一种曲面绘图仪的制作方法

本发明涉及绘图工具技术领域，尤其涉及一种曲面绘图仪。

背景技术：

计算机和图形显示技术的飞速发展为绘画提供了更为丰富的实现手段和更为广阔的想象空间。把计算机辅助绘图和智能机械控制相结合可以使单一的平面绘画获得更多的表现方式，比如让相同的平面图案出现在杯子，花瓶，鸡蛋或乒乓球等具有不同曲面的物品上，这不仅能丰富每个人的生活，也可以快速准确地把各种平面绘画或设计图转移到生活中许多有曲面的物件上，在丰富日常生活的同时，还能对许多有曲面的家用物件进行二次创作，赋予其文化或商业价值。在一定程度上提供了一条把文化效应向商业价值转化的途径。

绘图仪装置能按照人们要求自动绘制图形的设备。它可将计算机的输出信息以图形的形式输出。主要可绘制各种管理图表和统计图、大地测量图、建筑设计图、电路布线图、各种机械图与计算机辅助设计图等。

目前的绘图仪存在的问题：绘图仪一般是由驱动电机、插补器、控制电路、绘图台、笔架、机械传动等部分组成；故传统绘图仪装置体型巨大，成本高；面对一些特定形状曲面上的绘制如杯子，花瓶，鸡蛋或乒乓球等具有不同曲面的物品上存在局限；只能通过电源适配器进行连接，不具备便携性和脱机打印功能。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种曲面绘图仪，能够解决现有无法在特定曲面待绘工件上绘图的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种曲面绘图仪，包括底座，底座上设置有用于固定待绘工件的第一支撑件和第二支撑件，第一支撑件上设置有用于驱动待绘工件的第一驱动装置，第一支撑件和第二支撑件相对设置，底座上还设置有用于固定绘图装置的支架，支架上设置有用于驱动绘图装置的第二驱动装置；还包括有控制系统，控制系统分别与第一驱动装置、第二驱动装置连接。

将机械操作部分与控制系统分离设置，合理利用空间，结构稳定；通过第一支撑件、第一驱动装置、绘图装置、第二驱动装置实现特定曲面待绘工件的绘图。

进一步地，该绘图仪还包括：第二驱动装置为步进电机，步进电机固定在支架一侧，步进电机输出轴穿过支架与绘图装置连接。

进一步地，该绘图仪还包括：绘图装置包括舵机架，舵机架上设置有舵机，舵机架一端活动连接有笔架，舵机上连接有用于拨动笔架运动的摇臂；步进电机输出轴穿过支架与舵机架连接。

进一步地，该绘图仪还包括：舵机架包括底板，底板上固定有两个用于固定舵机的连接件，步进电机输出轴穿过支架与底板连接，底板一端与笔架铰接。

通过舵机架在支架上的运动实现绘图笔的y轴运动，舵机与笔架的配合，实现绘图笔的抬起复位与起始落下。

进一步地，该绘图仪还包括：笔架包括平板，平板上开设有用于放置绘图笔的第一通孔，平板底部连接有与摇臂相适配的连杆。

连杆连接在笔架底部边缘处，且位于摇臂的运动轨迹上，摇臂转动时，拨动连杆，进而带动笔架运动，实现绘图笔的上下运动。

进一步地，该绘图仪还包括：平板远离连杆一端连接有用于固定绘图笔的定位件。

转动手轮，根据绘图笔的尺寸调节螺杆，实现对绘图笔的定位，适用于不同尺寸的绘图笔。

进一步地，该绘图仪还包括：第一支撑件包括第一支架，第一驱动装置为步进电机，步进电机固定在第一支架一侧，步进电机输出轴穿过第一支架，并通过第一连接杆连接有蛋夹吸盘。

通过蛋夹吸盘带动待绘工件在x方向上旋转。

进一步地，该绘图仪还包括：第二支撑件包括第二支架和第二连接杆，第二连接杆穿过第二支架通过弹簧连接有轴承吸盘，轴承吸盘内径大于第二连接杆外径。

当放置待绘工件时，推动轴承吸盘，压缩弹簧，使轴承套接在第二连接杆外壁，以适应不同尺寸的待绘工件。

进一步地，该绘图仪还包括：控制系统包括电池模块、控制模块及显示器，显示器连接在电池模块和控制模块放置于底座内，底座侧壁上设置有电源开关，电源开关与电池模块连接，控制模块包括依次连接的微型电脑、单片机、驱动块模块，微型电脑与显示器连接，显示器活动连接在第一固定件顶端，电池模块与单片机电性连接，第一驱动装置、第二驱动装置连接驱动块模块。

设置内置电池和外置电源端子，电池模块供电和外接电源适配器供电的双供电模式，可脱机打印，方便携带。

进一步地，该绘图仪还包括：底座侧壁上还设置有散热风扇，驱动块模块位于散热风扇与电池模块之间。能及时将底座内部产生的热量散出。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1中支架的结构示意图；

图3是本发明实施例1中舵机架的俯视图；

图4是本发明实施例1中舵机架的左视图；

图5是本发明实施例1中舵机架的正视图；

图6是本发明实施例1中笔架的俯视图；

图7是本发明实施例1中笔架的左视图；

图8是本发明实施例1中控制系统的结构示意图。

图中，1.底座，2.第一支撑件，201.第一支架，202.第一连接杆，203.蛋夹吸盘，3.第二支撑件，301.第二支架，302.第二连接杆，303.弹簧，304.轴承吸盘，4.第一驱动装置，5.支架，6.第二驱动装置，7.舵机架，701.底板，702.连接件，8.舵机，9.合页a，10.笔架，1001.平板，1002.第一通孔，1003.连杆，11.摇臂，12.第二通孔，13.定位件，1301.手轮，1302.螺杆，14.电池模块，15.控制模块，1501.微型电脑，1502.单片机，1503.驱动块模块，16.显示器，17.电源开关，18.电量显示器，19.电池保护板，20.降压模块，21.散热风扇，22.dc端子，23.合页b。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

本发明实施例提供一种曲面绘图仪，如图1及图2所示，包括底座1，底座11上设置有用于固定待绘工件的第一支撑件2和第二支撑件3，第一固定件上设置有用于驱动待绘工件的第一驱动装置4，第一支撑件2和第二支撑件3相对设置，底座1上还设置有用于固定绘图装置的支架5，支架5上设置有用于驱动绘图装置的第二驱动装置6；还包括有控制系统，控制系统分别与第一驱动装置4、第二驱动装置6连接。

第二驱动装置为步进电机，步进电机固定在支架5一侧，步进电机输出轴穿过支架5与绘图装置连接。绘图装置包括舵机架7，舵机架7上设置有舵机8，舵机架7通过合页a9连接有笔架10，舵机8上连接有用于拨动笔架运动的摇臂11；舵机架7上开设有第二通孔12，步进电机输出轴穿过支架5伸入第二通孔12，与舵机架7连接。

如图3-5所示，舵机架7包括底板701，底板701上固定有两个用于固定舵机的连接件702，底板701一端与笔架10通过合页a9铰接。

通孔12开设在底板701上，步进电机输出轴穿过支架5伸入第二通孔12，与底板701连接，步进电机输出轴转动时带动底板701左右摆动，实现舵机架7在y轴的运动，进而带动笔架10左右运动。

如图6-7所示，笔架10包括平板1001，平板1001上开设有用于放置绘图笔的第一通孔1002，平板1001底部连接有与摇臂11相适配的连杆1003；连杆1003连接在笔架10底部边缘处，且位于摇臂11的运动轨迹上，摇臂11转动时，拨动连杆1003，进而带动笔架10运动，实现绘图笔的上下运动。

平板1001远离连杆1003一端连接有用于固定笔的定位件13，定位件13包括手轮1301，手轮1301上连接有螺杆1302，螺杆1302沿平板1001一端水平伸入第一通孔1002内。转动手轮1301，根据绘图笔的尺寸调节螺杆1302，实现对绘图笔的定位。

第一支撑件2包括第一支架201，第一驱动装置4为步进电机，步进电机固定在第一支架201一侧，步进电机输出轴穿过第一支架201，并通过第一连接杆202连接有蛋夹吸盘203。步进电机带动第一连接杆202转动，通过蛋夹吸盘203带动待绘工件在x方向上旋转。

第二支撑件3包括第二支架301和第二连接杆302，第二连接杆302穿过第二支架301通过弹簧303连接有轴承吸盘304，轴承吸盘304内径大于第二连接杆302外径。轴承吸盘304包括轴承和吸盘，弹簧303连接在轴承上。当放置待绘工件时，推动轴承吸盘304，压缩弹簧303，使轴承套接在第二连接杆302外壁，以适应不同尺寸的待绘工件。

如图8所示，控制系统包括电池模块14、控制模块15及显示器16，电池模块14和控制模块15放置于底座1内，底座1侧壁上设置有电源开关17，电源开关17与电池模块14连接，控制模块15包括依次连接的微型电脑1501、单片机1502、驱动块模块1503，微型电脑1501、单片机1502通过usb线连接，微型电脑1501与显示器16连接，显示器16通过合页b23铰接在第一支撑件2顶端，电池模块14与单片机1502电性连接，底座1侧壁上还设置与外接电源连接的dc端子22，第一驱动装置4、第二驱动装置6连接驱动块模块1503；电源开关17还用于控制外接电源与单片机1502的通断。显示器16向下翻转盖设在第一支架201、第二支架301上方，显示器16的长度尺寸与第一支架201、第二支架301及支架5形成的空间尺寸相适配，能充分利用空间。电池模块14包括电池盒，电池盒内装有电池。

单片机1502可以为aruninouno系列单片机，微型电脑1501可以为树莓派微型电脑，驱动块模块1503包括两个aruninoa4988驱动块模板，分别与第一驱动装置4、第二驱动装置6连接，显示器16可以为触摸显示器。

底座1侧壁上设置有电量显示器18，电池模块14与电量显示器18之间设置有电池保护板19，电量显示器18与电池模块14连接。电池保护板19位于电池盒与电量显示器18之间，电量显示器18与电池电性连接，用于显示电池剩余电量。

电池模块14和控制模块15之间设置有降压模块20，降压模块20与微型电脑1501连接，微型电脑1501的供电电压为5v，在供电时需要使用降压模块20将原本12v的电源电压下降到5v供电。

底座1侧壁上还设置有散热风扇21，驱动块模块1503位于散热风扇21与电池模块14之间。

以pc控制模式工作时，利用电源适配器进行供电，断开微型电脑1501与单片机1502的连接，开启电源开关17，电源开关17控制电池模块14回路供电的通断；电脑端在windows环境下通过inkspace软件找到扩展插件eggbotcontrol，利用该插件，把需要绘制的图形转化为g代码利用usb数据线发送给单片机1502，单片机1502分别给第一驱动装置4、第二驱动装置6以及舵机8输出控制信号，第一驱动装置4控制待绘工件在蛋夹吸盘203和轴承吸盘304中实现x方向旋转，第二驱动装置6控制舵机架7的左右y轴移动，舵机8控制笔架10的上下移动，从而控制绘图笔的抬起复位与起始落下。继而，反复绘制完成在球体上的绘画。

以脱机打印模式工作时，即通过电池模块14为单片机1502进行供电，微型电脑1501代替了pc的作用，此时由显示器16工作，微型电脑1501在ubuntumate系统环境下，利用显示器16打开inkspace，找到扩展插件eggbotcontrol，利用该插件，将想要绘画的图形转化成g代码，利用usb数据接口经usb数据线将单片机1502与微型电脑1501连接进行数据传输，单片机1502将指令发送给x轴步进电机架-4，y轴步进电机架-5,以及舵机-17，x轴步进电机架-4控制球体在左右金属棒端口处蛋夹吸盘-9和轴承吸盘-14下在x方向上旋转，y轴步进电机架-5控制舵机架-8的左右y轴移动，舵机-17控制笔架-6的上下移动，从而在完成在球面的脱机绘画。

本发明的实施例，电池模块供电和外接电源适配器供电的双供电模式，可脱机打印，方便携带；显示器活动连接支架，便于保护屏幕；将机械操作部分与控制系统分离设置，合理利用空间，结构稳定；通过舵机架在支架上的运动实现绘图笔的y轴运动，舵机与笔架的配合，实现绘图笔的抬起复位与起始落下，通过电机控制第一连接杆转动，带动蛋夹吸盘、轴承吸盘转动进而实现待绘工件的旋转，进一步实现曲面待绘工件的绘图；第二连接杆通过弹簧连接有轴承吸盘，根据待绘工件尺寸压缩弹簧，适用于不同尺寸的待绘工件，并且在安装待绘工件时，无需拆卸连接件；结构简单，成本低；可选用聚乳酸等材料制造本发明的绘图仪，减轻装置重量。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。