CN107447966A - 墙面定位测控装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种墙面定位测控装置,用于测量墙面及调节墙面加工设备的定位位置,具有:第一测量模块,其用于测量墙面加工设备的铅垂度而得到第一测量信息;第二测量模块,其用于测量墙面与墙面加工设备之间的距离而得到第二测量信息,第二测量信息包括墙面上至少一点与墙面加工设备之间的距离;第一控制模块,其用于根据第一测量信息生成调节指令,使墙面加工设备调节至铅垂位置;第二控制模块,其用于根据第二测量信息计算墙面的平面度与形状,并根据计算结果向墙面加工设备发出加工控制指令。本发明提供了一种可实现对墙面加工设备的反馈调节与对墙面的自适应加工的墙面定位测控装置与方法。

Description

墙面定位测控装置与方法
技术领域
本发明属于工程机械技术领域,具体地来说,是一种墙面定位测控装置与方法。
背景技术
在建筑技术领域,墙面加工是必不可少的环节。所谓墙面加工,即是对处于毛坯状态的墙面进行表面加工,使墙面达至平整光滑或特定形状的过程。
传统的墙面加工主要依赖于人力,需要工人对墙面进行逐一加工。人工加工需要大量的人手,沉重的劳动负担又严重制约工人的工作速度,造成加工过程效率低下,成本居高不下。且人工加工精度依赖于工人的经验,造成墙面精度难以保证。
随着自动化技术的发展,也出现了一些加工设备,用于使工人摆脱繁重的劳动枷锁。然而现有的加工设备结构十分简单,仅具有一些基本的功能,自动化程度很低而难以满足复杂的加工应用需要。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种墙面定位测控装置与方法,用于对墙面进行定位测量,实现对墙面加工设备的反馈调节与对墙面的自适应加工。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种墙面定位测控装置,用于测量墙面及调节墙面加工设备的定位位置,具有:
第一测量模块,所述第一测量模块用于测量所述墙面加工设备的铅垂度而得到第一测量信息;
第二测量模块,所述第二测量模块用于测量所述墙面与所述墙面加工设备之间的距离而得到第二测量信息,所述第二测量信息包括所述墙面上至少一点与所述墙面加工设备之间的距离;
第一控制模块,所述第一控制模块用于根据所述第一测量信息生成调节指令,使所述墙面加工设备调节至铅垂位置;
第二控制模块,所述第二控制模块用于根据所述第二测量信息计算所述墙面的平面度与形状,并根据计算结果向所述墙面加工设备发出加工控制指令。
作为上述技术方案的改进,所述第一测量模块具有用于获取所述第一测量信息的加速度传感器或倾角仪,所述加速度传感器或倾角仪设于所述墙面加工设备上并与所述第一控制模块电性连接。
作为上述技术方案的进一步改进,所述第二测量模块具有用于获取所述第二测量信息的测距仪,所述测距仪设于所述墙面加工设备上并与所述第二控制模块电性连接。
作为上述技术方案的进一步改进,所述第二测量模块具有复合运动机构,所述复合运动机构具有至少一个转动自由度,所述复合运动机构上设有所述测距仪。
作为上述技术方案的进一步改进,所述第二测量信息包括所述墙面上复数个测量点与所述墙面加工设备之间的距离,所述复数个测量点于所述墙面上阵列分布。
作为上述技术方案的进一步改进,还具有用于调节所述墙面加工设备的铅垂度的调节机构。
作为上述技术方案的进一步改进,所述调节机构具有至少一个伸缩支撑部,所述墙面加工设备具有可旋转的竖直轴,所述伸缩支撑部分别设于所述竖直轴上并可伸缩地顶紧或远离所述墙面,从而驱动所述竖直轴旋转而调整所述竖直轴的铅垂度。
一种墙面定位测控方法,包括以下步骤:
测量所述墙面加工设备的铅垂度而得到第一测量信息,并将所述第一测量信息输出;
根据所述第一测量信息生成调节指令,并将所述调节指令输出;
调节所述墙面加工设备的铅垂度,直至所述墙面加工设备保持铅垂;
测量所述墙面与所述墙面加工设备的距离而得到第二测量信息,并将所述第二测量信息输出;
根据所述第二测量信息计算所述墙面的表面形状与平面度,根据计算结果生成加工控制指令;
根据所述加工控制指令,相适应地针对所述墙面的表面形状与平面度进行加工。
作为上述技术方案的改进,所述调节指令具有调节量数组,所述调节量数组具有与所述伸缩支撑部一一对应的调节量,所述伸缩支撑部根据所述调节量分别实现伸缩调节。
作为上述技术方案的进一步改进,所述加工控制指令具有反映所述墙面凹凸状态与孔洞分布的表面参数组。
本发明的有益效果是:
(1)利用第一测量模块的测量功能与第一控制模块的调节功能实现对墙面加工设备的反馈调节,调节过程完全自动,且通过反馈回路而形成自适应调节,具有极高的调节精度与自动化程度;
(2)利用第二测量模块的测量功能与第二控制模块的运算控制功能实现对墙面加工设备的智能控制,使墙面加工设备可适应性地针对墙面的不同特征部位进行区别加工,以极高的自动化与智能程度实现复杂墙面的自动加工。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1是本发明实施例1提供的墙面定位测控装置的结构示意图;
图2是本发明实施例1提供的墙面定位测控装置的工作示意图;
图3是本发明实施例1提供的墙面定位测控方法的步骤示意图。
主要元件符号说明:
100-墙面定位测控装置,010-第一测量模块,020-第二测量模块,030-第一控制模块,040-第二控制模块,050-调节机构。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对墙面定位测控装置与方法进行更全面的描述。附图中给出了墙面定位测控装置与方法的优选实施例。但是,墙面定位测控装置与方法可以通过许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对墙面定位测控装置与方法的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反,当元件被称作“直接在”另一元件“上”时,不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在墙面定位测控装置与方法的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请结合参阅图1~2,墙面定位测控装置100用于测量墙面及调节墙面加工设备的定位位置,以适应具有不同表面形状的墙面的加工需要。以下详述墙面定位测控装置100的各部结构。
墙面定位测控装置100具有第一测量模块010,第一测量模块010用于测量墙面加工设备的铅垂度而得到第一测量信息。具体地,仅于墙面加工设备保持铅垂时,墙面的加工质量方可得到保证。第一测量信息直接反映墙面加工设备的铅垂度,可据此进行直观控制与调节。
在一个示范性的实施例中,墙面加工设备为抹灰机。抹灰机具有可移动底盘与设于底盘上的竖直轴,竖直轴具有竖直滑轨与可滑动地保持于竖直滑轨上的涂抹执行器,涂抹执行器具有抹板而可执行涂抹动作。其中,竖直滑轨是指沿竖直方向布置的线性滑轨,竖直滑轨固定于墙面加工设备上。显然,调节竖直滑轨的铅垂度,可保证涂抹执行器的涂抹动作沿铅锤方向进行,而保证涂抹均匀铅垂与加工后的墙面铅垂整齐。
优选地,第一测量模块010具有用于获取第一测量信息的加速度传感器,加速度传感器设于墙面加工设备上并与第一控制模块030电性连接。
具体地,加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。当墙面加工设备的姿态发生改变时,加速度传感器测量由重力引起的加速度。根据该测量值,即可计算出墙面加工设备相对于水平面的倾斜角度。
优选地,加速度传感器为三轴加速度传感器。进一步优选,加速度传感器为MEMS三轴加速度传感器。MEMS是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)的英文缩写,是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术,其操作范围在微米范围内。
在另一个实施例中,第一测量模块010亦可采用安装于墙面加工设备上的倾角仪进行倾角测量。倾角仪又称角度仪、电子式角度仪,常用于水平角度、相对角度、倾角测量。
墙面定位测控装置100还具有第一控制模块030,第一控制模块030用于根据第一测量信息生成调节指令,使墙面加工设备调节至铅垂位置。具体地,第一控制模块030根据第一测量信息计算墙面加工设备需要的调节量。一般地,该调节量为角度值。换言之,该调节量为墙面加工设备与铅垂方向的夹角数值。在一个示范性的实施例中,第一控制模块030可包括计算机、微处理器、运算处理器等结构,用于实现数据运算与控制指令生成。
优选地,墙面定位测控装置100还具有用于调节墙面加工设备的铅垂度的调节机构050。具体地,调节机构050可独立设置于墙面加工设备外部,亦可作为墙面加工设备的部件实现。应当注意的是,调节机构050为优化配置,非属墙面定位测控装置100的必要特征,其尚可作为墙面加工设备的固有组件而出现。
在一个示范性的实施例中,调节机构050具有至少一个伸缩支撑部,墙面加工设备具有可旋转的竖直轴,伸缩支撑部分别设于竖直轴上并可伸缩地顶紧或远离墙面,从而驱动竖直轴旋转而调整竖直轴的铅垂度。具体而言,竖直轴铰接安装于墙面加工设备上,而可于铅垂面内发生旋转,从而调整其自身的铅垂度。在另一个实施例中,调节机构050还可以是用于驱动竖直轴于铅垂面内发生旋转的驱动电机。
在另一个实施例中,墙面加工设备为如前所述的抹灰机,伸缩支撑部设于竖直滑轨上。优选地,伸缩支撑部为复数个,分别作用于墙面上。进而,伸缩支撑部在墙面的支撑作用下,反向驱使竖直滑轨转过前述的调节量,达到铅垂状态。其中,复数个伸缩支撑部具有独立的伸缩运动状态,共同作用而实现相应的角度调节。伸缩支撑部可采用多种结构,包括电动推杆、电缸、伸缩气缸等形式。在一个较佳的实施例中,伸缩支撑部的数量为4个,满足多个方向的调节。
优选地,调节指令具有调节量数组,调节量数组具有与伸缩支撑部一一对应的调节量,伸缩支撑部根据调节量分别实现伸缩调节。具体地,任一伸缩支撑部分别对应不同的调节量,具有不同的伸缩行程。
墙面定位测控装置100还具有第二测量模块020,第二测量模块020用于测量墙面与墙面加工设备之间的距离而得到第二测量信息,第二测量信息包括墙面上至少一点与墙面加工设备之间的距离。
具体地,毛坯状态下的墙面具有起伏的表面形状,甚或具有凹陷部、门窗等特殊部位。第二测量模块020测得的第二测量信息,可为墙面加工设备提供数值参考,从而适应性地对不同区域进行区别加工,使墙面加工设备具有更高的自动化程度与加工效率。
优选地,第二测量模块020具有用于获取第二测量信息的测距仪,测距仪设于墙面加工设备上并与第二控制模块040电性连接。具体地,测距仪是利用光、声音、电磁波的反射、干涉等特性,而设计的用于长度、距离测量的仪器。较为常见地,测距仪可采用激光测距仪或超声波测距仪。
在一个示范性的实施例中,测距仪设于墙面加工设备上。进一步地,在抹灰机的应用中,测距仪可直接设于竖直滑轨上。在墙面加工设备保持铅垂时,测距仪测得的距离即为墙面加工设备与墙面之间的水平距离,据此即可计算判断墙面状态。
优选地,第二测量信息包括墙面上复数个测量点与墙面加工设备之间的距离,复数个测量点于墙面上阵列分布。具体地,第二测量模块020采用多点扫描方式进行测量,即于需要加工的墙面上选取多点进行测距,据此而进一步细化墙面参数。随着扫描点的数量增加,测量精度逐渐提高。
优选地,第二测量模块020具有复合运动机构,复合运动机构具有至少一个转动自由度,复合运动机构上设有测距仪。具体地,复合运动机构用于调节测距仪的位置,使测距仪的作用范围更为灵活。其中,复合运动机构可以采用云台、机械臂等结构,具有至少一个方向的转动自由度,亦可具有一个或多个移动自由度,而实现测距仪的调节。
墙面定位测控装置100还具有第二控制模块040,第二控制模块040用于根据第二测量信息计算墙面的平面度与形状,并根据计算结果向墙面加工设备发出加工控制指令。具体地,墙面加工设备根据加工控制指令,即可执行与墙面的表面特征相适应的加工。例如,墙面加工设备可自动避让门窗、预留凹陷部、凸起部等位置,实现自动化加工。在一个示范性的实施例中,第二控制模块040可包括计算机、微处理器、运算处理器等结构,用于实现数据运算与控制指令生成。
优选地,加工控制指令具有反映墙面的凹凸状态与孔洞分布的表面参数组。具体地,表面参数组包含墙面的起伏与尺寸,门窗、预留凹陷部与凹陷部等特殊墙面形状的形状与尺寸等特征,便于墙面加工设备自动实现区别加工。
请结合参阅图3,在此一并介绍一种墙面定位测控方法,该方法包括以下步骤:
S1:第一测量模块010测量墙面加工设备的铅垂度而得到第一测量信息,并将第一测量信息输出至第一控制模块030;
S2:第一控制模块030根据第一测量信息生成调节指令,并将调节指令输出至墙面加工设备或调节机构050;
S3:墙面加工设备或调节机构050调节墙面加工设备的铅垂度,直至墙面加工设备保持铅垂;
S4:第二测量模块020墙面与墙面加工设备的距离而得到第二测量信息,并将第二测量信息输出至第二控制模块040;
S5:第二控制模块040根据第二测量信息计算墙面的表面形状与平面度,根据计算结果生成加工控制指令并输出至墙面加工设备;
S6:墙面加工设备根据加工控制指令,相适应地针对墙面的表面形状与平面度进行加工。
具体地,S1-S3用于实现墙面加工设备的铅垂度调节,使墙面加工设备调节至预设的基准状态,为实施加工做好准备。S4-S6用于实现墙面加工设备的精细区别加工,使墙面加工设备可针对不同墙面进行适应性的自动化加工。
例如,在前述抹灰机的实施例中,S1-S3用于实现对竖直滑轨的铅垂度调节,使涂抹执行器获得良好的铅垂基准。S4-S6用于实现对墙面的自动抹灰,墙面加工设备可自动避让门窗孔洞,并针对墙面的起伏控制涂料的分布与送料量,而实现对起伏墙面的均匀涂刷。
在这里示出和描述的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种墙面定位测控装置,用于测量墙面及调节墙面加工设备的定位位置,其特征在于,具有:
第一测量模块,所述第一测量模块用于测量所述墙面加工设备的铅垂度而得到第一测量信息;
第二测量模块,所述第二测量模块用于测量所述墙面与所述墙面加工设备之间的距离而得到第二测量信息,所述第二测量信息包括所述墙面上至少一点与所述墙面加工设备之间的距离;
第一控制模块,所述第一控制模块用于根据所述第一测量信息生成调节指令,使所述墙面加工设备调节至铅垂位置;
第二控制模块,所述第二控制模块用于根据所述第二测量信息计算所述墙面的平面度与形状,并根据计算结果向所述墙面加工设备发出加工控制指令。
2.根据权利要求1所述的墙面定位测控装置,其特征在于,所述第一测量模块具有用于获取所述第一测量信息的加速度传感器或倾角仪,所述加速度传感器或倾角仪设于所述墙面加工设备上并与所述第一控制模块电性连接。
3.根据权利要求1所述的墙面定位测控装置,其特征在于,所述第二测量模块具有用于获取所述第二测量信息的测距仪,所述测距仪设于所述墙面加工设备上并与所述第二控制模块电性连接。
4.根据权利要求3所述的墙面定位测控装置,其特征在于,所述第二测量模块具有复合运动机构,所述复合运动机构具有至少一个转动自由度,所述复合运动机构上设有所述测距仪。
5.根据权利要求1所述的墙面定位测控装置,其特征在于,所述第二测量信息包括所述墙面上复数个测量点与所述墙面加工设备之间的距离,所述复数个测量点于所述墙面上阵列分布。
6.根据权利要求1所述的墙面定位测控装置,其特征在于,还具有用于调节所述墙面加工设备的铅垂度的调节机构。
7.根据权利要求6所述的墙面定位测控装置,其特征在于,所述调节机构具有至少一个伸缩支撑部,所述墙面加工设备具有可旋转的竖直轴,所述伸缩支撑部分别设于所述竖直轴上并可伸缩地顶紧或远离所述墙面,从而驱动所述竖直轴旋转而调整所述竖直轴的铅垂度。
8.一种墙面定位测控方法,其特征在于,包括以下步骤:
测量所述墙面加工设备的铅垂度而得到第一测量信息,并将所述第一测量信息输出;
根据所述第一测量信息生成调节指令,并将所述调节指令输出;
调节所述墙面加工设备的铅垂度,直至所述墙面加工设备保持铅垂;
测量所述墙面与所述墙面加工设备的距离而得到第二测量信息,并将所述第二测量信息输出;
根据所述第二测量信息计算所述墙面的表面形状与平面度,根据计算结果生成加工控制指令;
根据所述加工控制指令,相适应地针对所述墙面的表面形状与平面度进行加工。
9.根据权利要求8所述的墙面定位测控方法,其特征在于,所述墙面定位测控装置还具有用于调节所述墙面加工设备的铅垂度的调节机构,所述调节机构具有至少一个伸缩支撑部,所述调节指令具有调节量数组,所述调节量数组具有与所述伸缩支撑部一一对应的调节量,所述伸缩支撑部根据所述调节量分别实现伸缩调节。
10.根据权利要求8所述的墙面定位测控方法,其特征在于,所述加工控制指令具有反映所述墙面凹凸状态与孔洞分布的表面参数组。
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