、摄像头的设置，实现全自动化打磨，减少了打磨时间，提高了打磨效率，且本装置结构简单，适合不同尺寸的环境设计模型，适用范围广。此外，本发明一种环境设计模型打磨方法，通过对环境设计模型建立标准模型，使打磨位置更加精确与彻底。可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种环境设计模型打磨装置，其特征在于，包括：

箱体(1)；

控制器(7)，设置在箱体(1)外壁；

机械臂(2)，一端设置在箱体(1)内顶部，与控制器(7)电连接；

第一电机(4)，设置在机械臂(2)的另一端，与控制器(7)电连接；

打磨头(3)，设置在第一电机(4)的输出端，用于对环境设计模型进行打磨；

固定板(5)，设置在箱体(1)内，位于机械臂(2)的下方，用于固定环境设计模型；

多个第一摄像头(6)，分别设置在箱体(1)内部的不同位置，都与控制器(7)电连接，用于对环境设计模型进行多个角度拍摄；

第二摄像头(8)，设置在机械臂(2)靠近打磨头(3)的位置，用于时时拍摄打磨位置。

2.根据权利要求1所述的一种环境设计模型打磨装置，其特征在于，所述机械臂(2)由第一悬臂(21)、第二悬臂(22)、第三悬臂(23)、第一转动关节(24)、第二转动关节(25)与第三转动关节(26)组成，所述第一悬臂(21)与第二悬臂(22)之间通过第一转动关节(24)连接，所述第二悬臂(22)与第三悬臂(23)之间通过第二转动关节(25)连接，所述第一悬臂(21)远离第二悬臂(22)的一端连接在箱体(1)内顶部，所述第一电机(4)与第三悬臂(23)之间通过第三转动关节(26)连接，所述第二摄像头(8)设置在第三转动关节(26)上靠近打磨头(3)的位置。

3.根据权利要求2所述的一种环境设计模型打磨装置，其特征在于，所述箱体(1)内顶部设置有圆形轨道(15)，所述圆形轨道(15)上设置有滑块(16)，所述箱体(1)顶部设置有第二电机(13)，所述第二电机(13)与控制器(7)电连接，所述第二电机(13)的输出端穿过箱体(1)顶部后侧面连接有转动杆(14)的一端，所述转动杆(14)与第二电机(13)的输出轴相互垂直，所述转动杆(14)的另一端固定连接在滑块(16)的侧面，所述滑块(16)的远离圆形轨道(15)的一面与第一悬臂(21)连接。

4.根据权利要求1所述的一种环境设计模型打磨装置，其特征在于，所述箱体(1)底部竖直设置有第一电动推杆(9)，所述第一电动推杆(9)的一端固定连接在箱体(1)底部，所述第一电动推杆(9)的另一端固定连接在固定板(5)的底部，所述第一电动推杆(9)与控制器(7)电连接。

5.根据权利要求2所述的一种环境设计模型打磨装置，其特征在于，所述固定板(5)上部两边中间位置分别设置有凸起(10)，两个所述凸起(10)之间设置有两个固定块(12)，每一个所述凸起(10)与相邻的固定块(12)之间设置有第二电动推杆(11)，所述第二电动推杆(11)的一端固定连接在凸起(10)上，所述第二电动推杆(11)的另一端固定连接在固定块(12)上，所述第二电动推杆(11)与控制器(7)电连接。

6.根据权利要求1所述的一种环境设计模型打磨装置，其特征在于，所述第一摄像头(6)有五个，五个所述第一摄像头(6)分别设置箱体(1)内顶部与箱体(1)四个内壁靠近第三悬臂(23)的位置。

7.一种环境设计模型打磨方法，采用如权利要求1～6任意一项所述的一种环境设计模型打磨装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将环境设计模型固定在固定板(5)上，通过五个第一摄像头(6)拍摄环境设计模型四周及上部的得到图像并反馈到控制器(7)，控制器(7)将得到的图像提取点云，然后将点云融合成环境设计模型的点云模型并进行矫正；

步骤2，将步骤1得到的点云模型提取标准点，所述标准点为环境设计模型轮廓的构成点，对标准点之间点云提取中间点，将标准点与中间点连接，并拟合成轮廓线，所述多条轮廓线组成环境设计模型的轮廓面，多个轮廓面组成环境设计模型的外轮廓，所述外轮廓即为打磨所所需的标准模型；

步骤3，通过控制器(7)控制机械臂(2)沿着步骤2所得的标准模型的其中一个轮廓面开始打磨，通过第二摄像头(8)时时拍摄打磨位置，将打磨位置与标准模型进行比对，从而控制机械臂(2)继续沿着轮廓面进行打磨，直至完成打磨。

8.根据权利要求7所述的一种环境设计模型打磨方法，其特征在于，所述步骤1中矫正的步骤包括：

重复步骤1获得多个环境设计模型的点云模型，将多个环境设计模型的点云模型进行融合，删除不规则的点云，得到与环境设计模型最接近的点云模型。

9.根据权利要求8所述的一种环境设计模型打磨方法，其特征在于，两个所述标准点之间的中间点个数为标准点的10～15倍。

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