[发明专利]一种四自由度3D扫描架

说明书

技术领域

本发明涉及表面几何三维扫描领域，特别涉及一种拥有四个自由度3D扫描架。

背景技术

3D扫描技术已经广泛用于工业和服务业，如对零件的形状和尺寸的进行三维扫描检测和校对，对于复杂零件的快速三维建模，对于艺术品和手工制品的三维建模，以及对人体进行扫描建模等等。虽然能够实现三维成像的方法有很多，但目前运用最广泛的方法还是采用光学原理来测量物体表面的空间三维坐标。然而，采用光学原理的3D扫描仪的扫描范围有限，因此，此类扫描仪需要变化扫描仪和物体的相对位置来获得完整的物体表面信息。目前使用最广泛的扫描仪为手持式3D扫描仪。如加拿大creaform公司开发的手持式3D扫描仪（专利US8082120B2）。虽然手持具有扫描仪具有便携，灵活等优点，但对于大尺寸被扫描物体，如汽车整车，大型涡轮机等，手持扫描仪会因为工人臂长的限制，无法对整个零件进行扫描。同时，对于大批量零件的扫描，手持扫描仪所需要的扫描时间工作长，扫描的工作效率低。德国公司gom公司开发的ScanBox，采用串联工业机械臂来实现扫描仪的移动，然而，工业机械臂造价贵，成本高。

专利CN204007643U公布了一种一键式3D扫描仪，然而这种扫描仪只适用于小零件和低重量零件的扫描，因为被扫描的物体需要被固定在可移动的置物架上。专利CN204077190提出了一种3D扫描架，然而由于工作空间的限制，此种扫描架不适合大尺寸零件的扫描。

发明内容

为了解决3D扫描存在的上述技术问题，本发明提供一种扫描架工作空间大、结构简单的四自由度3D扫描架。

本发明解决上述技术问题技术方案是：包括3D扫描仪、上平台、旋转臂、旋转平台、绞盘、转动驱动器、绳索驱动器、绳索和下平台，所述的3D扫描仪固定在上平台上，所述的上平台通过转动铰链与旋转臂上端相连，旋转臂下端通过转动铰链与转动平台相连，所述的转动平台固定在转动驱动器的转轴上，转动驱动器固定在下平台上，在所述的下平台上设有四组绳索驱动器，所述的绳索驱动器的末端连接一个绞盘，所述的绞盘上缠绕着绳索，绳索（8）的末端连接着上平台。

进一步的，所述的旋转臂由设于同一轴线上的上臂和下臂相连构成，所述上臂为推力轴承。

进一步的，所述的转动驱动器和绳索驱动器为伺服电机或者步进电机。

进一步的，所述四组绳索驱动器对称设置于下平台上。

本发明的技术效果在于：本发明提供的扫描架拥有四个自由度，五个驱动器，为冗余驱动系统，并具有很好的刚度性能，能够减小扫描仪移动所产生的振动，提高扫描精度。同时，本3D扫描架工作空间大，结构简单，易于制造。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明工作时的示意图。

在图中，1.3D扫描仪2.上平台3.上臂4.下臂5.旋转平台6.绞盘71.转动驱动器72.绳索驱动器8.绳索9.下平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见在图1、图2、图3、图4，本发明包括3D扫描仪1、上平台2、上臂3、下臂4、旋转平台5、绞盘6、转动驱动器71、绳索驱动器72、绳索8和下平台9。其中，其中所述的3D扫描仪1固定在上平台2上，所述的上平台2通过转动铰链与上臂3相连，所述的上臂3通过推力轴承与下臂4相连，其中上臂3的轴线与下臂4重合，相对下臂4有一个沿自身轴线方向的转动自由度，所述的下臂4通过转动铰链与转动平台5相连，所述的转动平台5固定在下平台9上，并且相对下平台9有一个沿自身轴线方向的转动自由度，由转动驱动器71驱动。在所述的下平台9上，分布着四组绳索驱动器72，所述的绳索驱动器7的末端连接一个绞盘6，绞盘6上缠绕着绳索8，绳索8的末端连接着上平台3。四根绳索通过拉拽的方式驱动上平台2，保证扫描架在具有一定刚度的同时能够灵活移动。

本发明中转动驱动器71和绳索驱动器72采用伺服电机驱动或者步进电机驱动。