电动工具及其控制方法与流程

1.本发明涉及工具技术领域，特别涉及一种电动工具以及电动工具的控制方法。


背景技术：

2.航天员在进行出舱活动任务时，需要穿舱外航天服工作，受服装结构约束，航天员观察视野、身体活动性和操作稳定性大幅下降，在使用普通电动工具拧螺钉时，存在操作中无法保证持续垂直对位，导致拧螺钉时将螺钉拧花或工具头部断裂的风险增加。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的在于提出一种电动工具的控制方法，可以便于电动工具的使用。
4.本发明的另一目的在于提出一种电动工具，该电动工具可以执行该控制方法。
5.根据本发明实施例的电动工具的控制方法，所述控制方法包括：采集电动工具的螺钉杆与紧固件对接处的影像信息；根据所述影像信息确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息，所述偏离信息包括偏离角度和偏离方向；根据所述偏离信息显示提示信息。
6.根据本发明实施例的电动工具的控制方法，可以便于电动工具的使用。
7.另外，根据本发明上述实施例的电动工具的控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：
8.可选地，所述采集电动工具的螺钉杆与紧固件对接处的影像信息，包括：控制设于螺钉杆外侧的一个摄像头或沿围绕螺钉杆的方向设置的多个摄像头摄取螺钉杆与紧固件对接处的图像以获取所述影像信息。
9.可选地，所述根据所述影像信息确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息，包括：根据所述影像信息确定螺钉杆轮廓和紧固件轮廓；根据所述螺钉杆轮廓与所述紧固件轮廓判断螺钉杆相对于紧固件的偏离信息。
10.可选地，所述控制方法还包括：分别采集螺钉杆对准紧固件、螺钉杆相对于紧固件朝不同方向偏离预定角度时的预设紧固件轮廓和预设螺钉杆轮廓，并记录生成预设信息。
11.可选地，所述根据所述螺钉杆轮廓与所述紧固件轮廓的相对位置判断螺钉杆相对于紧固件的偏离信息包括，将所述螺钉杆轮廓和所述紧固件轮廓与预设信息比较，确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息。
12.可选地，所述紧固件为外套的松不脱螺钉，所述紧固件轮廓为外套开口内周沿或外周沿的轮廓，所述螺钉杆轮廓为与所述紧固件轮廓相对位置处螺钉杆的轮廓。
13.可选地，所述电动工具包括提示装置，所述提示装置包括中心指示灯和多个偏心指示灯，所述根据所述偏离信息显示提示信息，包括：如果螺钉杆对准紧固件，则点亮所述中心指示灯；如果螺钉杆相对于紧固件偏离，则点亮与螺钉杆的偏离方向对应的偏心指示灯。
14.可选地，所述根据所述偏离信息显示提示信息，还包括：比较所述偏离角度和第一
预设角度；根据比较结果调整对应方向的偏心指示灯的数量、亮度和/或颜色。
15.可选地，所述控制方法还包括：如果所述偏离角度不小于第二预设角度，则控制所述电动工具的电机停机。
16.根据本发明实施例的电动工具，包括：本体、采集装置、控制装置和提示装置，所述本体的头部适于安装螺钉杆；所述采集装置设于所述本体的头部，所述采集装置被构造成用于采集螺钉杆与紧固件对接的影像信息；所述控制装置与所述采集装置相连，所述控制装置被构造成适于根据所述影像信息确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息；所述提示装置与所述控制装置相连，所述提示装置被构造成用于根据所述偏离信息显示提示信息。
17.可选地，所述提示装置包括中心指示灯和多个偏心指示灯，多个所述偏心指示灯环绕所述中心指示灯布置，所述中心指示灯和所述偏心指示灯为单色灯或多色灯。
附图说明
18.图1是本发明一个实施例的电动工具的控制方法的流程示意图。
19.图2至图7是本发明一个实施例的电动工具与紧固件的对接的不同情形及摄像头拍摄影像的示意图。
20.图8是本发明一个实施例的电动工具与紧固件对接时摄像头拍摄影像的示意图。
21.图9和图10是本发明一个实施例的电动工具的示意图。
22.图11和图12是本发明一个实施例与电动工具对接的紧固件的示意图。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.如图1所示，根据本发明实施例的电动工具的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
25.s1，采集电动工具的螺钉杆与紧固件对接处的影像信息。
26.具体地，可以对螺钉杆和紧固件的对接处进行拍摄，以生成影像，可以显示螺钉杆与紧固件的对接状态，在螺钉杆垂直于紧固件以及螺钉杆倾斜于紧固件时，会生成不同的影像，从而可以通过分析获得螺钉杆相对于紧固件的偏离情况。当然，也可以通过其他的成像方式来获取螺钉杆与紧固件对接处的影像信息，例如通过扫描等方式。
27.s2，在获取到螺钉杆与紧固件对接处的影像信息后，可以根据所述影像信息确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息，所述偏离信息包括偏离角度和偏离方向。
28.具体地，在螺钉杆相对于紧固件偏离角度不同时，所获得的影像信息也存在差别，因此，可以通过影像信息中螺钉杆与紧固件的相对位置关系，来确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息。其中，获取的偏离信息可以包括螺钉杆相对于紧固件的偏离方向，还可以包括螺钉杆相对于紧固件的偏离角度等。其中偏离角度和偏离方向可以以螺钉杆与紧固件正对位置(或者说螺钉杆与紧固件垂直等)为参照，也就是说，螺钉杆与紧固件正对时螺钉杆相对于紧固件的偏离角度为0，而螺钉杆相对于该参考位置的偏离方向即为螺钉杆的偏离方向，螺钉杆相对于该参考位置的偏离角度即为螺钉杆的偏离角度。
29.s3，根据所述偏离信息显示提示信息。
30.在获取到偏离信息后，可以通过屏幕显示、指示灯、声音等方式显示出来，从而提供给使用者，其中，该提示信息可以为前述的偏离信息，也可以为螺钉杆的偏离范围，还可以为对螺钉杆的调整方向等，根据实际使用情况的不同，可以选择显示对应的提示信息，以方便电动工具的使用。
31.根据本发明实施例的电动工具的控制方法，能检测螺钉杆和紧固件是否完成垂直对位，同时提示航天员螺钉杆偏离的方向，辅助航天员进行电动工具位置的调整。从而可以方便电动工具的使用，尤其是在针对航天领域中，航天员所处环境对电动工具的使用存在限制，避免造成不利的影响。
32.另外，本发明中的电动工具还适于电动空间的使用环境受限，不方便查看螺钉杆与紧固件对接情况的环境等。
33.在本发明的一些实施例中，所述采集电动工具的螺钉杆与紧固件对接处的影像信息，包括：控制设于螺钉杆外侧的一个摄像头摄取螺钉杆与紧固件对接处的图像，以获取所述影像信息。通过摄像头摄取图像信息，可以快速地生成影像信息，以便于反馈螺钉杆相对于紧固件的偏离情况。
34.另外，本发明中，还可以设置沿围绕螺钉杆的方向设置的多个摄像头来摄取对接处的图像，以提高对螺钉杆的偏离情况的检测精度。当然，本发明也可以通过设置录像的方式生产影像信息。
35.结合图2至图7，分别示出了不同状态下，通过螺钉杆上侧和下侧两侧的摄像头摄取的螺钉杆影像区域a和紧固件影像区域b，其中，主要以紧固件为松不脱螺钉为例，影像区域b为松不脱螺钉的外套的影像区域。其中图2示出了螺钉杆与紧固件正对，此时上侧摄像头图像如图3所示、下侧摄像头图像如图4所示；图5示出了螺钉杆相对于紧固件向下偏离预定角度，此时上侧摄像头图像如图6所示，下侧摄像头图像如图7所示。
36.在本发明的一些实施例中，所述根据所述影像信息确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息，包括：根据所述影像信息确定螺钉杆轮廓和紧固件轮廓；根据所述螺钉杆轮廓与所述紧固件轮廓判断螺钉杆相对于紧固件的偏离信息。
37.在本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括：分别采集螺钉杆对准紧固件、螺钉杆相对于紧固件朝不同方向偏离预定角度时的预设紧固件轮廓和预设螺钉杆轮廓，并记录生成预设信息。也就是说，将螺钉杆的偏离情况预存于电动工具中，在需要对螺钉杆的偏离情况进行判断时，可以与预先保存的信息进行对比，以确定螺钉杆的偏离情况。
38.可选地，所述根据所述螺钉杆轮廓与所述紧固件轮廓的相对位置判断螺钉杆相对于紧固件的偏离信息包括，将所述螺钉杆轮廓和所述紧固件轮廓与预设信息比较，确定螺钉杆相对于紧固件的偏离信息。
39.另外，还可以利用多个摄像头的对比，判断螺钉杆相对于紧固件是否处于中心的位置。
40.在本发明的一些实施例中，所述紧固件为包括外套的松不脱螺钉，所述紧固件轮廓为外套开口内周沿或外周沿的轮廓，所述螺钉杆轮廓为与所述紧固件轮廓相对位置处螺钉杆的轮廓。
41.另外，所述电动工具包括提示装置，所述提示装置包括中心指示灯和多个偏心指
示灯，所述根据所述偏离信息显示提示信息，包括：如果螺钉杆对准紧固件，则点亮所述中心指示灯；如果螺钉杆相对于紧固件偏离，则点亮与螺钉杆的偏离方向对应的偏心指示灯。
42.可选地，所述根据所述偏离信息显示提示信息，还包括：比较所述偏离角度和第一预设角度；根据比较结果调整对应方向的偏心指示灯的数量、亮度和/或颜色。例如，当螺钉杆的偏离角度大于1
°
相对于小于1
°
而言，对应方向的偏心指示灯的数量增多、亮度增大、颜色变化。可选地，本发明中的第一预设角度可以在0.5
°
到3
°
的范围内，例如，将第一预设角度设为0.5
°
、1
°
、2
°
、3
°
等，当然，本发明中的第一预设角度也可以设为小于0.5
°
或大于3
°
。
43.可选地，所述控制方法还包括：如果所述偏离角度不小于第二预设角度，则控制所述电动工具的电机停机。从而可以提高打螺钉的稳定性，避免将紧固件的头部磨花，导致紧固件无法拆装。可选地，本发明中的第二预设角度可以在0.5
°
到60
°
的范围内，例如，将第一预设角度设为0.5
°
、3
°
、20
°
、55
°
等，当然，本发明中的第一预设角度也可以设为小于0.5
°
或大于60
°
。另外，本发明中的第二预设角度不小于第一预设角度。
44.另外，本发明提供了一种电动工具100，其中，如图9和图10所示，根据本发明实施例的电动工具100，包括：本体1、采集装置、控制装置4和提示装置，本体1的头部适于安装螺钉杆8；采集装置设于本体1的头部，采集装置被构造成用于采集螺钉杆8与紧固件200对接的影像信息；控制装置4与采集装置相连，控制装置4被构造成适于根据影像信息确定螺钉杆8相对于紧固件200的偏离信息；提示装置与控制装置4相连，提示装置被构造成用于根据偏离信息显示提示信息。
45.根据本发明实施例的电动工具100，采集装置可以采集影像信息，并通过控制装置4的分析判断，可以确定螺钉杆8的偏离情况，随后通过提示装置，将螺钉杆8的偏离信息显示出来，以方便使用者对电动工具100进行调整。
46.另外，本发明的电动工具100可以适于执行本发明中电动工具100的控制方法。在本发明的电动工具100执行该控制方法时，可以有效地提高其适用范围，对一些特殊情形(尤其是航天技术)中，能够快速得将螺钉杆8与紧固件200对齐，从而实现紧固件200的装拆，方便使用。
47.可选地，提示装置包括多个指示灯。本发明中的多个指示灯可以设置成阵列形式排布，例如，将多个指示灯设置成环形阵列，以中心的指示灯为螺钉杆8与紧固件200正对的指示灯，而已周围的指示灯指示螺钉杆8的偏离方向和位置。当然，本发明中的多个指示灯还可以排布呈其他的形式，例如采用矩形阵列等。当然，本发明还提供了另一些实施例方式。
48.如图10所示，在本发明的一些实施例中，提示装置包括中心指示灯91和多个偏心指示灯92，多个偏心指示灯92环绕中心指示灯91布置，中心指示灯91和偏心指示灯92为单色灯或多色灯。具体而言，当螺钉杆8与紧固件200对齐时，可以将中心指示灯91点亮，而将螺钉杆8相对于紧固件200朝一个方向倾斜时，这一中心指示灯91为中心的对应方向的偏心指示灯92点亮，另外，当螺钉杆8偏离的角度不同时，对应的偏心指示灯92可以显示不同的延伸或亮度等。
49.另外，本发明的提示装置还可以包括显示屏。其中，可以通过显示屏显示当前的螺钉杆8的偏离信息，另外，还可以在显示屏上形成前述的中心指示灯91和多个偏心指示灯92，从而模拟出螺钉杆8相对于紧固件200的偏离情况。
50.可选地，提示装置设于本体1上背离头部的一端的端面上。在使用过程中，使用者可以将螺钉杆8与紧固件200对接，并从提示装置的尾部了解到螺钉杆8的偏离情况，此时，提示装置所显示的情形与螺钉杆8的状态相一致，从而可以方便对电动工具100进行调节。
51.另外，本发明的提示装置还可以设于本体1的侧面上，另外，还可以在本体1上的多处均设置提示装置，从而可以降低电动工具100的使用空间要求，方便电动工具100的使用。
52.当然，还可以将本发明的提示装置独立于本体1，且提示装置与控制装置4通讯。例如，在航天技术中，可以将电动工具100的提示装置集成到控制器、宇航服中等，而提示装置可以以声音、图像等方式来展示螺钉杆8的偏离情况，以方便电动工具100的使用。
53.可选地，采集装置包括一个摄像头或沿围绕螺钉杆8的方向设置的至少两个摄像头。
54.可选地，本体1包括：执行部和手柄，执行部沿直线方向延伸，采集装置设于执行部的端部；手柄与执行部相连。
55.可选地，本体1还包括启动开关2，启动开关2与控制装置4相连，启动开关2设于手柄上、执行部上或手柄和执行部的连接处；
56.可选地，本体1还包括档位开关3，档位开关3与控制装置4相连，档位开关3被构造成用于控制电机开关以及调整档位。
57.可选地，本体1还包括执行部内集成有电机5、力矩传感器6，力矩传感器6与电机5相连，且力矩传感器6适于连接螺钉杆8。
58.可选地，手柄内设有用于存放电池的电池仓。
59.下面参照附图描述本发明一个具体实施例的电动工具100及其控制方法。
60.本发明提供了一种能检测螺钉杆8和紧固件200是否完成垂直对位，在螺钉杆8超出偏差范围时停止旋拧，同时提示航天员螺钉杆8偏离的方向，辅助航天员进行电动工具100位置的调整。例如，可以在螺钉杆8的偏差角度超过预定角度时电机5停机，预定角度可以在1
°
到60
°
的范围内。
61.该电动工具100由本体1、启动开关2、档位及电源开关(即前述的档位开关3)、控制装置44(例如控制板)、电机5、力矩传感器6、摄像头7、螺钉杆8、提示装置(例如显示屏或指示灯等)组成。其中启动开关2、档位开关3、电机5、力矩传感器6、摄像头7、提示装置、电池均与控制装置44电缆连接。
62.该电动工具100适用于图11和图12的松不脱螺钉拆装。其中松不脱螺钉包括外套，用于与产品本体1固定。松不脱螺钉的螺钉用于将产品固定在安装面上，螺钉被外套限位，无法从产品脱出。本发明中的电工工具适用于的紧固件200为螺钉、螺栓等，尤其适用于松不脱螺钉。
63.设备运行时，档位开关3可以控制电动工具100的电源是否开启，及其为拧松档还是拧紧档，及拧松或拧紧的转速为多少。控制装置44读取档位开关3的位置信息，对运行状态进行设置。例如档位开关3为旋拧式，防止误碰改变档位位置，其上设置“拧紧1档”，“拧紧2档”，“关”，“拧松1档”，“拧松2档”5个档位，当位于拧紧1档时表示电源开关打开，设置为拧紧状态，档位1可以用来设置转速或拧紧时的力矩。
64.当航天员打开档位开关3，抓握电动工具100对准紧固件200并按压启动开关2后，摄像头7开始图像检测，通过图像判断电动工具100的螺钉杆8拧紧固件200的角度，并控制
提示装置显示螺钉杆8与紧固件200的角度情况，如螺钉杆8与紧固件200偏差角度较大，则电机5停止旋转。如拧紧时力矩传感器6测量的拧紧力矩超出设定的紧固件200力矩值时，控制装置44控制电机5停止旋转。
65.结合图1至图12电动工具100对准紧固件200的方法为：
66.电动工具100的摄像头7可以设置为2个，分别位于电动工具100的上下两侧，摄像头视场对准螺钉杆8头部区域。指示装置可采用个指示灯5指示螺钉杆8的偏离情况，其中中间的为绿色，周围4个灯为红黄双色灯。例如我们设定螺钉杆8与紧固件200轴向角度偏差小于3
°
可工作，角度偏差在1
°
～3
°
之间进行偏离预警。则当偏差角度小于1
°
时，中间的绿色灯亮，其他灯熄灭，电动工具100正常工作；当偏差角度在1
°
～3
°
时，如向左偏1
°
～3
°
，则左侧黄灯亮，其他灯熄灭，电动工具100正常工作；当偏差角度大于3
°
时，如向左偏差大于3
°
，则左侧红灯亮，其他灯熄灭，电动工具100电机5停止旋转，直至航天员调整工具与紧固件200的角度小于3
°
后，再正常工作。
67.螺钉杆8与紧固件200轴向偏差角度值可以通过图像标定获取。已上摄像头图像为例，如图8所示，将电动工具100正对紧固件200角度偏差0
°
时，采集图像数据，根据图像轮廓识别可获取紧固件200的外套的上边缘点o及螺钉杆8上轮廓点r，此时o和r之间的在图像的上下左右的像素点即工具正对的状态。当螺钉杆8与紧固件200偏差3
°
时，采集图像数据，根据图像轮廓识别可获取螺钉外套的上边缘点o及螺钉杆8上轮廓点r’，此时o和r’之间的在图像的像素位置关系即工具偏差3
°
时的状态。使用此方法可对上、下、左、右四个方向获取o点和r点的位置关系，并记录。在使用时，通过图像计算o点和r点的位置关系，判断工具螺钉杆8与紧固件200的角度在哪个偏差角度区间。
68.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
69.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
70.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
72.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
73.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。