CN109822764A - 一种智能化的孔施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化的孔施工装置，包括：处理装置，用以根据电子施工图确定全部所需施工的孔的位置和尺寸，并根据全部所述位置确定行走机构的施工顺序；定位装置，用以确定所述行走机构的当前位置坐标；行走机构，所述行走机构连接所述处理装置和所述定位装置，所述行走机构用以根据所述位置和所述施工顺序行走，并通过所述定位装置停止于当前所需施工的位置上；执行机构，所述执行机构和所述处理装置相连，且所述执行机构设于所述行走机构，用以根据所述尺寸进行施工。上述智能化的孔施工装置，方便了针对孔施工的操作，降低了人工劳动，提高施工效率。

Description

一种智能化的孔施工装置

技术领域

本发明涉及施工装置技术领域，特别涉及一种智能化的孔施工装置。

背景技术

目前在工程中，针对孔施工的过程，无论是定位开孔还是钻孔都需要人调节脚手架高度；通过卷尺定位，手持冲击钻来进行开孔、打孔等工作。然而，在移动、调节脚手架中需要人工参与；在定位中，需要人为测量；在打孔(空调风管安装、吊顶等)中、开孔(石膏板灯具安装孔等)中需要人站在脚手架上进行作业。

除此之外，针对石膏板开孔和水泥顶钻洞固定风机盘管的施工中发现，此过程是一个耗时耗力，并且危险的工作，且极易发生安全等问题。

由此，如何提供一种方便孔施工、简化人工操作的装置是本领域技术人员需要思考的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化的孔施工装置，方便了针对孔施工的操作，降低了人工劳动，提高施工效率。

为实现上述目的，本发明提供一种智能化的孔施工装置，包括：

处理装置，用以根据电子施工图确定全部所需施工的孔的位置和尺寸，并根据全部所述位置确定行走机构的施工顺序；

定位装置，用以确定所述行走机构的当前位置坐标；

行走机构，所述行走机构连接所述处理装置和所述定位装置，所述行走机构用以根据所述位置和所述施工顺序行走，并通过所述定位装置停止于当前所需施工的位置上；

执行机构，所述执行机构和所述处理装置相连，且所述执行机构设于所述行走机构，用以根据所述尺寸进行施工。

优选地，所述执行机构包括升降杆和设于所述升降杆的钻头；

当所述行走机构停止于当前所需施工的位置上、且所述升降杆移动至预设位置时，所述钻头开始旋转，进行孔施工作业。

优选地，所述执行机构还包括设于所述升降杆、用以固定不同尺寸的钻头的固定机构。

优选地，还包括用以放置不同尺寸的钻头和/或施工工具的工具箱。

优选地，还包括线缆，所述线缆的一端用以提供在孔施工过程中所需的电能，所述线缆的另一端外接电源。

优选地，还包括用以缠绕所述线缆的线盘，所述线盘通过旋转实现所述线缆的收放，且所述线盘连接于所述行走机构，用以根据所述行走机构的当前位置坐标实现所述线盘的收放。

优选地，还包括操作面板，所述操作面板连接所述处理装置、所述定位装置、所述行走机构和所述执行机构；

所述操作面板用以显示所述处理装置确定的所述位置、所述尺寸和所述施工顺序；

所述操作面板用以显示所述定位装置确定的所述当前位置坐标；

所述操作面板用以显示所述执行机构的施工状态。

优选地，所述操作面板还包括用以更改所述位置、所述尺寸和所述施工顺序三者中的至少一者的修改按键，用以控制所述行走机构和所述执行机构按照修改后的数据进行施工。

优选地，还包括套设于所述钻头的底部的残渣收集机构，用以供残渣从所述钻头的顶部掉落至所述残渣收集机构中。优选地，所述残渣收集机构呈顶部开口大、底部开口小的漏斗状。

相对于上述背景技术，本发明提供的智能化的孔施工装置，包括处理装置、定位装置、行走机构和执行机构，利用处理装置确定全部所需施工的孔的位置和尺寸，并根据全部位置确定行走机构的施工顺序，定位装置能够实时确定行走机构的当前位置坐标，行走机构连接处理装置和定位装置，且行走机构用以根据位置和施工顺序行走，并通过定位装置停止于当前所需施工的位置上，执行机构和处理装置相连，且执行机构设于行走机构，用以根据尺寸进行施工；如此设置，仅仅将电子施工图传送至处理装置，处理装置即可获得全部所需施工的孔的位置和尺寸，处理装置得到施工顺序后，行走机构根据该施工顺序并结合定位装置一一行走至所需施工的孔的位置，在每一个位置上利用执行机构进行施工，且施工应遵循处理装置所确定的所需施工的孔的尺寸；可以看出，本发明的孔施工装置提高了自动化程度，减少人为操作，确保人身安全，避免事故的发生；同时孔施工装置可批量作业，缩短工期，提高施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的智能化的孔施工装置的结构示意图；

图2为图1中的孔施工装置的残渣收集机构的另一种示意图；

图3为本发明实施例所提供的智能化的孔施工装置在工作过程中的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的智能化的孔施工装置100，如说明书附图1所示，主要包括处理装置1、定位装置2、行走机构3和执行机构4。

处理装置1用以接收通过AUTO CAD等制图软件所制成的电子施工图，电子施工图包括所需施工的孔的位置(位置)和尺寸(直径、孔深等)；处理装置1可以设置为用以获取上述电子施工图中的全部所需施工的孔的位置和尺寸的处理器(个人电脑等)，处理装置1在执行获取过程中所应用的相关程序等可参考现有技术；也即在现有技术中，已具备能够获取电子施工图中所需施工的孔的位置和尺寸的处理器；可以认为的是，本发明对于处理装置1并未做出实质性改进。

举例来说，可以利用计算机图形学的特征模型的理论对CAD图形文件进行自动识别，可参考论文《计算机自动识别CAD图形文件技术的实现》，韩涛，铁道第四勘察设计院工经处，2005。处理装置1得到全部所需施工的孔的位置和尺寸之后，可利用现有技术中的路径规划算法确定行走机构3的施工顺序，目前路径规划算法多种多样(例如CN109144067A和CN108873903A等提供的算法)，本发明不对路径规划算法进行改进，处理装置1仅应用其中一种算法对全部位置确定施工顺序。

定位装置2用以确定行走机构3的当前位置坐标，定位装置2还可以运用测距仪器进行点位(所需施工的孔的位置)的坐标确定(X、Y、Z坐标)，此外，定位装置2可具体为现有技术中的GPS等定位装置，可以认为的是，定位装置2的具体设置方式可参考现有技术(例如CN109195109A和CN109195097A等提供的定位方法)。

行走机构3可看作是汽车或拖拉机底盘的一部分，一般包括车架、前桥、后桥、悬挂系统和车轮等结构。行走机构3中直接与路面接触的部分是车轮，称为轮式行走机构。此外，还有半履带式行走机构、车轮-履带式行走机构和履带式行走机构等几种。半履带式行走机构在前桥上装有车轮或滑撬，后桥上装有履带，主要用在雪地或沼泽地带行驶。车轮-履带式行走机构有可以互换使用的车轮和履带。履带式拖拉机的行走机构由悬挂系统及履带行走器两部分组成。

定位装置2安装于行走机构3，且行走机构3安装有执行机构4，此外处理装置1也可直接安装于行走机构3；也即处理装置1、定位装置2、行走机构3和执行机构4四者连接为一体，定位装置2能够实时检测到四者的具体位置。除此之外，无论行走机构3采用上述哪种方式，只要能够实现行走即可。

行走机构3和处理装置1相连，当处理装置1确定好位置和施工顺序之后，可以通过总线等通讯设备将确定好的位置和施工顺序发送至行走机构3，进而控制行走机构3根据位置和施工顺序行走。简单来说，处理装置1规划好路线后，控制行走机构3按照路线行走并停止于所需位置。

可以看出，处理装置1需要将当前的位置和预计位置进行对比，还应规划出相应的路径，这一过程类似于目前高德地图中的导航功能，区别在于本文中的目的地(预计位置)是自动生成的。也即当路径规划完毕后，行走机构3根据处理装置1所规划的路径行走，确保智能化的孔施工装置100到达所需的施工位置。

当孔施工装置100到达预计位置之后，执行机构4即可执行开孔的施工；其中，执行机构4和处理装置1相连，处理装置1可将所需施工的孔的尺寸发送至执行机构4，所需施工的孔的尺寸还可以通过其他通讯方式传送至执行机构4，执行机构4执行施工过程。

具体地，执行机构4包括升降杆41和钻头40，钻头40设于升降杆41，钻头40在升降杆41的升降作用下同步升降；当孔施工装置100到达预计位置之后，升降杆41应带动钻头40抬升至一定高度，而后利用钻头40的顶部对天花板进行孔施工。升降杆41移动至预设位置之后，控制钻头40旋转，从而进行孔施工作业；在这里，进行孔施工作业之前，还可以根据处理装置1得到的所需施工的孔的尺寸调节钻头40的具体型号；工具箱5可设于行走机构3，利用固定机构42将不同尺寸的钻头40固定于升降杆41；更为具体地，固定机构42固定于升降杆，且固定机构42能够夹持不同尺寸的钻头40的柄部，以实现安装不同尺寸的钻头40；其中，固定机构42的具体设置方式以及实现过程可参考现有技术中数控机床的自动换刀技术，可以明白的是，根据所需施工的孔的尺寸调节钻头40的具体型号，以及不同尺寸的钻头40和固定机构的设置方式均为现有技术，本文仅仅替换了应用场合。当然，工具箱5还可以放置除不同尺寸的钻头40之外的其他部件，比如扳手、千斤顶等。

本发明中，智能化的孔施工装置100可采用外接电源的方式进行供电，具体地，线缆一端用以提供在孔施工过程中所需的电能，线缆一端可连接于处理装置1、定位装置2、行走机构3和执行机构4中的至少一者或多者，线缆的另一端外接电源。为避免线缆的乱丝，智能化的孔施工装置100还设置线盘7，线盘7缠绕线缆，通过线盘7的旋转来实现线缆的收放；线盘7设于行走机构3，用以根据行走机构3的当前位置坐标实现线盘7的收放。

具体地，线盘7能够旋转，以达到收线和放线的目的，由于外接电源的位置往往固定，因此当行走机构3远离外接电源时，需要放出线缆，当行走机构3靠近外接电源时，需要收回线缆；显然，通过定位装置2即可知晓行走机构3是否靠近或远离外接电源，线盘7和定位装置2相连，由定位装置2测得的当前位置和外接电源之间的距离，结合线盘7的尺寸(半径)，即可得到所需释放的线缆的长度，进而通过线盘7调节线缆的释放量，达到避免线缆乱丝的技术效果。

进一步地，如说明书附图2所示，智能化的孔施工装置100还设置残渣收集机构6，在孔施工的过程中，天花板的残渣由钻头40的顶部向下掉落，从而掉落至残渣收集机构6中。

其中，残渣收集机构6可设置呈漏斗状，顶部开口大，底部开口小。残渣收集机构6可套设于升降杆41的外侧壁，固定机构42和钻头40位于残渣收集机构6的上方，钻头40的底部和升降杆41的顶部之间通过固定机构42相连。

参考说明书附图2中的箭头方向，天花板的残渣由钻头40顶部向下掉落至残渣收集机构6中，以避免残渣直接掉落至其他位置，砸伤智能化的孔施工装置100或其他人员。当然，残渣收集机构6还可以设置呈附图1所示的水平收集面，用以收集残渣等；残渣收集机构6能够收集残渣，引导到装置中，避免残渣掉下伤害到人，并且保护环境。

本发明的智能化的孔施工装置100还可包括操作面板，操作面板和处理装置1可以一体设置，两者相连；操作面板连接定位装置2、行走机构3和执行机构4，操作面板用以显示处理装置1确定的位置、尺寸和施工顺序；操作面板用以显示定位装置2确定的当前位置坐标；操作面板用以显示执行机构3的施工状态。

操作面板的主要功能之一是实时显示智能化的孔施工装置100的当前状态，包括处理装置1确定的位置、尺寸和施工顺序，定位装置2确定的当前位置坐标以及执行机构3的施工状态(钻头40的深度等)。

操作面板还可以包括用以更改位置、尺寸和施工顺序三者中的至少一者的修改按键，用以控制行走机构3和执行机构4按照修改后的数据进行施工。也即，当处理装置1确定好位置和施工顺序之后，行走机构3和执行机构4并不一定按照确定好的位置和施工顺序进行后续动作，操作面板的修改按键可以对位置和施工顺序进行人工调节，令行走机构3和执行机构4按照人工调节后的相关参数进行后续动作。

参考说明书附图3，步骤S1开始之后，在步骤S2中，图纸导入，也即电子施工图导入处理装置1中，处理装置1执行步骤S3，识别计算；具体地，在CAD图纸中的点位和尺寸是标准的，图标和尺寸施工图也是标准的，因此能够根据CAD图纸中的图标和尺寸转化为数据文件，在数据库建立时图标会被设置其中，尺寸数据会根据图纸所标示的尺寸数据读取到数据库中。其中，数据库即为步骤S4和步骤S7之间的数据库。步骤S4中，操作面板可以实现位置和坐标图的预览；步骤S5中，选择作业工序一样的点位，在这里需要在操作面板上触发相应的按键；需要说明的是，在某些情况下(所需施工的孔的参数相同)，电子施工图导入处理装置1之后，处理装置1计算出相同工序的点位和该点位的位置之后，往往需要施工人员根据先后的施工顺序决定哪些点位先施工，哪些点位后施工，由此需要人工执行步骤S5，当点击确认(步骤S6)之后，在步骤S7中，操作面板会依次获取点位的属性(具体是开孔，还是打孔等)和该点位的坐标；在步骤S8中，设定智能化的孔施工装置100在行走时的升降杆41的高度(如上文)，步骤S9设置开孔/打孔的深度，在步骤S10中则根据点位的属性更换钻头40，步骤S11自动行走至所需位置后，步骤S12确定该位置，步骤S13执行自动作业，步骤S14结束孔施工过程。当然，如说明书附图3所示，步骤S4还可直接进入步骤S7；具体地，在步骤S4中，利用操作面板预览位置和坐标图之后，可直接通过获取数据库中的相应数据之后执行步骤S7，无需针对全部点位人工一一选择作业工序，在调用数据库中的上述数据后依次获取点位的属性和该点位所对应的坐标，从而执行后续步骤。

本发明所提供的智能化的孔施工装置100，能够根据电子施工图处理成作业流程。(施工图识别处理)，并通过作业点顺序自动规划最优路径。根据电子施工图自动作业避免人为定位不准确，操作失误造成工程质量偏差，还能够批量作业，省时、减少人力，且利用残渣收集机构6避免工作事故发生。

以上对本发明所提供的智能化的孔施工装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能化的孔施工装置，其特征在于，包括：

处理装置，用以根据电子施工图确定全部所需施工的孔的位置和尺寸，并根据全部所述位置确定行走机构的施工顺序；

定位装置，用以确定所述行走机构的当前位置坐标；

行走机构，所述行走机构连接所述处理装置和所述定位装置，所述行走机构用以根据所述位置和所述施工顺序行走，并通过所述定位装置停止于当前所需施工的位置上；

执行机构，所述执行机构和所述处理装置相连，且所述执行机构设于所述行走机构，用以根据所述尺寸进行施工。

2.根据权利要求1所述的孔施工装置，其特征在于，所述执行机构包括升降杆和设于所述升降杆的钻头；

当所述行走机构停止于当前所需施工的位置上、且所述升降杆移动至预设位置时，所述钻头开始旋转，进行孔施工作业。

3.根据权利要求2所述的孔施工装置，其特征在于，所述执行机构还包括设于所述升降杆、用以固定不同尺寸的钻头的固定机构。

4.根据权利要求3所述的孔施工装置，其特征在于，还包括用以放置不同尺寸的钻头和/或施工工具的工具箱。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的孔施工装置，其特征在于，还包括线缆，所述线缆的一端用以提供在孔施工过程中所需的电能，所述线缆的另一端外接电源。

6.根据权利要求5所述的孔施工装置，其特征在于，还包括用以缠绕所述线缆的线盘，所述线盘通过旋转实现所述线缆的收放，且所述线盘连接于所述行走机构，用以根据所述行走机构的当前位置坐标实现所述线盘的收放。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的孔施工装置，其特征在于，还包括操作面板，所述操作面板连接所述处理装置、所述定位装置、所述行走机构和所述执行机构；

所述操作面板用以显示所述处理装置确定的所述位置、所述尺寸和所述施工顺序；

所述操作面板用以显示所述定位装置确定的所述当前位置坐标；

所述操作面板用以显示所述执行机构的施工状态。

8.根据权利要求7所述的孔施工装置，其特征在于，所述操作面板还包括用以更改所述位置、所述尺寸和所述施工顺序三者中的至少一者的修改按键，用以控制所述行走机构和所述执行机构按照修改后的数据进行施工。

9.根据权利要求2-4任意一项所述的孔施工装置，其特征在于，还包括套设于所述钻头的底部的残渣收集机构，用以供残渣从所述钻头的顶部掉落至所述残渣收集机构中。

10.根据权利要求9所述的孔施工装置，其特征在于，所述残渣收集机构呈顶部开口大、底部开口小的漏斗状。