本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種3D打印掃描一體機(jī)。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)是現(xiàn)今制造領(lǐng)域的前沿技術(shù)，由于其打印制造效率與現(xiàn)有的制造技術(shù)相比得到了提高，因而很受生產(chǎn)廠家的歡迎。目前，利用3D打印技術(shù)打印一件產(chǎn)品時(shí)，首先需要做的是利用掃描設(shè)備獲取產(chǎn)品表面輪廓的3維點(diǎn)云，然后將3維點(diǎn)云組成的模型文件導(dǎo)入至計(jì)算機(jī)的模型修復(fù)軟件中，模型修復(fù)軟件對(duì)模型出現(xiàn)的缺面進(jìn)行自動(dòng)修補(bǔ)并生成STL文件；然后將STL文件導(dǎo)入到切片軟件中生成可打印的gcode文件，最終由gcode文件指導(dǎo)打印機(jī)進(jìn)行打印。

通過(guò)以上描述可知，進(jìn)行3D打印時(shí)需要進(jìn)行兩個(gè)步驟，一是進(jìn)行三維重建獲取gcode文件，二是打印機(jī)基于gcode文件進(jìn)行打印。但是，現(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行這兩個(gè)步驟時(shí)是通過(guò)使用不同的設(shè)備，用戶在配置這些設(shè)備時(shí)需要投入較多的成本，且這些設(shè)備所占用的空間較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的難題，提供了一種3D打印掃描一體機(jī)，該機(jī)器將掃描設(shè)備與打印設(shè)備結(jié)合在一起，使得其能夠?qū)崿F(xiàn)掃描打印一體化的功能。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：

一種3D打印掃描一體機(jī)，包括打印設(shè)備，還包括有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)一側(cè)的掃描設(shè)備；

其中所述打印設(shè)備包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)另外一側(cè)的底座、設(shè)置在底座上的垂直升降裝置、設(shè)置在垂直升降裝置上的懸臂電機(jī)、一端與垂直升降裝置連接的懸臂、與懸臂滑動(dòng)連接的懸臂滑塊、設(shè)置在懸臂滑塊上的打印頭以及第一同步帶輪、第二同步帶輪和同步帶；

其中所述第一同步帶輪設(shè)置在懸臂的另一端處；第二同步帶輪設(shè)置在懸臂電機(jī)處，第二同步帶輪與懸臂電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接；同步帶的兩端分別繞過(guò)第一同步帶輪、第二同步帶輪后與懸臂滑塊連接。

3D打印掃描一體機(jī)的工作過(guò)程包括兩個(gè)階段，分別為掃描階段和打印階段，在掃描階段時(shí)首先通過(guò)控制垂直升降裝置使得懸臂向上方運(yùn)動(dòng)，給掃描設(shè)備提供足夠的空間，然后把需要掃描的物體放到旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的正中央，并使平臺(tái)緩慢旋轉(zhuǎn)；掃描設(shè)備不斷地獲得被掃描物體表面輪廓的3維點(diǎn)云，用于生成gcode文件。掃描階段完成后，首先對(duì)打印頭進(jìn)行預(yù)熱，然后通過(guò)懸臂電機(jī)、同步帶輪、同步帶帶動(dòng)懸臂滑塊做直線運(yùn)動(dòng)，使得打印頭在水平方向上復(fù)位，然后，垂直升降裝置帶動(dòng)懸臂向下運(yùn)動(dòng)，使得打印頭剛好接觸到打印平臺(tái)，此時(shí)打印頭在垂直方向上復(fù)位，此后即可開始打印的過(guò)程。在打印的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)往復(fù)旋轉(zhuǎn)，懸臂滑塊往復(fù)滑動(dòng)，從打印頭噴嘴流出的熔化狀態(tài)的打印材料附著在打印平臺(tái)上，形成模型了第一層的截面。然后垂直升降裝置帶動(dòng)懸臂向上運(yùn)動(dòng)一層厚度的距離，以同樣的方式，在第一層截面的頂面上打印第二層截面，通過(guò)逐層疊加的方式最終打印出實(shí)體3維模型。

優(yōu)選地，所述懸臂包括第一橫桿和第二橫桿，第一橫桿、第二橫桿從上到下依次設(shè)置在同一垂直面上，第一橫桿、第二橫桿水平設(shè)置，第一橫桿、第二橫桿的一端與垂直升降裝置連接；懸臂滑塊上分別設(shè)置有第一滑孔和第二滑孔，懸臂滑塊通過(guò)第一滑孔、第二滑孔滑動(dòng)套接在第一橫桿、第二橫桿上；所述第一橫桿、第二橫桿的另一端通過(guò)一連接件進(jìn)行連接，第一同步帶輪設(shè)置在連接件上。

優(yōu)選地，所述懸臂滑塊上設(shè)置有第一系縛位和第二系縛位，同步帶的兩端繞過(guò)第一同步帶輪、第二同步帶輪后分別與懸臂滑塊的第一系縛位和第二系縛位連接。

優(yōu)選地，所述懸臂的另一端處，設(shè)置有水平限位開關(guān)。水平限位開關(guān)用于指示打印頭在水平方向上復(fù)位完畢。

優(yōu)選地，所述垂直升降裝置包括Z軸電機(jī)、聯(lián)軸器、第一光軸、第二光軸、滾珠絲桿、垂直滑塊和螺母，其中第一光軸、第二光軸豎直設(shè)置在底座上，垂直滑塊上設(shè)置有第三滑孔、第四滑孔，垂直滑塊通過(guò)第三滑孔、第四滑孔滑動(dòng)套接在第一光軸、第二光軸上；所述滾珠絲桿垂直設(shè)置在底座上；所述Z軸電機(jī)設(shè)置在底座上，Z軸電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器與滾珠絲桿連接，滾珠絲桿通過(guò)螺母與垂直滑塊連接；

所述懸臂電機(jī)設(shè)置在垂直滑塊上，垂直滑塊與懸臂的一端連接。

垂直升降裝置的工作原理如下：Z軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，使得垂直滑塊在垂直方向上發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器。

優(yōu)選地，所述底座對(duì)應(yīng)于垂直滑塊的位置上設(shè)置有垂直限位開關(guān)，垂直限位開關(guān)的設(shè)置高度與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的設(shè)置高度平齊。垂直限位開關(guān)用于指示打印頭在垂直方向上復(fù)位完畢。

優(yōu)選地，所述掃描設(shè)備包括支架和設(shè)置在支架上的攝像頭、第一激光頭、 第二激光頭；其中支架設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的一側(cè)；攝像頭、第一激光頭、 第二激光頭的設(shè)置高度高于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的所在高度，且第一激光頭、第二激光頭分別位于攝像頭的左右兩側(cè)。掃描設(shè)備在工作時(shí)，第一激光頭、 第二激光頭分別射出紅色豎直的結(jié)構(gòu)線打在被掃描物體的表面上，攝像頭獲取被掃描物體的圖像并根據(jù)激光三角測(cè)距原理對(duì)結(jié)構(gòu)線所在的表面進(jìn)行分析，得到深度圖，然后生成三維點(diǎn)云，掃描過(guò)程中旋轉(zhuǎn)平臺(tái)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，被掃描物體表面輪廓的三維點(diǎn)云也持續(xù)生成，當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)360°的時(shí)候，便完成掃描任務(wù)。

優(yōu)選地，所述攝像頭、第一激光頭、 第二激光頭設(shè)置在以旋轉(zhuǎn)平臺(tái)為圓心的不同圓周方向上，且第一激光頭與攝像頭之間的圓心角等于第二激光頭與攝像頭之間的圓心角。

優(yōu)選地，所述打印設(shè)備還包括有擠出電機(jī)和送料管，擠出電機(jī)設(shè)置在底座上，擠出電機(jī)的輸出端通過(guò)送料管與打印頭連接及連通。一體機(jī)在工作時(shí)，擠出電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)線型打印耗材沿送料管內(nèi)壁進(jìn)入打印頭內(nèi)部，經(jīng)打印頭末端的噴嘴流出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的一體機(jī)實(shí)現(xiàn)了3D打印與掃描的一體化，并能夠?qū)崿F(xiàn)掃描平臺(tái)與打印平臺(tái)的結(jié)合，提高空間的利用率，減小整機(jī)的體積大小，更加適合用戶對(duì)于產(chǎn)品輕便方便攜帶的需求，并且由于平臺(tái)可旋轉(zhuǎn)，大大提高了空間的利用率，能夠達(dá)到打印機(jī)整體外形尺寸小而打印范圍大的效果。

附圖說(shuō)明

圖1為一體機(jī)的正面示意圖。

圖2為一體機(jī)的背面示意圖。

圖3為一體機(jī)的右視圖。

圖4為一體機(jī)的左視圖。

圖5為一體機(jī)的俯視圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

如圖1~5所示，3D打印掃描一體機(jī)，包括打印設(shè)備1，還包括有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2一側(cè)的掃描設(shè)備3；其中所述打印設(shè)備1包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2另外一側(cè)的底座11、設(shè)置在底座11上的垂直升降裝置12、設(shè)置在垂直升降裝置12上的懸臂電機(jī)13、一端與垂直升降裝置12連接的懸臂14、與懸臂14滑動(dòng)連接的懸臂滑塊15、設(shè)置在懸臂滑塊15上的打印頭16以及第一同步帶輪17、第二同步帶輪18和同步帶19；其中所述第一同步帶輪17設(shè)置在懸臂14的另一端處；第二同步帶輪18設(shè)置在懸臂電機(jī)13處，第二同步帶輪18與懸臂電機(jī)13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接；同步帶19的兩端分別繞過(guò)第一同步帶輪17、第二同步帶輪18后與懸臂滑塊15連接。

其中，打印設(shè)備1還包括有擠出電機(jī)20和送料管21，擠出電機(jī)20設(shè)置在底座11上，擠出電機(jī)20的輸出端通過(guò)送料管21與打印頭16連接及連通。一體機(jī)在工作時(shí)，擠出電機(jī)20旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)線型打印耗材沿送料管21內(nèi)壁進(jìn)入打印頭16內(nèi)部，經(jīng)打印頭16末端的噴嘴流出。

3D打印掃描一體機(jī)的工作過(guò)程包括兩個(gè)階段，分別為掃描階段和打印階段，在掃描階段時(shí)首先通過(guò)控制垂直升降裝置12使得懸臂14向上方運(yùn)動(dòng)，給掃描設(shè)備3提供足夠的空間，然后把需要掃描的物體放到旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的正中央，并使平臺(tái)緩慢旋轉(zhuǎn)；掃描設(shè)備3不斷地獲得被掃描物體表面輪廓的3維點(diǎn)云，用于生成gcode文件。掃描階段完成后，首先對(duì)打印頭16進(jìn)行預(yù)熱，然后通過(guò)懸臂電機(jī)13、同步帶輪、同步帶19帶動(dòng)懸臂滑塊15做直線運(yùn)動(dòng)，使得打印頭16在水平方向上復(fù)位，然后，垂直升降裝置12帶動(dòng)懸臂14向下運(yùn)動(dòng)，使得打印頭16剛好接觸到打印平臺(tái)，此時(shí)打印頭16在垂直方向上復(fù)位，此后即可開始打印的過(guò)程。在打印的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2往復(fù)旋轉(zhuǎn)，懸臂滑塊15往復(fù)滑動(dòng)，從打印頭16噴嘴流出的熔化狀態(tài)的打印材料附著在打印平臺(tái)上，形成模型了第一層的截面。然后垂直升降裝置12帶動(dòng)懸臂14向上運(yùn)動(dòng)一層厚度的距離，以同樣的方式，在第一層截面的頂面上打印第二層截面，通過(guò)逐層疊加的方式最終打印出實(shí)體的3維模型。

其中，如圖1、圖2所示，懸臂14包括第一橫桿141和第二橫桿142，第一橫桿141、第二橫桿142從上到下依次設(shè)置在同一垂直面上，第一橫桿141、第二橫桿142水平設(shè)置，第一橫桿141、第二橫桿142的一端與垂直升降裝置12連接；懸臂滑塊15上分別設(shè)置有第一滑孔和第二滑孔，懸臂滑塊15通過(guò)第一滑孔、第二滑孔滑動(dòng)套接在第一橫桿141、第二橫桿142上；所述第一橫桿141、第二橫桿142的另一端通過(guò)一連接件153進(jìn)行連接，第一同步帶輪17設(shè)置在連接件153上。本實(shí)施例中，懸臂滑塊15上設(shè)置有第一系縛位154和第二系縛位155，同步帶19的兩端繞過(guò)第一同步帶輪17、第二同步帶輪18后分別與懸臂滑塊15的第一系縛位154和第二系縛位155連接。同時(shí)，懸臂14的另一端處，設(shè)置有水平限位開關(guān)143。水平限位開關(guān)143用于指示打印頭16在水平方向上復(fù)位完畢。

如圖1、2、3所示，垂直升降裝置12包括Z軸電機(jī)121、聯(lián)軸器122、第一光軸123、第二光軸124、滾珠絲桿125、垂直滑塊126和螺母，其中第一光軸123、第二光軸124豎直設(shè)置在底座11上，垂直滑塊126上設(shè)置有第三滑孔、第四滑孔，垂直滑塊126通過(guò)第三滑孔、第四滑孔滑動(dòng)套接在第一光軸123、第二光軸124上；所述滾珠絲桿125垂直設(shè)置在底座11上；所述Z軸電機(jī)121設(shè)置在底座11上，Z軸電機(jī)121的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器122與滾珠絲桿125連接，滾珠絲桿125通過(guò)螺母與垂直滑塊126連接；所述懸臂電機(jī)13設(shè)置在垂直滑塊126上，垂直滑塊126與懸臂14的一端連接。

垂直升降裝置12的工作原理如下：Z軸電機(jī)121轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾珠絲桿125旋轉(zhuǎn)，使得垂直滑塊126在垂直方向上發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

在具體的實(shí)施過(guò)程中，如圖1所示，底座11對(duì)應(yīng)于垂直滑塊126的位置上設(shè)置有垂直限位開關(guān)101，垂直限位開關(guān)101的設(shè)置高度與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的設(shè)置高度平齊。垂直限位開關(guān)101用于指示打印頭16在垂直方向上復(fù)位完畢。

如圖3、4所示，掃描設(shè)備3包括支架31和設(shè)置在支架31上的攝像頭32、第一激光頭33、 第二激光頭34；其中支架31設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的一側(cè)；攝像頭32、第一激光頭33、 第二激光頭34的設(shè)置高度高于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的所在高度，且第一激光頭33、第二激光頭34分別位于攝像頭32的左右兩側(cè)，攝像頭32、第一激光頭33、 第二激光頭34設(shè)置在以旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2為圓心的不同圓周方向上，且第一激光頭33與攝像頭32之間的圓心角等于第二激光頭34與攝像頭32之間的圓心角。掃描設(shè)備3在工作時(shí)，第一激光頭33、 第二激光頭34分別射出紅色豎直的結(jié)構(gòu)線打在被掃描物體的表面上，攝像頭32獲取被掃描物體的圖像并根據(jù)激光三角測(cè)距原理對(duì)結(jié)構(gòu)線所在的表面進(jìn)行分析，得到深度圖，然后生成三維點(diǎn)云，掃描過(guò)程中旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，被掃描物體表面輪廓的三維點(diǎn)云也持續(xù)生成，當(dāng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2轉(zhuǎn)過(guò)360°的時(shí)候，便完成掃描任務(wù)。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。