本实用新型涉及3d测量技术领域，尤其涉及一种浸液式3d测量装置。
背景技术：
现有3d测量技术主要是采用激光、光学等方式来扫描获得物体的表面形态。但是光学扫描的3d测量方式存在以下问题：当被测量物的内部存在凹陷空洞和间隙的情况下，激光等光学测量方式是无法测量的，致使最终获得的3d模型数据不完整。
为了解决上述问题现有技术采用如下方案：
例如，牙齿硅橡胶取模后得到牙齿的印模，该印模需要通过灌石膏得到阳模，然后对石膏阳模进行3d扫描然后得到牙齿的形态。但是这种方案操作繁琐复杂，累积误差大。又例如现有的浸液式3d测量方式，直接对液面高度进行测量，这种测量方案精度差，测量结构不准确。
技术实现要素：
本实用新型解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供了一种浸液式3d测量装置，大大提供了测量待测物的精准度，降低了测量装置成本，结构更为简单。
本实用新型的技术方案为：
一种浸液式3d测量装置，包括：
支架；测力容器，置于所述支架下方，且所述测力容器内装有测量用液体；测力装置，设于所述测力容器底部，用于测量所述测力容器内液体的重量变化；移动组件，安装于所述支架上，用于承载待测物；所述移动组件能够带动所述待测物按照预定的浸入方案以预定的方位的浸入测力容器内的液体中，并通过所述测力装置测量所述测力容器内液体重量的变化；其中，所述待测物为牙颌印模。
所述移动组件包括有安装于所述第一移动组件、安装于第一移动组件的第二移动组件、安装于第二移动组件的第三移动组件，所述待测物安装于所述第三移动组件，所述第一移动组件用于带动所述第二移动组件、第三移动组件、待测物相对于所述测力容器在深度方向移动，所述第二移动组件用于带动所述第三移动组件、待测物在平行于所述测力容器深度方向的平面内旋转，所述第三移动组件用于带动所述待测物相对于所述第二移动组件旋转，且第三移动组件的旋转面垂直于所述第二移动组件的旋转面。
在一些实施例中，所述第一移动组件包括：
滑轨，安装于所述支架上，且相对于所述测力容器的深度方向设置；
滑块，可移动的安装于所述滑轨上；
第一动力装置，所述第一动力装置包括有第一电机和螺杆，所述第一电机安装于所述滑轨或所述支架上，所述第一电机的连接端与所述螺杆连接，所述螺杆沿所述滑轨设置，所述滑块套设在所述螺杆上并螺纹连接，所述第一电机带动所述螺杆转动，所述螺杆转动带动各所述滑块沿所述滑轨移动。
在一些实施例中，所述第二移动组件包括：
蜗杆，安装于所述滑块；
蜗轮结构，与所述蜗杆啮合连接，且所述蜗轮结构的径向平行于所述测力容器深度方向；
第二动力装置，用于驱动所述蜗杆转动，所述蜗杆转动带动所述蜗轮结构旋转，所述蜗轮结构再带动所述第三移动组件、所述待测物在旋转；所述第二动力装置中的第二电机与所述蜗杆连接，带动所述蜗杆转动。
在一些实施例中，所述第二移动组件包括有一蜗轮蜗杆箱，所述蜗轮蜗杆箱安装在所述滑块上，所述蜗杆置于所述蜗轮蜗杆箱内，所述蜗轮结构活动安装在所述蜗轮蜗杆箱的底部，且所述蜗杆自所述蜗轮蜗杆箱底部的开口处与所述蜗轮结构啮合；
所述蜗轮结构为一圆弧形结构，其朝向所述蜗杆的外圈面上设置有与所述蜗杆啮合的齿部。
在一些实施例中，所述蜗轮结构与所述蜗轮蜗杆箱底部之间通过限位结构活动连接，所述限位结构包括：
设置在所述蜗轮结构外圈面上所述齿部两侧的限位边，两所述限位边均向齿部一侧倾斜设置构成滑槽结构；
设置在所述蜗轮蜗杆箱底部开口上的限位块，所述限位块两侧面呈与所述限位边匹配的倾斜状，所述限位块安装在所述滑槽结构内并可相对移动。
在一些实施例中，所述第三移动组件包括：
转轴，垂直安装于所述蜗轮结构朝向待测物的一侧，所述待测物安装于所述转轴；
第三动力装置，用于驱动所述转轴转动，所述转轴转动带动所述待测物相对于所述蜗轮结构旋转；所述第三动力装置采用第三电机，所述第三电机安装于所述蜗轮结构的内圈面上，所述第三电机的连接端与所述转轴连接并带动其转动。
在一些实施例中，所述转轴上安装有一夹具，所述夹具夹持住所述待测物；所述待测物上延伸有一夹持部，所述夹持部与所述夹具连接。
在一些实施例中，所述测力容器置于一底座上，所述测力装置采用高精度测力传感器，所述高精度测力传感器置于所述测力容器底部与底座之间。
在一些实施例中，所述测力容器设有一连通部，所述移动组件带动所述待测物按照预定的浸入方案以预定的方位的浸入测力容器内液体中时，所述液体通过所述测力容器上设置的所述连通部将所述液体排出，所述测力装置测量所述测力容器内液体重量的变化。
本实用新型提供了一种浸液式3d测量装置，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本实用新型提供的浸液式3d测量装置，利用液体可流入待测物内部的孔洞、间隙的特性，采用测量排开水的重量，从而便于获得待测物的内部形态，相对于光学扫描方式，大幅度提高了测量精度，结构更加简单，降低了设备成本；进一步的，本实用新型通过第一移动组件、第二移动组件和第三移动组件之间的配合运动实现了待测物多次多方位的进入到液体内，角度越小，测试的角度越多，精度越高，从而大大的提高了测量精度。
附图说明
图1为本实用新型提供的浸液式3d测量装置的立体结构示意图；
图2为本实用新型提供的浸液式3d测量装置的局部示意图；
图3为本实用新型中待测物竖直面内旋转示意图；
图4为本实用新型中待测物相对于第二移动组件旋转示意图；
图5为本实用新型提供的浸液式3d测量装置竖向示意图
图6为本实用新型提供的通过测力容器测量排液示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本申请所要解决的就是现有激光扫描无法扫描物体内部孔洞，间隙的情况，而液体可以自然流入物体内部孔洞及间隙，从而能够测量内部形态。例如，将申请应用于牙齿的正畸领域，在生产隐形矫治器的过程中，首先牙齿硅橡胶取模后得到牙齿的阴模(印模)，该阴模需要通过灌石膏得到阳模，然后对石膏阳模进行3d扫描然后得到牙齿的形态，这种操作的耗时比较长，工序相当于复杂，人力成本比较高，从而造成生产效率比较低，基于此本申请的技术方案可以实现不用灌石膏，直接对硅橡胶取模进行浸液式3d测量得到牙齿的形态。具体的实施例方式为以下：
实施例1
参照图1-2，本实施例提供了一种浸液式3d测量装置，包括有支架、测力容器2、测力装置3和移动组件；测力容器2置于支架下方，且测力容器2内装有液体；测力装置3设于测力容器2底部，用于测量测力容器2内液体的重量变化；移动组件，安装于支架上，用于承载待测物；移动组件能够带动待测物按照预定的浸入方案以预定的方位的浸入测力容器内的液体中，并通过测力装置测量测力容器内液体重量的变化；其中，待测物为牙颌印模。其中移动组件包括有第一移动组件、安装于第一移动组件的第二移动组件、安装于第二移动组件的第三移动组件，待测物5安装于第三移动组件；第一移动组件带动第二移动组件、第三移动组件、待测物5相对于测力容器2在深度方向移动，第二移动组件带动第三移动组件、待测物5在平行于测力容器深度方向的平面内旋转，第三移动组件带动待测物5相对于第二移动组件旋转，且第三移动组件的旋转面垂直于第二移动组件的旋转面。
参见图6所示，测量时，测力容器2内装有液体，第二移动组件和第三移动组件带动待测物实现两个方位内的旋转，第二移动组件和第三移动组件每旋转一次角度，再通过第一移动组件带动待测物竖向移动逐渐伸进测力容器2的液体内，此过程中液体排出通过连通部22排出(排出的液体通过其他容器21进行承接)，使得进测力容器2的重量减少，此过程中测力装置实时测量重量变化，从而得到一测力容器2重量减少的曲线，这个减少的重量也就是排开液体体积的重量，其中液体密度已知，从而获得被测物体浸入液体的体积，最后获得的曲线即为待测物体在两个不同角度值下体积逐渐增加的曲线；把不同角度的曲线转换成正弦图，这个正弦图就是物体3维形状的radon变换，然后对正弦图进行逆radon变换就是被测试物体的三维灰度值图像，该计算方法为一现有技术，具体理论可参照文献《diptransformfor3dshapereconstruction》中的描述。
本实用新型提供的浸液式3d测量装置，利用液体可流入待测物内部的孔洞、间隙的特性，采用测量排开水的重量，从而便于获得待测物的内部形态，相对于光学扫描方式，测量精度，结构更加简单，降低了设备成本；进一步的，本实用新型大幅度提高了通过第一移动组件、第二移动组件和第三移动组件之间的配合运动实现了待测物多方位多角度，小位移进入到液体内，能有效减少容器体积，减轻容器液体重量，从而降低量程提高测力传感器的绝对精度。
在本实施例中，支架包括置于测力容器2两侧的支腿16、连接两支腿16并横跨于测力容器2上方的支撑板12，移动组件安装于支撑板上。
进一步的，支腿16的下端还设置有支撑件4用于加强其稳定性。
进一步的，支撑板12的两侧与两支腿16之间高度可调节的连接，以便于待测物以及移动组件的整体高度的调整；具体的，通过在支撑板12的背面上设有竖向延伸的凸条，在支撑16上设置有匹配的竖向延伸的滑槽，凸条置于滑槽内并可沿滑槽上下移动，当支撑板12移动至目标位置处后，再通过螺钉实现固定。
在本实施例中，第一移动组件包括滑轨18、滑块15和第一动力装置；滑轨18安装于支撑板12上，且相对于测力容器2的深度方向延伸设置；滑块15可移动的安装于滑轨18；第一动力装置用于驱动滑块15相对于滑轨18移动，滑块15相对于滑轨18移动带动待测物5部分或者全部沿着测力容器2的深度方向移动浸入至测力容器2内。
进一步的，第一动力装置包括有第一电机14和螺杆13，第一电机14安装于滑轨18上端或支撑板12上，第一电机14的连接端与螺杆13连接，螺杆13沿滑轨18竖向设置，滑块15套设在螺杆13上并螺纹13连接，第一电机14带动螺杆13转动，螺杆13转动带动各滑块15沿滑轨18移动，如图5所示。
在本实施中，第二移动组件包括蜗杆、蜗轮结构8和第二动力装置；蜗杆安装于滑块15；蜗轮结构与蜗杆啮合连接，且蜗轮结构的径向沿竖平面设置；第二动力装置连接蜗杆，用于驱动蜗杆转动，蜗杆转动带动蜗轮结构旋转，蜗轮结构再带动待测物在竖平面旋转，如图3所示。
其中，第一移动组件包括有一蜗轮蜗杆箱9，蜗轮蜗杆箱9通过一连接架固定在滑块15上，蜗杆置于蜗轮蜗杆箱9内，蜗轮结构8活动安装在蜗轮蜗杆箱9的底部，且蜗杆自蜗轮蜗杆箱底部的开口处与蜗轮结构8啮合。
其中，如图2所示，蜗轮结构8为一圆弧形结构，其朝向蜗杆的外圈面上设置有与蜗杆啮合的齿部。
其中，蜗轮结构8与蜗轮蜗杆箱9底部之间通过限位结构活动连接，限位结构包括设置在蜗轮结构8外圈面上齿部两侧的限位边801和设置在蜗轮蜗杆箱9底部开口上的限位块901，两限位边801均向齿部一侧倾斜设置构成滑槽结构，限位块901两侧面呈与限位边匹配的倾斜状，限位块901安装在滑槽结构内并可相对移动，在蜗轮结构8旋转的同时，实现两者之间竖向上的限位。
其中，第二动力装置采用第二电机10，第二电机10安装于蜗轮蜗杆箱9的外侧壁上，并与蜗杆连接，带动其转动。
本实施例提供的第二移动组件采用了蜗轮蜗杆结构使旋转中心悬空远离第一电机的旋转中心，可以使旋转中心位于待测物上，确保被测量物体在旋转的时候不会进行过多的平行移动，这种方案无需增加一组机械臂来控制这一个动作；且上述方案可有效减小浸液桶的面积大小，减小浸液的总质量，提高测量精度。
在本实施例中，第三位移组件包括转轴和第三动力装置，转轴垂直安装于所述蜗轮结构朝向待测物的一侧，待测物安装于所述转轴；第三动力装置驱动转轴转动，转轴转动带动待测物相对于蜗轮结构8转动，如图4所示。
其中，第三动力装置采用第三电机7，第三电机7通过一框架结构17安装于蜗轮结构8的内圈面上，且保证第三电机7的输出轴轴向垂直于蜗轮结构8；第三电机7的连接端与转轴连接并带动其转动。第三电机7可为步进电机。
在本实施例中，转轴上安装有一夹具6，夹具6夹持住待测物5。
进一步的，待测物5上延伸有一夹持部501，夹持部501与夹具连接；本实施例通过夹持部501的设置，在保证待测物完全进入到液体内的同时，避免夹具伸进液体内。
进一步的，夹具6包括有一连接板，连接板一端与转轴连接，另一端通过螺钉与夹持部固定连接。当然，在其他实施例中夹具的具体结构可根据具体进行调整，并不局限于以上所述。
在本实施例中，测力容器2置于一底座1上，测力装置3采用高精度测力传感器，高精度测力传感器置于测力容器2底部与底座1之间。测力容器设有一连通部22，移动组件带动所述待测物按照预定的浸入方案以预定的方位的浸入测力容器2内液体中时，液体通过所述测力容器2上设置的所述连通部22将所述液体排出，所述测力装置3测量所述测力容器2内液体重量的变化。连通部22不局限于本申请限制的结构，可以以多种形式展示，只要方便排液即可。
本实施例适用于任意待测物，此处不做限制，可根据具体情况进行调整。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上进行的进一步调整。
在本实施例中，待测物5为一牙颌印模，当测量牙颌印模时，将牙颌印模安装到第三移动组件的夹具上，多次通过移动组件多方位的将牙颌印模浸泡到测力容器2内的液体内。由于在牙颌印模上设置有多个牙齿的形状，牙齿的形状形成与牙齿形状一致的凹槽，在不同的角度不同深度将牙颌印模深入到液体中则排开液体的体积不同，因此重量不同；从而根据测得的液位深度、重量、密度、以及角度不同根据相关拉东变换计算出与牙颌印模对应的牙颌模型数据信息，并直接进行牙颌模型的打印，在本申请中无需进行在印模中灌注石膏得到石膏阳模，从而节约了工序，在节约工序的同时，由于液体可以进驻到各个空隙当中，致使打印出的牙颌模型与实际的患者牙颌模型更贴近，更加准确，为后续矫治器的生产提供工作效率、以及患者矫治效果进一步得到提高。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。