一种墙面混凝土质量检测用取样钻孔装置及钻孔方法

1.本发明涉及混凝土质量检测技术领域，具体涉及一种墙面混凝土质量检测用取样钻孔装置及钻孔方法。


背景技术：

2.生活中很多建筑多是通过由水泥、沙石等与水搅拌制得的混凝土建造而成，由于其混凝土的质量与安全隐患息息相关，为此常需使用取样钻孔装置对混凝土进行钻孔取样，以便对其质量进行检测。
3.现有的墙面混凝土质量检测用取样钻孔装置，一般不便于与墙面进行稳定固定，并且不便于控制钻头钻孔的深度，后期取样的准确率低，以及不便于对各种高度的墙面都进行取样，因此，我们提出一种墙面混凝土质量检测用取样钻孔装置及钻孔方法，以便于解决上述提出的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种建筑墙面的混凝土质量检测用取样钻孔装置及钻孔方法，以解决上述背景技术中提出的现有的墙面混凝土质量检测用取样钻孔不便于与墙面进行稳定固定，和不便于控制钻头钻孔的深度，后期取样的准确率低的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包括架体、升降装置、钻孔装置，其中升降装置固定在架体底部，升降装置包括升降电机，升降电机输出轴连接有钻孔装置，并控制钻孔装置上下运动；钻孔装置包括钻孔电机、传动电机和支座，钻孔电机输出轴端部连有钻头，传动电机输出轴与钻孔电机之间设有传动装置，以保证传动电机控制钻孔电机水平运动；传动电机与支座固定连接，支座四角处开有水平的通孔，通孔中插入螺栓，螺栓伸出支座外的部分套接有内支腿，内支腿外设有外支腿，外支腿固定在支座上，内支腿与螺栓螺纹连接，内支腿端部装有压力传感器；压力传感器上连有plc控制系统，plc控制系统分别与钻孔电机和传动电机相连，plc控制系统根据压力传感器的数据，向钻孔电机和传动电机发出对应的变速指令。
6.一种墙面混凝土质量检测用取样钻孔装置的钻孔方法是：
7.第一步，通过移动轮将整个装置移动到取样的位置，然后通过转动支杆，让支杆升降，直到支杆抵到地面，对整个装置在钻孔取样的过程中提供一个稳定的大环境；
8.第二步，根据所需钻孔取样的高度，开启升降电机，带动钻孔装置上下运动；
9.第三步，当钻孔装置到达指定高度的时候，转动支座上的四个螺栓，带动内支腿水平移动，所有内支腿抵到墙面时，其上的压力传感器会显示受力数值，当四只内支腿的压力显示数值相同时，即表示装置已在墙面固定好；
10.第四步，控制传动电机和钻孔电机配合进行作业，在传动电机和钻孔电机带动下，钻头进行水平旋转运动，通过plc控制系统控制钻头钻孔深度及高度，从而便于使后期取样更加准确；
11.第五步，钻孔取样结束后先转动螺栓，使内支腿离开墙面，然后控制升降电机使钻孔装置下降，保证整个装置的重心稳定后，再转动支杆离开地面，整个装置重新处于可移动状态。
12.使用本发明的有益效果是：增加压力传感器与plc控制系统，提高了钻孔精确度，便于与墙面进行稳定固定，并且便于控制钻头钻孔的深度，便于控制取样的具体位置，考虑到了墙面存在的不平整的可能性，进一步地保证了应用后的取样准确率。
附图说明
13.图1为本发明正视结构示意图。
14.图2为本发明钻孔装置的正面剖面结构示意图。
15.图3为本发明钻孔装置的俯视剖面结构示意图。
16.图4为本发明支腿结构的局部结构示意图。
17.图5为本发明钻孔装置右视结构示意图。
18.图6为本发明钻孔装置左视剖面结构示意图。
19.图7为本发明右视局部剖面结构示意图。
20.图8为本发明俯视结构示意图。
21.图9为本发明升降装置俯视结构示意图。
22.图10为神经网络预测模型系统框图。
23.图11为plc控制系统各模块工作原理框图。
24.图12为plc控制系统逻辑框图。
25.附图标记包括：
26.1为钻孔装置，1.1为支座，1.2为齿条，1.3为螺栓，1.31为螺栓头，1.32为螺栓杆，1.33为环形凸台，1.4为外支腿，1.5为连接板，1.6为支撑套，1.7为钻头，1.8为钻孔电机，1.9为支撑块，1.10为内支腿，1.11为齿轮，1.12为传动电机，1.13为刻度尺，1.14为插栓，1.15为轴承，1.16为压力传感器，1.17为滑道；
27.2为升降装置，2.1为支杆，2.2为架体，2.21为底板，2.22为配重块，2.3为移动轮，2.4为升降电机，2.5为螺杆，2.6为高度调节板，2.7为托板，2.8为滑柱。
具体实施方式
28.为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
29.如图1-12所示，本发明公开了一种墙面混凝土质量检测用取样钻孔装置及钻孔方法，它包括架体2.2、升降装置2、钻孔装置1，其中所述架体2.2包括底板2.21和设在底板2.21四角上的支撑杆，支撑杆顶部之间设有连杆，底板2.21底部设有移动轮2.3，底板2.21左侧水平延伸，延伸出的底板上设有配重装置，该配重装置顶部与支撑杆顶部之间设有连杆；
30.所述升降装置2包括升降电机2.4，升降电机上装有编码器，用于对升降电机旋转圈数进行统计，并将统计后的数字输入到模拟控制模块中，升降电机2.4固定在底板2.21
上，升降电机2.4输出轴向上垂直于底板2.21，并连接有螺杆2.5；该螺杆2.5外周螺纹连接有高度调节板2.6，通过升降电机2.4带动螺杆2.5旋转，使高度调节板2.6进行上下直线运动，该高度调节板2.6顶部固定有托板2.7；
31.所述钻孔装置1包括支座1.1、钻孔电机1.8和传动电机1.12，支座1.1垂直固定在托板2.7上面，支座1.1四角处开有水平的通孔，通孔中插入螺栓1.3，螺栓1.3尾部伸出到支座1.1右侧，并套接有支腿；该支腿包括外支腿1.4和内支腿1.10，外支腿1.4固定在支座1.1上，内支腿1.10与螺栓1.3螺纹活动连接，内支腿1.10端部设有支撑座；外支腿1.4之间设有连接板1.5，内支腿1.10上装有压力传感器1.16，压力传感器1.16上连有plc控制系统，plc控制系统分别与钻孔电机1.8和传动电机1.12相连，plc控制系统根据压力传感器1.16的数据，向钻孔电机1.8和传动电机1.12发出对应的变速指令；plc控制系统包括模拟控制模块、逻辑控制模块、多机通信模块、时序控制模块；模拟控制模块通过对神经网络进行计算以完成压力传感器差值的计算，包括实时计算整个装置工作过程中压力传感器的差值，最后将预测差值和实时差值转化为电信号提供给逻辑控制模块进行判断和控制；逻辑控制模块在接受模拟控制模块的电信号后转化为数字信号进行判断，根据判断结果控制钻头的运动；多机通信模块和压力传感器、钻孔电机以及传动电机相连接，负责向模拟控制模块输送压力传感器的电信号，也向钻孔电机和传动电机输送逻辑控制模块进行判断后所发出的命令信号；时序控制模块和模拟控制模块、逻辑控制模块及多机通信模块均有连接，保证整个电路的稳定性和有序性。支座1.1左侧中心处设有传动电机1.12，该传动电机1.12输出轴向下垂直于底板2.21设置，传动电机1.12输出轴上连有齿轮1.11，该齿轮1.11上啮合连接齿条1.2，该齿条1.2水平设置，支座1.1在与齿条1.2相交处开有过孔，以便齿条穿过，齿条1.2上嵌有刻度尺1.13，该过孔下方设有用于对齿条1.2起支撑作用的支撑块1.9，支撑块1.9设在支座1.1左侧并与支座1.1固定连接；齿条1.2另一端固定连接有钻孔电机1.8，钻孔电机1.8设在支座1.1右侧，钻孔电机1.8输出轴水平设置，并连接有钻头1.7，钻头1.7穿过连接板1.5；钻孔电机1.8外套设有支撑套1.6，支撑套1.6与齿条1.2固定连接。
32.所述钻孔电机1.8与配重装置分别设在架体两端；该配重装置包括配重块2.22，配重块2.22从上至下贯穿有支杆2.1，支杆2.1与配重块2.22螺纹连接，支杆2.1底部固定有支撑板，通过旋转支杆2.1，可使支撑板底部落在地面上，增加整体稳固性。
33.所述托板2.7两侧边上开有圆孔，该圆孔中插入滑柱2.8，滑柱2.8垂直于托板2.7，滑柱2.8顶面与连杆固定连接，滑柱2.8底面与支架底板2.21固定连接，滑柱2.8的设置可以提高托板2.7上下运动时的稳定性，进而提升钻孔装置的稳定性；
34.所述升降装置2为2个，平行地设在底板2.21两侧。外支腿1.4横截面呈c形，一面无实体，方便内支腿1.10的安装。外支腿1.4与内支腿1.10尾部开有相互重合的滑道1.17，滑道1.17中插入插栓1.14，以固定内支腿1.10与外支腿1.4的相对位置。螺栓1.3包括螺栓头1.31和螺栓杆1.32，螺栓头1.31与螺栓杆1.32为焊接连接，螺栓杆1.32中部设有环形凸台1.33，对应的圆通孔内壁开有环形凹槽，该环形凸台远离螺杆头1.31一侧端面与通孔一侧端面平齐，螺栓1.3限位在支座1.1中。支撑套1.6与刻度尺1.13上均设有多个孔，便于对传动电机1.12和钻孔电机1.8进行散热。支撑块1.9上设有圆槽，该圆槽内设有用于与传动电机输出轴配合连接的轴承1.15。支撑块1.9上设有用于齿条滑过的滑槽。
35.本装置结构原理如下：钻孔装置和托板固定连接，托板和高度调节板固定连接，同
时托板和焊接在架体上的滑柱滑动配合，高度调节板和螺杆螺纹配合，螺杆和升降电机轴连接，升降电机工作带动螺杆旋转，高度调节板因和螺纹配合而产生竖直方向上的运动，从而带动和高度调节板固定连接的托板沿着滑柱上下运动，以实现上方钻孔取样装置的采样高度变化，上部的钻孔装置来完成对于不同高度上的墙面的采样。钻孔取样原理是支座右侧固定连接有支腿，支腿包括的内支腿与外支腿通过插栓保持滑动连接，支座的四角支腿都贯穿连接有螺栓，螺栓和内支腿螺纹连接，支腿的端部之间固定连接有连接板，外支腿和支座通过焊接固定连接，支撑块位于支座的左侧，且支撑块的内侧连接有齿轮，齿轮的上侧连接有传动电机的输出轴，齿轮的下侧连接有轴承，齿轮的后侧啮合连接有齿条，齿条的后端内侧镶嵌连接有刻度尺，且齿条的右侧贴合连接有支撑套，支撑套的内侧安装有钻孔电机，且钻孔电机的输出轴固定连接有钻头。当墙面平整且与地面垂直时，内支腿在同样的伸长量的情况下能保证取样的正确性，当遇到墙面不平整的情况，同样的伸长量则并不适合，所述四个内支腿上的四个压力传感器得到的值相同的情况下才可保证取样的正确性。同时在内支腿底部有压力传感器，压力传感器连有plc控制系统，plc控制系统分别与钻孔电机和传动电机相连，plc控制系统根据压力传感器的数据，向钻孔电机和传动电机发出对应的变速指令，来调整钻头的深度及高度。
36.其中，外支腿与连接板为一体化结构，且移动轮与底板通过螺钉固定连接；
37.其中，螺栓与支座构成不可拆卸结构，且螺栓的中部呈“干”字型结构；螺栓的螺栓头装配前与螺栓的杆部分离，当螺栓的杆部从支座左侧插入后，在支座上端完成螺栓头部和杆部的焊接以保证螺栓和支座形成不可拆卸结构；
38.其中，在安装完螺栓后，外支腿和支座通过焊接进行固定连接；
39.其中，外支腿一面无实体，方便内支腿的安装；
40.其中，支撑块和支座均为齿条提供可容纳齿条滑动的滑槽结构，且刻度尺与齿条镶嵌连接；
41.其中，支撑套与齿条为螺栓固定连接，且钻孔电机与支撑套嵌套连接，并且钻头贯穿于支撑套的内部。使用墙面混凝土质量检测用取样钻孔装置的钻孔方法是：
42.第一步，通过移动轮将整个装置移动到取样的位置，然后通过转动支腿a，让支腿a进行升降，直到支腿a抵到地面，对整个装置在钻孔取样的过程中提供一个稳定的大环境；
43.第二步，根据所需钻孔取样的高度，开启升降电机，带动螺栓转动，螺栓和高度调节板相互配合，高度调节板进行竖直向上的运动，同时托板沿着滑柱完成竖直方向上的运动，以托起钻孔装置上下运动；
44.第三步，当钻孔装置到达指定高度的时候，转动支座上的四个螺栓，带动内支腿水平移动，所有内支腿抵到墙面时，其上的压力传感器会显示受力数值，当四只内支腿的压力显示数值相同时即在墙面上固定已好；
45.第四步，控制传动电机和钻孔电机配合进行作业，在传动电机和钻孔电机带动下，钻头进行水平旋转运动，通过plc控制系统控制钻头钻孔深度，从而便于使后期取样更加准确；
46.第五步，钻孔取样结束后先转动螺栓，使内支腿离开墙面，然后控制升降电机使钻孔装置下降，保证整个装置的重心稳定后，再转动支杆离开地面，整个装置重新处于可移动状态。
47.其中plc控制系统包括模拟控制模块、逻辑控制模块、多机通信模块、时序控制模块，其中模拟控制模块利用神经网络模型预测出压力传感器的数值变化范围。神经网络模型预测数值的原理是：基于大量的实验与仿真，为预测模型的训练提供样本数据，使用sigmoid激活函数：令s表示一个已知输入样品的标号，当第s个样品的原始数据输入到网络时，相应的输出单元状态记为隐单元状态记为输入单元状态记为此处下标i，j，k依次对应于输出层、中间层及输入层。在这一约定下，从中间层到输出层的权记为w
ij
，从输入层到中间层的权记为如果两个权值都已确定，对于任何一组确定的输入，网络中的每一个单元的值都不难确定。对于样品输入s而言，隐单元j的输入是相应的输出状态是由此，输出单元i所接收到的迭加信号是网络的最终输出是其中的两个权值可选择不同方法的计算来确定其数值，通过改变i，j，k的数值最后确定得到的神经网络的输出值即为我们所需要的压力传感器的差值。
48.在实际工程作业中钻头一开始通过预设的转速和前进速度进行钻孔取样的工作，同时会使用到神经网络模型所预测出的的压力传感器的数值变化范围，在钻孔取样的过程中因为钻头前进会受到阻力，所以内支腿上的压力传感器显示的数值会减小，plc控制系统通过收集内支腿上压力传感器显示的数值和压力传感器在工作前抵到墙面时显示的数值差来进行控制钻头转速和前进速度的工作。如果在钻孔取样过程中这个差值一直在预设的可允许范围内，则plc控制系统不做改变，当钻孔深度达到预设深度后停止工作；如果钻孔取样过程中的差值大于预设的可允许范围后，plc控制系统会加大钻头的转速，当这个差值达到正常范围内后钻头以该转速进行钻孔取样工作直到预设深度；若钻孔取样过程中的差值大于预设范围后且无论怎样增大转速该差值都无法回到正常范围甚至发生了钻头无法深入的情况，这时，plc控制系统会暂时停止钻孔取样的工作并不断控制钻头前进后退的动作完成鸟啄的状态直到钻头钻过钢筋后压力传感器的差值再度回到正常数值，当钻头钻孔深度到达预设位置后再次完成钻孔取样的工作。
49.本发明通过传动电机和钻孔电机进行作业，便于使齿轮在支撑块的支撑与限位下带动齿条进行水平运动，从而便于使钻孔电机带动钻头进行水平移动和转动，之后进一步可根据齿条后端内侧镶嵌的刻度尺及plc控制系统，控制钻头钻孔的深度与高度；由于轴承与支撑块卡和连接，支撑套与齿条螺栓固定连接，以及支撑套呈多孔状结构，因此便于钻孔电机等零件进行散热和拆卸检修更换，从而便于使该装置的使用寿命长；通过转动螺栓可对内支腿进行调节，在四个内支腿上放置的压力传感器可保证在墙面不平整的情况下进一步保证了取样的准确性。
50.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明
的构思，均属于本专利的保护范围。