一種酸蝕巖板三維激光掃描儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，包括光學(xué)平臺(tái)部分、機(jī)械機(jī)構(gòu)部分和電氣控制部分組成，光學(xué)平臺(tái)部分包括底座、設(shè)置在底座上的工作平臺(tái)和安裝在手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)上的激光頭，機(jī)械機(jī)構(gòu)部分包括設(shè)置在底座上的作為X軸的滑軌，設(shè)置在滑軌上的支撐柱，以及設(shè)置在支撐柱上作為Y軸的橫梁，手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)置在橫梁上，滑軌和橫梁上均設(shè)有光柵尺，支撐柱、Y軸均采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，電氣控制部分包括工控機(jī)，工控機(jī)連接控制器，控制器連接兩伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接驅(qū)動(dòng)支撐柱、Y軸的伺服電機(jī)，控制器還連接有傳感器控制器，傳感器控制器連接激光頭。本實(shí)用新型的有益效果為：測(cè)試精度高，自動(dòng)化程度高，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大。
【專利說(shuō)明】一種酸蝕巖板三維激光掃描儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及掃面設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種酸蝕巖板三維激光掃描儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的激光掃描儀使用被測(cè)物移動(dòng)方式，在移動(dòng)過(guò)程中非常容易造成數(shù)據(jù)的失真；使用步進(jìn)電機(jī)加驅(qū)動(dòng)細(xì)分模式，完全不能滿足測(cè)試精度要求等問(wèn)題都是需要解決的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種酸蝕巖板三維激光掃描儀。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]本實(shí)用新型所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，包括光學(xué)平臺(tái)部分、機(jī)械機(jī)構(gòu)部分和電氣控制部分組成，所述的光學(xué)平臺(tái)部分包括底座、設(shè)置在底座上的工作平臺(tái)和安裝在手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)上的激光頭，所述的機(jī)械機(jī)構(gòu)部分包括設(shè)置在底座上的作為X軸的滑軌，設(shè)置在滑軌上的支撐柱，以及設(shè)置在支撐柱上作為Y軸的橫梁，所述的手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)置在橫梁上，所述的滑軌和橫梁上均設(shè)有光柵尺，所述的支撐柱、Y軸均采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，所述的電氣控制部分包括工控機(jī)，工控機(jī)連接控制器，控制器連接兩伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別連接驅(qū)動(dòng)支撐柱、Y軸的伺服電機(jī)，控制器還連接有傳感器控制器，傳感器控制器連接激光頭。
[0006]作為優(yōu)選的，所述的工作平臺(tái)采用00級(jí)大理石平臺(tái)。
[0007]作為優(yōu)選的，所述的支撐柱采用進(jìn)口 6系鋁合金加工精磨制造。
[0008]作為優(yōu)選的，所述的激光頭采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232通訊協(xié)議傳送至控制器；控制器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送入工控機(jī)統(tǒng)一分析。
[0009]作為優(yōu)選的，所述的控制器采用B&R控制器，B&R控制器通過(guò)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)POffERLINK通訊連接伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
[0010]作為優(yōu)選的，所述的工作平臺(tái)上設(shè)有載物臺(tái)，載物臺(tái)上設(shè)有固定裝置。
[0011]作為優(yōu)選的，所述的手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)的可調(diào)最大行程35mm，微調(diào)機(jī)構(gòu)的精度為
0.02mm。
[0012]作為優(yōu)選的，所述的X、Y軸向均選用KK模組作為運(yùn)動(dòng)副。
[0013]作為優(yōu)選的，所述的橫梁上還設(shè)有燈光照明設(shè)備。
[0014]作為優(yōu)選的，所述的伺服電機(jī)采用三菱伺服電機(jī)。
[0015]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型有益效果為:測(cè)試精度高，自動(dòng)化程度高，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0016]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型電氣控制系統(tǒng)圖。
[0019]圖中:1、底座，2、工作平臺(tái)，21、載物臺(tái)，22、固定裝置，3、手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)，4、激光頭，5、滑軌,6、支撐柱,7、橫梁,8、光柵尺,9、伺服電機(jī),10、工控機(jī),11、控制器,12、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，13、伺服電機(jī)，14、燈光照明設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]如圖1、圖2所示，一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，包括光學(xué)平臺(tái)部分、機(jī)械機(jī)構(gòu)部分和電氣控制部分組成，所述的光學(xué)平臺(tái)部分包括底座1、設(shè)置在底座I上的工作平臺(tái)2和安裝在手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)3上的激光頭4，工作平臺(tái)2采用00級(jí)大理石平臺(tái)，尺寸為600X400，平臺(tái)平面度為0.02mm，工作平臺(tái)2上設(shè)有載物臺(tái)21，載物臺(tái)21上設(shè)有固定裝置22，所述的機(jī)械機(jī)構(gòu)部分包括設(shè)置在底座I上的作為X軸的滑軌5，設(shè)置在滑軌5上的支撐柱6，以及設(shè)置在支撐柱6上作為Y軸的橫梁7，X、Y軸向均選用KK模組作為運(yùn)動(dòng)副，可有效節(jié)省空間，低扭力與低慣量的平順定位運(yùn)動(dòng)，可減少能源耗用，震動(dòng)較低。定位精度0.02_，平整度0.02mm,運(yùn)動(dòng)精度0.0lOmm,重復(fù)定位精度正負(fù)0.003mm ;有效行程:X軸300_400mm之間,Y軸200-300mm之間，導(dǎo)程IOmm ;支撐柱6采用進(jìn)口 6系招合金加工精磨制造,在硬度和使用性能、精度方面均能得到保證；所述的手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)3設(shè)置在橫梁7上，其可調(diào)最大行程35mm，微調(diào)機(jī)構(gòu)的精度為0.02mm ;所述的滑軌5和橫梁7上均設(shè)有光柵尺8，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)位置的精確定位及歸零；橫梁7上還設(shè)有燈光照明設(shè)備14，所述的支撐柱6、Y軸均采用伺服電機(jī)9作為動(dòng)力源，伺服電機(jī)9采用三菱伺服電機(jī)，三菱伺服電機(jī)采用16384脈沖/轉(zhuǎn)分辨率的增量位置編碼器。具有RS-422串行通訊功能，通過(guò)安裝有伺服設(shè)置軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)就能進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，運(yùn)行，具有高水平自整定功能和高級(jí)振動(dòng)抑制控制功能。伺服放大器配有USB通用接口可方便和PC機(jī)的通訊，通訊速度快，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的能力非常強(qiáng)；所述的電氣控制部分包括工控機(jī)10，工控機(jī)10連接控制器11，控制器11連接兩伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器12，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器12分別連接驅(qū)動(dòng)支撐柱6、Y軸的伺服電機(jī)9，控制器11還連接有傳感器控制器13，傳感器控制器13連接激光頭4，控制器11采用B&R控制器，B&R控制器通過(guò)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)POWERLINK通訊連接伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器12，激光頭4采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232通訊協(xié)議傳送至控制器11 ;控制器11通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送入工控機(jī)10統(tǒng)一分析。
[0022]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0023]1、將制作好的酸蝕巖板(尺寸如上)放置在工作平臺(tái)專用夾具上并固定好；
[0024]2、啟動(dòng)開關(guān)按鈕。X、Y、Z軸由機(jī)械原點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)入到工作起點(diǎn)位置；
[0025]3、在起點(diǎn)位置激光打開。X軸保持不動(dòng)Y軸以勻速?gòu)腁點(diǎn)(假設(shè))向B點(diǎn)(假設(shè))開始運(yùn)動(dòng)，每0.1mm距離給出發(fā)出一次測(cè)量信號(hào)。同時(shí)控制系統(tǒng)讀取一次測(cè)量值，并通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給上位機(jī)，運(yùn)動(dòng)精度依靠光柵尺(或絕對(duì)值編碼器)保證；[0026]4、當(dāng)Y軸運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)完成第一條線掃描以后停止。X軸沿軸向方向運(yùn)動(dòng)0.1mm后
停止;
[0027]5、Y軸沿B點(diǎn)回到A點(diǎn)完成第二條線掃描以后停止。X軸沿軸向方向運(yùn)動(dòng)0.1mm后停止。如此反復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)掃描完成后，激光頭停止。x、Y、z軸回到機(jī)械原點(diǎn)位置停止。這時(shí)測(cè)量結(jié)果可以以多種流行的文件格式輸出到CAD等軟件以產(chǎn)生數(shù)字化模型。取出被測(cè)物酸蝕巖板。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029]1、現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試精度得不到保證，具體體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面:
[0030]①現(xiàn)有技術(shù)使用被測(cè)物移動(dòng)方式，在移動(dòng)過(guò)程中非常容易造成數(shù)據(jù)的失真；
[0031]②現(xiàn)有技術(shù)使用步進(jìn)電機(jī)加驅(qū)動(dòng)細(xì)分模式，完全不能滿足測(cè)試精度要求，本技術(shù)方案全部采用伺服電機(jī)系統(tǒng)，精度有保證；
[0032]③酸蝕巖板載物臺(tái)在原設(shè)計(jì)中沒(méi)有要求，但是載物臺(tái)的水平誤差對(duì)測(cè)試結(jié)果的精度影響極大，本技術(shù)方案采用00級(jí)大理石平臺(tái)，水平誤差可達(dá)到0.02mm ；
[0033]④現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有具體提出儀器綜合精度，綜合精度才是儀器的整體精度，按現(xiàn)有技術(shù)方案，測(cè)試出來(lái)的數(shù)據(jù)失真的可能性非常高，不利于數(shù)據(jù)的后期處理，本技術(shù)方案中可確保綜合精度在0.1mm以內(nèi)；
[0034]⑤激光測(cè)試是光學(xué)測(cè)量的一種，如想取得理想光學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)，整體儀器應(yīng)該滿足光學(xué)測(cè)量的要求，現(xiàn)有技術(shù)的整體方案不是光學(xué)測(cè)量方案。
[0035]⑥現(xiàn)有技術(shù)對(duì)本儀器的核心部件沒(méi)有具體描述，本方案將使用原裝進(jìn)口激光頭組件，保證測(cè)試的穩(wěn)定性和測(cè)試精度要求。
[0036]2、現(xiàn)有技術(shù)的后期數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)處理功能不詳
[0037]①本方案設(shè)計(jì)可以按照使用方提出的數(shù)據(jù)接口要求，調(diào)整數(shù)據(jù)輸出格式，滿足用戶的需求。
[0038]②以0.1mm數(shù)據(jù)為例，如巖板長(zhǎng)300mm，寬200mm，則共600萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)包的
數(shù)據(jù)非常大，如果使用常規(guī)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、處理，則數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精度都得不到保證。本方案以工控機(jī)和意大利貝加萊控制器為基礎(chǔ)，使用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、處理的準(zhǔn)確度，為用戶的后期處理提供準(zhǔn)備的三維數(shù)據(jù)。
[0039]③本方案的后期處理可以生產(chǎn)二維云圖并進(jìn)行用戶自定義的粗糙度計(jì)算，或根據(jù)用戶需求調(diào)整計(jì)算公式。
[0040]④本方案可以協(xié)助用戶自定義開發(fā)后期計(jì)算公式軟件，軟件所有權(quán)可歸使用方所有，保證用戶方先進(jìn)處理方式的保密性。
[0041]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:包括光學(xué)平臺(tái)部分、機(jī)械機(jī)構(gòu)部分和電氣控制部分組成，所述的光學(xué)平臺(tái)部分包括底座、設(shè)置在底座上的工作平臺(tái)和安裝在手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)上的激光頭，所述的機(jī)械機(jī)構(gòu)部分包括設(shè)置在底座上的作為X軸的滑軌，設(shè)置在滑軌上的支撐柱，以及設(shè)置在支撐柱上作為Y軸的橫梁，所述的手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)置在橫梁上，所述的滑軌和橫梁上均設(shè)有光柵尺，所述的支撐柱、Y軸均采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，所述的電氣控制部分包括工控機(jī)，工控機(jī)連接控制器，控制器連接兩伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別連接驅(qū)動(dòng)支撐柱、Y軸的伺服電機(jī)，控制器還連接有傳感器控制器，傳感器控制器連接激光頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的工作平臺(tái)采用OO級(jí)大理石平臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的支撐柱采用進(jìn)口 6系招合金加工精磨制造。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的激光頭采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232通訊協(xié)議傳送至控制器；控制器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送入工控機(jī)統(tǒng)一分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀,其特征在于:所述的控制器采用B&R控制器，B&R控制器通過(guò)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)POWERLINK通訊連接伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的工作平臺(tái)上設(shè)有載物臺(tái)，載物臺(tái)上設(shè)有固定裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的手動(dòng)微調(diào)機(jī)構(gòu)的可調(diào)最大行程35mm,微調(diào)機(jī)構(gòu)的精度為0.02mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的X、Y軸向均選用KK模組作為運(yùn)動(dòng)副。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的橫梁上還設(shè)有燈光照明設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸蝕巖板三維激光掃描儀，其特征在于:所述的伺服電機(jī)采用三菱伺服電機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK203572447SQ201320763715
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】劉建軍 申請(qǐng)人:劉建軍