CN109458949A - 一种物体表面形貌扫描重构设备 - Google Patents
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Abstract
一种物体表面形貌点式扫描重构设备，包括底板，底板连接的横向导轨通过横向导轨伺服电机驱动，横向导轨伺服电机和PLC控制采集器连接，由PLC控制采集器控制横向导轨伺服电机带动横向导轨滑块沿着X轴运动；底板连接铝型材支架，铝型材支架上连接的纵向导轨由纵向导轨伺服电机驱动，纵向导轨伺服电机和PLC控制采集器连接，由PLC控制采集器控制纵向导轨伺服电机带动纵向导轨滑块沿着Y轴运动；纵向导轨滑块上固定的激光位移传感器，横向导轨伺服电机内置编码器、纵向导轨伺服电机内置编码器、激光位移传感器分别同时完成对待测物体表面X、Y、Z坐标的数据采集，本发明结构简单、扫描精度高、可扫描物体表面任意一点精确坐标。
Description
技术领域
本发明属于表面形貌测量技术领域，具体涉及一种物体表面形貌扫描重构设备。
背景技术
物体表面形貌扫描测量应用广泛，可应用于测量分析物体表面粗糙度、波纹度、平面度等；可应用于物体表面探伤；可应用于产品表面质量的检测；等等。而具体的测量方法分为接触式测量方法和非接触式测量方法。接触式测量方法测量精度高技术成熟，但容易损伤测量物体表面，局限性很大。因此，非接触式测量方法的进一步探究是非常有必要的。
目前，非接触测量方法有扫描电子显微镜测量法、共焦显微测量法、离焦检测法、扫描白光干涉法、激光相移干涉法、变焦显微测量法等等。可这些设备结构复杂，价钱昂贵，操作较为困难，扫描测量耗时耗力，且有部分设备不能完成对物体表面形貌三维坐标数据的采集。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种物体表面形貌扫描重构设备，结构简单、扫描精度高、可扫描物体表面任意一点精确坐标。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种物体表面形貌点式扫描重构设备，包括底板10，底板10连接横向导轨9，横向导轨9通过横向导轨伺服电机12驱动，横向导轨伺服电机12固定在底板10上，横向导轨伺服电机12的控制端通过第二驱动器13和PLC控制采集器14连接，由PLC控制采集器14控制第二驱动器13间接控制横向导轨伺服电机12带动横向导轨滑块11沿着X轴运动；
底板10连接铝型材支架7，铝型材支架7之间由直角架6连接，铝型材支架7上连接有纵向导轨3，纵向导轨3由纵向导轨伺服电机4驱动，纵向导轨伺服电机4的控制端通过第一驱动器5和PLC控制采集器14连接，由PLC控制采集器14控制第一驱动器5间接控制纵向导轨伺服电机4带动纵向导轨滑块2沿着Y轴运动；
纵向导轨滑块2上固定有激光位移传感器1，激光位移传感器1实现对横向导轨滑块11上固定的待测物体表面形貌Z坐标的采集；PLC控制采集器14和PC机8连接，激光位移传感器1的信号输出端和控制采集器14连接，横向导轨伺服电机12内置编码器、纵向导轨伺服电机4内置编码器、激光位移传感器1分别同时完成对待测物体表面X、Y、Z坐标的数据采集。
所述的一种物体表面形貌点式扫描重构设备的扫描重构方法，包括以下步骤：
1)首先确保底板10水平，再将待测物体固定放置到横向导轨滑块11上，保证激光位移传感器1与横向导轨滑块11上固定的待测物体的距离在激光位移传感器1量程范围内；
2)启动电源，依据待测物体尺寸的大小，编写PLC控制程序，将程序导入PLC控制采集器14，控制纵向导轨伺服电机4带动纵向导轨3上的纵向导轨滑块2沿Y轴正负方向往复移动，同时控制横向导轨伺服电机12带动横向导轨9上的横向导轨滑块11沿着X轴方向正向移动；
3)由横向导轨伺服电机12内置编码器实时获取扫描点的X坐标，由纵向导轨伺服电机4内置编码器实时获取扫描点的Y坐标，激光位移传感器1非接触测量扫描点Z坐标，一起通过PLC控制采集器14将数据传输给PC机8完成三维坐标点数据采集存储；
4)先用编程软件对存储的三维坐标点数据进行处理，然后对处理后的三维坐标点数据进行模型重构。
本发明的有益效果：本发明设备结构简单，成本低，设计扫描重构法精度高，且能完成平面任意点三维坐标获取，表面形貌扫描重构效果好，整体扫描过程可在编写好程序的时候完成自动化扫描，节省人力。本发明设备具备以模块化的思想进行设计，模块间独立运行，减小了系统体积；对于贵重物体高精度表面形貌质量控制检测非常适用。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是激光位移传感器1的原理图。
图3是整体扫描方案的控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参照图1，一种物体表面形貌点式扫描重构设备，包括底板10，底板10连接横向导轨9，横向导轨9通过横向导轨伺服电机12驱动，横向导轨伺服电机12固定在底板10上，横向导轨伺服电机12的控制端通过第二驱动器13和PLC控制采集器14连接，由PLC控制采集器14控制第二驱动器13间接控制横向导轨伺服电机12带动横向导轨滑块11沿着X轴运动；
底板10连接铝型材支架7，铝型材支架7之间由直角架6连接，铝型材支架7上连接有纵向导轨3，纵向导轨3由纵向导轨伺服电机4驱动，纵向导轨伺服电机4的控制端通过第一驱动器5和PLC控制采集器14连接，由PLC控制采集器14控制第一驱动器5间接控制纵向导轨伺服电机4带动纵向导轨滑块2沿着Y轴运动；
纵向导轨滑块2上固定有激光位移传感器1，激光位移传感器1实现对横向导轨滑块11上固定的待测物体表面形貌Z坐标的采集；PLC控制采集器14和PC机8连接，激光位移传感器1的信号输出端和控制采集器14连接，横向导轨伺服电机12内置编码器、纵向导轨伺服电机4内置编码器、激光位移传感器1分别同时完成对待测物体表面X、Y、Z坐标的数据采集。
参照图2，所述的激光位移传感器1和纵向导轨滑块2连接，调节纵向导轨滑块2的大小就能保证被测物体处在激光位移传感器1量程范围内。其以直射式激光三角法原理，以90°将一束激光聚焦在待测物体表面，然后从另一角度对待测物体表面上的激光光斑进行成像，待测物体表面激光照射点的位置不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD测出光斑像的位置，即可计算出激光照射点在待测表面的位置，当待测物体沿激光线方向发生移动时，测量结果将发生改变，从而实现用激光测量待测物体的位移。即激光位移传感器1的激光二极管1-2发出激光，把待测物体放置在量程起点1-5、量程中点1-6、量程终点1-7范围内，待测物体将反射激光依次过滤光镜1-4，镜片组1-3，感光片1-1，测出待测物体Z坐标数据。
参照图3，工作扫描前，先调平底板10：以底板10平面为基准，待测物体和激光位移传感器1和底板10平面保持相对水平；再归零：定义出三维坐标系，选定零点坐标位置；对纵向导轨伺服电机4、横向导轨伺服电机12设置参数；工作扫描时，X坐标先固定，扫描镜头开始沿着Y轴正方向运动；到达Y轴正向极限位置，Y坐标固定，待测物体沿着X轴正向移动amm，X坐标再次固定，扫描镜头开始沿着Y轴负方向运动；到达Y轴负向极限位置，Y坐标再次固定，待测物体沿着X轴正向移动amm，X坐标再次固定，扫描镜头开始沿着Y轴正方向运动…扫描采样点也为amm一个，如此循环，直到扫描完待测物体为止。
所述的一种物体表面形貌点式扫描重构设备的扫描重构方法，包括以下步骤：
1)首先确保底板10水平，再将待测物体固定放置到横向导轨滑块11上，然后依据激光位移传感器1量程范围，调节更换纵向导轨滑块2大小，保证激光位移传感器1与横向导轨滑块11上固定的待测物体的距离在激光位移传感器1量程范围内；
2)启动电源，依据待测物体尺寸的大小，编写PLC控制程序，将程序导入PLC控制采集器14，控制纵向导轨伺服电机4带动纵向导轨3上的纵向导轨滑块2沿Y轴正负方向往复移动，同时控制横向导轨伺服电机12带动横向导轨9上的横向导轨滑块11沿着X轴方向正向移动；
3)由横向导轨伺服电机12内置编码器实时获取扫描点的X坐标，由纵向导轨伺服电机4内置编码器实时获取扫描点的Y坐标，激光位移传感器1非接触测量扫描点Z坐标，一起通过PLC控制采集器14将数据传输给PC机8完成三维坐标点数据采集存储；
4)先用编程软件对存储的三维坐标点数据进行处理，然后对处理后的三维坐标点数据进行模型重构。
Claims (2)
1.一种物体表面形貌点式扫描重构设备，包括底板(10)，其特征在于：底板(10)连接横向导轨(9)，横向导轨(9)通过横向导轨伺服电机(12)驱动，横向导轨伺服电机(12)固定在底板(10)上，横向导轨伺服电机(12)的控制端通过第二驱动器(13)和PLC控制采集器(14)连接，由PLC控制采集器(14)控制第二驱动器(13)间接控制横向导轨伺服电机(12)带动横向导轨滑块(11)沿着X轴运动；
底板(10)连接铝型材支架(7)，铝型材支架(7)之间由直角架(6)连接，铝型材支架(7)上连接有纵向导轨(3)，纵向导轨(3)由纵向导轨伺服电机(4)驱动，纵向导轨伺服电机(4)的控制端通过第一驱动器(5)和PLC控制采集器(14)连接，由PLC控制采集器(14)控制第一驱动器(5)间接控制纵向导轨伺服电机(4)带动纵向导轨滑块(2)沿着Y轴运动；
纵向导轨滑块(2)上固定有激光位移传感器(1)，激光位移传感器(1)实现对横向导轨滑块(11)上固定的待测物体表面形貌Z坐标的采集；PLC控制采集器(14)和PC机(8)连接，激光位移传感器(1)的信号输出端和控制采集器(14)连接，横向导轨伺服电机(12)内置编码器、纵向导轨伺服电机(4)内置编码器、激光位移传感器(1)分别同时完成对待测物体表面X、Y、Z坐标的数据采集。
2.根据权利要求1所述的一种物体表面形貌点式扫描重构设备的扫描重构方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)首先确保底板(10)水平，再将待测物体固定放置到横向导轨滑块(11)上，保证激光位移传感器(1)与横向导轨滑块(11)上固定的待测物体的距离在激光位移传感器(1)量程范围内；
2)启动电源，依据待测物体尺寸的大小，编写PLC控制程序，将程序导入PLC控制采集器(14)，控制纵向导轨伺服电机(4)带动纵向导轨(3)上的纵向导轨滑块(2)沿Y轴正负方向往复移动，同时控制横向导轨伺服电机(12)带动横向导轨(9)上的横向导轨滑块(11)沿着X轴方向正向移动；
3)由横向导轨伺服电机(12)内置编码器实时获取扫描点的X坐标，由纵向导轨伺服电机(4)内置编码器实时获取扫描点的Y坐标，激光位移传感器(1)非接触测量扫描点Z坐标，一起通过PLC控制采集器(14)将数据传输给PC机(8)完成三维坐标点数据采集存储；
4)先用编程软件对存储的三维坐标点数据进行处理，然后对处理后的三维坐标点数据进行模型重构。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110160466A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-23 | 福建师范大学地理研究所 | 一种植物体三维立体测量装置 |
| CN110186391A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-30 | 浙江大学 | 一种三维模型梯度扫描方法 |
| CN112212802A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 首钢集团有限公司 | 一种钢卷轮廓测量装置及测量方法 |
| CN113579261A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-02 | 上海理工大学 | 增材构件成形过程形貌采集与控制装置及方法 |
| CN114413784A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-29 | 台州南科智能传感科技有限公司 | 一种线激光3d轮廓扫描重建系统及其控制方法 |
| CN117405028A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-16 | 苏州思迈德生物科技有限公司 | 一种检测装置、探针校准方法及探针校准系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101105389A (zh) * | 2007-05-30 | 2008-01-16 | 中国人民解放军第二炮兵装备研究院第四研究所 | 高精度非接触三维面型测量装置 |
| CN102937418A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-02-20 | 北京航空航天大学 | 一种扫描式物体表面三维形貌测量方法及装置 |
| US20150049171A1 (en) * | 2013-08-19 | 2015-02-19 | Disco Corporation | Processing apparatus |
| CN105180829A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-23 | 广州华工百川科技有限公司 | 一种用于轮胎胶部件生产的在线轮廓测量装置 |
| CN105841630A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-08-10 | 苏州富强科技有限公司 | 一种基于点激光飞行扫描的测量系统 |
| CN109443240A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于中介层散射的激光三角光测量装置和方法 |
-
2018
- 2018-12-03 CN CN201811468148.2A patent/CN109458949A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101105389A (zh) * | 2007-05-30 | 2008-01-16 | 中国人民解放军第二炮兵装备研究院第四研究所 | 高精度非接触三维面型测量装置 |
| CN102937418A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-02-20 | 北京航空航天大学 | 一种扫描式物体表面三维形貌测量方法及装置 |
| US20150049171A1 (en) * | 2013-08-19 | 2015-02-19 | Disco Corporation | Processing apparatus |
| CN105180829A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-23 | 广州华工百川科技有限公司 | 一种用于轮胎胶部件生产的在线轮廓测量装置 |
| CN105841630A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-08-10 | 苏州富强科技有限公司 | 一种基于点激光飞行扫描的测量系统 |
| CN109443240A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于中介层散射的激光三角光测量装置和方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110186391A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-30 | 浙江大学 | 一种三维模型梯度扫描方法 |
| CN110160466A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-23 | 福建师范大学地理研究所 | 一种植物体三维立体测量装置 |
| CN112212802A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 首钢集团有限公司 | 一种钢卷轮廓测量装置及测量方法 |
| CN113579261A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-02 | 上海理工大学 | 增材构件成形过程形貌采集与控制装置及方法 |
| CN113579261B (zh) * | 2021-07-20 | 2022-09-20 | 上海理工大学 | 增材构件成形过程形貌采集与控制装置及方法 |
| CN114413784A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-29 | 台州南科智能传感科技有限公司 | 一种线激光3d轮廓扫描重建系统及其控制方法 |
| CN117405028A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-16 | 苏州思迈德生物科技有限公司 | 一种检测装置、探针校准方法及探针校准系统 |
| CN117405028B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-02-13 | 苏州思迈德生物科技有限公司 | 一种检测装置、探针校准方法及探针校准系统 |
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