CN103825213A - 遥控智能螺栓紧固装置及用于该装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种遥控智能螺栓紧固装置及用于该装置的方法，该螺栓紧固装置包括无线发送模块、无线接收模块、数据采集模块、直流电机、数据处理模块、报警模块、电源模块，其中，无线发送模块，用于操作者通过手中遥控器对紧固装置进行远程操作；无线接收模块，用于接收操作者在遥控器上发出的指令，是对螺栓紧固还是松开；直流电机，用于对螺栓紧固提供动力，并将电机电流信号传送给数据采集模块。本发明能够实现在螺栓紧固过程中扭力的实时监控，当达到预设扭力时可以防止把螺丝拧断的危险。
Description
技术领域
本涉及一种遥控智能螺栓紧固装置，应用于输电线路带电检修、停电检修或工程验收工作中。
背景技术
在电力生产中，输电线路带电检修、停电检修或工程验收工作中，对跳线引流板等导线侧金具螺栓的紧固和紧固情况的检测，作业人员需要通过笨重的专用工具才能进入作业部位作业，劳动强度大，工作效率低，作业危险性高，特别是等电位紧固引流设备松动发热螺栓，存在较高的安全风险。因此研究一种安全、高效的螺栓紧固器非常必要。目前，通常采用的螺栓紧固器存在的问题是：(1)螺栓紧固器主体在操作者手上，中间通过绝缘杆将扭力传输到前端的螺栓，这样会造成扭力的损耗，同时对绝缘杆的设计过于复杂；(2)螺栓是否紧固主要通过操作者的经验，不能够很直观的了解到螺栓是否拧紧，来提醒操作者，不够智能。
发明内容
技术问题：本发明提供一种智能螺栓紧固装置及用于该装置的方法，实现了对紧固装置远程自动化控制。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供的一种遥控智能螺栓紧固装置，该螺栓紧固装置包括无线发送模块、无线接收模块、数据采集模块、直流电机、数据处理模块、报警模块、电源模块，其中，
无线发送模块，用于操作者通过手中遥控器对紧固装置进行远程操作；
无线接收模块，用于接收操作者在遥控器上发出的指令，是对螺栓紧固还是松开；
直流电机，用于对螺栓紧固提供动力，并将电机电流信号传送给数据采集模块；
数据采集模块，用于接收直流电机发送的电流信号并且转化为电压信号，最终传送给数据处理模块；
数据处理模块，用于接收数据采集模块发送的电压信号，并进行判断，电压信号是否超过预设的值，如果是，则控制报警模块提醒操作者停止操作；
报警模块，用于提醒操作者；
电源模块，用于给该螺栓紧固装置提供动力。
优选的，该装置还包括
存储模块，用于储存待播放的音频信号；
报警模块，用于根据数据处理模块的控制，给操作者发出语音提示信号。
优选的，数据处理模块采用cortex-m3内核的ARM处理器。
优选的，电源模块采用12V锂电池。
本发明还提供了一种用于遥控智能螺栓紧固装置的方法，该方法包括如下步骤：
操作者通过遥控器来控制螺栓紧固装置内的直流电机的正反转，由数据采集模块对直流电机的电流进行采集来反映电机的扭力大小，并传给数据处理模块进行处理和判断，当电流达到预设扭力时，控制报警模块提醒操作者停止操作。
优选的，数据处理模块处理和判断的过程为：采集直流电机电机的电流，扭力越大电机的电流相应的会变大，通过传感器将电流转化为电压，再经过运放电路和限幅电路对电压进行处理，使得电压值符合数据处理模块的电压范围，再将电压发送给数据处理模块，将该电压数值和预设的电压值进行比较，从而判断是否达到预设的扭力大小。
有益效果：本发明可预设扭力，实时监测扭力大小，最大扭力应可达到80-100N·M，电池可以反复充电更加的方便，可以应用于输电线路带电检修、停电检修或工程验收工作中。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明：
图1为遥控智能螺栓紧固装置的硬件结构图；
图2为现场操作示意图；
图3为硬件功能示意图；
图4为软件实现流程图；
图5为智能螺栓紧固装置整体示意图；
图6为智能螺栓紧固装置主体内部上剖面结构示意图；
图7为智能螺栓紧固装置主体内部下剖面结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的遥控智能螺栓紧固装置，通过绝缘杆将其送入线路带电部位紧固螺栓，通过控制遥控器来控制该螺栓紧固装置，主要包括无线发送模块、无线接收模块、数据采集模块、直流电机、数据处理模块、报警模块、电源模块，能够实现在螺栓紧固过程中扭力的实时监控，当达到预设扭力时通过喇叭播放语音，防止把螺丝拧断的危险，锂电池采用12V充电电池对整个螺栓紧固装置进行供电,通过绝缘杆将紧固装置送入工作，紧固装置前端的套筒扳手型号可以根据情况随意更换。
其中，无线发送模块，用于操作者通过手中遥控器对紧固装置进行远程操作；
无线接收模块，用于接收操作者在遥控器上发出的指令，是对螺栓紧固还是松开；
直流电机，用于对螺栓紧固提供动力，并将电机电流信号传送给数据采集模块；
数据采集模块，用于接收直流电机发送的电流信号并且转化为电压信号，最终传送给数据处理模块；
数据处理模块，用于接收数据采集模块发送的电压信号，并进行判断，电压信号是否超过预设的值，如果是，则控制报警模块提醒操作者停止操作；
报警模块，用于提醒操作者；
电源模块，用于给该螺栓紧固装置提供动力。
该装置还包括
存储模块，用于储存待播放的音频信号；
报警模块，用于根据数据处理模块的控制，给操作者发出语音提示信号。
数据处理模块采用cortex-m3内核的ARM处理器。
电源模块采用12V锂电池。
本发明还提供了一种用于遥控智能螺栓紧固装置的方法，该方法包括如下步骤：
操作者通过遥控器来控制螺栓紧固装置内的直流电机的正反转，由数据采集模块对直流电机的电流进行采集来反映电机的扭力大小，并传给数据处理模块进行处理和判断，当电流达到预设扭力时，控制报警模块提醒操作者停止操作。
数据处理模块处理和判断的过程为：采集直流电机电机的电流，扭力越大电机的电流相应的会变大，通过传感器将电流转化为电压，再经过运放电路和限幅电路对电压进行处理，使得电压值符合数据处理模块的电压范围，再将电压发送给数据处理模块，将该电压数值和预设的电压值进行比较，从而判断是否达到预设的扭力大小。
遥控智能螺栓紧固装置，由遥控器上的两个按键来控制螺栓紧固装置内的直流电机正反转，通过对电机电流的采集来反映电机的扭力大小，再通过A/D采集将数据进行处理和判断，当达到预设扭力的时候控制TF（微型安全数码卡）卡进过D/A发送给音频模块播放相应的语音来提醒操作者停止操作，整个紧固装置采用12V充电锂电池来供电。
按照图2、图5、图6、图7中所示遥控智能螺栓紧固装置包括：遥控器1；绝缘杆2；绝缘杆螺纹连接3；锂电池4；紧固装置主体5；减速齿轮6；套筒连接杆加紧装置7；套筒连接杆8；加固螺丝9；可更换套筒10；直流电机11；数据采集模块12；固定螺丝13；喇叭14；无线接收模块15；电流互感器16。
遥控智能螺栓紧固装置通过绝缘杆送入，绝缘杆2之间通过螺纹连接，绝缘杆2和螺栓紧固装置也是通过螺纹连接3，整个装置采用12V锂电池4供电，锂电池4安装在绝缘杆1和螺栓紧固装置固定螺纹3上，将锂电池4贴在其上往前推一下，里面的卡销会弹起将其固定，拆卸时只要按下锂电池4上的开关将卡销下去，推出电池即可，非常方便，螺栓紧固装置内部的所有模块都是通过小螺丝13固定，方便拆卸更换，喇叭14采用胶水固定。
无线接收模块15主要采用的是SC2262-IR芯片，红外遥控的专用芯片，该无线接收模块使用12V供电，在其上设置两个继电器，通过遥控器上的两个按键来控制两个继电器的打开，分别来实现12V直流电机11的正反转，从而实现紧固装置对螺栓拧紧和松开的操作。
直流电机的扭力可以通过电流来反映，扭力越大电机的电流相应的会变大，通过互感器16将电流转化为电压，再经过运放电路和限幅电路对电压进行处理，使得电压值符合数据处理模块的电压范围，再将电压通过A/D发送给数据处理模块12，将该数值和预设的电压值进行比较，从而判断是否达到预设的扭力大小。
该智能螺栓紧固装置的音频播放模块主要通过读取TF卡中的录音，TF卡中录制好需要的文件，首先通过处理器的D/A将TF卡中的音频材料转化为数字值提供给处理器，最后输出给喇叭14进行播放，采用的TF卡，体积小、容量大。
主控制芯片采用cortex-m3内核的ARM处理器，功能强大，性能优越。能游刃有余的协调完成各项功能，处理速度快，大大减少了检测时间。
该智能螺栓紧固装置的供电主要采用12V锂电池4，供电模块中采用了全桥整流和12V转5V的DC-DC模块将12V电压转成5V给主控制芯片供电，这样可以达到A/D采集模块和直流电机数据发生达到时间同步，能够更精确的数据采集。
螺栓紧固装置主体通过绝缘杆1送入工作，绝缘杆1通过螺纹3连接口和螺栓紧固装置连接在一起，绝缘杆1可以根据需要加长，使用该方法将紧固装置送入相比较将紧固装置放在操作者手上，可以避免扭力的浪费，同时也可以使得扭力测量更加的准确，因为通过绝缘杆送入，紧固装置直接和螺栓接触中间不需要再通过绝缘杆传递，扭力直接加在了螺栓上，否则扭力会有一部分浪费在传输上，同时在扭力采集上，也会不准确，不能将浪费的部分采到。
紧固装置前端的套筒扳手的型号可以根据螺栓的型号来自由的更换，这样提高了该螺栓紧固装置的实用性，不仅仅局限于个别螺栓型号，套筒扳手10通过螺丝固定13在延长杆上，起到加固的作用，在紧固装置工作过程中不会掉。
本发明可以应用于输电线路带电检修、停电检修或工程验收工作中，对跳线引流板等导线侧金具螺栓的紧固和紧固情况的检测，具有工作效率高，作业危险性低等优点。
Claims (6)
1.一种遥控智能螺栓紧固装置，其特征在于：该螺栓紧固装置包括无线发送模块、无线接收模块、数据采集模块、直流电机、数据处理模块、报警模块、电源模块，其中，
无线发送模块，用于操作者通过手中遥控器对紧固装置进行远程操作；
无线接收模块，用于接收操作者在遥控器上发出的指令，是对螺栓紧固还是松开；
直流电机，用于对螺栓紧固提供动力，并将电机电流信号传送给数据采集模块；
数据采集模块，用于接收直流电机发送的电流信号并且转化为电压信号，最终传送给数据处理模块；
数据处理模块，用于接收数据采集模块发送的电压信号，并进行判断，电压信号是否超过预设的值，如果是，则控制报警模块提醒操作者停止操作；
报警模块，用于提醒操作者；
电源模块，用于给该螺栓紧固装置提供动力。
2.根据权利要求1所述的遥控智能螺栓紧固装置，其特征在于：该装置还包括
存储模块，用于储存待播放的音频信号；
报警模块，用于根据数据处理模块的控制，给操作者发出语音提示信号。
3.根据权利要求1所述的遥控智能螺栓紧固装置，其特征在于：数据处理模块采用cortex-m3内核的ARM处理器。
4.根据权利要求1所述的遥控智能螺栓紧固装置，其特征在于：电源模块采用12V锂电池。
5.一种用于遥控智能螺栓紧固装置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
操作者通过遥控器来控制螺栓紧固装置内的直流电机的正反转，由数据采集模块对直流电机的电流进行采集来反映电机的扭力大小，并传给数据处理模块进行处理和判断，当电流达到预设扭力时，控制报警模块提醒操作者停止操作。
6.根据权利要求5所述的用于遥控智能螺栓紧固装置的方法，其特征在于，
数据处理模块处理和判断的过程为：采集直流电机电机的电流，扭力越大电机的电流相应的会变大，通过传感器将电流转化为电压，再经过运放电路和限幅电路对电压进行处理，使得电压值符合数据处理模块的电压范围，再将电压发送给数据处理模块，将该电压数值和预设的电压值进行比较，从而判断是否达到预设的扭力大小。
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