CN115388812A - 一种光电式电钻测量装置的测量方法 - Google Patents

一种光电式电钻测量装置的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光电式电钻测量装置的测量方法，属于光电测距技术领域，所述装置包括设于电钻前部的装配架、设于装配架上的多个激光测距模块、分别与多个激光测距模块相连接的主控制器、以及与主控制器相连接的人机接口，装配架垂直于电钻的钻头分布，多个激光测距模块以钻头为圆心并环形均布设于装配架上。本发明解决了传统电钻钻孔对准困难、无法快速的钻出任意角度的钻孔、钻孔精度低等技术问题，只需在主控制器输入钻孔深度和夹角参数即可立刻开始操作钻孔，无需额外的测量过程，钻孔效率高；并且采用激光测距模块，钻孔精度高。本发明作为电钻的附加设备，可快速在电钻上装卸，适用于大多常规电钻，也可和电钻一体，节约整体成本。

Description

一种光电式电钻测量装置的测量方法
技术领域
本发明属于光电测距技术领域，具体涉及一种光电式电钻测量装置的测量方法。
背景技术
目前的电钻钻孔对准多使用水平仪和单点测距仪对被钻孔的墙面进行测量，在钻孔过程中无法监控当前的钻孔夹角和准确的钻孔深度，同时也无法精确的钻出任意角度的钻孔，操作繁琐，钻孔效率、精度低。
因此，本发明提供了一种光电式电钻测量装置及测量方法，以至少解决上述部分技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种光电式电钻测量装置及其测量方法，以至少解决上述部分技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种光电式电钻测量装置的测量方法，
所述测量装置包括设于电钻（4）前部的装配架（6）、设于装配架（6）上的多个激光测距模块（5）、分别与多个激光测距模块（5）相连接的主控制器（8）、以及与主控制器（8）相连接的人机接口（7），装配架（6）垂直于电钻（4）的钻头（3）分布，多个激光测距模块（5）以钻头（3）为圆心并环形均布设于装配架（6）上；
所述测量方法包括以下步骤：
步骤1、将带有多个激光测距模块（5）的装配架（6）安装于电钻（4）前部，并根据钻孔范围调整各激光测距模块（5）与钻头（3）之间的投射张角；
步骤2、通过人机接口（7）输入钻孔深度和墙面钻孔夹角，主控制器（8）控制多个激光测距模块（5）在钻孔位置周围形成多个测量点并分别测量与墙体（1）的距离，主控制器（8）接收多个测量距离和多轴倾角传感器测量的水平变化角度，并根据几何关系计算出当前钻头（3）和墙体（1）的夹角，以及钻头（3）水平和垂直的绝对角度；当钻头和墙面的夹角满足设定值后，主控制器（8）发出钻孔开始信号，钻头（3）运行，并通过人机接口（7）实时显示当前钻孔夹角和深度，当达到设定深度后，主控制器（8）发出钻孔停止信号，控制钻头（3）停止运行。
进一步地，所述激光测距模块的测量精度至少为毫米级。
进一步地，所述激光测距模块至少有三个。
进一步地，所述主控制器内部集成有多轴倾角传感器。
进一步地，所述主控制器与电钻的电钻控制接口相连接。
进一步地，所述装配架上设有多个与激光测距模块一一对应分布的调整机构，调整机构与激光测距模块相连接用于调整激光测距模块测量光束的发射方向。
进一步地，所述装配架与电钻为可拆卸连接或一体化连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明解决了传统电钻钻孔对准困难、无法快速的钻出任意角度的钻孔、钻孔精度低等技术问题。本发明只需在主控制器输入钻孔深度和夹角参数即可立刻开始操作钻孔，无需额外的测量过程，钻孔效率高；并且采用高精度的激光测距模块，钻孔精度高。本发明作为电钻的附加设备，可快速在电钻上装卸，适用于大多常规电钻，也可在生产时和电钻做成一体，节约整体成本。
附图说明
图1为本发明三测量点的钻孔示意图。
图2为本发明三测量点的钻孔数据提取示意图。
图3为本发明三测量点的激光测距模块在装配架上的排布示意图。
图4为本发明三测量点的测量距离与钻头位置关系示意图。
其中，附图标记为：1-墙体，2-钻孔，3-钻头，4-电钻，5-激光测距模块，6-装配架，7-人机接口，8-主控制器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。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。
如图1-图4所示，本发明提供的一种光电式电钻测量装置，包括设于电钻4前部的装配架6、设于装配架6上的多个激光测距模块5、分别与多个激光测距模块5相连接的主控制器8、以及与主控制器8相连接的人机接口7，装配架6垂直于电钻4的钻头3分布，多个激光测距模块5以钻头3为圆心并环形均布设于装配架6上。
上述光电式电钻测量装置的测量方法，包括以下步骤：
步骤1、将带有多个激光测距模块5的装配架6安装于电钻4前部，并根据钻孔范围调整各激光测距模块5与钻头3之间的投射张角，所述投射张角也表现为通过各激光光束和钻头之间的夹角，如图4所示的夹角θ；
步骤2、通过人机接口7输入钻孔深度和墙面钻孔夹角，主控制器8控制多个激光测距模块5在钻孔位置周围形成多个测量点并分别测量与墙体1的距离，主控制器8接收多个测量距离和多轴倾角传感器测量的水平变化角度，并根据几何关系计算出当前钻头3和墙体1的夹角，以及钻头3水平和垂直的绝对角度，所述几何关系为三角计算关系；当钻头和墙面的夹角满足设定值后，主控制器8发出钻孔开始信号，钻头3运行，并通过人机接口7实时显示当前钻孔夹角和深度，当达到设定深度后，主控制器8发出钻孔停止信号，控制钻头3停止运行。
测量过程中，多个激光测距模块5是一直工作的。如图2和图4所示，三个激光测距模块5分别通过激光da、db、dc在墙体1形成照射点a、b、c，三条激光和墙体形成一个三棱体，根据三棱柱的三条棱长度、以及三条棱与墙体的夹角，可以计算出电钻未钻入墙体的长度，这个长度就是钻头3头部（最外端）到墙体1的距离，钻头3的长度减去该距离，就是钻头3已经钻入墙体1的深度，即钻孔深度。钻头3包括垂直于墙体钻入以及倾斜于墙体钻入两种情况，其钻孔深度分别如图2的d1和d2。
本发明解决了传统电钻钻孔对准困难、无法快速的钻出任意角度的钻孔、钻孔精度低等技术问题。本发明只需在主控制器8输入钻孔深度和夹角参数即可立刻开始操作钻孔，无需额外的测量过程，钻孔效率高；并且采用高精度的激光测距模块5，钻孔精度高。本发明作为电钻的附加设备，可快速在电钻上装卸，适用于大多常规电钻，也可在生产时和电钻做成一体，节约整体成本。
在部分实施例中，所述激光测距模块5的测量精度至少为毫米级。激光测距模块5具有体积小、准确度高、测距快速等优点，将其应用于电钻钻孔精度中，快捷方便且精准。所述激光测距模块5优选短程激光测距仪，以符合本发明电钻的使用场景。
在部分实施例中，所述激光测距模块5至少有三个。各激光测距模块5可单独或同时对钻头3到墙体的距离进行测量。同时测量时，多个激光测距模块5可从不同角度测量与墙体1的距离，误差更小，精确度更高。激光测距模块5包括但不限于激光反射器或激光发射管等可发生激光的装置，可在市场上直接购买并使用，故不做赘述。
在部分实施例中，所述主控制器8内部集成有多轴倾角传感器。多轴倾角传感器用来测量相对于水平面的倾角变化量，并与多个激光测距模块5测量距离相结合，根据三角关系计算出当前钻头3和墙体1的夹角，以及钻头3水平和垂直的绝对角度。
在部分实施例中，所述主控制器8与电钻4的电钻控制接口相连接。如此主控制器8还可直接控制电钻4的运行与停止，实现操作自动化。
在部分实施例中，所述装配架6上设有多个与激光测距模块5一一对应分布的调整机构，调整机构与激光测距模块5相连接用于调整激光测距模块5测量光束的发射方向。如此，使得激光测距模块5的激光出射钻头3的夹角可调，出射的光斑围绕钻头3分布到被钻孔的墙体。调整机构为现有已知结构，包括但不限于铰接结构或是电机调节结构，可在市场上购买并直接使用，故不做赘述。所述调整机构采用手动或电动控制方式对激光测距模块5进行调节。
在部分实施例中，所述装配架6与电钻4为可拆卸连接或一体化连接。可拆卸连接包括但不限于螺栓等连接方式，一体化连接包括但不限于浇筑一体成型等连接方式。
本发明所述的人机接口7包括但不限于以下形式，第一种为外部数据接口，用于连接PC机；第二种为位于电钻或电钻架上集成了显示器和键盘的输入输出终端；第三种为外部数据USB接口，用于连接手机等现有移动设备。通过人机接口7或人机接口7的外接设备输入钻孔参数或将实时钻孔数据外输出。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种光电式电钻测量装置的测量方法，其特征在于：
所述测量装置包括设于电钻（4）前部的装配架（6）、设于装配架（6）上的多个激光测距模块（5）、分别与多个激光测距模块（5）相连接的主控制器（8）、以及与主控制器（8）相连接的人机接口（7），装配架（6）垂直于电钻（4）的钻头（3）分布，多个激光测距模块（5）以钻头（3）为圆心并环形均布设于装配架（6）上；
所述测量方法包括以下步骤：
步骤1、将带有多个激光测距模块（5）的装配架（6）安装于电钻（4）前部，并根据钻孔范围调整各激光测距模块（5）与钻头（3）之间的投射张角；
步骤2、通过人机接口（7）输入钻孔深度和墙面钻孔夹角，主控制器（8）控制多个激光测距模块（5）在钻孔位置周围形成多个测量点并分别测量与墙体（1）的距离，主控制器（8）接收多个测量距离和多轴倾角传感器测量的水平变化角度，并根据几何关系计算出当前钻头（3）和墙体（1）的夹角，以及钻头（3）水平和垂直的绝对角度；当钻头和墙面的夹角满足设定值后，主控制器（8）发出钻孔开始信号，钻头（3）运行，并通过人机接口（7）实时显示当前钻孔夹角和深度，当达到设定深度后，主控制器（8）发出钻孔停止信号，控制钻头（3）停止运行。
2.根据权利要求1所述的一种光电式电钻测量装置的测量方法，其特征在于，所述激光测距模块（5）的测量精度至少为毫米级。
3.根据权利要求1所述的一种光电式电钻测量装置的测量方法，其特征在于，所述激光测距模块（5）至少有三个。
4.根据权利要求1所述的一种光电式电钻测量装置的测量方法，其特征在于，所述主控制器（8）内部集成有多轴倾角传感器。
5.根据权利要求1所述的一种光电式电钻测量装置的测量方法，其特征在于，所述主控制器（8）与电钻（4）的电钻控制接口相连接。
6.根据权利要求1所述的一种光电式电钻测量装置的测量方法，其特征在于，所述装配架（6）上设有多个与激光测距模块（5）一一对应分布的调整机构，调整机构与激光测距模块（5）相连接用于调整激光测距模块（5）测量光束的发射方向。
7.根据权利要求1所述的一种光电式电钻测量装置的测量方法，其特征在于，所述装配架（6）与电钻（4）为可拆卸连接或一体化连接。
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