一种基于激光的精密宝石三维测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于激光的精密宝石三维测量装置，包括控制器模块，与控制器模块连接的激光传感器、电机驱动模块、PC机，与电机驱动模块连接的旋转平台模块；控制器模块控制电机驱动模块的运转来带动旋转平台模块上的宝石旋转，控制器模块控制激光传感器对旋转的宝石进行扫描并同步采集扫描数据；激光传感器采集的扫描数据通过控制器模块传输至PC机，PC机对扫描数据进行处理和构建宝石的三维模型。本发明专利技术能够精确地对宝石原石进行三维测量，并根据扫描数据在PC机上生成对应的三维模型，实现对宝石原石的原始数据的获取和处理。

A laser based 3D measuring device for precision gemstones

The invention discloses a laser-based precise three-dimensional measuring device for gemstones, including a controller module, a laser sensor connected with the controller module, a motor driving module, a PC machine, a rotating platform module connected with the motor driving module, and a controller module controlling the operation of the motor driving module to drive the rotating platform module. The controller module controls the laser sensor to scan the rotating gemstone and collect the scanning data synchronously. The scanning data collected by the laser sensor is transmitted to the PC through the controller module. The PC processes the scanning data and constructs the three-dimensional model of the gemstone. The invention can accurately measure the original stone of a gem, and generate the corresponding three-dimensional model on a PC according to the scanning data, so as to realize the acquisition and processing of the original data of the original stone of a gem.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光的精密宝石三维测量装置
本专利技术涉及自动化宝石加工
，尤其涉及一种基于激光的精密宝石三维测量装置。
技术介绍
我国是珠宝使用和珠宝制造大国，由于珠宝加工工艺复杂，自动化程度低，目前还大量停留在手工加工阶段。随着工业4.0、中国制造2015与传统制造业的融合，智能制造不断深入；为契合2014年武汉市正式启动的“武汉·中国宝谷”千亿珠宝产业集群综合体建设工程，研究宝石加工的智能制造技术具有重要的现实意义。宝石的设计与加工都离不开原石的原始数据获取，因此实现精确的宝石三维测量与建模是自动化宝石加工中重要的一个环节，对此提出一个基于激光传感器的装置实现宝石三维测量与建模，此装置能够获取精确的宝石原石的三维模型，并能够导出点云文件以供后续加工使用。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于激光的精密宝石三维测量装置，能够精确地对宝石原石进行三维测量，并根据扫描数据在PC机上生成对应的三维模型，实现对宝石原石的原始数据的获取和处理。为实现上述目的，本专利技术采用了一种技术方案：一种基于激光的精密宝石三维测量装置，所述基于激光的精密宝石三维测量装置包括控制器模块；与所述控制器模块连接的激光传感器、电机驱动模块、PC机；与所述电机驱动模块连接的旋转平台模块；所述控制器模块控制所述电机驱动模块运转，带动所述旋转平台模块上的宝石旋转；所述控制器模块控制所述激光传感器对旋转的宝石进行扫描并同步采集扫描数据；所述激光传感器采集的扫描数据通过所述控制器模块传输至所述PC机，所述PC机对扫描数据进行处理，并根据数据处理结果构建宝石的三维模型；所述旋转平台模块包括夹持部、转盘和平台，所述夹持部安装在所述转盘上用于固定宝石，并随转盘旋转，所述转盘安装在所述平台的上平面；所述夹持部为夹具或支撑结构，所述夹具包括至少一个螺母、至少一个螺栓和夹具台，所述螺栓固定在夹具台上且其位置固定，所述螺母穿过所述螺栓，通过调节各个螺母的位置以固定宝石；所述支撑结构包括至少一个支撑柱、至少一个垫片和支撑台，所述支撑柱设有螺纹，且固定在所述支撑台上，所述垫片穿过所述支撑柱，通过所述支撑柱上的螺纹来调整各个垫片的高度以固定宝石。进一步地，所述控制器模块包括通讯单元，所述PC机通过所述通讯单元分别与所述控制器模块、激光传感器进行通讯。进一步地，所述控制器模块包括液晶显示单元，用于显示或设置所述激光传感器和电机驱动模块的参数。进一步地，所述电机驱动模块包括电机和电机编码器，所述转盘与电机连接，并由所述电机带动其旋转，所述电机编码器分别向所述控制器模块和PC机反馈所述电机的位置信息。进一步地，所述PC机上安装有配套软件和数据采集卡，所述激光传感器采集的扫描数据传输至所述数据采集卡中，通过所述配套软件对所述数据采集卡中的扫描数据进行处理和构建宝石的三维模型。进一步地，所述配套软件包括传感器设置模块、图像数据处理模块和电机设置模块，所述传感器设置模块和电机设置模块分别设置所述激光传感器和电机驱动模块的参数，所述图像数据处理模块对扫描数据进行处理和构建宝石的三维模型。进一步地，所述激光传感器的参数包括发射激光的时间段和时长、发射激光的频率和强度、采样形式、采样频率、激光上电、激光调节、亮度调节、阈值调节以及扫描的有效区间；所述电机驱动模块的参数包括所述电机驱动模块的位置、转动方向、转速、旋转圈数、工作时间段和工作时长。进一步地，所述夹具台安装在所述转盘上，所述夹具台为圆柱体，所述螺母和螺栓的数量均为三个，且三个螺栓在所述夹具台上均匀分布以围成一个圆。进一步地，所述支撑台安装在所述转盘上，所述支撑柱和支撑台均为圆柱体，所述垫片为中间带有圆柱孔的长方体，所述支撑柱和垫片的数量均为六个，且六个支撑柱在所述支撑台上均匀分布以围成一个圆。进一步地，所述基于激光的精密宝石三维测量装置还包括插座和开关，通过所述插座进行插电以对整个装置进行供电，所述开关控制整个装置的开启或关闭。本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：1、能精确的采集宝石的轮廓数据，由此建立精准的宝石模型，且建立的模型与实际的物件偏差为±0.01mm，高精度的模型对于后期自动化加工宝石有着十分重要的意义；2、能将建模结果在PC机上以点云文件形式导出，便于后续加工时对模型数据的分析；3、能在线对测量的宝石模型进行处理，便于处理测量过程中产生的噪声信息；4、能通过控制器模块控制电机的转速、旋转方向、旋转的圈数等；5、电机转速的控制采用的反馈控制，使得电机的运行更为稳定；6、能在线的对采集的数据进行处理，方便获取精确的宝石轮廓数据；7、能将形态各异的宝石固定在转盘上，避免了在测量过程中因转盘旋转而导致宝石滑动，进而造成测量的准确度不足；8、能单独操作装置上的液晶显示屏完成宝石的测量，并将扫描数据传输至PC机中，适合PC机和控制器模块相隔较远的情况。附图说明图1是本专利技术的基于激光的精密宝石三维测量装置的硬件结构图；图2是本专利技术的基于激光的精密宝石三维测量装置的组成框图；图3是本专利技术的基于激光的精密宝石三维测量装置的硬件结构主视图；图4是本专利技术的基于激光的精密宝石三维测量装置的硬件结构右视图；图5是本专利技术的基于激光的精密宝石三维测量装置的夹具结构图；图6是本专利技术的基于激光的精密宝石三维测量装置的支撑结构图；图7是本专利技术的基于激光的精密宝石三维测量装置的PC机组成框图。图中：1-控制器模块，11-通讯单元，111-串口插头，112-USB，12-电机控制单元，13-液晶显示单元，131-液晶显示，132-液晶键盘，14-激光传感器控制单元，2-激光传感器，3-电机驱动模块，31-电机，32-电机编码器，4-旋转平台模块，41-夹具，411-螺母，412-螺栓，413-夹具台，42-支撑结构，421-支撑柱，422-垫片，423-支撑台，43-转盘，44-平台，45-夹持部，5-PC机，51-配套软件，511-传感器设置模块，512-图像数据处理模块，513-电机设置模块，52-数据采集卡，6-插座，7-开关。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。如图1-4所示，本专利技术提供了一种基于激光的精密宝石三维测量装置，所述基于激光的精密宝石三维测量装置包括控制器模块1、激光传感器2、电机驱动模块3、旋转平台模块4和PC机(personalcomputer)5。所述控制器模块1分别与所述激光传感器2、电机驱动模块3、PC机5连接，以分别控制其工作，例如控制所述激光传感器2发射激光的时间段和工作时长、发射激光的频率和强度、采集扫描数据的时间和频率等；又例如，控制所述电机驱动模块3的转动方向、转速、旋转圈数、工作时间段和工作时长等。同时，也可以通过所述PC机5将控制命令发送给所述控制器模块1，以此来实现对所述激光传感器2、电机驱动模块3的控制。所述控制器模块1包括通讯单元11、电机控制单元12、液晶显示单元13、激光传感器控制单元14。所述通讯单元11包括串口插头111和USB112，例如，所述USB112可以是USB3.0。所述PC机5可通过接入所述串口插头111与所述控制器模块1进行通讯，所述PC机5可通过接入所述USB112与所述激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光的精密宝石三维测量装置，其特征在于：所述基于激光的精密宝石三维测量装置包括控制器模块；与所述控制器模块连接的激光传感器、电机驱动模块、PC机；与所述电机驱动模块连接的旋转平台模块；所述控制器模块控制所述电机驱动模块运转，带动所述旋转平台模块上的宝石旋转；所述控制器模块控制所述激光传感器对旋转的宝石进行扫描并同步采集扫描数据；所述激光传感器采集的扫描数据通过所述控制器模块传输至所述PC机，所述PC机对扫描数据进行处理，并根据数据处理结果构建宝石的三维模型；所述旋转平台模块包括夹持部、转盘和平台，所述夹持部安装在所述转盘上用于固定宝石，并随转盘旋转，所述转盘安装在所述平台的上平面；所述夹持部为夹具或支撑结构，所述夹具包括至少一个螺母、至少一个螺栓和夹具台，所述螺栓固定在夹具台上且其位置固定，所述螺母穿过所述螺栓，通过调节各个螺母的位置以固定宝石；所述支撑结构包括至少一个支撑柱、至少一个垫片和支撑台，所述支撑柱设有螺纹，且固定在所述支撑台上，所述垫片穿过所述支撑柱，通过所述支撑柱上的螺纹来调整各个垫片的高度以固定宝石。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光的精密宝石三维测量装置，其特征在于：所述基于激光的精密宝石三维测量装置包括控制器模块；与所述控制器模块连接的激光传感器、电机驱动模块、PC机；与所述电机驱动模块连接的旋转平台模块；所述控制器模块控制所述电机驱动模块运转，带动所述旋转平台模块上的宝石旋转；所述控制器模块控制所述激光传感器对旋转的宝石进行扫描并同步采集扫描数据；所述激光传感器采集的扫描数据通过所述控制器模块传输至所述PC机，所述PC机对扫描数据进行处理，并根据数据处理结果构建宝石的三维模型；所述旋转平台模块包括夹持部、转盘和平台，所述夹持部安装在所述转盘上用于固定宝石，并随转盘旋转，所述转盘安装在所述平台的上平面；所述夹持部为夹具或支撑结构，所述夹具包括至少一个螺母、至少一个螺栓和夹具台，所述螺栓固定在夹具台上且其位置固定，所述螺母穿过所述螺栓，通过调节各个螺母的位置以固定宝石；所述支撑结构包括至少一个支撑柱、至少一个垫片和支撑台，所述支撑柱设有螺纹，且固定在所述支撑台上，所述垫片穿过所述支撑柱，通过所述支撑柱上的螺纹来调整各个垫片的高度以固定宝石。2.根据权利要求1所述的基于激光的精密宝石三维测量装置，其特征在于：所述控制器模块包括通讯单元，所述PC机通过所述通讯单元分别与所述控制器模块、激光传感器进行通讯。3.根据权利要求1所述的基于激光的精密宝石三维测量装置，其特征在于：所述控制器模块包括液晶显示单元，用于显示或设置所述激光传感器和电机驱动模块的参数。4.根据权利要求1所述的基于激光的精密宝石三维测量装置，其特征在于：所述电机驱动模块包括电机和电机编码器，所述转盘与电机连接，并由所述电机带动其旋转，所述电机编码器分别向所述控制器模块和PC机反馈所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇波，蔡文迪，赵涛，贺磊，路康，饶靖，王元将，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42