CN117537741B - 一种用于激光扫描头移动的机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于激光扫描头移动的机械臂，涉及激光扫描头移动用机械臂技术领域，包括基座，基座的顶面开设有传动槽，传动槽内设有稳定筒，稳定筒顶部装有转台，稳定筒内部设有传动组件；支撑座一侧安装有摆臂，电机座的一侧面安装有摆动座，安装槽内部固定安装有电推缸，安装壳的前端面设有转轴，安装座前端的槽口内部安装激光扫描头，安装座内部安装清洁组件，转轴内部设有调节组件；本发明通过摆臂和摆动座和电推缸的配合，能够使激光扫描头通过直插式的伸入所测物体的凹陷处进行轮廓扫描操作，适用于不同尺寸大小的物体所进行远近距离相结合的扫描操作；便于进一步提高激光扫描头在物体进行轮廓扫描时进行自适应偏转微调操作的便捷性。

Description

一种用于激光扫描头移动的机械臂

技术领域

本发明涉及激光扫描头移动用机械臂技术领域，尤其涉及一种用于激光扫描头移动的机械臂。

背景技术

激光扫描仪是常用于各行各业的重要仪器，3D简称为三维，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的几何构造与外观数据，搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型，这些模型具有相当广泛的用途，在逆向工程、外观造型设计与分析、瑕疵检测、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等领域都有重要作用；

在各种激光扫描仪中以手持式激光扫描仪较为灵活轻便，高效易用，然而现有技术中的手持式激光扫描仪限于其手持方便的要求，扫描效果不尽人意，主要表现在扫描偏差较大，流畅性不足，并且在手持扫描中稳定性差；

为了解决上述问题，专利申请号为CN202220128043.8的专利公开了一种较为省力的智能手持式激光3D扫描仪，包括扫描仪本体，扫描仪本体底端固定设置有把手，把手底端转动设置有手掌托架，手掌托架一侧转动连接有手肘托架，手肘托架一侧固定设置有松紧带，松紧带一侧连接设置有魔术胶，手肘托架一侧转动设置有连接管，连接管顶端滑动设置有支撑架，支撑架内壁顶端固定设置有导杆，导杆中端固定设置有牵引弹簧，牵引弹簧底端与支撑架固定连接，支撑架一侧转动设置有肩甲，手肘托架一侧连接设置有固定环。本实用新型有效的保证使用稳定性，减少人力消耗，提升使用效果；

但是，上述专利公开的技术方案至少还存在如下问题：上述技术方案只是将设备设置在手臂上，对手臂的臂力要求还是很高，而且长期使用也会造成手臂酸痛，给工作人员带来不适；并且若是对于大体积且形状不规则的物体进行轮廓扫描时，手持式支架的激光扫描头还是不容易伸入物体凹陷的部位处进行伸入式的探入扫描操作，导致影响对于不规则物体进行轮廓扫描的便捷性；同时手持式的扫描设备在进行轮廓扫描时，不便于对所扫描的物体进行连续性的远近切换扫描；同时通过手去操作移动扫描仪时也会出现灵活性不够的问题；因此，现提出一种能够解决上述技术问题的激光扫描头用移动机械臂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于激光扫描头移动的机械臂。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于激光扫描头移动的机械臂，包括基座，所述基座的顶面中部开设有圆形的传动槽，所述传动槽内部竖向转动安装有外壁与传动槽内壁贴合接触的稳定筒，所述稳定筒的顶部水平安装有转台，所述稳定筒内部设有用于转台驱动的传动组件；所述转台的顶部一侧安装有支撑座，所述支撑座一侧顶部转动安装有向后倾斜的摆臂，所述支撑座的外侧设有用于摆臂摆动的第一伺服电机，所述摆臂的顶端固接有电机座，所述电机座的一侧面转动安装有纵置的摆动座，所述电机座内部安装有用于摆动座驱动的第二伺服电机；所述摆动座的前端面纵向开设有安装槽，所述安装槽内部纵向固定安装有电推缸，所述电推缸的伸缩端前端通过法兰环固定连接有连接座，所述连接座的前端设有安装壳，所述安装壳的前端面纵向转动设有转轴，所述转轴的前端通过法兰盘固定连接有安装座，所述安装座前端的槽口内部安装有可上下摆动的激光扫描头，所述安装座内部安装用于激光扫描头镜片清理的清洁组件，所述转轴内部设有用于清洁组件前后移动的调节组件。

优选地，所述安装座为U型板状的座体结构；所述安装壳内部设有用于转轴转动的微型马达，所述转轴的后端为缩颈状，且所述转轴的后端活动贯穿进安装壳内部与微型马达的驱动轴同轴固接。

优选地，所述安装壳的后端面纵向固接有连接轴，所述连接轴的两侧均沿长度方向凸起有定位凸条，所述连接座的前端面纵向开设有与连接轴和定位凸条配合的连接槽，所述连接座底部两侧均竖向开设有穿过连接槽的螺纹孔，所述螺纹孔内部竖向设有定位螺杆，所述定位凸条的底面后端均竖向开设有与定位螺杆配合的定位孔；所述定位凸条前端伸出连接槽外，且每根所述定位凸条的底面前端均竖向安装有支撑组件。

优选地，所述传动组件包括竖向安装在转台顶部另一侧的减速电机、固定设于传动槽内底面上的固定筒和竖向固定安装在固定筒内壁上的内齿环，所述减速电机的驱动轴底端活动贯穿进内齿环的内圈中，并固接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与内齿环一侧内壁上的齿牙啮合。

优选地，所述支撑组件包括竖向固接在定位凸条底部前端的支撑杆、竖向设于支撑杆底端下方的缓冲筒和水平活动设于缓冲筒上部内的防脱板，所述缓冲筒的两端封闭设置，且所述防脱板下方的缓冲筒内部竖向设有缓冲弹簧，所述支撑杆的底端活动贯穿进缓冲筒内部与防脱板固接；所述缓冲筒的底部安装有降噪垫块。

优选地，所述清洁组件包括开设在安装座后端内壁上收纳槽、活动嵌设在收纳槽内部的移动座、开设在移动座前端面的安装圆槽和固定安装在安装圆槽内部的擦拭棉，所述擦拭棉的前端面伸出安装圆槽外，且所述安装圆槽的内壁周侧均开设有多个进液口，所述进液口中均安装有与擦拭棉后端贴合接触的硬片薄膜。

优选地，所述调节组件包括纵向开设在转轴中部内的安装腔、纵向设于安装腔内部的电推杆和开设在安装腔前端面中部的导向口，所述转轴由两端轴体旋合连接组成；所述电推杆的伸缩端从导向孔内伸出，并活动贯穿进安装座的收纳槽内部与移动座的后端面中部固接。

优选地，所述转轴前端轴体的外圈内开设有环形存液腔，所述环形存液腔前端内壁的周侧均纵向安装有多根导水软管，所述导水软管的前端贯穿进收纳槽内部与移动座上的进液口后端固定连通；且所述导水软管内部塞设有吸水棉条。

优选地，所述吸水棉条的前端与硬片薄膜的后端面抵接，所述吸水棉条的后端从导水软管内伸出，并搭落在环形存液腔内部；所述吸水棉条的外壁与导水软管的内壁贴合接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过摆臂和摆动座和电推缸的配合，能够使激光扫描头通过直插式的伸入所测物体的凹陷处进行轮廓扫描操作，便于适用于不同尺寸大小的物体所进行远近距离相结合的扫描操作；通过安装壳与转轴和安装座的配合，便于进一步提高激光扫描头在物体进行轮廓扫描时进行自适应偏转微调操作的便捷性，同时配合激光扫描头自身具备的翻转功能，能够进一步提高激光扫描头对于所扫描物体进行各个部位的扫描操作，极大提高了对于不规则物体进行轮廓扫描的便捷性和进行轮廓扫描时所进行的远近扫描切换的高效性；并通过清洁组件与调节组件的配合，便于对镜片存在污染的后激光扫描头进行自动的清洁操作，提高通过激光扫描头对于物体轮廓扫描的清晰度，有效提高对于物体进行轮廓进行全方位扫描操作的工作效率和所扫描图像的完整度和清晰度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的左视等周测立体结构示意图；

图2为本发明的右视等周侧立体结构示意图；

图3为本发明的稳定筒底部立体结构示意图；

图4为本发明的主视局部结构立体示意图；

图5为本发明的摆臂与电机座和摆动座立体结构前视图；

图6为本发明的摆臂与电机座和摆动座立体结构后视图；

图7为本发明的摆臂与摆动座一侧立体结构示意图；

图8为本发明的摆动座与电推缸和连接座立体结构示意图；

图9为本发明的连接座与连接轴和安装壳立体结构示意图；

图10为本发明的连接座与安装壳和转轴一侧结构剖视图；

图11为本发明的图10中A部位结构放大示意图。

图中序号：1、基座；2、稳定筒；3、转台；4、支撑座；5、摆臂；6、电机座；7、摆动座；8、电推缸；9、连接座；10、第一伺服电机；11、连接轴；12、安装壳；13、转轴；14、安装座；15、激光扫描头；16、减速电机；17、内齿环；18、驱动齿轮；19、电推杆；20、移动座；21、擦拭棉；22、导水软管；23、支撑杆；24、缓冲筒；25、缓冲弹簧；26、微型马达；27、硬片薄膜；28、吸水棉条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：参见图1至图11，一种用于激光扫描头移动的机械臂，包括基座1，基座1的顶面中部开设有圆形的传动槽，传动槽内部竖向转动安装有外壁与传动槽内壁贴合接触的稳定筒2，稳定筒2的顶部水平安装有转台3，稳定筒2内部设有用于转台3驱动的传动组件；转台3的顶部一侧安装有支撑座4，支撑座4一侧顶部转动安装有向后倾斜的摆臂5，支撑座4的外侧设有用于摆臂5摆动的第一伺服电机10，摆臂5的顶端固接有电机座6，电机座6的一侧面转动安装有纵置的摆动座7，电机座6内部安装有用于摆动座7驱动的第二伺服电机；摆动座7的前端面纵向开设有安装槽，安装槽内部纵向固定安装有电推缸8，电推缸8的伸缩端前端通过法兰环固定连接有连接座9，连接座9的前端设有安装壳12，安装壳12的前端面纵向转动设有转轴13，转轴13的前端通过法兰盘固定连接有安装座14，安装座14前端的槽口内部安装有可上下摆动的激光扫描头15，激光扫描头15的型号为KILS-H10，安装座14内部安装用于激光扫描头15镜片清理的清洁组件，转轴13内部设有用于清洁组件前后移动的调节组件；通过摆臂5和摆动座7和电推缸8的配合，能够使激光扫描头15通过直插式的伸入所测物体的凹陷处进行轮廓扫描操作，便于适用于不同尺寸大小的物体所进行远近距离相结合的扫描操作。

在本发明中，安装座14为U型板状的座体结构；安装壳12内部设有用于转轴13转动的微型马达26，转轴13的后端为缩颈状，且转轴13的后端活动贯穿进安装壳12内部与微型马达26的驱动轴同轴固接；传动组件包括竖向安装在转台3顶部另一侧的减速电机16、固定设于传动槽内底面上的固定筒和竖向固定安装在固定筒内壁上的内齿环17，减速电机16的驱动轴底端活动贯穿进内齿环17的内圈中，并固接有驱动齿轮18，驱动齿轮18与内齿环17一侧内壁上的齿牙啮合；通过安装壳12与转轴13和安装座14的配合，便于进一步提高激光扫描头15在物体进行轮廓扫描时进行自适应偏转微调操作的便捷性，同时配合激光扫描头15自身具备的翻转功能，能够进一步提高激光扫描头15对于所扫描物体进行各个部位的扫描操作，极大提高了对于不规则物体进行轮廓扫描的便捷性和进行轮廓扫描时所进行的远近扫描切换的高效性。

在本发明中，安装壳12的后端面纵向固接有连接轴11，连接轴11的两侧均沿长度方向凸起有定位凸条，连接座9的前端面纵向开设有与连接轴11和定位凸条配合的连接槽，连接座9底部两侧均竖向开设有穿过连接槽的螺纹孔，螺纹孔内部竖向设有定位螺杆，定位凸条的底面后端均竖向开设有与定位螺杆配合的定位孔；定位凸条前端伸出连接槽外，且每根定位凸条的底面前端均竖向安装有支撑组件；支撑组件包括竖向固接在定位凸条底部前端的支撑杆23、竖向设于支撑杆23底端下方的缓冲筒24和水平活动设于缓冲筒24上部内的防脱板，缓冲筒24的两端封闭设置，且防脱板下方的缓冲筒24内部竖向设有缓冲弹簧25，支撑杆23的底端活动贯穿进缓冲筒24内部与防脱板固接；缓冲筒24的底部安装有降噪垫块；通过质层组件的设置，便于在本装置停机时，能够通过支撑之间将连接座9支撑搭设在支撑座4的顶部，并且通过缓冲筒24与缓冲弹簧25的配合，便于提高连接座9在下方搭设时的防撞效果，避免与支撑座4的顶部发生刚性撞击，提高对于零部件的保护效果。

在本发明中，清洁组件包括开设在安装座14后端内壁上收纳槽、活动嵌设在收纳槽内部的移动座20、开设在移动座20前端面的安装圆槽和固定安装在安装圆槽内部的擦拭棉21，擦拭棉21的前端面伸出安装圆槽外，且安装圆槽的内壁周侧均开设有多个进液口，进液口中均安装有与擦拭棉21后端贴合接触的硬片薄膜27；调节组件包括纵向开设在转轴13中部内的安装腔、纵向设于安装腔内部的电推杆19和开设在安装腔前端面中部的导向口，转轴13由两端轴体旋合连接组成；电推杆19的伸缩端从导向孔内伸出，并活动贯穿进安装座14的收纳槽内部与移动座20的后端面中部固接；并通过清洁组件与调节组件的配合，便于对镜片存在污染的后激光扫描头15进行自动的清洁操作，提高通过激光扫描头15对于物体轮廓扫描的清晰度，有效提高对于物体进行轮廓进行全方位扫描操作的工作效率和所扫描图像的完整度和清晰度。

在本发明中，转轴13前端轴体的外圈内开设有环形存液腔，环形存液腔的底部竖向安装有伸出转轴13外的注水阀管，通过注水阀管便于向环形存液腔注入清洁液；环形存液腔前端内壁的周侧均纵向安装有多根导水软管22，导水软管22的前端贯穿进收纳槽内部与移动座20上的进液口后端固定连通；且导水软管22内部塞设有吸水棉条28；吸水棉条28的前端与硬片薄膜27的后端面抵接，便于通过吸水棉条28从环形存液腔吸取水体，并将水体导送给硬片薄膜27，使硬片薄膜27湿润，此时的硬片薄膜27仅是起到湿润导水的作用，水体在自重的作用下不会从硬片薄膜27中流出，但是此时湿润的硬片薄膜27对擦拭棉21起到浸湿的作用，通过吸水棉条28的后端从导水软管22内伸出，并搭落在环形存液腔内部；吸水棉条28的外壁与导水软管22的内壁贴合接触；便于提高对于擦拭棉21的导水效果，使其始终保持湿润状态，不会使擦拭棉21内部出现水体饱和的情况，有效防止擦拭棉21出现滴水的情况发生。

工作原理：在本实施例中，本发明还提出了一种用于激光扫描头移动的机械臂的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，首先将电推缸8、第一伺服电机10、第二伺服电机、激光扫描头15、减速电机16、电推杆19和微型马达26分别通过导线与外部控制设备电性连接，接着将本装置通过基座1安装在放置待扫描物体的带式输送机一侧；

步骤二，然后当待扫描物体跟随带式输送机移动至本装置的扫描范围后，然后启动第一伺服电机10带动摆臂5进行前后端的偏转摆动，然后在摆臂5进行摆动调节的同时，启动电机座6内的第二伺服电机带动摆动座7进行前端的上下摆动调节，在对于摆动座7进行上下摆动调节的同时，还能够根据选择启动电推缸8进行伸长或是回缩，便于对于连接座9与摆动座7之间距离进行调节操作，不仅便于使激光扫描头15能够初步移动至待扫描物体处；而且通过电推缸8的伸长，能够使激光扫描头15通过直插式的伸入所测物体的凹陷处进行轮廓扫描操作，便于适用于不同尺寸大小的物体进行远近距离相结合的扫描操作；

步骤三，并且在对于摆动座7和摆臂5进行倾仰角度偏转调节的同时，启动减速电机16带动驱动齿轮18进行转动，便于使驱动齿轮18在固定的内齿环17内圈壁上进行圆周运动，进而使传动组件能够带动稳定筒2和转台3在基座1上进行水平转动调节，便于使安装壳12前方安装座14中的激光扫描头15朝向物体进行移动，便于对物体的周侧进行围绕式的全方位扫描操作；

步骤四，在通过激光扫描头15对物体进行轮廓的全方位扫描操作时，还能够启动微型马达26带动转轴13进行转动，通过转轴13的转动带动安装座14和其上所安装的激光扫描头15进行转动，便于进一步提高激光扫描头15在物体进行轮廓扫描时进行自适应偏转微调操作的便捷性，同时配合激光扫描头15自身具备的翻转功能，能够进一步提高激光扫描头15对于所扫描物体进行各个部位的扫描操作，极大提高了对于不规则物体进行轮廓扫描的便捷性和进行轮廓扫描时所进行的远近扫描切换的高效性；

步骤五，若是激光扫描头15上的镜片存在污染时，通过启动激光扫头15自身进行翻转，使其镜片翻转朝向安装座14的后端内壁上；此时可通过启动电推杆19伸长推动带有擦拭棉21的移动座20朝向激光扫描头15的镜片进行前移，进而使移动座20前端的擦拭棉21与激光扫描头15上的镜片接触，然后通过激光扫描头15的反复摆动，便于使其镜片在擦拭棉21进行反复的擦拭操作，进而对镜片启动自动清洁的作用，在对于激光扫描头15清洁后，启动电推杆19带动移动座20和擦拭棉21进行移动复位即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于激光扫描头移动的机械臂，包括基座（1），其特征在于：所述基座（1）的顶面中部开设有圆形的传动槽，所述传动槽内部竖向转动安装有外壁与传动槽内壁贴合接触的稳定筒（2），所述稳定筒（2）的顶部水平安装有转台（3），所述稳定筒（2）内部设有用于转台（3）驱动的传动组件；所述转台（3）的顶部一侧安装有支撑座（4），所述支撑座（4）一侧顶部转动安装有向后倾斜的摆臂（5），所述支撑座（4）的外侧设有用于摆臂（5）摆动的第一伺服电机（10），所述摆臂（5）的顶端固接有电机座（6），所述电机座（6）的一侧面转动安装有纵置的摆动座（7），所述电机座（6）内部安装有用于摆动座（7）驱动的第二伺服电机；

所述摆动座（7）的前端面纵向开设有安装槽，所述安装槽内部纵向固定安装有电推缸（8），所述电推缸（8）的伸缩端前端通过法兰环固定连接有连接座（9），所述连接座（9）的前端设有安装壳（12），所述安装壳（12）的前端面纵向转动设有转轴（13），所述转轴（13）的前端通过法兰盘固定连接有安装座（14），所述安装座（14）前端的槽口内部安装有可上下摆动的激光扫描头（15），所述安装座（14）内部安装用于激光扫描头（15）镜片清理的清洁组件，所述转轴（13）内部设有用于清洁组件前后移动的调节组件；

所述清洁组件包括开设在安装座（14）后端内壁上收纳槽、活动嵌设在收纳槽内部的移动座（20）、开设在移动座（20）前端面的安装圆槽和固定安装在安装圆槽内部的擦拭棉（21），所述擦拭棉（21）的前端面伸出安装圆槽外，且所述安装圆槽的内壁周侧均开设有多个进液口，所述进液口中均安装有与擦拭棉（21）后端贴合接触的硬片薄膜（27）；

所述调节组件包括纵向开设在转轴（13）中部内的安装腔、纵向设于安装腔内部的电推杆（19）和开设在安装腔前端面中部的导向口，所述转轴（13）由两端轴体旋合连接组成；所述电推杆（19）的伸缩端从导向孔内伸出，并活动贯穿进安装座（14）的收纳槽内部与移动座（20）的后端面中部固接；

所述转轴（13）前端轴体的外圈内开设有环形存液腔，所述环形存液腔前端内壁的周侧均纵向安装有多根导水软管（22），所述导水软管（22）的前端贯穿进收纳槽内部与移动座（20）上的进液口后端固定连通；且所述导水软管（22）内部塞设有吸水棉条（28）；

所述吸水棉条（28）的前端与硬片薄膜（27）的后端面抵接，所述吸水棉条（28）的后端从导水软管（22）内伸出，并搭落在环形存液腔内部；所述吸水棉条（28）的外壁与导水软管（22）的内壁贴合接触。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光扫描头移动的机械臂，其特征在于：所述安装座（14）为U型板状的座体结构；所述安装壳（12）内部设有用于转轴（13）转动的微型马达（26），所述转轴（13）的后端为缩颈状，且所述转轴（13）的后端活动贯穿进安装壳（12）内部与微型马达（26）的驱动轴同轴固接。

3.根据权利要求1所述的一种用于激光扫描头移动的机械臂，其特征在于：所述安装壳（12）的后端面纵向固接有连接轴（11），所述连接轴（11）的两侧均沿长度方向凸起有定位凸条，所述连接座（9）的前端面纵向开设有与连接轴（11）和定位凸条配合的连接槽，所述连接座（9）底部两侧均竖向开设有穿过连接槽的螺纹孔，所述螺纹孔内部竖向设有定位螺杆，所述定位凸条的底面后端均竖向开设有与定位螺杆配合的定位孔；所述定位凸条前端伸出连接槽外，且每根所述定位凸条的底面前端均竖向安装有支撑组件。

4.根据权利要求1所述的一种用于激光扫描头移动的机械臂，其特征在于：所述传动组件包括竖向安装在转台（3）顶部另一侧的减速电机（16）、固定设于传动槽内底面上的固定筒和竖向固定安装在固定筒内壁上的内齿环（17），所述减速电机（16）的驱动轴底端活动贯穿进内齿环（17）的内圈中，并固接有驱动齿轮（18），所述驱动齿轮（18）与内齿环（17）一侧内壁上的齿牙啮合。

5.根据权利要求3所述的一种用于激光扫描头移动的机械臂，其特征在于：所述支撑组件包括竖向固接在定位凸条底部前端的支撑杆（23）、竖向设于支撑杆（23）底端下方的缓冲筒（24）和水平活动设于缓冲筒（24）上部内的防脱板，所述缓冲筒（24）的两端封闭设置，且所述防脱板下方的缓冲筒（24）内部竖向设有缓冲弹簧（25），所述支撑杆（23）的底端活动贯穿进缓冲筒（24）内部与防脱板固接；所述缓冲筒（24）的底部安装有降噪垫块。