[发明专利]一种三角洲3D扫描打印一体机及扫描方法

权利要求书

1.一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，包括三角形框架、运动控制机构、转动平台机构、扫描打印一体机构、送丝机构和主机装置；

所述三角形框架三根立柱、三根上横梁和三根下横梁组成，三根立柱均匀间隔竖直设置，同一平面上的连线构成三角形，三根上横梁均水平设置，一端分别与三根立柱的顶端相连，另一端通过上连接板定位相连，上连接板顶面设有材料盘，三根下横梁均水平设置，一端分别与三根立柱的底端相连，另一端通过下连接板定位相连；

所述运动控制机构包括直线导轨、滑块和皮带轮组，直线导轨沿立柱内侧面铺设，皮带轮组沿立柱竖直设置，滑块与直线导轨相配置，与皮带轮组相连；

所述转动平台机构包括转动电机、连接板、加热板、工作台和支撑装置，转动电机固定于所述下连接板的底面，输出轴设有联轴器，联轴器与连接板的中心相连，加热板设于连接板之上，工作台设于加热板之上，撑装置设于下连接板上，顶端与工作台的底面相接触；

所述扫描打印一体机构包括打印装置和扫描装置，扫描装置固定于打印装置上，打印装置通过三组连接组件分别与滑块相连；

所述送丝机构包括送丝固定座、送丝轮组和导丝管，送丝固定座通过悬挂杆固定于上横梁下方，送丝轮组固定于送丝固定座上，送丝固定座上设有送丝孔，导丝管两端均通过气动接头分别与送丝孔和打印装置相连通；

所述主机装置包括围绕立柱下方设置的外壳体，壳体内设有电源、Arduino控制器、位置数据处理器，外壳体上设有显示屏、USB接口和电源开关，电源与电源开关通过线缆相连，Arduino控制器分别通过线缆与位置数据处理器、显示屏和电源开关相连。

2.根据权利要求1所述的一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，所述打印装置包括喷头和喷头固定块，喷头固定块通过所述连接组件与滑块相连，喷头固定于喷头固定块底面中心。

3.根据权利要求2所述的一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，所述扫描装置包括摄像头和两个线结构光发射器支架，摄像头设于所述喷头固定块上，两个线结构光支架相对摄像头左右对称设置，一端固定于喷头固定块上，另一端分别装有一个线结构光发射器，线结构光发射器的中心与摄像头的光心处在同一平面。

4.根据权利要求3所述的一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，所述连接组件由连接杆和关节轴承组成，所述关节轴承分别设于所述连接杆的两端，连接杆通过关节轴承分别与喷头固定块和滑块相连。

5.根据权利要求1所述的一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，所述皮带轮组包括主动轮、从动轮、皮带和皮带轮电机，所述皮带轮电机通过可调节隔振装置固定于所述下横梁上，输出轴与主动轮相联，从动轮设于所述立柱顶部，所述皮带与滑块相连。

6.根据权利要求1所述的一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，所述可调节隔振装置包括电机底座、隔振块、螺栓和弹簧，隔振块设于所述下横梁上，所述电机底座和隔振块上对称设有数组螺孔，通过所述螺栓相连，螺栓外套设所述弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，所述支撑装置为数个牛眼轮。

8.根据权利要求1所述的一种三角洲3D扫描打印一体机，其特征在于，所述直线导轨的顶部设有限位开关，限位开关通过线缆与所述Arduino控制器相连。

9.根据权利要求4所述的一种三角洲3D扫描打印一体机的扫描方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)启动三角洲3D扫描打印一体机，通过运动控制机构将摄像头运动到合适的位置并标定，在摄像头移动过程中通过观察显示屏中摄像头拍摄图像的清晰程度确定扫描打印一体机构运动的位置，然后对摄像头、工作台和线结构光发射器的光平面进行标定；

S2)设备开始扫描，等待扫描完成；

S3)扫描完成后通过计算机点云处理算法对扫描得到的点云图进行处理，并判断扫描误差和扫描缺失是否在控制范围，对一次扫描中摄像头盲区，通过精确移动摄像头进行二次扫描处理，直至扫描区域全部完成，基于深度学习的误差补偿机制，实现高精度扫描重建；

S4)利用打印装置实现打印重建。