机械损坏零部件3D打印设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种机械损坏零部件3D打印设备，该设备包括：视觉子系统，用于采集工件图像并获取三维点云数据及处理相应数据；运动执行机构，用于整个系统所有运动的执行工作；工控机系统，用于图像处理分析及控制所述运动执行机构的运动；所述视觉子系统、所述运动执行机构以及所述工控机系统均设置于视觉系统安装台上，所述视觉系统安装台上还设有一工控机安装架，所述工控机系统位于所述工控机安装架内，所述运动执行机构位于工控机安装架上，所述视觉子系统位于所述工控机安装架的一侧。本实用新型专利技术可进行小批量、多品种、定制化的装备的快速、低成本的修复。

Mechanical damage parts 3D printing equipment

The utility model discloses a 3D printing device for mechanical damaged parts, which comprises a visual subsystem for collecting workpiece images and acquiring 3D point cloud data and processing corresponding data, a motion actuator for all motion execution of the whole system, an industrial computer system for image processing analysis and control. The motion of the motion actuator is described. The vision subsystem, the motion actuator and the industrial control computer system are all arranged on the mounting platform of the visual system. An industrial control computer mounting rack is also provided on the mounting platform of the visual system. The industrial control computer system is located in the industrial control computer mounting rack, and the motion actuator is located in the industrial control computer mounting rack. The visual subsystem is located on one side of the industrial control rack. The utility model can be used for quick and low cost repair of small batch, multi-variety and customized equipment.

【技术实现步骤摘要】
机械损坏零部件3D打印设备
本技术涉及视觉三维重构及智能控制
，具体涉及机械损坏零部件3D打印设备。
技术介绍
随着现代科技的快速发展,现有的工业产装备到日常消费产品都逐渐从大批量的生产模式向小批量、定制服务化的模式发展，其零部件也呈现形貌各异的特征。其机械零部件发生断裂、磨损等损坏难以修复时候，购买配件较困难或价格较高。目前，国内的3D打印技术主要集中于现有数学模型的零部件成形，针对机械零部件发生断裂、磨损等损坏后，无数字化模型，现有的设备还难以实施完成相应替代件的3D打印成形；其次，在一些机械零部件结构较为复杂，测绘困难时，难以完成相应3D建模，进而难以获取其数字化模型，应用现有的3D打印技术有一定的困难。虽然现有3D重构技术、3D打印技术都有现成的工业应用，但针对装备损坏零部件复制快速3D打印设备仍未见。鉴于上述缺陷，本技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本技术。
技术实现思路
为解决上述技术缺陷，本技术采用的技术方案在于，提供一种机械损坏零部件3D打印设备，该设备包括：视觉子系统，用于采集工件图像并获取三维点云数据及处理相应数据；运动执行机构，用于整个系统所有运动的执行工作；工控机系统，用于图像处理分析及控制所述运动执行机构的运动；所述视觉子系统、所述运动执行机构以及所述工控机系统均设置于视觉系统安装台上，所述视觉系统安装台上还设有一工控机安装架，所述工控机系统位于所述工控机安装架内，所述运动执行机构位于工控机安装架上，所述视觉子系统位于所述工控机安装架的一侧。较佳的，所述视觉子系统包括成像装置及图像处理模块；所述成像装置包括第一相机、第二相机、激光器，所述第一相机、第二相机、激光器在同一平面且为一体式装置，所述装置内部还有一偏振镜，所述装置通过固定杆及连接件固定在所述视觉系统安装台的上方且垂直立于视觉系统安装台上的一侧；所述图像处理模块在所述工控机系统内进行工作。较佳的，所述运动执行机构包括x向运动机构、y向运动机构、z向运动机构、加工执行机构及转台，除所述转台外，其余机构均相互连接位于所述工控机安装架上方；所述转台位于所述成像装置的下方，用于放置损坏的机械零件且能够通过所述运动控制子系统中所述转台运动控制模块对所述转台的转动起点、转动速度以及方向进行控制。较佳的，所述工控机系统包括有一运动控制子系统，所述运动控制子系统包括转台运动控制模块，用于控制转台的运转方向及运转的速度；所述运动控制子系统还包括x向运动控制模块、y向运动控制模块、z向运动控制模块、电主轴运动控制模块，均位于工控机系统内，分别与所述工控机安装架上的所述运动执行机构对应的x向运动机构、y向运动机构、z向运动机构、加工执行机构相连接。较佳的，所述x向运动机构包括机构x、伺服电机x、x向运动控制器；y向运动机构包括机构y、伺服电机y、y向运动控制器；z向运动机构包括机构z、伺服电机z、z向运动控制器；各向伺服电机与各向运动控制器均位于工控机安装架内与各自相机构相连接。较佳的，所所述加工执行机构包括一电主轴，所述电主轴的一端与所述运动执行机构相连接，所述电主轴的另一端还连接一铣刀，用于对待加工材料进行复制裁剪。较佳的，所述工控机安装架上连接有一工控机系统显示器，所述工控机系统显示器连接所述工控机系统，便于实时显示图像处理模块、运动控制子系统的实时状态。较佳的，所述工控机安装架的同侧还设有一待加工件加工台，所述待加工件加工台的上方放置待加工材料。较佳的，所述待加工件加工台的与所述视觉系统安装台的结合处为刚性固定结构，所述待加工件加工台内部为T型槽结构。与现有技术比较本技术的有益效果在于：1，本技术可以进行小批量、多品种、定制化的装备的快速、低成本的修复。2，本技术可自动获取经简单修复过的损坏机械零件的数字化模型，提高整个机械零件修复的精准率。3，本技术操作简单，使用率高，提升了机械设备的维修效率及质量。4，本技术可完成相应机械零部件的3D建模，有效的提高了本领域相关技术。5，本技术有效的延长了更换后零部件的使用寿命，降低了用户的使用成本。附图说明为了更清楚地说明本技术各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本技术系统的示意图；图2是本技术系统的主视图；图3是本技术系统的结构图；图4是本技术系统的后视图；图5是本技术中第一相机11、第二相机12、激光器13之间角度设置的示意图；图6是本技术中工控机系统上的运动执行机构的结构图；图7是本技术中的图像显示器与连接件连接关系的结构图；图8是本技术中的加工执行机构结构图；图9是本技术中的待加工件加工台的内部结构图；图10是本技术中装备损坏零件发生断裂、剥落等情况预修复的示意图；图11是本技术的第一相机11、第二相机12采集线结构光投影的图像；图中数字表示：1.成像装置2.工控机系统3.运动执行结构4.视觉系统安装台5.工控机安装架6.转台7.待加工件加工台11.第一相机12.第二相机13.激光器15.罩子16.偏振镜22.运动控制子系统31.x向运动机构32.y向运动机构33.z向运动机构34.加工执行机构51.工控机系统显示器52.机械连接件225.转台运动控制模块311.电主轴312.活动连接件313.铣刀521.顶轴522.中轴A.损坏的机械零件具体实施方式以下结合附图，对本技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例1如图1,2，3，4所示，一种面向装备损坏零件复制的3D打印系统，该系统包括：视觉子系统，用于采集工件图像，对图像进行处理分析，获取损坏零件的三维点云数据；工控机系统2，用于图像处理、分析与运动规划、控制运动执行机构3的运动；运动执行机构3，用于整个系统所有运动的执行。视觉子系统包含成像装置1及图像处理模块21；成像装置1，用于采集损坏的机械零件A原始模型的图像；图像处理模块21用于对图像三维点云数据的处理；图像处理模块则在工控机系统2内进行工作。成像装置1为一体式装置，包括第一相机11、第二相机12、激光器13；其中第一相机11、第二相机12、激光器13设置在同一平面内。视觉子系统先将采集损坏机械零件原始模型图像的第一相机11和第二相机12与图像处理模块通过网口或串口等通讯方式相连。此装置还包括有一罩子15，通过两固定杆及连接件将此装置固定在视觉系统安装台4的上方，并且垂直立于视觉系统安装台4上的一侧；如图5所示，第一相机11光轴与激光器13的夹角为α，第二相机12光轴与激光器13的夹角为β，且在装置内还设有一偏振镜16，第一相机11和第二相机12的光轴以及激光器13的激光通过偏振镜16进行线结构光投影，且角度α、β可进行调整。工控机系统2位于工控机安装架5内。成像装置1的下方还设有一转台6，用于放置有缺陷的机械零件A且能够在通过运动控制子系统22对转台6转动速度以及方向加以控置。工控机系统2包括有一运动控制子系统22，运动控制子系统22包括转台运动控制模块225，转台运动控制模块225用于控制转台运动驱动器以及转台伺服电机，三者均位于成像装置1下与转台6活动相连接；通过控制转台伺服电机的输出功率用于控制转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.机械损坏零部件3D打印设备，其特征在于，该设备包括：视觉子系统，用于采集工件图像并获取三维点云数据及处理相应数据；运动执行机构，用于整个系统所有运动的执行工作；工控机系统，用于图像处理分析及控制所述运动执行机构的运动；所述视觉子系统、所述运动执行机构以及所述工控机系统均设置于视觉系统安装台上，所述视觉系统安装台上还设有一工控机安装架，所述工控机系统位于所述工控机安装架内，所述运动执行机构位于工控机安装架上，所述视觉子系统位于所述工控机安装架的一侧。

【技术特征摘要】
1.机械损坏零部件3D打印设备，其特征在于，该设备包括：视觉子系统，用于采集工件图像并获取三维点云数据及处理相应数据；运动执行机构，用于整个系统所有运动的执行工作；工控机系统，用于图像处理分析及控制所述运动执行机构的运动；所述视觉子系统、所述运动执行机构以及所述工控机系统均设置于视觉系统安装台上，所述视觉系统安装台上还设有一工控机安装架，所述工控机系统位于所述工控机安装架内，所述运动执行机构位于工控机安装架上，所述视觉子系统位于所述工控机安装架的一侧。2.如权利要求1所述的机械损坏零部件3D打印设备，其特征在于，所述视觉子系统包括成像装置及图像处理模块；所述成像装置包括第一相机、第二相机、激光器，所述第一相机、第二相机、激光器在同一平面且为一体式装置，所述装置内部还有一偏振镜，所述装置通过固定杆及连接件固定在所述视觉系统安装台的上方且垂直立于视觉系统安装台上的一侧；所述图像处理模块在所述工控机系统内进行工作。3.如权利要求2所述的机械损坏零部件3D打印设备，其特征在于，所述运动执行机构包括x向运动机构、y向运动机构、z向运动机构、加工执行机构及转台，除所述转台外，其余机构均相互连接位于所述工控机安装架上方；所述转台位于所述成像装置的下方，用于放置损坏的机械零件且能够通过所述运动控制子系统中所述转台运动控制模块对所述转台的转动起点、转动速度以及方向进行控制。4.如权利要求3所述的机械损坏零部件3D打印设备，其特征在于，所述工控机系统包括有一运动控制子系统，所述运动控制子系...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕齐林，刘志军，赖敏玲，闫奕檏，唐振宇，徐虎，
申请(专利权)人：广州航海学院，
类型：新型
国别省市：广东,44