CN110108233B - 一种用于3d打印的三维扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于3D打印的三维扫描仪，属于三维扫描设备，提供了一种结构设计合理，自动化程度高，可以自动对物体进行三维扫描，且扫描的移动速度可以按照需求控制调节，避免了重复扫描，节约的扫描时间，而且扫描结果的精度更高，采用的技术方案为通过放置口放置待测物体，通过电动伸缩杆将待测物体送至扫描位置，通过移动装置的上下移动使得三维摄像头可以对待测物体从低到高进行分层扫描，通过第一电机带动放置旋转来带动待测物体旋转，使得三维摄像头可以在相应的层面上扫描待测物体的全部范围，通过电动推杆控制三维摄像头与待测物体间的距离以保证一个合适且清晰的扫描距离。

Description

一种用于3D打印的三维扫描仪

技术领域

本发明涉及三维扫描设备，尤其涉及一种用于3D打印的三维扫描仪。

背景技术

3D打印之前需要有三维模型的数据资料，现在很多逆向工程和设备开发中通常需要对加工出来的物体进行扫描得到三维模型的参数后再进行3D打印，传统三维扫描仪需要人工手持进行扫描工作。劳动强度大，不够自动化，且人工扫描时扫描仪的移动速度不均匀，使得部分位置没有充分扫描完全，需要再一次进行重复扫描，增加了操作人员的工作负担。

发明内容

本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种用于3D打印的三维扫描仪，该装置结构设计合理，自动化程度高，通过该装置可以自动的对物体进行三维扫描，且扫描速度可以安装需求进行控制调节，避免了重复扫描，减少了扫描时间，使得扫描结果的精度更高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种用于3D打印的三维扫描仪，包括三维摄像头、电动伸缩杆、电动推杆和支撑板，所述支撑板上端外侧固定连接有保护罩，所述支撑板下端固定连接有支撑筒，所述支撑筒下端固定连接有底座板，所述支撑板上端中心位置开有位于所述支撑筒内侧的升降口，所述底座板上端左右两侧固定连接有导向杆，所述导向杆的上端固定连接在所述支撑板下端，所述导向杆位于所述升降口左右两侧，所述电动伸缩杆固定连接在所述底座板上端中心位置，所述电动伸缩杆上端固定连接有平衡板，平衡板上端固定连接有升降板，所述升降板左右两端滑动连接在所述导向杆外侧，所述升降板上端固定连接有安装筒，所述安装筒上端固定连接有安装板，所述安装板上端设有旋转平台，所述保护罩内侧从左往右固定连接有导轨，导轨内侧设有滚动腔，滚动腔下端设有开在所述导轨上的移动槽，所述导轨中端内侧固定连接有限位板，所述导轨内侧转动连接有移动装置，所述移动装置左右两端固定连接有挂环，所述支撑筒左右两端固定连接有安装平板，左右所述安装平板外侧固定连接有防护罩，所述防护罩密封连接在所述支撑筒外侧，左右所述安装平板上端固定连接有固定板，固定板上端中心位置固定连接有电机安装板，电机安装板靠近支撑筒的一端固定连接有第二电机；

左右所述固定板上端外侧固定连接有支撑座板，所述支撑座板内侧中心转动连接有转动轴的一端，所述转动轴的另一端转动连接在所述防护罩内侧，所述转动轴内侧通过联轴器与第二电机的传动端连接，左右所述转动轴中端外侧固定连接有绕线轮，左右所述绕线轮上缠绕有钢丝索的一端，所述钢丝索的另一端分别穿过所述支撑板左右两端分别与移动装置左右两端的挂环固定连接，所述支撑板上左右两端开有位于所述钢丝索外侧的通道孔，所述移动装置内侧固定连接有若干个连接杆的一端，所述连接杆穿过所述移动槽位于所述保护罩内侧，若干个所述连接杆另一端固定连接有连接板，所述电动推杆固定连接在所述连接板外侧中心位置，所述电动推杆的活塞端穿过所述连接板位于所述连接板内测，所述电动推杆的活塞端固定连接有安装部，所述连接板前后两端内侧滑动连接有支撑杆，所述连接板外侧设有螺纹连接在所述支撑杆外侧的限位螺母，所述支撑杆下端穿过所述安装部，所述安装部内外两侧设有螺纹连接在所述支撑杆外侧的固定螺母，所述安装部中端下侧固定连接有安装座，所述三维摄像头固定连接在所述安装座上端，带测物体放置在放置板上端，设有第二电机，通过控制左右两个第二电机的转动来带动绕线轮旋转，使得移动装置在钢丝索的牵引左右下上下移动，从而使得三维摄像头可以从下往上对待测物体进行分层扫描。

为了进一步完善，旋转平台包括固定连接在所述安装板上端的第一滑轨，第一滑轨上端转动连接有若干个滚轮，若干个所述滚轮左右两端固定连接有旋转轴，若干个所述滚轮左右两端设有转动连接在所述旋转轴外侧的支撑座，若干个所述滚轮上端设有第二滑轨，所述第二滑轨上端固定连接有放置板，所述安装板下端固定连接有第一电机，第一电机的传动端穿过所述安装板固定连接在所述放置板下端内侧，所述第一电机位于所述安装筒内侧，，通过第一电机带动放置板旋转，使得上端的待测物体旋转，使得三维摄像头可以在不同高度是对待测物体上不同高度的表面进行扫描，设有第一滑轨、滚轮和第二滑轨，使得放置板在转动时旋转顺畅，使得放置板旋转快速且定位准确，而且第一电机消耗的能量，使用的电量少。

进一步完善，移动装置包括位于所述导轨内侧的移动块，所述移动块上下两端前后两侧开有若干个滚轮槽，滚轮槽内设有第二滚轮，所述移动块前后两端左右两侧开有若干个第二滚轮槽，第二滚轮槽内设有第三滚轮，第二滚轮和第三滚轮中端内侧转动连接有滚动轴，滚动轴的左右两端固定连接在所述滚轮槽和第二滚轮槽的左右两壁内侧，上下所述第二滚轮分别与导轨内侧上下两端接触连接，下端所述第二滚轮位于所述移动槽的前后两端，前后所述第三滚轮分别与导轨内侧前后两端接触连接，所述挂环固定连接在移动块左右两端，所述连接杆固定连接在所述移动块下端外侧，在移动块上设有第二滚轮和第三滚轮，使得移动块的移动顺畅，使得移动装置可以快速、准确的进行定位，避免移动装置定位不准确而导致待测物体部分表面未经扫描的情况。

进一步完善，支撑筒前端中位置开有放置口，所述放置口前端覆盖有遮盖板，所述遮盖板上端通过铰链与支撑筒转动连接，所述遮盖板前端下侧固定连接有拉球，方便待测物体的放置和拿取，设有遮盖板可以避免其他物体直接进入放置口中，从而使得该装置受到破坏。

进一步完善，底座板下端转动连接有若干个万向轮，方便该装置的移动和摆放。

进一步完善，保护罩前端固定连接有控制箱，所述控制箱前端左侧固定连接有显示屏，显示屏右端从上到下设有若干个控制按钮，控制按钮下端设有启动按钮，启动按钮右端设有停止按钮，停止按钮右端设有紧急停止按钮，所述启动按钮下端设有安装在控制箱上的USB插口，所述显示屏后端设有安装在所述控制箱内侧的控制电路板，所述控制电路板前端外侧设有通过螺钉固定连接的固定部，固定部固定连接在所述控制箱内侧，所述控制电路板上电性连接有控制器和处理器，所述控制电路板左端电性连接有通电线的一端，通电线另一端穿过所述控制箱电性连接有插头，方便对该装置进行控制，通过三维摄像头将数据传导给处理器，经过处理器处理后通过显示屏以三维的方式显示出来，便于操作人员的观察和操作。

进一步完善，控制器的输出端分别与所述第一电机、第二电机、电动伸缩杆和电动推杆电性连接，所述控制器的输入端分别与控制按钮、启动按钮、停止按钮和紧急停止按钮电性连接，所述三维摄像头与处理器的输入端电性连接，处理器的输出端与显示屏电性连接，所述USB插口与处理器电性连接。

本发明有益的效果是：本发明结构设计合理，自动化程度高，通过该装置可以自动的对物体进行三维扫描，且扫描速度可以安装需求进行控制调节，避免了重复扫描，通过对待测物体进行从下往上的分层扫描，使得扫描速度更快且扫描精度更高。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的内部结构示意图；

图4为图3在A部分的放大图；

图5为图3在D-D方向上的视图；

图6为本发明在使用时的结构示意图；

图7为图6中B部分的放大图；

图8为图6在C部分的放大图；

图9为安装板、第一滑道和滚轮的安装示意图；

图10为移动装置的结构示意图；

图11为移动装置的截面图；

图12为控制箱的正视图；

图13为控制箱的截面图；

图14为本发明的控制原理图。

附图标记说明：1、三维摄像头，2、电动伸缩杆，3、电动推杆，4、支撑板，5、保护罩，6、支撑筒，7、底座板，8、升降口，9、导向杆，10、平衡板，11、升降板，12、安装筒，13、安装板，14、旋转平台，15、导轨，16、滚动腔，17、移动槽，18、限位板，19、挂环，20、安装平板，21、防护罩，22、固定板，23、电机安装板，24、第二电机，25、支撑座板，26、转动轴，27、绕线轮，28、钢丝索，29、通道孔，30、连接杆，31、连接板，32、安装部，33、支撑杆，34、限位螺母，35、固定螺母，36、安装座，37、第一滑轨，38、滚轮，39、旋转轴，40、支撑座，41、第二滑轨，42、放置板，43、第一电机，44、移动块，45、滚轮槽，46、第二滚轮，47、第二滚轮槽，48、第三滚轮，49、滚动轴，50、放置口，51、遮盖板，52、铰链，53、拉球，54、万向轮，55、控制箱，56、显示屏，57、控制按钮，58、启动按钮，59、停止按钮，60、紧急停止按钮，61、USB插口，62、控制电路板，63、固定部，64、控制器，65、处理器，66、通电线，67、插头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照附图1-14：本实施例中一种用于3D打印的三维扫描仪，包括三维摄像头1、电动伸缩杆2、电动推杆3和支撑板4，所述支撑板4上端外侧固定连接有保护罩5，所述支撑板4下端固定连接有支撑筒6，所述支撑筒6下端固定连接有底座板7，所述支撑板4上端中心位置开有位于所述支撑筒6内侧的升降口8，所述底座板7上端左右两侧固定连接有导向杆9，所述导向杆9的上端固定连接在所述支撑板4下端，所述导向杆9位于所述升降口8左右两侧，所述电动伸缩杆2固定连接在所述底座板7上端中心位置，所述电动伸缩杆2上端固定连接有平衡板10，平衡板10上端固定连接有升降板11，所述升降板11左右两端滑动连接在所述导向杆9外侧，所述升降板11上端固定连接有安装筒12，所述安装筒12上端固定连接有安装板13，所述安装板13上端设有旋转平台14，所述保护罩5内侧从左往右固定连接有导轨15，导轨15内侧设有滚动腔16，滚动腔16下端设有开在所述导轨15上的移动槽17，所述导轨15中端内侧固定连接有限位板18，所述导轨15内侧转动连接有移动装置，所述移动装置左右两端固定连接有挂环19，所述支撑筒6左右两端固定连接有安装平板20，左右所述安装平板20外侧固定连接有防护罩21，所述防护罩21密封连接在所述支撑筒6外侧，左右所述安装平板20上端固定连接有固定板22，固定板22上端中心位置固定连接有电机安装板23，电机安装板23靠近支撑筒6的一端固定连接有第二电机24，左右所述固定板22上端外侧固定连接有支撑座板25，所述支撑座板25内侧中心转动连接有转动轴26的一端，所述转动轴26的另一端转动连接在所述防护罩21内侧，所述转动轴26内侧通过联轴器与第二电机24的传动端连接，左右所述转动轴26中端外侧固定连接有绕线轮27，左右所述绕线轮27上缠绕有钢丝索28的一端，所述钢丝索28的另一端分别穿过所述支撑板4左右两端分别与移动装置左右两端的挂环19固定连接，所述支撑板4上左右两端开有位于所述钢丝索28外侧的通道孔29，所述移动装置内侧固定连接有若干个连接杆30的一端，所述连接杆30穿过所述移动槽17位于所述保护罩5内侧，若干个所述连接杆30另一端固定连接有连接板31，所述电动推杆3固定连接在所述连接板31外侧中心位置，所述电动推杆3的活塞端穿过所述连接板31位于所述连接板31内测，所述电动推杆3的活塞端固定连接有安装部32，所述连接板31前后两端内侧滑动连接有支撑杆33，所述连接板31外侧设有螺纹连接在所述支撑杆33外侧的限位螺母34，所述支撑杆33下端穿过所述安装部32，所述安装部32内外两侧设有螺纹连接在所述支撑杆33外侧的固定螺母35，所述安装部32中端下侧固定连接有安装座36，所述三维摄像头1固定连接在所述安装座36上端，所述旋转平台14包括固定连接在所述安装板13上端的第一滑轨37，第一滑轨37上端转动连接有若干个滚轮38，若干个所述滚轮38左右两端固定连接有旋转轴39，若干个所述滚轮38左右两端设有转动连接在所述旋转轴39外侧的支撑座40，若干个所述滚轮38上端设有第二滑轨41，所述第二滑轨41上端固定连接有放置板42，所述安装板13下端固定连接有第一电机43，第一电机43的传动端穿过所述安装板13固定连接在所述放置板42下端内侧，所述第一电机43位于所述安装筒12内侧，所述移动装置包括位于所述导轨15内侧的移动块44，所述移动块44上下两端前后两侧开有若干个滚轮槽45，滚轮槽45内设有第二滚轮46，所述移动块44前后两端左右两侧开有若干个第二滚轮槽47，第二滚轮槽47内设有第三滚轮48，第二滚轮46和第三滚轮48中端内侧转动连接有滚动轴49，滚动轴49的左右两端固定连接在所述滚轮槽45和第二滚轮槽47的左右两壁内侧，上下所述第二滚轮46分别与导轨15内侧上下两端接触连接，下端所述第二滚轮46位于所述移动槽17的前后两端，前后所述第三滚轮48分别与导轨15内侧前后两端接触连接，所述挂环19固定连接在移动块44左右两端，所述连接杆30固定连接在所述移动块44下端外侧，所述支撑筒6前端中位置开有放置口50，所述放置口50前端覆盖有遮盖板51，所述遮盖板51上端通过铰链52与支撑筒6转动连接，所述遮盖板51前端下侧固定连接有拉球53，所述底座板7下端转动连接有若干个万向轮54，所述保护罩5前端固定连接有控制箱55，所述控制箱55前端左侧固定连接有显示屏56，显示屏56右端从上到下设有若干个控制按钮57，控制按钮57下端设有启动按钮58，启动按钮58右端设有停止按钮59，停止按钮59右端设有紧急停止按钮60，所述启动按钮58下端设有安装在控制箱上的USB插口61，所述显示屏56后端设有安装在所述控制箱55内侧的控制电路板62，所述控制电路板62前端外侧设有通过螺钉固定连接的固定部63，固定部63固定连接在所述控制箱55内侧，所述控制电路板62上电性连接有控制器64和处理器65，所述控制电路板62左端电性连接有通电线66的一端，通电线66另一端穿过所述控制箱55电性连接有插头67，所述控制器64的输出端分别与所述第一电机43、第二电机24、电动伸缩杆2和电动推杆3电性连接，所述控制器64的输入端分别与控制按钮57、启动按钮58、停止按钮59和紧急停止按钮60电性连接，所述三维摄像头1与处理器65的输入端电性连接，处理器65的输出端与显示屏56电性连接，所述USB插口61与处理器65电性连接。

本发明在使用时，电动伸缩杆2降落在最低的位置，操作人员拉动拉球53将遮盖板51拉起后，将待测物体从放置口50中放到放置板42上端，再按下控制按钮57，电动伸缩杆2上升至扫描位置，通过其他的控制按钮57控制电动推杆3进行伸缩调节，调节三维摄像头1至合适的扫描位置，最后按下启动按钮58，三维摄像头1开始工作，1-2秒后第一电机43开始工作，使得放置板42带动待测物体按照设定的速度进行旋转，旋转360°后停止，左右两个第二电机24工作，左端的第二电机24向前旋转，右端的第二电机24向后旋转，使得钢丝索28带动移动装置缓慢向上移动，移动到相应位置时左右两个第二电机24停止工作，第一电机43再次启动旋转360°后停止，循环上述动作直到移动装置位于限位板18右端为止，本发明在使用前需要根据待测物体的高度对第二电机24的转动速度进行调节，以保证快速、准确的对待测物体进行扫描，扫描完成后可以将扫描结果通过USB从USB插口61中拷贝得到。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (7)

1.一种用于3D打印的三维扫描仪，包括三维摄像头（1）、电动伸缩杆（2）、电动推杆（3）和支撑板（4），其特征是：所述支撑板（4）上端外侧固定连接有保护罩（5），所述支撑板（4）下端固定连接有支撑筒（6），所述支撑筒（6）下端固定连接有底座板（7），所述支撑板（4）上端中心位置开有位于所述支撑筒（6）内侧的升降口（8），所述底座板（7）上端左右两侧固定连接有导向杆（9），所述导向杆（9）的上端固定连接在所述支撑板（4）下端，所述导向杆（9）位于所述升降口（8）左右两侧，所述电动伸缩杆（2）固定连接在所述底座板（7）上端中心位置，所述电动伸缩杆（2）上端固定连接有平衡板（10），平衡板（10）上端固定连接有升降板（11），所述升降板（11）左右两端滑动连接在所述导向杆（9）外侧，所述升降板（11）上端固定连接有安装筒（12），所述安装筒（12）上端固定连接有安装板（13），所述安装板（13）上端设有旋转平台（14），所述保护罩（5）内侧从左往右固定连接有导轨（15），导轨（15）内侧设有滚动腔（16），滚动腔（16）下端设有开在所述导轨（15）上的移动槽（17），所述导轨（15）中端内侧固定连接有限位板（18），所述导轨（15）内侧转动连接有移动装置，所述移动装置左右两端固定连接有挂环（19），所述支撑筒（6）左右两端固定连接有安装平板（20），左右所述安装平板（20）外侧固定连接有防护罩（21），所述防护罩（21）密封连接在所述支撑筒（6）外侧，左右所述安装平板（20）上端固定连接有固定板（22），固定板（22）上端中心位置固定连接有电机安装板（23），电机安装板（23）靠近支撑筒（6）的一端固定连接有第二电机（24）；

左右所述固定板（22）上端外侧固定连接有支撑座板（25），所述支撑座板（25）内侧中心转动连接有转动轴（26）的一端，所述转动轴（26）的另一端转动连接在所述防护罩（21）内侧，所述转动轴（26）内侧通过联轴器与第二电机（24）的传动端连接，左右所述转动轴（26）中端外侧固定连接有绕线轮（27），左右所述绕线轮（27）上缠绕有钢丝索（28）的一端，所述钢丝索（28）的另一端分别穿过所述支撑板（4）左右两端分别与移动装置左右两端的挂环（19）固定连接，所述支撑板（4）上左右两端开有位于所述钢丝索（28）外侧的通道孔（29），所述移动装置内侧固定连接有若干个连接杆（30）的一端，所述连接杆（30）穿过所述移动槽（17）位于所述保护罩（5）内侧，若干个所述连接杆（30）另一端固定连接有连接板（31），所述电动推杆（3）固定连接在所述连接板（31）外侧中心位置，所述电动推杆（3）的活塞端穿过所述连接板（31）位于所述连接板（31）内测，所述电动推杆（3）的活塞端固定连接有安装部（32），所述连接板（31）前后两端内侧滑动连接有支撑杆（33），所述连接板（31）外侧设有螺纹连接在所述支撑杆（33）外侧的限位螺母（34），所述支撑杆（33）下端穿过所述安装部（32），所述安装部（32）内外两侧设有螺纹连接在所述支撑杆（33）外侧的固定螺母（35），所述安装部（32）中端下侧固定连接有安装座（36），所述三维摄像头（1）固定连接在所述安装座（36）上端。

2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的三维扫描仪，其特征是：所述旋转平台（14）包括固定连接在所述安装板（13）上端的第一滑轨（37），第一滑轨（37）上端转动连接有若干个滚轮（38），若干个所述滚轮（38）左右两端固定连接有旋转轴（39），若干个所述滚轮（38）左右两端设有转动连接在所述旋转轴（39）外侧的支撑座（40），若干个所述滚轮（38）上端设有第二滑轨（41），所述第二滑轨（41）上端固定连接有放置板（42），所述安装板（13）下端固定连接有第一电机（43），第一电机（43）的传动端穿过所述安装板（13）固定连接在所述放置板（42）下端内侧，所述第一电机（43）位于所述安装筒（12）内侧。

3.据权利要求1所述的一种用于3D打印的三维扫描仪，其特征是：所述移动装置包括位于所述导轨（15）内侧的移动块（44），所述移动块（44）上下两端前后两侧开有若干个滚轮槽（45），滚轮槽（45）内设有第二滚轮（46），所述移动块（44）前后两端左右两侧开有若干个第二滚轮槽（47），第二滚轮槽（47）内设有第三滚轮（48），第二滚轮（46）和第三滚轮（48）中端内侧转动连接有滚动轴（49），滚动轴（49）的左右两端固定连接在所述滚轮槽（45）和第二滚轮槽（47）的左右两壁内侧，上下所述第二滚轮（46）分别与导轨（15）内侧上下两端接触连接，下端所述第二滚轮（46）位于所述移动槽（17）的前后两端，前后所述第三滚轮（48）分别与导轨（15）内侧前后两端接触连接，所述挂环（19）固定连接在移动块（44）左右两端，所述连接杆（30）固定连接在所述移动块（44）下端外侧。

4.据权利要求1所述的一种用于3D打印的三维扫描仪，其特征是：所述支撑筒（6）前端中位置开有放置口（50），所述放置口（50）前端覆盖有遮盖板（51），所述遮盖板（51）上端通过铰链（52）与支撑筒（6）转动连接，所述遮盖板（51）前端下侧固定连接有拉球（53）。

5.据权利要求1所述的一种用于3D打印的三维扫描仪，其特征是：所述底座板（7）下端转动连接有若干个万向轮（54）。

6.据权利要求2所述的一种用于3D打印的三维扫描仪，其特征是：所述保护罩（5）前端固定连接有控制箱（55），所述控制箱（55）前端左侧固定连接有显示屏（56），显示屏（56）右端从上到下设有若干个控制按钮（57），控制按钮（57）下端设有启动按钮（58），启动按钮（58）右端设有停止按钮（59），停止按钮（59）右端设有紧急停止按钮（60），所述启动按钮（58）下端设有安装在控制箱上的USB插口（61），所述显示屏（56）后端设有安装在所述控制箱（55）内侧的控制电路板（62），所述控制电路板（62）前端外侧设有通过螺钉固定连接的固定部（63），固定部（63）固定连接在所述控制箱（55）内侧，所述控制电路板（62）上电性连接有控制器（64）和处理器（65），所述控制电路板（62）左端电性连接有通电线（66）的一端，通电线（66）另一端穿过所述控制箱（55）电性连接有插头（67）。

7.据权利要求6所述的一种用于3D打印的三维扫描仪，其特征是：所述控制器（64）的输出端分别与所述第一电机（43）、第二电机（24）、电动伸缩杆（2）和电动推杆（3）电性连接，所述控制器（64）的输入端分别与控制按钮（57）、启动按钮（58）、停止按钮（59）和紧急停止按钮（60）电性连接，所述三维摄像头（1）与处理器（65）的输入端电性连接，处理器（65）的输出端与显示屏（56）电性连接，所述USB插口（61）与处理器（65）电性连接。

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