CN212539063U - 一种基于psd的3d打印扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供的一种基于PSD的3D打印扫描装置，包括：扫描结构、固定结构、升降结构、驱动结构、固定杆、待打印件；将待打印件放置在升降结构的工作端，控制升降结构升起至预定位置，预定位置为可与被扫描结构扫描到的位置，扫描装置开启，扫描完成后，驱动电机工作，驱动电机带动转盘转动，转盘带动设置在转盘上的固定杆转动，由于在固定杆的端部设置有扫描结构，扫描结构即可跟随上述固定杆转动而转动，当扫描结构转动到待打印件的预定位置时，驱动电机停转，扫描装置开始扫描；将扫描装置采用PSD扫描装置，可以实现非接触、高速，低功耗的在线精密轮廓扫描测量功能。适用于对安装尺寸及高速轮廓测量或实时性有较高要求的应用场景。

Description

一种基于PSD的3D打印扫描装置

技术领域

本实用新型属于打印设备技术领域，具体涉及一种基于PSD的3D打印扫描装置。

背景技术

目前，国内外的3D扫描方法分为接触式测量与非接触式测量，新兴的结构光式扫描属于后者，通过投影或光栅投射多条光线，掠过物体表面即可采取表面坐标信息，速度快且易编程。

传统的轮廓采用接触式探针轮廓测量仪完成，其工作原理要求探针必须与被测对象发生接触，因此会划伤被测对象表面，而且无法完成对柔性对象的测量。同时，其还存在维护费用高，校准困难等缺点。

近年来，激光测量技术逐渐成熟，使非接触轮廓测量成为可能。目前，已知一般的非接触式轮廓测量装置中运动机构为电机，这就导致无法进一步小型化。同时，由于电机控制本身存在的高速转动工作条件下转速的控制问题无法实现高速测距；再则，实现基本功能需要系统提供结构光，并使反射光被光电元件接收到，功耗大不利于便携。

实用新型内容

本实用新型设计了一种基于PSD的轮廓扫描测量装置，该装置基于MEMS振镜和PSD器件，该装置具有体积小、成本低、速度快及测量精度高等优点。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种基于PSD的3D打印扫描装置，包括：扫描结构、固定结构、升降结构、驱动结构、固定杆、待打印件；

所述升降结构设置在所述固定结构的内底部，所述待打印件设置在所述升降结构的工作端；

所述驱动结构包括转盘、驱动电机、驱动块、转轴；所述驱动电机固定在所述固定结构的内顶部，所述驱动电机驱动连接所述驱动块，所述转盘通过所述转轴与所述固定结构的内顶部转动连接，所述驱动块驱动连接所述转盘；所述固定杆的一端固定在所述转盘的盘面上，且所述固定杆位于所述转盘的底部；所述固定杆的另一端与所述扫描结构固定连接；

所述升降结构的工作端位于所述转盘的中心轴线上，且所述升降结构的工作段沿所述中心轴线运动；

所述扫描结构为PSD扫描装置。

可选的，所述扫描结构包括控制器、激光发射器、扫描器、接收器、所述控制器为中央处理器，所述控制器控制连接所述激光发射器、所述扫描器、所述接收器；

所述激光发射器包括：激光管和准直构件，所述准直构件设置在所述激光管发射的激光线路上；

所述扫描器包括：MEMS振镜及驱动电路，MEMS扫描振镜在驱动电路的作用下绕旋转轴做周期性往复运动；

所述接收器包括：透镜、滤光片、PSD及周边电路，透镜对激光光束照射到待打印件表面的光斑成像。滤光片负责滤除激光以外的环境光噪声。PSD在周边电路的作用下将光信号转换成电信号，并输出待打印件表面轮廓信息给控制器；

所述激光发射器发射的光束的光轴与MEMS振镜的中心重合；

所述由MEMS振镜反射光束形成的扫描面与接收器的透镜、滤光片及PSD在同一光学平面中；

所述控制器、激光发射器、扫描器、接收器封装在固定结构体内。

可选的，在所述转盘上开设有四个“U”型槽，所述“U”型槽均匀分布在所述转盘的周向，在所述驱动块上固定连接有驱动杆，所述驱动杆的一端固定连接在所述驱动块的转动中心处，另一端处设置有转动部，所述转动部的轴线与所述驱动杆的轴线垂直，所述转动部与所述“U”型槽滚动连接，所述驱动块与所述转盘的尺寸适配，所述驱动块外切于所述转盘。

可选的，所述升降结构包括固定支架、转动电机、丝杠、限位结构、驱动盘；所述限位结构的一端滑动连接所述固定支架的一边，另一端滑动连接所述固定支架的另一边，所述限位结构所在的直线垂直于所述固定支架；所述丝杠的一端固定连接在所述限位结构的中部，另一端为所述升降结构的工作端；所述丝杠与所述固定支架转动连接，所述驱动盘设置在所述固定支架的顶部外侧，所述丝杠贯穿所述驱动盘，且与所述驱动盘转动连接所述固定支架，在所述驱动盘的侧壁上开设有齿轮槽，所述转动电机通过齿轮驱动所述驱动盘。

可选的，所述控制器控制连接所述驱动电机。

可选的，所述固定结构为龙门架。

可选的，所述固定杆的材质为高强度材质。

可选的，所述升降结构通过丝杠固定在所述固定结构的底部。

本实用新型实施例提供的一种基于PSD的3D打印扫描装置，包括：扫描结构、固定结构、升降结构、驱动结构、固定杆、待打印件；所述升降结构设置在所述固定结构的内底部，所述待打印件设置在所述升降结构的工作端；所述驱动结构包括转盘、驱动电机、驱动块、转轴；所述驱动电机固定在所述固定结构的内顶部，所述驱动电机驱动连接所述驱动块，所述转盘通过所述转轴与所述固定结构的内顶部转动连接，所述驱动块驱动连接所述转盘；所述固定杆的一端固定在所述转盘的盘面上，且所述固定杆位于所述转盘的底部；所述固定杆的另一端与所述扫描结构固定连接；所述升降结构的工作端位于所述转盘的中心轴线上，且所述升降结构的工作段沿所述中心轴线运动；所述扫描结构为PSD扫描装置。在实际应用中，将待打印件放置在升降结构的工作端，之后，控制升降结构升起至预定位置，上述预定位置为可与被扫描结构扫描到的位置，此时，扫描装置开启，开始扫描工作，扫描完成后，驱动电机工作，驱动电机带动驱动块转动，驱动块驱动转盘转动，转盘带动设置在转盘上的固定杆转动，由于在固定杆的端部设置有扫描结构，扫描结构即可跟随上述固定杆转动而转动，当扫描结构转动到待打印件的预定位置时，驱动电机停转，扫描装置开始扫描，重复上述过程，直至上述扫描装置将待打印件扫描完成即可，本实用新型实施例中，将扫描装置采用PSD扫描装置，可以实现非接触、高速，低功耗的在线精密轮廓扫描测量功能。适用于对安装尺寸及高速轮廓测量或实时性有较高要求的应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种基于PSD的3D打印扫描装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的驱动结构的驱动原理图；

图3为本实用新型实施例提供的升降结构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的扫描结构的系统构成图；

图5为本实用新型实施例提供的扫描结构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的扫描结构的原理图。

附图标记：

1.激光器，2.激光准直构件，3.MEMS振镜，4.透镜，5.滤光片，6.PSD，7. 待打印件、8扫描结构、9固定结构、10齿轮、11驱动盘、12固定杆、13限位结构、14转盘、15驱动电机、16驱动块、17转轴、18“U”型槽、19驱动杆、20转动部、21固定支架、22转动电机、23丝杠。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1-图6，本实用新型设计了一种基于PSD6的轮廓扫描测量装置，该装置基于MEMS振镜3和PSD6器件，该装置具有体积小、成本低、速度快及测量精度高等优点。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种基于PSD的3D打印扫描装置，包括：扫描结构8、固定结构9、升降结构、驱动结构、固定杆12、待打印件7；

所述升降结构设置在所述固定结构9的内底部，所述待打印件7设置在所述升降结构的工作端；

所述驱动结构包括转盘14、驱动电机15、驱动块16、转轴17；所述驱动电机15固定在所述固定结构9的内顶部，所述驱动电机15驱动连接所述驱动块16，所述转盘14通过所述转轴17与所述固定结构9的内顶部转动连接，所述驱动块16驱动连接所述转盘14；所述固定杆12的一端固定在所述转盘14 的盘面上，且所述固定杆12位于所述转盘14的底部；所述固定杆12的另一端与所述扫描结构8固定连接；

所述升降结构的工作端位于所述转盘14的中心轴线上，且所述升降结构的工作段沿所述中心轴线运动；

所述扫描结构8为PSD6扫描装置。

本实用新型实施例提供的一种基于PSD的3D打印扫描装置，包括：扫描结构8、固定结构9、升降结构、驱动结构、固定杆12、待打印件7；所述升降结构设置在所述固定结构9的内底部，所述待打印件7设置在所述升降结构的工作端；所述驱动结构包括转盘14、驱动电机15、驱动块16、转轴17；所述驱动电机15固定在所述固定结构9的内顶部，所述驱动电机15驱动连接所述驱动块16，所述转盘14通过所述转轴17与所述固定结构9的内顶部转动连接，所述驱动块16驱动连接所述转盘14；所述固定杆12的一端固定在所述转盘14的盘面上，且所述固定杆12位于所述转盘14的底部；所述固定杆12的另一端与所述扫描结构8固定连接；所述升降结构的工作端位于所述转盘14 的中心轴线上，且所述升降结构的工作段沿所述中心轴线运动；所述扫描结构 8为PSD6扫描装置。在实际应用中，将待打印件7放置在升降结构的工作端，之后，控制升降结构升起至预定位置，上述预定位置为可与被扫描结构8扫描到的位置，此时，扫描装置开启，开始扫描工作，扫描完成后，驱动电机15 工作，驱动电机15带动驱动块16转动，驱动块16驱动转盘14转动，转盘14 带动设置在转盘14上的固定杆12转动，由于在固定杆12的端部设置有扫描结构8，扫描结构8即可跟随上述固定杆12转动而转动，当扫描结构8转动到待打印件7的预定位置时，驱动电机15停转，扫描装置开始扫描，重复上述过程，直至上述扫描装置将待打印件7扫描完成即可，本实用新型实施例中，将扫描装置采用PSD6扫描装置，可以实现非接触、高速，低功耗的在线精密轮廓扫描测量功能。适用于对安装尺寸及高速轮廓测量或实时性有较高要求的应用场景。

可选的，所述扫描结构8包括控制器、激光发射器、扫描器、接收器、所述控制器为中央处理器，所述控制器控制连接所述激光发射器、所述扫描器、所述接收器；

所述激光发射器包括：激光管和准直构件，所述准直构件设置在所述激光管发射的激光线路上；

所述扫描器包括：MEMS振镜3及驱动电路，MEMS扫描振镜在驱动电路的作用下绕旋转轴17做周期性往复运动；

所述接收器包括：透镜4、滤光片5、PSD6及周边电路，透镜4对激光光束照射到待打印件7表面的光斑成像。滤光片5负责滤除激光以外的环境光噪声。PSD6在周边电路的作用下将光信号转换成电信号，并输出待打印件7表面轮廓信息给控制器；

所述激光发射器发射的光束的光轴与MEMS振镜3的中心重合；

所述由MEMS振镜3反射光束形成的扫描面与接收器的透镜4、滤光片5 及PSD6在同一光学平面中；

所述控制器、激光发射器、扫描器、接收器封装在固定结构9体内。

可选的，在所述转盘14上开设有四个“U”型槽18，所述“U”型槽18 均匀分布在所述转盘14的周向，在所述驱动块16上固定连接有驱动杆19，所述驱动杆19的一端固定连接在所述驱动块16的转动中心处，另一端处设置有转动部20，所述转动部20的轴线与所述驱动杆19的轴线垂直，所述转动部 20与所述“U”型槽18滚动连接，所述驱动块16与所述转盘14的尺寸适配，所述驱动块16外切于所述转盘14。

可选的，所述升降结构包括固定支架21、转动电机22、丝杠23、限位结构13、驱动盘11；所述限位结构13的一端滑动连接所述固定支架21的一边，另一端滑动连接所述固定支架21的另一边，所述限位结构13所在的直线垂直于所述固定支架21；所述丝杠23的一端固定连接在所述限位结构13的中部，另一端为所述升降结构的工作端；所述丝杠23与所述固定支架21转动连接，所述驱动盘11设置在所述固定支架21的顶部外侧，所述丝杠23贯穿所述驱动盘11，且与所述驱动盘11转动连接所述固定支架21，在所述驱动盘11的侧壁上开设有齿轮10槽，所述转动电机22通过齿轮10驱动所述驱动盘11。

可选的，所述控制器控制连接所述驱动电机15。

可选的，所述固定结构9为龙门架。

可选的，所述固定杆12的材质为高强度材质。

可选的，所述升降结构通过丝杠23固定在所述固定结构9的底部。

本实用新型实施例提供的一种基于PSD的3D打印扫描装置，包括：扫描结构8、固定结构9、升降结构、驱动结构、固定杆12、待打印件7；所述升降结构设置在所述固定结构9的内底部，所述待打印件7设置在所述升降结构的工作端；所述驱动结构包括转盘14、驱动电机15、驱动块16、转轴17；所述驱动电机15固定在所述固定结构9的内顶部，所述驱动电机15驱动连接所述驱动块16，所述转盘14通过所述转轴17与所述固定结构9的内顶部转动连接，所述驱动块16驱动连接所述转盘14；所述固定杆12的一端固定在所述转盘14的盘面上，且所述固定杆12位于所述转盘14的底部；所述固定杆12的另一端与所述扫描结构8固定连接；所述升降结构的工作端位于所述转盘14 的中心轴线上，且所述升降结构的工作段沿所述中心轴线运动；所述扫描结构 8为PSD6扫描装置。在实际应用中，将待打印件7放置在升降结构的工作端，之后，控制升降结构升起至预定位置，上述预定位置为可与被扫描结构8扫描到的位置，此时，扫描装置开启，开始扫描工作，扫描完成后，驱动电机15 工作，驱动电机15带动驱动块16转动，驱动块16驱动转盘14转动，转盘14 带动设置在转盘14上的固定杆12转动，由于在固定杆12的端部设置有扫描结构8，扫描结构8即可跟随上述固定杆12转动而转动，当扫描结构8转动到待打印件7的预定位置时，驱动电机15停转，扫描装置开始扫描，重复上述过程，直至上述扫描装置将待打印件7扫描完成即可，本实用新型实施例中，将扫描装置采用PSD6扫描装置，可以实现非接触、高速，低功耗的在线精密轮廓扫描测量功能。适用于对安装尺寸及高速轮廓测量或实时性有较高要求的应用场景。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，包括：扫描结构、固定结构、升降结构、驱动结构、固定杆、待打印件；

所述升降结构设置在所述固定结构的内底部，所述待打印件设置在所述升降结构的工作端；

所述驱动结构包括转盘、驱动电机、驱动块、转轴；所述驱动电机固定在所述固定结构的内顶部，所述驱动电机驱动连接所述驱动块，所述转盘通过所述转轴与所述固定结构的内顶部转动连接，所述驱动块驱动连接所述转盘；所述固定杆的一端固定在所述转盘的盘面上，且所述固定杆位于所述转盘的底部；所述固定杆的另一端与所述扫描结构固定连接；

所述升降结构的工作端位于所述转盘的中心轴线上，且所述升降结构的工作段沿所述中心轴线运动；

所述扫描结构为PSD扫描装置。

2.根据权利要求1所述基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，所述扫描结构包括控制器、激光发射器、扫描器、接收器、所述控制器为中央处理器，所述控制器控制连接所述激光发射器、所述扫描器、所述接收器；

所述激光发射器包括：激光管和准直构件，所述准直构件设置在所述激光管发射的激光线路上；

所述扫描器包括：MEMS振镜及驱动电路，MEMS扫描振镜在驱动电路的作用下绕旋转轴做周期性往复运动；

所述接收器包括：透镜、滤光片、PSD及周边电路，透镜对激光光束照射到待打印件表面的光斑成像；滤光片负责滤除激光以外的环境光噪声；PSD在周边电路的作用下将光信号转换成电信号，并输出待打印件表面轮廓信息给控制器；

所述激光发射器发射的光束的光轴与MEMS振镜的中心重合；

由MEMS振镜的反射光束形成的扫描面与接收器的透镜、滤光片及PSD在同一光学平面中；

所述控制器、激光发射器、扫描器、接收器封装在固定结构体内。

3.根据权利要求1所述基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，在所述转盘上开设有四个“U”型槽，所述“U”型槽均匀分布在所述转盘的周向，在所述驱动块上固定连接有驱动杆，所述驱动杆的一端固定连接在所述驱动块的转动中心处，另一端处设置有转动部，所述转动部的轴线与所述驱动杆的轴线垂直，所述转动部与所述“U”型槽滚动连接，所述驱动块与所述转盘的尺寸适配，所述驱动块外切于所述转盘。

4.根据权利要求1所述基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，所述升降结构包括固定支架、转动电机、丝杠、限位结构、驱动盘；所述限位结构的一端滑动连接所述固定支架的一边，另一端滑动连接所述固定支架的另一边，所述限位结构所在的直线垂直于所述固定支架；所述丝杠的一端固定连接在所述限位结构的中部，另一端为所述升降结构的工作端；所述丝杠与所述固定支架转动连接，所述驱动盘设置在所述固定支架的顶部外侧，所述丝杠贯穿所述驱动盘，且与所述驱动盘转动连接所述固定支架，在所述驱动盘的侧壁上开设有齿轮槽，所述转动电机通过齿轮驱动所述驱动盘。

5.根据权利要求2所述基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，所述控制器控制连接所述驱动电机。

6.根据权利要求1所述基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，所述固定结构为龙门架。

7.根据权利要求1所述基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，所述固定杆的材质为高强度材质。

8.根据权利要求1所述基于PSD的3D打印扫描装置，其特征在于，所述升降结构通过丝杠固定在所述固定结构的底部。

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