一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，包括結(jié)構(gòu)體、控制測(cè)量電路、位移測(cè)量裝置、電源和配電裝置。本發(fā)明提出的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置可以隨鉆測(cè)量鉆孔的深度或被鉆物體的厚度。本發(fā)明提出的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，其鉆頭可同時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)切削與向前或后的平動(dòng)。該裝置具備簡(jiǎn)便，靈活，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，以及能夠隨鉆測(cè)量孔洞深度和層結(jié)構(gòu)物體厚度等特點(diǎn)。
【專利說明】
一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電鉆領(lǐng)域，具體是一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置。
【背景技術(shù)】
:
[0002]傳統(tǒng)電鉆在工作時(shí)對(duì)鉆孔的深度無法給出準(zhǔn)確的數(shù)值，而且，對(duì)于具有層結(jié)構(gòu)的物體，無法給出層厚的數(shù)值。電鉆鉆頭大多只產(chǎn)生具有切削功能的旋轉(zhuǎn)力，如平鉆，以及有限的平動(dòng)推力，如沖擊鉆，而且需要人工雙手操作，提供向前的推力才能完成較深孔洞的操作工作，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成鉆孔工作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，降低了工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，具備簡(jiǎn)便，靈活，自動(dòng)、可遙控的特點(diǎn)。所屬裝置能夠隨鉆測(cè)量孔洞深度和層結(jié)構(gòu)物體厚度。所述隨鉆測(cè)量的電鉆裝置適用于任意一種位移平臺(tái)，用于遙控或自動(dòng)作業(yè)。所述位移平臺(tái)優(yōu)選車載，遙控車載，數(shù)控機(jī)床搭載，機(jī)器人搭載、機(jī)器臂搭載和無人機(jī)搭載等。所述作業(yè)優(yōu)選監(jiān)測(cè)冰面厚度、密度和硬度。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置包括結(jié)構(gòu)體、控制測(cè)量電路、位移測(cè)量裝置、電源和配電裝置。
[0006]所述的結(jié)構(gòu)體包括電路盒、側(cè)支架、頂支架、滑軌、滑槽、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)固定桿、鉆頭固定夾，雙螺紋鉆頭、異型螺母桿和推力彈簧。所述的雙螺紋鉆頭，指在靠近鉆頭外端的螺紋為適合旋轉(zhuǎn)切削物體的鉆頭螺紋，例如麻花鉆螺紋，在接近電機(jī)與異型螺母桿相連的部分的螺紋為螺栓螺紋，異型螺母桿與雙螺紋鉆頭的螺栓螺紋相匹配，螺紋的螺距和電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制了鉆頭旋轉(zhuǎn)推出和收回平動(dòng)的速度，可以根據(jù)目標(biāo)物體的特性來常規(guī)配置。
[0007]所述電動(dòng)機(jī)固定桿與電動(dòng)機(jī)固定，兩端與兩個(gè)滑槽相連，然后再與兩個(gè)滑軌相連，滑軌與兩個(gè)側(cè)支架固定；電動(dòng)機(jī)通過鉆頭固定夾與雙螺紋鉆頭相連，異形螺母桿通過螺紋與鉆頭相連，然后兩端與支架固定;推力彈簧與頂支架和電動(dòng)機(jī)相連，提供沿鉆頭向外方向的推力。當(dāng)電機(jī)順異形螺母桿的螺紋旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)、鉆頭固定夾、雙螺紋鉆頭、電動(dòng)機(jī)固定桿和滑槽將作為整體，沿滑軌順鉆頭方向相外旋出，從而鉆入目標(biāo)物體;反之，當(dāng)電機(jī)逆螺紋旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)、鉆頭固定夾、雙螺紋鉆頭、電動(dòng)機(jī)固定桿和滑槽將作為整體，沿滑軌順鉆頭方向向內(nèi)收回，從而恢復(fù)原位，完成一次鉆孔。
[0008]所述隨鉆測(cè)量的電鉆裝置的控制測(cè)量電路包括微處理器或嵌入式處理器，外圍輔助電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路、電流采集電路、數(shù)字通信控制接口電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路。所述微處理器或嵌入式處理器包括時(shí)間計(jì)時(shí)模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)包生成模塊等。所述外圍輔助電路包括但不限于支持微處理器或嵌入式處理器正常運(yùn)行的E2PR0M或FLASH等電路。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路可以控制電機(jī)的開與關(guān)，而且可以控制鉆頭旋轉(zhuǎn)的方向，可以通過按鍵、數(shù)控、定時(shí)或遙控等方式實(shí)現(xiàn)。所述的電流采集電路可以采樣電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的電流信息，從而獲取電機(jī)的功率。所述數(shù)字通信控制接口電路可以與位移測(cè)量裝置進(jìn)行數(shù)字通信和數(shù)據(jù)交互，并對(duì)位移測(cè)量裝置進(jìn)行控制。所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路可以對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，存儲(chǔ)方式包括USB、SD卡等方式，傳輸方式包括有線也可以是無線方式。
[0009]所述的位移測(cè)量裝置包括電阻式長度測(cè)量器，或光學(xué)距離探測(cè)器，或編碼計(jì)數(shù)器等。
[0010]所述的電源和配電裝置包括可以接220V的交流電源及適配器，或電池裝置。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果:
[0012]1、本發(fā)明可以在電鉆裝置鉆孔時(shí)同時(shí)獲得鉆孔的深度，如果目標(biāo)物體有層狀結(jié)構(gòu)，還可以測(cè)得分層的厚度信息。
[0013]2、本發(fā)明的電鉆裝置的鉆頭同時(shí)具備旋轉(zhuǎn)切削力和向前或向后的推力，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搭載不同的載體能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、數(shù)控或遙控等鉆孔作業(yè)，并獲取孔深或具備層狀物理的層厚等信息。
【附圖說明】
[0014]圖1為隨鉆測(cè)量的電鉆裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]包括:電路盒1、頂支架2、側(cè)支架3、電動(dòng)機(jī)固定桿4、電動(dòng)機(jī)5、滑槽6、滑軌7、鉆頭固定夾8、異型螺母桿9、雙螺紋鉆頭10和推力彈簧IUA端到B端指示滑槽6與頂支架2之間一側(cè)滑軌7的電阻。
[0016]圖2隨鉆測(cè)量的電鉆裝置的側(cè)視圖。
[0017]包括:電路盒1、頂支架2、側(cè)支架3、電動(dòng)機(jī)固定桿4、電動(dòng)機(jī)5、滑槽6、滑軌7、鉆頭固定夾8，、異型螺母桿9、雙螺紋鉆頭10和推力彈簧11 J端到B端指示滑槽6與頂支架2之間一側(cè)滑軌7的電阻。
[0018]圖3隨鉆測(cè)量的電鉆裝置控制測(cè)量電路示意圖。
[0019]圖4隨鉆測(cè)量的電鉆裝置應(yīng)用于無人機(jī)平臺(tái)進(jìn)行海冰厚度監(jiān)測(cè)的示意圖。
[0020]包括:無人機(jī)本體401，隨鉆測(cè)量的電鉆裝置402，攝像裝置403和目標(biāo)海冰冰層404。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0022]實(shí)施例1
[0023]參照?qǐng)D1和2所示，本實(shí)施例的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，包括結(jié)構(gòu)體、控制測(cè)量電路、位移測(cè)量裝置和電源和配電裝置。
[0024]本實(shí)施例中隨鉆測(cè)量的電鉆裝置的結(jié)構(gòu)體包括電路盒1、頂支架2、側(cè)支架3、電動(dòng)機(jī)固定桿4、電動(dòng)機(jī)5、滑槽6、滑軌7、鉆頭固定夾8、異型螺母桿9、雙螺紋鉆頭10和推力彈簧U。所述的兩個(gè)側(cè)支架2底部與被測(cè)物體向連，所述電鉆設(shè)備工作時(shí)，使雙螺紋鉆頭10與被鉆目標(biāo)物體表面保持垂直。所述的雙螺紋鉆頭10，在靠近鉆頭外端的螺紋為適合旋轉(zhuǎn)切削物體的麻花鉆螺紋，接近電動(dòng)機(jī)5與異型螺母桿9相連的部分為螺栓螺紋，異型螺母桿9與雙螺紋鉆頭10的螺栓螺紋相匹配，該螺距和電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速控制了鉆頭旋轉(zhuǎn)推出和收回平動(dòng)的速度。電動(dòng)機(jī)固定桿4與電動(dòng)機(jī)5固連，兩端與兩個(gè)滑槽6相連，然后再與兩個(gè)滑軌7相連，滑軌7與兩個(gè)側(cè)支架3固連;電動(dòng)機(jī)5通過鉆頭固定夾8與雙螺紋鉆頭10相連，異形螺母桿9通過螺紋與雙螺紋鉆頭10螺栓螺紋部分相連，然后兩端分別與兩個(gè)側(cè)支架3固連;推力彈簧22與頂支架2和電動(dòng)機(jī)5相連，提供沿雙螺紋鉆頭10向外方向的推力。當(dāng)電動(dòng)機(jī)5順異型螺母桿9中的螺母螺紋旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)5、鉆頭固定夾8、雙螺紋鉆頭10、電動(dòng)機(jī)固定桿4和兩個(gè)滑槽6將作為整體，沿滑軌7順雙螺紋鉆頭10方向相外旋出，從而鉆進(jìn)目標(biāo)物體;反之，當(dāng)電動(dòng)機(jī)5逆異型螺母桿9中的螺母螺紋旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)5、鉆頭固定夾8、雙螺紋鉆頭10、電動(dòng)機(jī)固定桿4和兩個(gè)滑槽6將作為整體，沿滑軌7順雙螺紋鉆頭10方向向內(nèi)收回，從而恢復(fù)原位，完成一次鉆孔作業(yè)。
[0025]本實(shí)施例中隨鉆測(cè)量的電鉆裝置的位置測(cè)量裝置采用電阻式長度測(cè)量器，電源和配電裝置采用外接220V交流電。本實(shí)施例中隨鉆測(cè)量的電鉆裝置的電阻式長度測(cè)量器電路、電源和配電裝置適配電路和控制測(cè)量電路全部在電路盒I中，起到保護(hù)作用。
[0026]參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中隨鉆測(cè)量的電鉆裝置的控制測(cè)量電路，包括嵌入式處理器1I，外圍輔助電路102，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路103、電流采樣電路104，數(shù)字通信控制接口電路105和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路106。所述嵌入式處理器101采用ARM芯片實(shí)現(xiàn)，包括時(shí)間計(jì)時(shí)模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)包生成模塊等;所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路103控制電機(jī)的開關(guān)與旋轉(zhuǎn)方向，本實(shí)施例通過按鈕實(shí)現(xiàn)電機(jī)的開關(guān)與旋轉(zhuǎn)方向的控制;所述電流采樣電路104采樣電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路103的電流，進(jìn)而得到電動(dòng)機(jī)工作功率隨時(shí)間的變化值;所述數(shù)字通信控制接口電路通過控制線路電平控制電阻式長度測(cè)量器的工作狀態(tài)，并采用RS232串口電路接收電阻式長度測(cè)量器測(cè)量數(shù)據(jù);所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路采用SD卡存儲(chǔ)電路。
[0027]參照?qǐng)D1和2，滑軌7使用電阻均勻的材料制作，電阻式長度測(cè)量器測(cè)量滑槽6與頂支架2之間一側(cè)滑軌7的A到B點(diǎn)的電阻，由于滑軌7的A到B點(diǎn)的電阻與長度成正比，在嵌入式處理器101和數(shù)字通信控制控制接口電路105的控制下可以獲取滑軌7的A到B點(diǎn)的長度隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)。
[0028]本實(shí)施例中隨鉆測(cè)量的電鉆裝置測(cè)量孔深或具備層狀結(jié)構(gòu)物體層厚的原理如下:由于電機(jī)功率在空載，即沒有接觸目標(biāo)物體空負(fù)載旋轉(zhuǎn)時(shí)功率較低，在接觸目標(biāo)物體鉆孔時(shí)電機(jī)輸出功率高，并在鉆孔過程中電機(jī)維持較高功率輸出，當(dāng)目標(biāo)物體為層狀結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)鉆頭鉆透物體后電動(dòng)機(jī)功率又恢復(fù)空載低功率狀態(tài)。如上所述，通過電流采樣電路104可以獲取電動(dòng)機(jī)工作功率隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)，通過電阻式長度測(cè)量器可以獲取滑軌7的A到B點(diǎn)的長度隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)，在嵌入式處理器101的數(shù)據(jù)處理模塊中通過簡(jiǎn)單變量轉(zhuǎn)換計(jì)算，可以獲取滑軌7的A到B點(diǎn)的長度與電動(dòng)機(jī)205輸出功率曲線，其中高功率輸出對(duì)應(yīng)的A到B點(diǎn)的長度變化距離即為孔深或?qū)雍穸取?br>[0029]實(shí)施例2
[0030]本實(shí)施例的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其不同之處在于:位移測(cè)量裝置采用激光測(cè)距儀，測(cè)量滑軌7的A到B點(diǎn)的長度，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量孔深或厚度的精度高。
[0031]實(shí)施例3
[0032]本實(shí)施例的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其不同之處在于:位移測(cè)量裝置采用編碼計(jì)數(shù)器，在鉆頭固定夾8安裝編碼計(jì)數(shù)器測(cè)量雙螺紋鉆頭10正向和反向旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，根據(jù)雙螺紋鉆頭10螺栓螺紋的螺距，計(jì)算獲取滑軌7的A到B點(diǎn)的長度。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量孔深或厚度的精度高。此外，其控制測(cè)量電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路采用遙控方式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路采用無線傳輸方式，其優(yōu)點(diǎn)是無須現(xiàn)場(chǎng)人工操作，更容易遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化。
[0033]實(shí)施例4
[0034]參照?qǐng)D4，本實(shí)施例的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置應(yīng)用與無人機(jī)平臺(tái)的海冰厚度監(jiān)測(cè)。本實(shí)施例中，包括無人機(jī)本體401，隨鉆測(cè)量的電鉆裝置402，攝像裝置403和目標(biāo)海冰冰層404。本實(shí)施例的一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置402其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其不同之處在于:其搭載的平臺(tái)為四旋翼式無人機(jī)平臺(tái)，可以利用無人機(jī)靈活，快速的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)大范圍海冰厚度冰情要素的探測(cè)，對(duì)冰情監(jiān)測(cè)，尤其是海冰災(zāi)害的冰情監(jiān)測(cè)可以發(fā)揮重要作用。其控制電路采用遙控方式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路采用無線傳輸方式，結(jié)合無人機(jī)的視頻設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控操作，安全而且高效。
[0035]以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限定性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)時(shí)方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，其特征在于包括結(jié)構(gòu)體、控制測(cè)量電路、位移測(cè)量裝置、電源和配電裝置。2.權(quán)利要求1所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述結(jié)構(gòu)體包括電路盒(I)、頂支架(2)、側(cè)支架(3)、電動(dòng)機(jī)固定桿(4)、電動(dòng)機(jī)(5)、滑槽(6)、滑軌(7)、鉆頭固定夾(8)、異型螺母桿(9)、雙螺紋鉆頭(10)和推力彈簧(11)。3.權(quán)利要求2所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述的結(jié)構(gòu)體中的雙螺紋鉆頭是指在靠近鉆頭外端的螺紋為鉆頭螺紋，在接近電機(jī)與異型螺母桿相連的部分的螺紋為螺栓螺紋，異型螺母桿與雙螺紋鉆頭的螺栓螺紋相匹配。4.權(quán)利要求3所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述的結(jié)構(gòu)體中的電動(dòng)機(jī)固定桿(4)與電動(dòng)機(jī)(5)固定，兩端與兩個(gè)滑槽(6)相連，然后再與兩個(gè)滑軌(7)相連，滑軌(7)與兩個(gè)側(cè)支架(3)固定，電動(dòng)機(jī)(5)通過鉆頭固定夾(8)與雙螺紋鉆頭(10)相連，異形螺母桿(9)通過螺紋與雙螺紋鉆頭(10)，然后兩端與支架固定，推力彈簧(11)與頂支架(2)和電動(dòng)機(jī)(5)相連，提供沿鉆頭向外方向的推力。5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述控制測(cè)量電路包括:微處理器或嵌入式處理器，以及外圍輔助電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路、電流采集電路、數(shù)字通信控制接口電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路。6.權(quán)利要求5所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述控制測(cè)量電路中的微處理器或嵌入式處理器包括時(shí)間計(jì)時(shí)模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)包生成模塊。7.權(quán)利要求6所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述控制測(cè)量電路中的外圍輔助電路包括支持微處理器或嵌入式處理器正常運(yùn)行的E2PROM或FLASH等電路;所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路可以控制電機(jī)的開與關(guān)，而且可以控制鉆頭旋轉(zhuǎn)的方向，可以通過按鍵、數(shù)控、定時(shí)或遙控方式實(shí)現(xiàn);所述電流采集電路可以采樣電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的電流信息，從而獲取電機(jī)的功率;所述數(shù)字通信控制接口電路可以與位移測(cè)量裝置進(jìn)行數(shù)字通信和數(shù)據(jù)交互，并對(duì)位移測(cè)量裝置進(jìn)行控制;所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸電路可以對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。8.權(quán)利要求1-4，6和7中任一項(xiàng)所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述位移測(cè)量裝置為電阻式長度測(cè)量器，或光學(xué)距離探測(cè)器，或編碼計(jì)數(shù)器。9.權(quán)利要求5所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置，所述位移測(cè)量裝置為電阻式長度測(cè)量器，或光學(xué)距離探測(cè)器，或編碼計(jì)數(shù)器。10.權(quán)利要求1_4，6，7，9中任一項(xiàng)所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置用于隨鉆測(cè)量孔洞深度或者層結(jié)構(gòu)物體厚度的用途。11.權(quán)利要求10所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置用于隨鉆測(cè)量冰面厚度的用途。12.權(quán)利要求10所述的隨鉆測(cè)量的電鉆裝置用于搭載無人機(jī)進(jìn)行隨鉆測(cè)量孔洞深度或者層結(jié)構(gòu)物體厚度的用途。
【文檔編號(hào)】E21B15/00GK105927150SQ201610220644
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】白偉華
【申請(qǐng)人】白偉華