一種全自動鑽孔機的製作方法
2023-05-20 10:50:26 1
本發明屬於鑽孔機技術領域，尤其涉及一種全自動鑽孔機。
背景技術：
目前，鑽孔機是指利用比目標物更堅硬、更銳利的工具通過旋轉切削或旋轉擠壓的方式，在目標物上留下圓柱形孔或洞的機械和設備統稱。也有稱為鑽機、打孔機、打眼機、通孔機等。通過對精密部件進行鑽孔，來達到預期的效果，鑽孔機有半自動鑽孔機和全自動鑽孔機，隨著人力資源成本的增加；大多數企業均考慮全自動鑽孔機作為發展方向。
多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)作為下一代移動通信系統的關鍵技術，由於處理器的硬體約束和處理能力受限，當處理器能夠獲得完整的信道狀態信息(Channel State Information,CSI)時，採用窮舉搜索可以獲得最優的調度結果，但是該方法複雜度高，實際中難以應用。一些次優的貪婪算法相繼被提出。貪婪算法根據特定的調度準則、採用迭代的方式逐步更新數據。
但是上述算法以系統和速率最大化為目標，通常選擇信道質量好的傳輸數據，信道質量差的數據無法獲得通信資源，導致檢測和定位不準確。
現有的算法在調度過程中依次選擇信道增益大的用戶，可能導致與已選通道之間存在較強幹擾的高增益通道被選擇，而與其它通道相互幹擾小但增益不夠大的通道得不到調度，致使速率降低。
綜上所述，傳統的鑽孔機容易發生意外事故，安全性能和工作效率低，同時無法保證鑽孔質量，鑽孔現場容易堆積粉塵、顆粒等汙染物，危害工作人員身心健康；智能化定位程度低。
技術實現要素：
本發明為解決傳統的鑽孔機容易發生意外事故，安全性能和工作效率低，同時無法保證鑽孔質量，鑽孔現場容易堆積粉塵、顆粒等汙染物，危害工作人員身心健康；智能化定位程度低的問題而提供一種全自動鑽孔機。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：一種全自動鑽孔機，設置有鑽孔機支撐臺和鑽孔機主支撐柱；所述鑽孔機支撐臺的內部安裝有集塵抽屜；所述集塵抽屜的一側安裝有負壓風機，且集塵抽屜的上方設置有集塵網；所述鑽孔機支撐臺的上方安裝有載物臺；所述鑽孔機支撐臺內部設置有縱向滑槽；所述鑽孔機主支撐柱安裝在縱向滑槽的上方，且鑽孔機主支撐柱的一側安裝有承接橫梁；
所述承接橫梁的下方安裝有鑽孔機承接板；所述鑽孔機承接板的內部設置有橫向滑槽；且鑽孔機承接板的下方設置有伸縮外臂；所述鑽孔機承接板的下方位於伸縮外臂的側邊位置設置有動力電機；所述伸縮外臂的內部安裝有定位傳感器裝置和定位處理器系統，且伸縮外臂的下方安裝有鑽孔裝置；所述鑽孔裝置上安裝有雷射收發裝置；且鑽孔裝置的底部安裝有鑽孔機頭；
所述雷射收發裝置和定位傳感器裝置均與定位處理器系統電性連接；所述動力電機、定位處理器和負壓風機均與外部控制器電性連接。
進一步，所述載物臺上設置有滑軌，所述滑軌上安裝有固定柱，所述固定柱根據物料大小在滑軌上滑動調節距離。
進一步，所述動力電機與鑽孔裝置通過聯軸器傳動連接。
進一步，所述伸縮外臂的一側設置有氣壓連接口。
進一步，所述鑽孔機頭與鑽孔裝置通過扭力調節環螺紋旋合連接。
進一步，所述集塵抽屜為可拉出拆卸結構。
進一步，所述定位傳感器裝置設置有圖像信息採集器和與圖像信息採集器連接的多個通信傳輸信道；所述多個通信傳輸信道均與定位處理器系統電連接；
所述定位處理器系統設置有定位處理控制器、儲存器；所述定位處理控制器通過串口與儲存器連接；所述定位處理控制器通過信號線與外部總控制器電連接。
定位處理控制器控制多個通信傳輸信道傳輸信號的方法包括以下步驟：
1)、初始化已選當前輸入圖像集合為空集，待輸入圖像集合為全集，隨著調度過程的進行，已選當前輸入圖像和待輸入圖像集合的元素不斷更新，An和Sn分別為在第n次迭代結束時待輸入圖像集合和當前輸入圖像集合，n＝1,…,NT為迭代的次數，初始化n＝1；
2)、定位處理控制器對輸入圖像k反饋的信道信息矩陣Hk進行奇異值分解其中，λk,1表示第k個輸入圖像的信道矩陣的奇異值，表示維度1×(NT-1)的零向量，和分別由與非零奇異值λk,1和零奇異值對應的右奇異值向量構成，因為rank(Hk)＝1，所以vi,1為Vi的第一個列向量，其中，rank(·)表示求矩陣的秩；
3)、定位處理控制器根據分解後的矩陣構造中間矩陣和以及其中，diag(·)表示對角化操作；
4)、定位處理控制器構造相關矩陣R，R為L×L方陣，第i行第j列的元素為其中，|·|表示求模運算；
5)、從R中選擇出與已經調度的n-1個輸入圖像對應的n-1列，構成矩陣將剩餘的部分分別對行元素進行升序排列，得到矩陣即
6)、計算輸入圖像的相關因子即對Rn中每一行的前ξ個元素分別求和並取倒數，等效於簡化得到列向量ψn＝[ψ1,n…ψL,n]Η；
7)、按照公式選擇第n個輸入圖像；
8)、若n＜NT，返回步驟5)；否則調度完成，根據被調度的輸入圖像受到的實際幹擾計算相關因子ψk；若輸入圖像未被調度ψk＝0，並按照公式更新輸入圖像k，k∈{1,…,L}平均相關因子，用於計算下一個傳輸周期中的輸入圖像調度權重，調度完成後，定位處理控制器通知激活輸入圖像並進行下行數據通信，在下一個傳輸周期(t+1)的開銷時隙階段，重複執行步驟1)～步驟8)。
進一步，在步驟6)中綜合考慮待輸入圖像受到已選當前輸入圖像以及潛在的可能被調度的輸入圖像的影響根據式(1)計算輸入圖像的相關因子即對Rn中每一行的前ξ個元素分別求和並取倒數，等效於簡化式(2)；
得到列向量ψn＝[ψ1,n…ψL,n]Η，其中，Al表示潛在的、後續可能被選擇的輸入圖像集合，card(·)表示集合中的元素的個數；
在步驟7)中按照公式選擇第n個輸入圖像；
sn表示被選擇的輸入圖像的標號，是輸入圖像k的調度權重，是上一傳輸周期結束時輸入圖像k的平均相關因子，更新Sn＝Sn-1∪{sn}，An＝An-1-{sn}，n＝n+1；
對輸入圖像進行調度，隨著時間的推移，平均相關因子增大，權值μk隨之減小，調度優先級降低；
在步驟8)中更新輸入圖像k的平均相關因子的公式為
其中，δc＝0.99；
在步驟7)中權重的值由輸入圖像平均相關因子決定。
進一步，所述圖像信息採集器包括圖像採集模塊、智能視頻分析模塊、射頻模塊，所述的圖像採集模塊用於將採集到的圖像建立圖像顯著模型傳送至智能視頻分析模塊，智能視頻分析模塊將處理後的數據信號發送至所述的射頻模塊；所述射頻模塊與多個通信傳輸信道通過串口連接。
進一步，圖像採集模塊將採集到的圖像建立圖像顯著模型方法包括：利用預定過分割算法對所述圖像進行過分割，得到至少一個區域，同一個所述區域中各個像素點的顏色值相同；
確定每個所述區域的顏色值和質心；
根據各個區域所對應的顏色值以及各個區域的質心，建立所述顯著性模型；
所述顯著性模型為：
其中，Si1為區域Ri中任一像素點的顯著性值，w(Rj)為區域Rj中的像素點的個數，DS(Ri,Rj)用於表徵所述區域Ri和所述區域Rj之間空間位置差異的度量值，DC(Ri,Rj)用於表徵所述區域Ri和所述區域Rj之間顏色差異的度量值，N為對所述圖像進行過分割後得到的區域的總個數，DS(Ri,Rj)為：Center(Ri)為所述區域Ri的質心，Center(Rj)為所述區域Rj的質心，當所述圖像中各個像素點的坐標均歸一化到[0,1]時；
進一步，圖像採集模塊將採集到的圖像建立圖像顯著模型前需進行：
小波包去噪；即利用改進小波包算法對採集的圖像信號進行去噪；
小波包分解與重構；即利用改進小波包算法對採集的圖像信號進行小波包分解與重構，得到單子帶重構信號。
進一步，所述小波包去噪和小波包分解與重構包括：
信號延拓，對小波包分解的各層信號進行拋物線延拓；
設信號數據為x(a),x(a+1),x(a+2)，則延拓算子E的表達式為：
消去單子帶多餘頻率成分；
將延拓後的信號與分解低通濾波器h0卷積，得到低頻係數，然後經過HF-cut-IF算子處理，去掉多餘的頻率成分，再進行下採樣，得到下一層的低頻係數；將延拓後的信號與分解高通濾波器g0卷積，得到高頻係數，然後經過LF-cut-IF算子處理，去掉多餘的頻率成分，再進行下採樣，得到下一層高頻係數，HF-cut-IF算子如式(4)所示，LF-cut-IF算子如式(5)所示；
在(4)、(5)式中，x(n)為在2j尺度上小波包的係數，Nj表示在2j尺度上數據的長度，k＝0，1，…，Nj-1；n＝0，1，…，Nj-1；
單子帶信號重構：
將得到的高、低頻係數進行上採樣，然後分別與高通重建濾波器g1和低通重建濾波器h1卷積，將得到的信號分別用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子處理，得到單子帶重構信號。
本發明的另一目的在於提供一種利用上述全自動鑽孔機的高精度模板鑽孔機。
與現有技術相比，本發明設計科學合理，操作簡單安全，本發明在鑽孔機支撐臺的內部設置有專門的負壓風機和集塵抽屜，能夠在鑽孔過程中同步收集因鑽孔發生的微塵顆粒等有害物質，改善車間環境，保護工作人員的身心健康，有益於環保，在鑽孔裝置上安裝雷射收發裝置，能夠利用雷射準確定位鑽孔位置，且鑽孔裝置的內部安裝有定位傳感器裝置，提高鑽孔的定位精度，保證鑽孔質量，能夠有效代替人工進行鑽孔作業，提高鑽孔效率。
本發明的定位處理控制器根據獲得的輸入圖像的信道矩陣H，進行奇異值分解，通過構造中間矩陣以及相關矩陣，估計每個輸入圖像受到的幹擾，並為其賦予權值，以加權輸入圖像相關最大為準則來選擇輸入圖像，合理的選擇出一組相互之間幹擾小的輸入圖像，實現了速率與多個輸入圖像的兼顧。本發明的方法簡單，操作方便，較好的解決了傳統的算法在逐次改變輸入圖像的過程中不能準確計算輸入圖像可達速率，從而無法兼顧多個輸入圖像和速率的問題。
本發明圖像信號採集方法，增強了對信號收集的範圍；提高了數據採集準確性。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的全自動鑽孔機示意圖。
圖2是本發明實施例提供的定位傳感器裝置連接原理圖。
圖中：1、氣壓連接口；2、鑽孔機主支撐柱3、縱向滑槽；4、鑽孔機支撐臺；5、負壓風機；6、固定柱；7、集塵抽屜；8、集塵網；9、載物臺；10、鑽孔機頭；11、扭力調節環；12、雷射收發裝置；13、動力電機；14、定位傳感器裝置；14-1、圖像信息採集器；14-1-1、圖像採集模塊；14-1-2、智能視頻分析模塊；14-1-3、射頻模塊；14-2、通信傳輸信道；15、定位處理器系統；15-1、定位處理控制器；15-2、儲存器；16、橫向滑槽；17、伸縮外臂；18、承接橫梁；19、鑽孔裝置；20、鑽孔機承接板。
具體實施方式
為能進一步了解本發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下。
下面結合附圖對本發明的應用原理作詳細的描述。
如圖1和圖2所示，本發明實施例提供的全自動鑽孔機，設置有鑽孔機支撐臺4和鑽孔機主支撐柱2；鑽孔機支撐臺的內部安裝有集塵抽屜7；集塵抽屜的一側安裝有負壓風機5，且集塵抽屜的上方設置有集塵網8；鑽孔機支撐臺的上方安裝有載物臺9；鑽孔機支撐臺內部設置有縱向滑槽3；鑽孔機主支撐柱安裝在縱向滑槽的上方，且鑽孔機主支撐柱的一側安裝有承接橫梁18；承接橫梁的下方安裝有鑽孔機承接板20；鑽孔機承接板的內部設置有橫向滑槽16；且鑽孔機承接板的下方設置有伸縮外臂17；
鑽孔機承接板的下方位於伸縮外臂的側邊位置設置有動力電機13；伸縮外臂的內部安裝有定位傳感器裝置14和定位處理器系統15，且伸縮外臂的下方安裝有鑽孔裝置19；
鑽孔裝置上安裝有雷射收發裝置12，且鑽孔裝置的底部安裝有鑽孔機頭10；雷射收發裝置12和定位傳感器裝置14均與定位處理器系統15電性連接；動力電機、定位處理器和負壓風機均與外部控制器電性連接。
載物臺上設置有滑軌；滑軌上安裝有固定柱6；固定柱根據物料大小在滑軌上滑動調節距離；
動力電機與鑽孔裝置通過聯軸器傳動連接；
伸縮外臂的一側設置有氣壓連接口1；
鑽孔機頭與鑽孔裝置通過扭力調節環11螺紋旋合連接，集塵抽屜為可拉出拆卸結構。
進一步，所述定位傳感器裝置14設置有圖像信息採集器14-1和與圖像信息採集器連接的多個通信傳輸信道14-2；所述多個通信傳輸信道均與定位處理器系統電連接；
所述定位處理器系統15設置有定位處理控制器15-1、儲存器15-2；所述定位處理控制器通過串口與儲存器連接；所述定位處理控制器通過信號線與外部總控制器電連接。
定位處理控制器控制多個通信傳輸信道傳輸信號的方法包括以下步驟：
1)、初始化已選當前輸入圖像集合為空集，待輸入圖像集合為全集，隨著調度過程的進行，已選當前輸入圖像和待輸入圖像集合的元素不斷更新，An和Sn分別為在第n次迭代結束時待輸入圖像集合和當前輸入圖像集合，n＝1,…,NT為迭代的次數，初始化n＝1；
2)、定位處理控制器對輸入圖像k反饋的信道信息矩陣Hk進行奇異值分解其中，λk,1表示第k個輸入圖像的信道矩陣的奇異值，表示維度1×(NT-1)的零向量，和分別由與非零奇異值λk,1和零奇異值對應的右奇異值向量構成，因為rank(Hk)＝1，所以vi,1為Vi的第一個列向量，其中，rank(·)表示求矩陣的秩；
3)、定位處理控制器根據分解後的矩陣構造中間矩陣和以及其中，diag(·)表示對角化操作；
4)、定位處理控制器構造相關矩陣R，R為L×L方陣，第i行第j列的元素為其中，|·|表示求模運算；
5)、從R中選擇出與已經調度的n-1個輸入圖像對應的n-1列，構成矩陣將剩餘的部分分別對行元素進行升序排列，得到矩陣即
6)、計算輸入圖像的相關因子即對Rn中每一行的前ξ個元素分別求和並取倒數，等效於簡化得到列向量ψn＝[ψ1,n…ψL,n]Η；
7)、按照公式選擇第n個輸入圖像；
8)、若n＜NT，返回步驟5)；否則調度完成，根據被調度的輸入圖像受到的實際幹擾計算相關因子ψk；若輸入圖像未被調度ψk＝0，並按照公式更新輸入圖像k，k∈{1,…,L}平均相關因子，用於計算下一個傳輸周期中的輸入圖像調度權重，調度完成後，定位處理控制器通知激活輸入圖像並進行下行數據通信，在下一個傳輸周期(t+1)的開銷時隙階段，重複執行步驟1)～步驟8)。
進一步，在步驟6)中綜合考慮待輸入圖像受到已選當前輸入圖像以及潛在的可能被調度的輸入圖像的影響根據式(1)計算輸入圖像的相關因子即對Rn中每一行的前ξ個元素分別求和並取倒數，等效於簡化式(2)；
得到列向量ψn＝[ψ1,n…ψL,n]Η，其中，Al表示潛在的、後續可能被選擇的輸入圖像集合，card(·)表示集合中的元素的個數；
在步驟7)中按照公式選擇第n個輸入圖像；
sn表示被選擇的輸入圖像的標號，是輸入圖像k的調度權重，是上一傳輸周期結束時輸入圖像k的平均相關因子，更新Sn＝Sn-1∪{sn}，An＝An-1-{sn}，n＝n+1；
對輸入圖像進行調度，隨著時間的推移，平均相關因子增大，權值μk隨之減小，調度優先級降低；
在步驟8)中更新輸入圖像k的平均相關因子的公式為
其中，δc＝0.99；
在步驟7)中權重的值由輸入圖像平均相關因子決定。
進一步，所述圖像信息採集器包括圖像採集模塊14-1-1、智能視頻分析模塊14-1-2、射頻模塊14-1-3，所述的圖像採集模塊用於將採集到的圖像建立圖像顯著模型傳送至智能視頻分析模塊，智能視頻分析模塊將處理後的數據信號發送至所述的射頻模塊；所述射頻模塊與多個通信傳輸信道通過串口連接。
進一步，圖像採集模塊將採集到的圖像建立圖像顯著模型方法包括：利用預定過分割算法對所述圖像進行過分割，得到至少一個區域，同一個所述區域中各個像素點的顏色值相同；
確定每個所述區域的顏色值和質心；
根據各個區域所對應的顏色值以及各個區域的質心，建立所述顯著性模型；
所述顯著性模型為：
其中，Si1為區域Ri中任一像素點的顯著性值，w(Rj)為區域Rj中的像素點的個數，DS(Ri,Rj)用於表徵所述區域Ri和所述區域Rj之間空間位置差異的度量值，DC(Ri,Rj)用於表徵所述區域Ri和所述區域Rj之間顏色差異的度量值，N為對所述圖像進行過分割後得到的區域的總個數，DS(Ri,Rj)為：Center(Ri)為所述區域Ri的質心，Center(Rj)為所述區域Rj的質心，當所述圖像中各個像素點的坐標均歸一化到[0,1]時；
進一步，圖像採集模塊將採集到的圖像建立圖像顯著模型前需進行：
小波包去噪；即利用改進小波包算法對採集的圖像信號進行去噪；
小波包分解與重構；即利用改進小波包算法對採集的圖像信號進行小波包分解與重構，得到單子帶重構信號。
進一步，所述小波包去噪和小波包分解與重構包括：
信號延拓，對小波包分解的各層信號進行拋物線延拓；
設信號數據為x(a),x(a+1),x(a+2)，則延拓算子E的表達式為：
消去單子帶多餘頻率成分；
將延拓後的信號與分解低通濾波器h0卷積，得到低頻係數，然後經過HF-cut-IF算子處理，去掉多餘的頻率成分，再進行下採樣，得到下一層的低頻係數；將延拓後的信號與分解高通濾波器g0卷積，得到高頻係數，然後經過LF-cut-IF算子處理，去掉多餘的頻率成分，再進行下採樣，得到下一層高頻係數，HF-cut-IF算子如式(4)所示，LF-cut-IF算子如式(5)所示；
在(4)、(5)式中，x(n)為在2j尺度上小波包的係數，Nj表示在2j尺度上數據的長度，k＝0，1，…，Nj-1；n＝0，1，…，Nj-1；
單子帶信號重構：
將得到的高、低頻係數進行上採樣，然後分別與高通重建濾波器g1和低通重建濾波器h1卷積，將得到的信號分別用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子處理，得到單子帶重構信號。
下面結合原理分析對本發明的應用作進一步的描述。
本發明按正常程序安裝好後，首先將設備主體連接電源，將氣動裝置與氣壓連接口通過軟管連接，工作人員將待鑽孔物料板放置於載物臺上，滑動固定柱並固定待鑽孔物料板，工作人員在外部控制器上選定鑽孔程序並啟動，鑽孔機主支撐柱在縱向滑槽上縱向調節位置，伸縮外臂在橫向滑槽上橫向調節位置，雷射收發裝置能夠對物料板進行雷射定位，同時定位傳感器裝置能夠感應鑽孔機頭的位置，提高鑽孔定位精度，動力電機帶動鑽孔機頭轉動對物料板進行鑽孔，鑽孔過程中，負壓風機能夠將鑽孔產生的微塵吸入集塵抽屜的內部，改善車間環境。
以上所述僅是對本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。