CN105382172A - 智能铆接监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

智能铆接监测方法及系统。1)铆接器油缸上装拉线、抽杆或激光位移传感器,本体和拉线等分别固定于油缸和活塞上。在液压泵出油口和铆接器进油管之间设压电式压力传感器；或在铆接器头部装穿心式轴压力传感器。油缸表面上设相机装置。并设微机处理器。传感器、相机等电信号端均接微机；其出口接报警器。2)拉铆钉预装插入后，铆接器启动。3)相机图像采集，由微机在线识别程序，判定铆接位置点。4)铆接完后，输入位移和压力测定数据。5)判定位移、铆接力和位置点是否合格,是,数据存储；否,报警。实现自动识别铆接位置、质量、系统故障、故障提示。有效规避因人疏忽带来的漏铆、漏检或错检等隐患。各种传感器安装结构简单、安装方便,可用于任何类型拉铆钉的铆接监测。

Description

智能铆接监测方法及系统
(一)技术领域：本发明涉及拉铆钉紧固连接过程的监测技术,属铆接类(B21J)。
(二)背景技术：
拉铆紧固连接技术在铁路、航空、汽车、船舶等行业均得到了广泛应用，但在大批量的安装使用过程中，因操作人员和检查人员的疏忽，很可能出现漏铆、漏检或错检等问题，给系统运行带来了较大的安全隐患。
中国专利<用于紧固件放置工具的监测系统>(ZL200680033854.3)公开了一种紧固件铆接的监测系统,它提供了一种用传感器对铆接位移和铆接力的检测。根据其特点，还存在如下不足：1)测位移的结构:它采用非接触冲程传感器35测定适配器筒23上的锥形面36与传感器间的距离,是间接计算铆接位移,且需要在铆接工具后端活塞和前端夹持爪组件17间增设随同移动的适配器筒23。测铆接力的结构:通过测压元件传感器33测监测组件本体前部28与后部29之间的压缩力，从而测出前端喷嘴19与工具主体21之间的压缩载荷。为此同时需在后端工具主体21与喷嘴19间还需增设监测组件22:除前部28与后部29外,还包括有三组螺丝31、后盖26等等。总之，该专利不仅为间接测定，且结构复杂。2)该监测系统只能用于拉断式盲铆接类型紧固件，不能满足非拉断式非盲铆接其它类型拉铆钉监测需求。3)监测系统智能化程度低，不能自动判断铆接位置。4)未能实现拉铆钉安装后的可追溯性。
(三)发明内容：
本发明提供的智能铆接监测方法及系统,其目的是研发一种具有铆接位置、过程安装参数、质量、故障、错误信息提示等功能全面智能化的铆接监测方法,不仅结构、安装简单,还能用于各种类型铆钉的铆接监测。
本发明采用的技术方案如下:
智能铆接监测方法，包括:液压铆接器1,液压泵站7；液压铆接器启动后,活塞1.2及卡爪1.21向铆钉2.1施加后拉力,油缸1.1及铁砧组件1.3向套环2.2施加前推力,使铆钉和套环发生相对位移并固紧被铆接件3。其特征是,包括下述步骤:1)配置如下铆接监测系统:
在液压铆接器上设如下拉线、抽杆或缴光位移传感器：拉线、抽杆或缴光位移传感器本体4.1、4.1A、4.1B固定在液压铆接器的后端油缸上；拉线、或抽杆固定在液压铆接器活塞上；缴光位移传感器本体上装设向活塞发射红外线的发射器和接收器；监测出活塞相对油缸的位移即为工作状态铆钉与套环间相对位移。在液压铆接器上设如下两种压力传感器：①在液压泵站的出油口7.1和液压铆接器压力油进油管1.6间设置压电式压力传感器5，配制三通分别接液压泵站出油口7.1、铆接器液压进油管1.6和压电式压力传感器油压感应部分5.2；或者②在液压铆接器头部装设穿心式轴压力传感器5A,压力传感器压圈5.1A径向套在铁砧1.32外,轴向挤压在铁砧套1.31和连接套1.4之间。在液压铆接器上设相机装置6：相机装置固定在油缸表面,镜头对准前方的被铆接件3。设微机处理器8包括位置识别模块、位移处理模块和铆接力处理模块的处理器、存储器；上述位移传感器电信号线、力传感器电信号线、相机装置的电信号线均连接在微机处理系统的输入口；微机处理系统出口连接报警器9。2)拉铆钉2在被铆接件3单侧或双侧预装完,铆钉2.1插入液压铆接器前端的卡爪1.21上后，按动铆接开关，液压铆接器启动。3)相机装置进行图像采集，控制时间约1s,采集的图像参数传输至微机处理器，通过在线位置识别程序与标本图像参数中获得的权向量和阀向量进行比对，获得位置识别结果,判定铆接位置点。4)铆接完成后，将位移和压力传感器测定的位移和压力测定数据传输至微机处理器，与标定数据进行比对判定。5)处理器内的处理模块判定位移、铆接力是否合格，识别模块对铆接位置进行样本识别，合格便将数据储存于存储器，不合格，驱动报警器发出警报信号。
实现上述智能铆接监测方法所需智能铆接监测系统与上述方法1)配置如下铆接监测系统完全相同,这里不再重复。
本发明有益效果:
1)本发明为实现了铆接位置的自动识别、调节安装参数、记录铆接过程中的参数信息、自动检测判断铆接质量、错误信息提示功能等的新型智能铆接监测系统，以有效地规避了因人疏忽而带来的安全隐患。2)根据不同铆接位置的特点，通过灰度平均值与整体图像灰度值的方法实现铆接位置图像的在线识别功能。输出了位置标识信息，可为进一步进行铆接质量监测提供一种有效的方法。3)位移和压力传感器可以实现在线监测拉铆钉的位移和铆接力，且测量凖确、结构简单、安装很方便。4)对比文件监测系统只能用于拉断式盲铆接类型紧固件，而本发明开发的铆接监测系统不仅可用于拉断式盲铆接类型紧固件,且还可以用于非拉断的短尾拉铆钉、可重复拉铆钉等各种类型,以满足各种产品需求。5)本监测方法通过对铆接安装时数据进行储存，可实现拉铆钉安装的可追溯性。
(四)附图说明：
图1智能铆接监测系统总体组成布置原理图。
图2图1中局部放大图Ⅰ。
即在液压铆接器头部的穿心式轴压力传感器5A安装示图。
图3智能铆接监测方法流程图。即液压铆接器启动后智能铆接监测方法步骤3)、4)、5)流程图。
图4图1中局部放大图Ⅱ
即压电式压力传感器5的安装图。
图5图1中局部放大图Ⅲ。
即拉线位置传感器4的安装图。
图6图1中局部放大图Ⅲ，即抽杆位置传感器4A安装示图。
图7图1中局部放大图Ⅲ，即激光位移传感器4B安装示图。
(五)具体实施方式：
本实施例智能铆接监测方法。
现有铆接系统及铆接方法有:见图1，现有铆接系统中有液压铆接器1，拉铆钉2(拉铆钉2由铆钉2.1和套环2.2组成)，被铆接件3，被铆接件安装孔3A，液压泵站7。液压铆接器启动后，活塞1.2通过卡爪1.21向铆钉2.1施后拉力，油缸1.1通过连接套1.4、铁砧组件1.3向套环2.2施向前推力,使铆钉和套环相对位移并将被铆接件3固紧。
智能铆接监测方法增设下述步骤:
1)配置如下铆接监测系统:
见图1，图5,在液压铆接器上设如下拉线位移传感器4：拉线位移传感器本体4.1固定在液压铆接器后端油缸后盖1.10上，拉线4.2固定在液压铆接器活塞1.2后端。
见图1、图6，在液压铆接器上设置的位移传感器也可采用抽杆位移传感器4A,抽杆位移传感器本体4.1A固定在液压铆接器后端油缸后盖1.10上，抽杆4.2A固定在液压铆接器活塞1.2后端。
见图1、图7,在液压铆接器上设置的位移传感器也可采用激光位移传感器4B。其安装位置和结构如下:见图7,激光位移传感器4B有本体4.1B上包括发射器4.2B和接收器4.3B，其本体4.1B固定在液压铆接器的后端油缸1.10上。工作时，通过发射器发出红外线，经过向活塞1.2的末端放射后，由接收器接收红外线，从而可以通红外线测出活塞1.2相对油缸1.1的位移，进而测量出工作状态时套环发生挤压变形的位移。
见图1，图4,在液压铆接器上设如下压力传感器：在液压铆接器压力油进油管1.6和液压泵站的出油口7.1间设置压电式压力传感器5。见图4,设一个配制三通5.3，三通进油口5.31接液压泵站出油口7.1，三通出油口5.32接铆接器液压进油管1.6，三通侧孔内装压电式压力传感器油压感应部分5.2。压电式压力传感器本体5.1将油压转为油压电信号由油压电信号线5a引出。见图1，进油管1.6内压力油经铆接器进油口1.5、油缸油进口1.11进入活塞前方油缸内腔后推动活塞1.2，活塞相对油缸后移,活塞通过卡爪1.21向铆钉2.1施加后拉力,油缸1.1及铁砧组件1.3向套环2.2施加前推力,使铆钉和套环发生相对位移并固紧被铆接件3。所以监测工作状态下进油管压力油的大小除去油压损失后的压力(由微机处理器处理计算)即是用于铆钉和套环的铆接力。
见图1、见图2，铆接力监测也可以采用在液压铆接器的头部安装穿心式轴压力传感器5A，其本体设在铁砧组件上。见图2，铁砧组件1.3由铁砧套1.31和铁砧1.32组成。穿心式轴压力传感器的压圈5.1A径向套在铁砧1.32外,轴向挤压在铁砧套1.31和连接套1.4之间。工作时，穿心式轴压力传感器的压圈5.1A随铁砧组件1.3、连接套1.4前行推压套环2.2,并与其内的抓住铆钉2.1的卡爪1.21相对轴向移动,套环对铁砧组件的作用力传递给穿心式轴压力传感器压圈5.1A，穿心式轴压力传感器本体将压力转为压力电信号。见图1,压力电信号由头部压力电信号线5Aa引出。
上述拉线位移传感器4、抽杆位移传感器4A、激光位移传感器4B、压电式压力传感器5、穿心式轴压力传感器5A自身均可为市售产品,这里不再详述。
见图1,在液压铆接器上设相机装置6：相机装置固定在液压铆接器油缸顶部表面,镜头对准前方被铆接件3。
见图1,设微机处理系统8，包括位置识别模块、位移处理模块和铆接力处理模块的处理器；存储器。上述拉线、拉杆和缴光位移传感器电信号线4a、4Aa、4Ba；油压或头部压力传感器电信号线5a或5Aa、相机装置电信号线6a均连接在微机处理系统8的输入口。微机处理系统8出口连接报警器9。
2)预装和铆接启动:见图1,将铆钉2在铆接件3单侧或双侧预装完,铆钉2.1插入液压铆接器前端卡爪1.2.1上后；见图3,按动铆接开关，液压铆接器启动开机，卡爪夹紧瓣向后拉动铆钉2.1,同时铁砧1.32推动拉铆钉套环2.2前移并铆接固紧。
3)位置识别：见图1，相机装置6控制时间约1s进行图像采集，将采集的图像通过相机装置电信号线6a传输至微机处理系统8处理器。其流程见图3，处理器进行图象采集程序3.1后，一是将测试图象参数传入在线位置识别程序3.3,二是将样本图象参数输入到离线训练程序3.2，将获得的权向量W和阀值向量Q也输入到在线位置识别程序中，经在线位置识别程序3.3后，获得位置识别结果3.4，即输出铆接位置标识信息。
4)位移和压力比较:见图3，铆接完成后，将位移传感器和压力传感器测定的位移测定数据和铆接力测定数据传输至微机处理器，与标定数据进行比对，判定位移和铆接力是否合格。
5)判断处理:见图3，处理器判定位移、铆接力与铆接位置点是否合格，若合格便将数据储存于微机处理器储存器，反之若不合格，驱动报警器发出警报信号。
位置识别是根据不同铆接位置的特点，通过灰度平均值与整体图像灰度值的方法实现铆接位置图像的在线识别功能。输出的位置标识信息。
本实施例,上述智能铆接监测方法所需的监测系统,包括如下:
见图1，图5,在液压铆接器上设如下拉线位移传感器4：拉线位移传感器本体4.1固定在液压铆接器后端油缸后盖1.10上，拉线4.2固定在液压铆接器活塞1.2后端。
见图1、图6，在液压铆接器上设置的位移传感器可采用抽杆位移传感器4A,抽杆位移传感器本体4.1A固定在液压铆接器后端油缸后盖1.10上，抽杆4.2A固定在液压铆接器活塞1.2后端。
见图1、图7,在液压铆接器上设置的位移传感器也可采用激光位移传感器4B。其安装位置和结构如下:见图7,激光位移传感器4B有本体4.1B上包括发射器4.2B和接收器4.3B，其本体4.1B固定在液压铆接器的后端油缸1.10上。工作时，通过发射器发出红外线，经过向活塞1.2的末端放射后，由接收器接收红外线，从而可以通红外线测出活塞1.2相对油缸1.1的位移，进而测量出工作状态时套环发生挤压变形的位移。
见图1，图4,在液压铆接器上设如下压力传感器：在液压铆接器压力油进油管1.6和液压泵站的出油口7.1间设置压电式压力传感器5。见图4,设一个配制三通5.3，三通进油口5.31接液压泵站出油口7.1，三通出油口5.32接铆接器液压进油管1.6，三通侧孔内装压电式压力传感器油压感应部分5.2。压电式压力传感器本体5.1将油压转为油压电信号由油压电信号线5a引出。见图1，进油管1.6内压力油经铆接器进油口1.5、油缸油进口1.11进入活塞前方油缸内腔后推动活塞1.2，活塞相对油缸后移,活塞通过卡爪1.21向铆钉2.1施加后拉力,油缸1.1及铁砧组件1.3向套环2.2施加前推力,使铆钉和套环发生相对位移并固紧被铆接件3。所以监测工作状态下进油管压力油的大小除去油压损失后的压力(由微机处理器处理计算)即是用于铆钉和套环的铆接力。
见图1、见图2，铆接力监测也可以采用在液压铆接器的头部安装穿心式轴压力传感器5A，其本体设在铁砧组件上。见图2，铁砧组件1.3由铁砧套1.31和铁砧1.32组成。穿心式轴压力传感器的压圈5.1A径向套在铁砧1.32外,轴向挤压在铁砧套1.31和连接套1.4之间。工作时，穿心式轴压力传感器的压圈5.1A随铁砧组件1.3、连接套1.4前行推压套环2.2,并与其内的抓住铆钉2.1的卡爪1.21相对轴向移动,套环对铁砧组件的作用力传递给穿心式轴压力传感器压圈5.1A，穿心式轴压力传感器本体将压力转为压力电信号。见图1,压力电信号由头部压力电信号线5Aa引出。
上述拉线位移传感器4、抽杆位移传感器4A、激光位移传感器4B、压电式压力传感器5、穿心式轴压力传感器5A自身均可为市售产品,这里不再详述。
见图1,在液压铆接器上设相机装置6：相机装置固定在液压铆接器油缸顶部表面,镜头对准前方被铆接件3。
见图1,设微机处理系统8，包括位置识别模块、位移处理模块和铆接力处理模块的处理器；存储器。上述拉线、拉杆和缴光位移传感器电信号线4a、4Aa、4Ba；油压或头部压力传感器电信号线5a或5Aa、相机装置电信号线6a均连接在微机处理系统8的输入口。微机处理系统8出口连接报警器9。

Claims (2)

1.智能铆接监测方法，包括:液压铆接器(1),液压泵站(7)；液压铆接器启动后,活塞(1.2)及卡爪(1.21)向铆钉(2.1)施加后拉力,油缸(1.1)及铁砧组件(1.3_向套环(2.2)施加前推力,使铆钉和套环发生相对位移并固紧被铆接件(3)；
其特征是,包括下述步骤:
1)配置如下铆接监测系统
在液压铆接器上设如下拉线、抽杆或缴光位移传感器：拉线、抽杆或缴光位移传感器本体(4.1、4.1A、4.1B)固定在液压铆接器的后端油缸上；拉线、或抽杆固定在液压铆接器活塞上；缴光位移传感器本体上装设向活塞发射红外线的发射器和接收器；监测出活塞相对油缸的位移即为工作状态铆钉与套环间相对位移；
在液压铆接器上设如下两种压力传感器：①在液压泵站的出油口(7.1)和液压铆接器压力油进油管(1.6)间设置压电式压力传感器(5)，配制三通(5.3)分别接液压泵站出油口(7.1)、铆接器液压进油管(1.6)和压电式压力传感器油压感应部分(5.2)；或者②在液压铆接器头部装设穿心式轴压力传感器(5A),压力传感器压圈(5.1A)径向套在铁砧(1.32)外,轴向挤压在铁砧套(1.31)和连接套(1.4)之间；
在液压铆接器上设相机装置(6)：相机装置固定在油缸表面,镜头对准前方的被铆接件；
设微机处理器包括位置识别模块、位移处理模块和铆接力处理模块的处理器、存储器；上述位移传感器电信号线、力传感器电信号线、相机装置的电信号线均连接在微机处理系统的输入口；微机处理系统出口连接报警器；
2)拉铆钉2在被铆接件3单侧或双侧预装完,铆钉2.1插入液压铆接器前端的卡爪1.21上后，按动铆接开关，液压铆接器启动；
3)相机装置进行图像采集，控制时间约1s,采集的图像参数传输至微机处理器，通过在线位置识别程序与标本图像参数中获得的权向量和阀向量进行比对，获得位置识别结果,判定铆接位置点；
4)铆接完成后，将位移和压力传感器测定的位移和压力测定数据传输至微机处理器，与标定数据进行比对判定；
5)处理器内的处理模块判定位移、铆接力是否合格，识别模块对铆接位置进行样本识别，合格便将数据储存于存储器，不合格，驱动报警器发出警报信号。
2.实现权利要求1所述智能铆接监测方法所需的监测系统，包括:液压铆接器,液压泵站；其特征是:
1)配置如下铆接监测系统
在液压铆接器上设如下拉线、抽杆或缴光位移传感器：拉线、抽杆或缴光位移传感器本体(4.1、4.1A、4.1B)固定在液压铆接器的后端油缸上；拉线、或抽杆固定在液压铆接器活塞上；缴光位移传感器本体上装设向活塞发射红外线的发射器和接收器；监测出活塞相对油缸的位移即为工作状态铆钉与套环间相对位移；
在液压铆接器上设如下两种压力传感器：①在液压泵站的出油口(7.1)和液压铆接器压力油进油管(1.6)间设置压电式压力传感器(5)，配制三通(5.3)分别接液压泵站出油口(7.1)、铆接器液压进油管(1.6)和压电式压力传感器油压感应部分(5.2)；或者②在液压铆接器头部装设穿心式轴压力传感器(5A),压力传感器压圈(5.1A)径向套在铁砧(1.32)外,轴向挤压在铁砧套(1.31)和连接套(1.4)之间；
在液压铆接器上设相机装置(6)：相机装置固定在油缸表面,镜头对准前方的被铆接件；
设微机处理器包括位置识别模块、位移处理模块和铆接力处理模块的处理器、存储器；上述位移传感器电信号线、力传感器电信号线、相机装置的电信号线均连接在微机处理系统的输入口；微机处理系统出口连接报警器。
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