一种长度测量装置及测量方法与流程

本发明属于工程机械技术领域，特别是涉及一种用于长螺旋多功能钻机钻杆钻孔长度测量的长度测量装置及测量方法。

背景技术：

目前工程机械的钻机类的钻孔长度计算包括如下两种方法：第一种、人工测量；第二种、在旋转导绳轮上安装旋转编码器测量。第一种人工测量的方法，不仅体力劳动繁重而且测量误差大。而第二种在旋转导绳轮上安装旋转编码器测量，其旋转编码器安装位置结构比较复杂，对环境要求高，而钻机类机器施工现场环境灰尘、泥土、油污多，施工环境差，因此造成旋转编码器的故障频发，维修成本增加，旋转编码器本身价格也比较高。

其中现有钻孔长度计算方法还包括如下：专利号201410846931.3公开的一种钻孔深度测量方法，包括以下步骤：1)安装轮式测深装置与钻杆配合，轮式测深装置包括固定架和转动装配于固定架上的轮架、转动装配于轮架上的转轮，转轮的转动轴线与轮架的转动轴线垂直并存在设定的偏心距离，将转轮压紧贴合在钻杆上并保证轮架转动轴线与钻杆轴线垂直相交；2)在钻杆工作时，用位移传感器采集转轮转动的位移信号，用角度传感器采集轮架相对于钻杆轴线转动的角度信号，位移传感器的实时位移信号△L与转轮所接触的钻杆运动质点的运动实时轨迹展开线长度一致，角度传感器的实时角度信号与转轮所接触的运动质点相对于钻杆轴线的夹角角度一致；3)设定轮架正反向转动的初始角度位置及钻杆移动的正向，根据所述角度信号值、三角函数公式计算△L在钻杆轴线方向上的正向或反向的有方向性的分量L，对分量L求和得出钻孔深度。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种长度测量装置及测量方法，其结构简单，安装方便，制造成本低，测量精度高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种长度测量装置，包括齿轮盘、安装板、接近开关和控制器，所述接近开关包括第一接近开关和第二接近开关，所述齿轮盘安装在固定轴上，且所述齿轮盘的左端面与所述固定轴上导绳盘的端面相贴合并相连接；

位于所述齿轮盘的右侧，在所述固定轴上还安装有所述安装板，所述安装板与所述齿轮盘平行相间设置；

所述安装板上安装有所述第一接近开关和第二接近开关，所述第一接近开关和第二接近开关对准所述齿轮盘上的齿，所述第一接近开关和第二接近开关均与所述控制器相连接；所述第一接近开关和第二接近开关同时得到不同的脉冲信号。

进一步地，所述齿轮盘的右端面与所述第一接近开关的检测面的相间距离小于所述第一接近开关的感应距离；所述齿轮盘的右端面与所述第二接近开关的相间距离小于所述第二接近开关的感应距离。

进一步地，所述第一接近开关和第二接近开关对准所述齿轮盘上的不同齿。

进一步地，所述第一接近开关和第二接近开关的检测面积相同且小于所述齿轮盘的齿宽。

进一步地，所述第一接近开关和第二接近开关的检测面积小于所述齿轮盘相邻齿之间的齿间距。

进一步地，所述长度测量装置还包括显示屏，所述显示屏与所述控制器相连接。

进一步地，所述导绳盘通过轴承安装于所述固定轴上。

本发明提供的一种长度测量装置的测量方法，包括如下步骤：

钻杆上提或下放以带动导绳盘上的绳相对于导绳盘缠绕或松脱，从而带动导绳盘相对于固定轴顺时针旋转或逆时针旋转，导绳盘旋转以带动与其相连接的齿轮盘同步旋转，齿轮盘旋转以使得齿轮盘上的齿接近或离开第一接近开关和第二接近开关，齿轮盘上的齿接近第一接近开关和第二接近开关时，第一接近开关和第二接近开关同时得到不同的脉冲信号，从而第一接近开关和第二接近开关同时得到不同的数值，且第一接近开关和第二接近开关将得到的不同的脉冲信号传输给控制器，通过控制器比较第一接近开关和第二接近开关的数值大小，以确定齿轮盘的旋转方向，确定齿轮盘的旋转方向后根据第一接近开关或第二接近开关输出的脉冲信号数以计算钻杆上提或下放的长度，从而得到钻杆钻孔长度。

进一步地，控制器接收到第一接近开关和第二接近开关的不同的脉冲信号后，通过显示屏显示第一接近开关和第二接近开关的脉冲信号，同时通过显示屏显示第一接近开关和第二接接开关输出的脉冲信号数，并显示齿轮盘旋转方向以及计算得到的钻杆钻孔长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明通过在导绳盘上连接齿轮盘，以实现导绳盘与齿轮盘同步旋转，齿轮盘旋转以使得齿轮盘上的齿接近两接近开关时，两接近开关同时得到不同的脉冲信号，并将脉冲信号传输给控制器，通过控制器比较两接近开关的数值，以确定齿轮盘的旋转方向，并通过两接近开关的脉冲信号数以计算钻杆钻孔长度，本发明结构简单，制造成本低，安装方便，测量精确，效率高，环境适应性强，大大降低了维修成本，本发明摆脱了人工测量带来的繁重体力劳动和测量误差大以及测量效率低的问题，同时摆脱了安装旋转编码器测量带来的环境要求高，产品成本高和维修成本高的问题。

2、本发明的两接近开关与齿轮盘右端面的相间距离小于两接近开关的感应距离，齿轮盘始终处于感应范围内，因而当齿轮盘旋转而使得齿轮盘上的齿接近两接近开关时，两接近开关便立即得到脉冲信号，检测迅速，效率高。

3、本发明的控制器接收到的两接近开关的脉冲信号通过显示屏显示，且显示屏同时显示两接近开关的脉冲信号数，以及齿轮盘旋转方向以及计算得到的钻杆钻孔长度，以方便操作人员通过显示屏便可以直观清楚地知晓钻杆钻孔长度，使用方便简单。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的齿轮盘与接近开关的位置示意图。

图3为本发明实施例的安装板的结构示意图。

上述附图标记：

1固定轴，2轴承，3导绳盘，4绳，5齿轮盘，6安装板，7接近开关，8导线

7.1第一接近开关，7.2第二接近开关。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例

如图1-3所示，本发明提供的一种长度测量装置，包括齿轮盘5、安装板6、接近开关7和控制器(图中未画出)，所述接近开关7包括第一接近开关7.1和第二接近开关7.2，所述齿轮盘5安装在固定轴1上，且所述齿轮盘5的左端面与所述固定轴1上导绳盘3的端面相贴合并相连接；位于所述齿轮盘5的右侧，在所述固定轴1上还安装有所述安装板6，所述安装板6与所述齿轮盘5平行相间设置；所述安装板6上安装有所述第一接近开关7.1和第二接近开关7.2，所述第一接近开关7.1和第二接近开关7.2对准所述齿轮盘5上的齿，所述第一接近开关7.1和第二接近开关7.2均与所述控制器相连接；所述第一接近开关7.1和第二接近开关7.2同时得到不同的脉冲信号。

具体地，齿轮盘5与导绳盘3通过固定螺钉9相连接。两接近开关7通过导线8与控制器相连接。导绳盘3通过轴承2安装于固定轴1上，以通过轴承2实现导绳盘3相对于固定轴1的转动。

所述齿轮盘5的右端面与所述第一接近开关7.1的检测面的相间距离小于所述第一接近开关7.1的感应距离；所述齿轮盘5的右端面与所述第二接近开关7.2的相间距离小于所述第二接近开关7.2的感应距离。从而使得齿轮盘5始终处于感应范围内，因而当齿轮盘5旋转而使得齿轮盘5上的齿接近两接近开关7时，两接近开关7便立即得到脉冲信号，检测迅速，效率高。如第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的感应距离为4mm，则齿轮盘5的右端面相距第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的检测面的距离小于4mm。

所述第一接近开关7.1和第二接近开关7.2对准所述齿轮盘5上的不同齿。本发明的第一接近开关7.1和第二接近开关7.2可对准齿轮盘5上相同的一个齿，也可以是第一接近开关7.1和第二接近开关7.2分别对准两相邻的齿，同时还可以是第一接近开关7.1和第二接近开关7.2相隔一齿后对准相应的两齿，对应的还可以是相隔两齿、三齿等，其第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的设置根据实际需求而定。如图2所示，第一接近开关7.1和第二接近开关7.2分别对准齿轮盘5上的相邻两齿，其中第一接近开关7.1对准齿轮盘5的一齿的左边沿，第二接近开关7.2对准相邻齿的右边沿。

所述第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的检测面积相同且小于所述齿轮盘5的齿宽。所述第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的检测面积小于所述齿轮盘5相邻齿之间的齿间距。如齿轮盘5的齿宽为14mm，相邻齿之间的齿间距为14.8-17.9mm，对应的第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的检测面积选择

所述长度测量装置还包括显示屏(图中未画出)，所述显示屏与所述控制器相连接。

本发明提供的一种长度测量装置的测量方法，包括如下步骤：

钻杆上提或下放以带动导绳盘3上的绳4相对于导绳盘3缠绕或松脱，从而带动导绳盘3相对于固定轴1顺时针旋转或逆时针旋转，导绳盘3旋转以带动与其相连接的齿轮盘5同步旋转，齿轮盘5旋转以使得齿轮盘5上的齿接近或离开第一接近开关7.1和第二接近开关7.2，齿轮盘5上的齿接近第一接近开关7.1和第二接近开关7.2时，第一接近开关7.1和第二接近开关7.2同时得到不同的脉冲信号，从而第一接近开关7.1和第二接近开关7.2同时得到不同的数值，且第一接近开关7.1和第二接近开关7.2将得到的不同的脉冲信号传输给控制器，通过控制器比较第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的数值大小，以确定齿轮盘5的旋转方向，确定齿轮盘5的旋转方向后根据第一接近开关7.1或第二接近开关7.2输出的脉冲信号数以计算钻杆上提或下放的长度，从而得到钻杆钻孔长度。

其中导绳盘3带动齿轮盘5相对于固定轴1同步旋转时，安装板6相对于固定轴1固定不动，即两接近开关7在安装板6上固定不动。

具体地，如果第一接近开关7.1的数值大于第二接近开关7.2的数值时，控制器确定齿轮盘5为顺时针方向旋转，再根据第一接近开关7.1输出的脉冲信号数计算顺时针方向运行的钻杆钻孔长度；如果第二接近开关7.2的数值大于第一接近开关7.1的数值时，控制器确定齿轮盘5为逆时针方向旋转，再根据第二接近开关7.2输出的脉冲信号数计算顺时针方向运行的钻杆钻孔长度。

控制器接收到第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的不同的脉冲信号后，通过显示屏显示第一接近开关7.1和第二接近开关7.2的脉冲信号，同时通过显示屏显示第一接近开关7.1和第二接接开关7.2输出的脉冲信号数，并显示齿轮盘5旋转方向以及计算得到的钻杆钻孔长度。

本发明通过在导绳盘3上连接齿轮盘5，以实现导绳盘3与齿轮盘5同步旋转，齿轮盘5旋转以使得齿轮盘5上的齿接近两接近开关7时，两接近开关7同时得到不同的脉冲信号，并将脉冲信号传输给控制器，通过控制器比较两接近开关7的数值，以确定齿轮盘5的旋转方向，并通过两接近开关7的脉冲信号数以计算钻杆钻孔长度，本发明结构简单，制造成本低，安装方便，测量精确，效率高，环境适应性强，大大降低了维修成本，本发明摆脱了人工测量带来的繁重体力劳动和测量误差大以及测量效率低的问题，同时摆脱了安装旋转编码器测量带来的环境要求高，产品成本高和维修成本高的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。