CN206756113U - 一种五自由度蓝光三维扫描仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种五自由度蓝光三维扫描仪；它分为左、右两部；左部为探头支撑装置，右部为摇篮式载物装置；探头支撑装置和摇篮式载物装置协同工作，探头支撑装置由Z方向支撑立柱滑轨、探头载体平台、X方向丝杠导轨、Y方向第一丝杠导轨、Y方向第二丝杠导轨及探头组成；摇篮式载物装置由摇篮底座、摇篮体、平台连接转台和载物平台组成；Y方向第一丝杠导轨5和Y方向第二丝杠导轨平行对应设置在X方向丝杠导轨的下面；探头支撑装置在两个丝杠导轨Y方向第一丝杠导轨、Y方向第二丝杠导轨的带动下进行Y方向平动。本实用新型设计更加科学合理，使用简单方便，并且误差小，定位精度高，更适合推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种扫描仪，尤其涉及一种五自由度蓝光三维扫描仪。
背景技术
现在市场上所用三维扫描仪，其扫描方式基本分两种：接触式和非接触式。但无论是接触式还是非接触式，其基本原理都是用金刚石探头或光学探头对被测件表面进行扫描，再由计算机对测量空间坐标进行计算，构建模型。在这两种模式的测量中，被测件通常被要求固定保持不动，由机械臂带着(或操作者手持)探头对被测件进行扫描。一方面，由于被测件固定，探头经常会遇到测量死角，难以获取被测件全部的精确数据；另一方面，仅由机械臂驱动探头移动的测量方式要求有较大的工作空间，以利于探头的回转扫描，占地面积较大，且通常要求上方大范围内不能有遮挡。这些都给三维扫描仪的小型化和广泛的工业应用带来了较大不便。
实用新型内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种五自由度蓝光三维扫描仪。
为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种五自由度蓝光三维扫描仪，它分为左、右两部；左部为探头支撑装置，右部为摇篮式载物装置；探头支撑装置和摇篮式载物装置协同工作，探头支撑装置由Z方向支撑立柱滑轨、探头载体平台、X方向丝杠导轨、Y方向第一丝杠导轨、Y方向第二丝杠导轨及探头组成；摇篮式载物装置由摇篮底座、摇篮体、平台连接转台和载物平台组成；
Y方向第一丝杠导轨5和Y方向第二丝杠导轨平行对应设置在X方向丝杠导轨的下面；探头支撑装置在两个丝杠导轨Y方向第一丝杠导轨、Y方向第二丝杠导轨的带动下进行Y方向平动；X方向丝杠导轨上设置有Z方向支撑立柱滑轨；支撑立柱滑轨的右侧设置有探头载体平台；所述摇篮底座上安装有摇篮体；
探头载体平台分为X方向探头载体平台、Y方向探头载体平台和Z方向探头载体平台；探头安装于左侧的探头载体平台上；Z方向探头载体平台与Z方向支撑立柱滑轨通过一套齿轮齿条紧密配合。
载物平台通过平台连接转台与摇篮体相连；摇篮体通过连接件与摇篮底座相连并带动载物平台实现绕X方向进行转动。
本实用新型设计采用非接触式光栅投射扫描模式，首先克服了接触式扫描的表面划伤和软材料工作盲区。针对测量死角和占地面积过大的情况，本实用新型通过改进结构实现探头的三轴平动和被测件的二轴转动。在实际应用过程中，探头先对被测件的一个面进行测量，然后被测件进行A轴(绕垂直于载物平台)旋转，实现对被测件限定Z向宽度的的环绕一周测量；再对被测件进行B轴(绕X轴)旋转，实现俯仰，补偿Z向限制，完成绕周一圈的测量，并通过增大俯仰角，完成对顶部的测量。综合上述测量结果，最终实现除底面外的所有维度测量。通过被测件的灵活转动，基本消除了测量死角，使三维扫描结果更加丰富可信；同时，本实用新型简化了传统扫描仪的机械臂部分，通过对被测件旋转自由度的设计，大大减小了所需空间，设计更加科学合理，使用简单方便，对于操作者技术水平要求不高，并且误差小，定位精度高，更适合推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图中：1、探头，2、Z方向支撑立柱滑轨，3、探头载体平台，4、X方向丝杠导轨，5、Y方向第一丝杠导轨，6、Y方向第二丝杠导轨，7、摇篮底座，8、摇篮体，9、平台连接转台，10、载物平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型分为左、右两部；左部为探头支撑装置，右部为摇篮式载物装置；探头支撑装置和摇篮式载物装置协同工作。探头支撑装置由Z方向支撑立柱滑轨2、探头载体平台3、X方向丝杠导轨4、Y方向第一丝杠导轨5、Y方向第二丝杠导轨6及探头1组成。摇篮式载物装置由摇篮底座7、摇篮体8、平台连接转台9和载物平台10组成。
Y方向第一丝杠导轨5和Y方向第二丝杠导轨6平行对应设置在X方向丝杠导轨4的下面；X方向丝杠导轨4上设置有Z方向支撑立柱滑轨2；支撑立柱滑轨2的右侧设置有探头载体平台3；摇篮底座7上安装有摇篮体8；
探头载体平台3分为X方向探头载体平台、Y方向探头载体平台和Z方向探头载体平台。探头1安装于左侧的探头载体平台3上且在X、Y、Z方向分别具有一个平动自由度。Z方向探头载体平台与Z方向支撑立柱滑轨2通过一套齿轮齿条紧密配合，提供在Z方向的移动和限位。由于Z方向高度主要根据扫描物体大小进行粗调，而在工业生产中被扫描物体大小相近，因此Z方向所需调节较少，故采用人手驱动齿轮，手动调节的方式调节Z方向高度，以节约产品成本。
在X方向上，支撑立柱滑轨2受X方向丝杠导轨4的作用，由电机驱动，带着探头载体平台3和探头1进行X方向平动。同理，在Y方向上，探头支撑装置在两个丝杠导轨Y方向第一丝杠导轨5、Y方向第二丝杠导轨6的带动下进行Y方向平动。由于Y方向上平动需要带起整个左部探头支撑装置的负载，出于保护电机的考虑，在Y方向上设置两条丝杠导轨，协同作用。探头1则通过X、Y、Z三方向上的移动，实现对焦，并且可根据外形尺寸，在X和Y方向自由自动，实现反馈控制。
本实用新型右部的作用方式类似于摇篮结构。载物平台10通过平台连接转台9与摇篮体8相连并在与摇篮体8垂直方向有一个转动自由度A。摇篮体8通过连接件与摇篮底座7相连并带动载物平台10实现绕X方向进行转动，称为转动自由度B。
本实用新型通过上述结构实现探头的三轴平动和被测件的二轴转动。在实际应用过程中，探头先对被测件的一个面进行测量，然后被测件进行A轴旋转，实现对被测件限定Z向宽度的的环绕一周测量。再对被测件进行B轴旋转，实现俯仰，补偿Z向限制，完成绕周一圈的测量，并通过增大俯仰角，完成对顶部的测量。综合上述测量结果，最终实现除底面外的所有维度测量。
上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种五自由度蓝光三维扫描仪，其特征在于：它分为左、右两部；左部为探头支撑装置，右部为摇篮式载物装置；所述探头支撑装置和摇篮式载物装置协同工作，探头支撑装置由Z方向支撑立柱滑轨(2)、探头载体平台(3)、X方向丝杠导轨(4)、Y方向第一丝杠导轨(5)、Y方向第二丝杠导轨(6)及探头(1)组成；所述摇篮式载物装置由摇篮底座(7)、摇篮体(8)、平台连接转台(9)和载物平台(10)组成；
所述Y方向第一丝杠导轨(5)和Y方向第二丝杠导轨(6)平行对应设置在X方向丝杠导轨(4)的下面；所述探头支撑装置在两个丝杠导轨Y方向第一丝杠导轨(5)、Y方向第二丝杠导轨(6)的带动下进行Y方向平动；所述X方向丝杠导轨(4)上设置有Z方向支撑立柱滑轨(2)；支撑立柱滑轨(2)的右侧设置有探头载体平台(3)；所述摇篮底座(7)上安装有摇篮体(8)。
2.根据权利要求1所述的五自由度蓝光三维扫描仪，其特征在于：所述探头载体平台(3)分为X方向探头载体平台、Y方向探头载体平台和Z方向探头载体平台；所述探头(1)安装于左侧的探头载体平台(3)上；所述Z方向探头载体平台与Z方向支撑立柱滑轨(2)通过一套齿轮齿条紧密配合。
3.根据权利要求1所述的五自由度蓝光三维扫描仪，其特征在于：所述载物平台(10)通过平台连接转台(9)与摇篮体(8)相连；摇篮体(8)通过连接件与摇篮底座(7)相连并带动载物平台(10)实现绕X方向进行转动。
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