專利名稱：多功能掃描再生數(shù)字化儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬三維數(shù)據(jù)采集，設(shè)備可用于任意復(fù)雜形狀實(shí)體零件的測試，特別適用于內(nèi)部復(fù)雜形體結(jié)構(gòu)的測試。
目前，手工的實(shí)體測量只能對規(guī)則、簡單的外形及內(nèi)部形體(例如圓孔、方孔)實(shí)施；而現(xiàn)有的各種激光三維數(shù)字化儀和接觸式三坐標(biāo)測量儀雖然能測試各種曲面，但也只限于物體表面數(shù)據(jù)的拾取，面對復(fù)雜曲面及復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)往往很難把握；盡管工業(yè)用CT機(jī)能測量物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但不僅成本高，且對物體的材料和尺寸有諸多限制，測量精度也難以滿足實(shí)際要求。
本實(shí)用新型的目的是提供一種數(shù)字化儀，以彌補(bǔ)以上各種測量儀的不足既可以測量任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的物體，也不受物體材料的限制，凡可以機(jī)械加工得到的實(shí)體都可進(jìn)行測量，測量精度為±0.025。本實(shí)用新型可通過逐次去除實(shí)體，用掃描等手段得到每層的圖形數(shù)據(jù)，在計算機(jī)中疊加后得到完整的三維實(shí)體數(shù)據(jù)，也可直接采集數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的把用于記錄圖形信息的掃描器固定在支架上，把支架、收集切屑的吸塵器及冷卻用液氮噴嘴安裝在主軸可升降式機(jī)械加工機(jī)床上。被測物用專用樹脂經(jīng)加熱、加壓、真空等過程包埋并固化在隨機(jī)床工作臺在特定方向上作往復(fù)移動的基座上；對復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的被測物用機(jī)械加工方式按設(shè)定值自動逐次去除每一層，對該層掃描一次，讀取圖形信息；去除片層過程中吸塵器將切屑吸掉，以得到潔凈的加工表面，防止掃描器讀取誤信息；塵器將切屑吸掉，以得到潔凈的加工表面，防止掃描器讀取誤信息；加入液氮冷卻刀具及工件表面以保證加工表面的光潔度；掃描的片層圖形信息經(jīng)計算機(jī)疊加、處理，得到完整、精確的三維數(shù)據(jù)。對只需外形輪廓數(shù)據(jù)的采集，可直接進(jìn)行掃描。
附

圖1為本實(shí)用新型工作過程的方框圖。
附圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例。
附圖3是加工機(jī)床與掃描系統(tǒng)聯(lián)接部分的結(jié)構(gòu)圖。
附圖4是圖3的A-A剖視圖。
在附圖2中，1.加工機(jī)床2.基座3.樹脂4.與計算機(jī)相聯(lián)的接口5.掃描系統(tǒng)6.被測物7.切削刀具在附圖3中，8.掃描器I9.掃描器安裝架10.聯(lián)接彎板11.刀具防護(hù)罩12.掃描器II在附圖4中，13.吸塵器吸口14.液氮噴口15.螺母16.管箍圖2所示的實(shí)施例中，加工機(jī)床(1)為一立式主軸升降式數(shù)控銑床，主軸上安裝盤狀端銑刀(7)和掃描系統(tǒng)(5)，掃描系統(tǒng)與計算機(jī)并行接口(4)相聯(lián)；被測物(6)用樹脂(3)經(jīng)加溫、加壓、真空等過程包埋并固化在基座(2)上，再把基座(2)裝夾到銑床(1)的工作臺上。被測物隨銑床工作臺在水平方向上作往復(fù)移動，銑刀作垂直運(yùn)動按設(shè)定厚度進(jìn)行切削。
圖3表示了掃描系統(tǒng)與機(jī)床的聯(lián)接方式Renscan200激光掃描測量系統(tǒng)(8)和型號為H P ScanJet 4C Scanner光電掃描器(12)分別固定在兩個安裝架(9)上，其輸出端與計算機(jī)的并行接口(4)相聯(lián)，安裝架(9)上還固定有銑刀防護(hù)罩(11)，安裝架經(jīng)聯(lián)接彎板(10)與銑床主軸的外罩(1)聯(lián)接，這樣使掃描器(8)、(12)與銑床主軸一起作垂直移動。如需用逐層測量法時被測物移動銑刀下被切除一層后在移動掃描器(12)下，由掃描器(12)記錄圖形信息。如此循環(huán)下去，直到被測物切除完畢。這樣在計算機(jī)中既可得到完整的被測物的三維數(shù)據(jù)。如只需記錄外形輪廓，就移動到激光掃描器(8)下直接測量。
圖4表示了實(shí)施例中吸塵器和氮?dú)饫鋮s裝置的安裝方法。吸塵器的吸口(12)用管箍(15)加緊在銑刀防護(hù)罩(8)上，氮?dú)鈬娍?13)用兩個螺母(14)鎖緊在防護(hù)罩(8)上。這樣在切削被測物的同時可以吸掉遺留在加工表面的切屑，并冷卻加工面和刀具。
這樣不論是切削一層，掃描器(12)記錄一次圖形數(shù)據(jù)還是直接用掃描器(8)記錄整體圖形數(shù)據(jù)，通過與計算機(jī)聯(lián)接的并行接口(4)輸入計算機(jī)。這些數(shù)據(jù)在計算機(jī)中經(jīng)專用處理軟件疊加、處理，可得到完整的被測物的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種通過逐層去除材料依次掃描或直接掃描法自動實(shí)現(xiàn)從三維實(shí)體到三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的多功能掃描再生數(shù)字化儀，其特征在于把用于記錄圖形信息的掃描裝置固定在用于去除材料的機(jī)械加工機(jī)床的主軸上；把內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的被測物用樹脂包埋并固化在基座上，并一起安裝在機(jī)床的工作平臺上；并在機(jī)床上加裝排屑及氮?dú)饫鋮s裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化儀，其特征在于所用機(jī)械加工機(jī)床可以是銑床、刨床、磨床。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化儀，其特征在于記錄圖形信息的掃描裝置可以是光電掃描器、激光掃描器、照相、攝像頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化儀，其特征在于切削過程中除屑裝置是將吸塵器吸口聯(lián)接到刀具防護(hù)罩上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化儀，其特征在于切削過程中的氮?dú)饫鋮s是把氮?dú)鈬娍诠潭ㄔ诘毒叻雷o(hù)罩上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化儀，其特征在于用樹脂將被測物包埋并固化在基座上，固化用介質(zhì)可以是熱固型樹脂及熱塑型樹脂。
專利摘要一種通過逐層去除材料依次掃描或直接掃描法自動實(shí)現(xiàn)從三維實(shí)體到三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的裝置。它包括機(jī)械加工,掃描復(fù)制及軟件后處理三個主要部分;可用于任意復(fù)雜形體的測試。它是用機(jī)械加工機(jī)床按設(shè)置的片層高度逐層去除固化在基座上的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)體,每去除一層,掃描一次讀取數(shù)據(jù),再在計算機(jī)中疊加,得到完整、精確的實(shí)體信息,或?qū)χ恍柰庑屋喞獢?shù)據(jù)進(jìn)行采集的實(shí)體只進(jìn)行掃描。本實(shí)用新型的目的在于準(zhǔn)確地復(fù)制、驗(yàn)證設(shè)計構(gòu)想或檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號G05B19/18GK2293853SQ9721565
公開日1998年10月7日 申請日期1997年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月13日
發(fā)明者李聯(lián)琮, 馮濤, 袁曉鑫, 陳先, 吳曉林, 王亞, 孫建民 申請人:北京隆源實(shí)業(yè)股份有限公司