Titelaufnahme

Titel
Drehtisch für 3D Scanner - Lineare Präzisionsführung des 3D Sensors
Weitere Titel
Turntable for the 3D-scanner - Precision linear guide of the 3D-sensor
VerfasserStrebl, Markus
GutachterMatzner, Andreas
Erschienen2014
Datum der AbgabeApril 2014
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Präzisionslinearführung / 3D-Scanner / Laser-Sensor / Drehtisch / Oberflächenabtastung / Kugelbüchse / Spindel / Kugelgewindetrieb
Schlagwörter (EN)precision linear guide / 3D-scanner / laser-sensor / turntable / surface scanning / ball lining / spindle / ball screw
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Das Projekt „Drehtisch für 3D-Scanner“ gliedert sich in zwei Teilbereiche, der Präzisionsrotation

des Drehtisches und die lineare Präzisionsführung des 3D Sensors, wobei sich

diese Arbeit mit der Präzisionsführung auseinandersetzt.

Das zu scannende Objekt dreht sich langsam auf einem rotierenden Drehtisch. Gleichzeitig

wird das Objekt von einem Laser Sensor, der auf der Führungseinrichtung angebracht

und in der Z-Achse beweglich ist, abgetastet und digitalisiert.

Die Arbeit beschäftigt sich mit der mechanischen Konstruktion für die Präzisionslinearführung

des 3D Sensors sowie der Verwirklichung einer dazu passenden Antriebslösung.

Ein Laser-Sensor, notwendig für die hochgenaue 3D-Scannung zur Ermittlung der Oberflächengeometrie,

wird ausgewählt.

Dieses Werk umfasst die überschlägige Dimensionierung der Linearführung und der

Normteile, als auch die Erstellung von Detailzeichnungen, Zusammenstellungszeichnungen

und Stücklisten.

Aus dieser Arbeit ergeben sich zwei Lösungsansätze: „Die Ausführung mit Kugelbüchse

und Kugelgewindetrieb“ und „die Ausführung mit einbaufertigen Präzisionslinearsystem“.

Im ersten Lösungsansatz mit Kugelbüchse und Kugelgewindetrieb verschiebt ein Servomotor

einen Lasertisch in vertikaler Richtung. Die Drehbewegung des Motors wird in eine

Längsbewegung umgesetzt, die die Position des Lasertisches verändert. Der Antrieb wird

unterhalb des Montagetisches montiert und treibt eine Präzisionsspindel an, welche mit

Hilfe eines Kugelgewindetriebes eine Längsbewegung der Laserplatte erzeugt. Die Lagerung

des Lasertisches erfolgt mit Kugelbüchsen.

Die zweite Lösungsvariante beinhaltet eine am Markt erhältliche Präzisionslinearführung

und einen hochauflösenden Laser-Sensor. Das System besteht aus der Linearführung mit

dem beweglichen Lasertisch und einem Servoantrieb mit integriertem Flansch und Kupplung.

Die gesamte Einheit ist an einem Aluminiumtisch montiert.

Die geeignete Lösungsvariante ist der Ansatz „Ausführung mit einbaufertigen Präzisionslinearsystems“,

da das gesamte Linearsystem in einer Einheit gekauft werden kann. Der

Aufbau eines Systems mit einer einbaufertigen Linearführung ist wesentlich kostengünstiger

als ein System, bei dem die richtige Auslegung, das Zusammenspiel und Kombination

von Antrieb, Getriebe, Spindel und Kugelgewindetrieb einen zusätzlichen Aufwand darstellen.

Zusammenfassung (Englisch)

The project Turntable for the 3D-scanner falls into two categories: the precision rotation

of the turntable and the precision linear guide of the 3D-sensor. This Bachelor’s thesis

deals with the precision guide.

Any object which is scanned, slowly rotates on a rotating turntable. The object which is

scanned is at the same time digitized by a sensor. This laser sensor is mounted on the

guide rail and moveable in the z-axis.

Thus, the thesis focuses on the mechanical construction of the precision linear guide of the

3D-sensor and the realization of a drive solution. Following this, a laser sensor is chosen,

which is necessary for the high-precision 3D-scanning to identify the surface geometry.

This work includes the approximate dimensioning of the linear guide and the standard

parts, as well as the creation of detail drawings, assembly drawings and object lists.

There are two approaches: the achievement with ball lining and ball screw and the

achievement with pre-finished precision linear system.

The first approach with the ball lining and ball screw is based on the idea that a servomotor

moves a table with a laser in vertical direction. The rotary motion of the drive is converted

into a longitudinal movement. This changes the position of the table with the laser.

The drive is mounted below the mounting table and drives a precision spindle. A longitudinal

movement of the table with the laser is generated by the ball screw. The mounting of

the laser-table is done with the ball lining.

The second approach includes a precision linear guide and a high-definition position laser

sensor, which are available on the market. The system consists of the linear guide with the

moveable laser-table and a servomotor with integrated flange and coupling. The guide is

mounted on an aluminium table.

The paper’s findings support the second approach with the pre-finished precision linear

system because the entire system can be bought in one unit. The structure of this system is

much cheaper than the first approach, also the correct dimensioning, the interaction and

combination of the drive, gear, spindles and ball screw is less complicated.