三维实体结构复制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及三维实体结构复制装置，具备：射线源，用于发出射线束，照射三维实体；探测器，用于采集穿透三维实体的射线束，获得图像数据；数据处理与运动控制单元，完成所述图像数据的处理、三维重建、三维结构数据提取、切片分层、扫描以及打印运动过程的控制；打印头，用于供给三维打印材料并且根据所述数据处理与运动控制单元的控制完成材料喷射；承载和运动机构，用于承载三维实体、所述打印头、所述射线源、所述探测器，并且，在所述数据处理与运动控制单元的控制下完成三维实体的结构扫描和打印所需的沿X、Y、Z轴方向的移动以及旋转。

【技术实现步骤摘要】
三维实体结构复制装置
本技术涉及制造
，特别涉及一种三维实体结构复制装置。
技术介绍
传统的纸张文字复印技术，可以不通过制版等中间手段而快速的从原稿获得复印 品，带动了办公自动化的革命。现代快速成型技术已经能够实现将抽象的CAD设计数据快 速变成真实物体，推动了先进制造技术的快速发展。但是，在暂时缺少设计制造图纸数据的 场合，或者对本身就没有设计制造图纸数据的自然物品、手工作品、老旧物体等，人们希望 不依赖设计制造图纸和模具、工装、加工设备、生产线等繁杂过程，能够直接对三维实体结 构进行复制，实现由原物到复制件的快速制造过程，从而减少传统生产所需的时间和空间 的限制。 当前，三维快速成型主要采用三维光学仪器扫描物体表面获取物体外部轮廓三维 数据，通过计算机软件建模并切分为连续截面，再通过三维打印机逐层打印成三维实体。受 光学扫描的限制，这种方式只能实现物体外部轮廓形状的复制，而对于腔型、孔型或者其他 具有复杂的内部结构的物体则不能够获取其数据信息，丢失了物体内部结构形状。 随着制造技术的快速发展以及三维快速成型技术应用领域的不断扩展，仅仅能够 对物体外观进行三维复制的设备已不能满足越来越多应用的需要。因此，迫切需要能够对 物体进行同时包括外部轮廓和内部结构在内的整体三维结构进行复制的技术，以充分满足 用户对三维实体结构快速复制的需要。
技术实现思路
本技术是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种三维实体结构复 制装置，将三维结构扫描和三维打印技术有机地结合在一起，组成一体化装置设备。由此， 能够对物体进行同时包括外部轮廓和内部结构在内的整体三维结构进行复制，并且，用户 可以通过触摸屏操作，选择尺寸缩放倍数、复制精度、复制数量等参数，即可实现对事物的 结构进行快速复制功能。 本技术提供一种三维实体结构复制装置，其特征在于，具备： 扫描装置，产生射线束并照射三维实体，对透过所述三维实体的射线进行探测，获 得所述三维实体的三维结构数据；以及 三维打印装置，根据来自所述扫描装置的所述三维结构数据进行三维打印，复制 所述三维实体。 此外，本技术提供一种三维实体结构复制装置，其特征在于，具备： 扫描装置，产生射线束并照射三维实体，对透过所述三维实体的射线进行探测，获 得所述三维实体的图像数据； 三维打印装置，根据所述三维实体的三维结构数据进行三维打印，复制所述三维 实体；以及 数据处理与运动控制装置，完成所述图像数据的处理、三维重建、所述三维结构数 据提取、切片分层、扫描以及所述三维打印装置的打印运动过程的控制。 此外，本技术提供一种三维实体结构复制装置，其特征在于，具备： 射线源，用于发出射线束，照射三维实体； 探测器，用于采集穿透三维实体的射线束，获得图像数据； 数据处理与运动控制单元，完成所述图像数据的处理、三维重建、三维结构数据提 取、切片分层、扫描以及打印运动过程的控制； 打印头，用于供给三维打印材料并且根据所述数据处理与运动控制单元的控制完 成材料喷射；以及 承载和运动机构，用于承载三维实体、所述打印头、所述射线源、所述探测器，并 且，在所述数据处理与运动控制单元的控制下完成三维实体的结构扫描和打印所需的沿X、 Y、Z轴方向的移动以及旋转。 在本技术的三维实体结构复制装置中，（1)通过数据处理与运动控制单元对 承载和运动机构的控制使三维实体旋转，同时，从射线源发出射线束，来自射线源的射线束 照射所述三维实体，由探测器对透过所述三维实体的X射线进行探测，从而获得从不同角 度穿透所述三维实体的射线束，形成图像数据；（2)数据处理与运动控制单元对所述图像 数据进行三维重建处理，从而获得包含所述三维实体的结构信息的连续多个断层的射线衰 减系数分布图像数据，并且，从所述射线衰减系数分布图像数据中提取出所述三维实体的 三维结构数据；（3)数据处理与运动控制单元对所述三维结构数据进行分层切片，并且对 打印头进行控制，使其根据每层的成型数据逐层地打印获得具有一定强度的层片，从而获 得与所述三维结构数据对应的三维实体。 根据本申请技术，由于是利用射线源以及探测器获取三维实体的三维结构数 据，所以能够对物体进行包括外部轮廓和内部结构在内的整体三维结构进行复制，解决了 现有技术中采用三维光学仪器只能实现物体外部轮廓形状的复制，而对于腔型、孔型或者 其他具有复杂的内部结构的物体则不能够获取其数据信息，丢失了物体内部结构形状这样 的问题。此外，根据本申请技术，将三维结构扫描和三维打印技术有机地结合在一起， 组成一体化装置设备，实现了便捷地进行三维数据取得和三维打印。 [0021 ] 此外，根据本技术的一个实施例，所述射线源是X射线源或者同位素源。 此外，根据本技术的一个实施例，所述射线源是一个或者多个。 此外，根据本技术的一个实施例，所述X射线源的射线能量是可调的或者固 定的。 此外，根据本技术的一个实施例，所述探测器是一个或者多个。 此外，根据本技术的一个实施例，所述探测器具有二维阵列或者面阵列的形 式。 此外，根据本技术的一个实施例，所述三维实体结构复制装置还具备射线屏 蔽机箱，将射线限制在机箱之内进行辐射防护，所述射线屏蔽机箱是用铅(或者铅锑合金或 者钨或者其他重金属材料）与钢(或者其它金属或者非金属材料）组合形成的结构。 此外，根据本技术的一个实施例，所述打印头是一个或者多个。 此外，根据本技术的一个实施例，所述打印头是采用热熔或采用激光束或采 用其他粘接形式的三维打印方式。 此外，根据本技术的一个实施例，所述承载和运动机构可以通过电机、丝杆导 轨、同步带传动或者链传动等实现运动和定位。 此外，根据本技术的一个实施例，所述数据处理与运动控制单元可以是计算 机或者数控系统或者PLC等具有信息处理和机械运动控制功能的设备。 此外，根据结合附图对本技术的详细说明，能够使本技术的上述特征和 优点更加明显。 【附图说明】 图1是本技术的三维实体结构复制装置的工作流程的示意图。 图2是本技术的一个实施方式的三维实体结构复制装置的结构示意图。 图3是本技术的一个实施例的三维实体结构复制过程的流程图。 【具体实施方式】 以下，参照附图详细地说明本技术的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同 的附图中，但相同的附图标记用于表示相同或相似的组件。此外，为了清楚和简洁，包含在 这里的已知的功能和结构的详细描述被省略。 图1是本技术的三维实体结构复制装置的工作流程的示意图。如图1所示，本 技术的三维实体结构复制装置的工作流程包括如下步骤：（1) 一边使三维实体旋转， 一边使X射线束照射所述三维实体，利用探测器对透过所述三维实体的X射线进行探测，从 而获得从不同角度穿透所述三维实体的射线束，形成图像数据；（2)通过对所述图像数据 进行三维重建处理，从而获得包含所述三维实体的结构信息的连续多个断层的射线衰减系 数分布图像数据，并且，从所述射线衰减系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维实体结构复制装置，其特征在于，具备：扫描装置，产生射线束并照射三维实体，对透过所述三维实体的射线进行探测，获得所述三维实体的三维结构数据；以及三维打印装置，根据来自所述扫描装置的所述三维结构数据进行三维打印，复制所述三维实体。

【技术特征摘要】
1. 一种三维实体结构复制装置，其特征在于，具备： 扫描装置，产生射线束并照射三维实体，对透过所述三维实体的射线进行探测，获得所 述三维实体的三维结构数据；以及 三维打印装置，根据来自所述扫描装置的所述三维结构数据进行三维打印，复制所述 三维实体。2. -种三维实体结构复制装置，其特征在于，具备： 扫描装置，产生射线束并照射三维实体，对透过所述三维实体的射线进行探测，获得所 述三维实体的图像数据； 三维打印装置，根据所述三维实体的三维结构数据进行三维打印，复制所述三维实体； 以及 数据处理与运动控制装置，完成所述图像数据的处理、三维重建、所述三维结构数据提 取、切片分层、扫描以及所述三维打印装置的打印运动过程的控制。3. -种三维实体结构复制装置，其特征在于，具备： 射线源，用于发出射线束，照射三维实体； 探测器，用于采集穿透三维实体的射线束，获得图像数据； 数据处理与运动控制单元，完成所述图像数据的处理、三维重建、三维结构数据提取、 切片分层、扫描以及打印运动过程的控制； 打印头，用于供给三维打印材料并且根据所述数据处理与运动控制单元的控制完成材 料喷射；以及 承载和运动机构，用于承载三维实体、所述打印头、所述射线源、所述探测器，并且，在 所述数据处理与运动控制单元的控制下完成三维实体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖永顺，陈志强，赵自然，王凤娟，
申请(专利权)人：北京固鸿科技有限公司，清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11