CN108181659B - 一种用于紧固件的松动检测装置及其检测方法 - Google Patents
一种用于紧固件的松动检测装置及其检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于紧固件的松动检测装置，包括：第一部件，设有第一耦合电路；第二部件，设有与第一耦合电路互补的第二耦合电路；RFID芯片；当紧固件处于紧固状态时，第一耦合电路与第二耦合电路相连通，RFID芯片有效；当紧固件处于松动状态时，第一耦合电路与第二耦合电路不连通，RFID芯片失效。本发明还提出了一种该松动检测装置的检测方法。该松动检测装置采用无源设计的RFID芯片，便于安装更换、成本低，能够防水抗振，且可重复使用，并能够在线、快速、准确地对紧固件松动进行检测诊断，检测效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种松动检测装置，特别是涉及一种用于紧固件的松动检测装置及其检测方法。
背景技术
紧固件是一种被广泛应用于铁路、车辆、桥梁、工程设备等领域的常用零件，在使用中受振动、腐蚀和冲击等影响，容易引起紧固件的松动、变形、断裂或脱落，从而引起设备故障甚至重大事故。因此，紧固件的松动检查一直是工程设备检查维护的重要项目。
在国内外已经公开的检测技术中，相对较为突出的方法有：非接触法和接触法。非接触法主要包括：图像识别方法和振动信号分析方法。
图像识别方法主要存在的问题是，在紧固件被污垢覆盖的实际条件下仅能判断扣件是否脱落，并不能检测出扣件的松紧状态，因此不能满足监测紧固件是否松动的实际需求。
振动信号分析方法主要包括两类：一是需要使用敲击锤不停地敲击被固定结构，同时采集并分析余振信号；二是探索采用ODS(Operational Deflection Shape)数学模型，分析车轮经过某区间的振动信号，人工观察筛选出ODS值的异常情况来识别松动区间。然而，上述两类振动信号分析方法分别存在如下主要问题：1)敲击锤机构研制复杂，且检测时限制了检测速度；2)未实现在线快速诊断。
接触法主要包括两类：一是人工使用扭力扳手进行检测；二是安装易碎RFID电子标签。其分别存在如下主要问题：1)成本高且效率较低；2)在设备工作中产生振动时，易导致电子标签断裂产生误判，且当螺纹紧固件松动后电子标签断裂，不能重复使用。
因此，提供一种能够在线快速检测且可重复使用的紧固件松动检测装置及其检测方法成为本领域的亟需。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够在线快速检测且可重复使用的紧固件松动检测装置。
本发明提供了一种用于紧固件的松动检测装置，包括：第一部件，设有第一耦合电路；第二部件，设有与第一耦合电路互补的第二耦合电路；RFID芯片；当紧固件处于紧固状态时，第一耦合电路与第二耦合电路相连通，RFID芯片有效；当紧固件处于松动状态时，第一耦合电路与第二耦合电路不连通，RFID芯片失效。
可选地，第一部件和第二部件上分别设有至少一对接触点，当紧固件处于紧固状态时，第一部件上的接触点与第二部件上的接触点全部接触，第一耦合电路与第二耦合电路相连通；当紧固件处于松动状态时，第一部件上的接触点与第二部件上的接触点不全部接触，第一耦合电路与第二耦合电路不连通。
可选地，当至少一对接触点的数量为1时，每对内的接触点相连通；当至少一对接触点的数量为2以上时，每对内的接触点相连通，且每对间的接触点不连通。
可选地，第一部件上的接触点为凸接触点，第二部件上设有与凸接触点配合的凹接触点，或第一部件上的接触点为凹接触点，第二部件上设有与凹接触点配合的凸接触点，当紧固件处于紧固状态时，凸接触点与凹接触点全部配合接触；当紧固件处于松动状态时，凸接触点与凹接触点不全部配合接触。
可选地，RFID芯片与第一部件或第二部件的其中一对接触点相连通。
可选地，第一部件和第二部件上设有装配孔，用于紧固件穿过并紧固。
可选地，第一部件包括第一弹性体，第二部件包括第二弹性体，第一弹性体和第二弹性体由绝缘防水材料制成。
可选地，第一弹性体的外缘上设有周向凸部，第二弹性体的外缘上设有与周向凸部配合的周向凹部，或第一弹性体的外缘上设有周向凹部，第二弹性体的外缘上设有与周向凹部配合的周向凸部，周向凸部与周向凹部过盈配合产生密封作用。
可选地，第一弹性体或第二弹性体上还设有固定块，用于放置RFID芯片。
可选地，至少一对接触点的数量为2。
可选地，紧固件为螺纹紧固件。
可选地，还包括RFID阅读器，通过读取RFID芯片为有效或失效，以获取紧固件处于紧固状态或松动状态的状态信息。
本发明还提供了一种上述松动检测装置的检测方法，包括以下步骤：松动检测装置还包括RFID阅读器，RFID阅读器向第一耦合电路、第二耦合电路和RFID芯片发射和探测电磁波信号；RFID阅读器通过读取RFID芯片为有效或失效，以获取紧固件处于紧固状态或松动状态的状态信息。
可选地，当读取RFID芯片为有效时，判定紧固件处于紧固状态，当读取RFID芯片为失效时，判定紧固件处于松动状态。
本发明提供的用于紧固件的松动检测装置，通过紧固件处于紧固状态或松动状态下对耦合电路连通性的影响，进而用户可以从RFID芯片为有效或失效，以判断紧固件是否松动。该松动检测装置能够实现在线快速检测，且可重复被使用。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为本发明提供的用于紧固件的松动检测装置的示意图；
图2a为第一部件的顶视图；
图2b为第二部件的俯视图；
图3为本发明提供的用于紧固件的松动检测装置的操作流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
请参考图1，本发明提供了一种用于紧固件6的松动检测装置，包括：第一部件4、第二部件5和RFID芯片1。其中，第一部件4上设有第一耦合电路2，第二部件5上设有与第一耦合电路2互补的第二耦合电路3。
当紧固件6处于紧固状态时，第一耦合电路2与第二耦合电路3相连通，RFID芯片1有效；当紧固件6处于松动状态时，第一耦合电路2与第二耦合电路3不连通，RFID芯片1失效。
需要说明的是，此处的“互补”可以理解为，只要第一耦合电路2和第二耦合电路3的电路不相互重叠，且两者在紧固件6处于紧固状态时能形成完整的电路回路即可。
本发明通过紧固件6处于紧固状态或松动状态对位于第一部件4和第二部件5内相互互补的耦合电路的连通性的影响，进而影响RFID芯片1的有效或失效。用户能够从RFID芯片1的有效或失效以获取紧固件6是否松动的信息。因此，该松动检测装置能够实现在线快速检测，且可重复被使用。
如图1所示，该松动检测装置还包括RFID阅读器7，通过读取RFID芯片1为有效或失效，以获取紧固件6处于紧固状态或松动状态的状态信息。具体地，RFID阅读器7能够发射和探测电磁波信号，当RFID芯片1有效时，RFID阅读器7能够成功读取，判定紧固件6处于紧固状态，当RFID芯片1失效时，RFID阅读器7未能成功读取，判定紧固件6处于松动状态。
请参考图2a和图2b，在第一部件4和第二部件5上分别设有两对接触点。具体地，每对内的接触点相连通，每对间的接触点不连通，且每对相连通的接触点构成耦合电路的一部分。
如图2a所示，第二部件5上设有接触点301、302、303和304，其中，接触点301与接触点304相连通，构成第二耦合电路3的一部分，接触点302与接触点303相连通，构成第二耦合电路3的另一部分。第二耦合电路3的一部分与第二耦合电路3的另一部分不连通。
如图2b所示，第一部件4上设有接触点201、202、203、204，其中，接触点201与接触点202相连通，构成第一耦合电路2的一部分，接触点203与接触点204相连通，构成第一耦合电路2的另一部分。第一耦合电路2的一部分与第一耦合电路2的另一部分不连通。其中，RFID芯片1与第一部件4的其中一对接触点相连通，即与接触点201和接触点202相连通。在其它实施例中，RFID芯片1还可以与第一部件4中其它对接触点相连通，或者RFID芯片1还可以与第二部件5的其中一对接触点相连通。
当紧固件6处于紧固状态时，第一部件4上的接触点与第二部件5上的接触点全部接触，即接触点201、202、203、204分别与接触点301、302、303和304接触。由于第一耦合电路2与第二耦合电路3的互补设置，以使第一部件4上的接触点与第二部件5上相对应的接触点接触时，第一耦合电路2与第二耦合电路3相连通，此时RFID芯片1有效。当紧固件6处于松动状态时，即接触点201、202、203、204与接触点301、302、303和304不全部接触，第一耦合电路2与第二耦合电路3不连通，此时RFID芯片1失效。
可以理解的是，第一部件4和第二部件5上不仅限于设置两对接触点，还可以是一对或大于两对接触点。只要保证第一部件4和第二部件5上接触点设置的对数一致且一一对应，第一部件4上接触点的连通状态和第二部件5上接触点的连通状态形成互补关系即可。
进一步地，第一部件4上的接触点为凸接触点，第二部件5上设有与凸接触点相配合的凹接触点，或第一部件4上的接触点为凹接触点，第二部件5上设有与凹接触点相配合的凸接触点，当紧固件6处于紧固状态时，凸接触点与凹接触点全部配合接触；当紧固件6处于松动状态时，凸接触点与凹接触点不全部配合接触。通过设置这样凹凸配合的接触点，能够使得接触点间接触更为充分，避免第一部件4上的接触点与第二部件5上的接触点相互接触不良而导致松动的误判。
参考图2a和图2b并结合图1所示，第一部件4和第二部件5上设有装配孔，其中，第一部件4上设有第一装配孔403，第二部件5上设有与第一装配孔403相配合的第二装配孔502，用于紧固件6穿过并紧固。
其中，第一部件4和第二部件5的横截面为圆形，第一装配孔403和第二装配孔502分别设置与第一部件4和第二部件5的圆心位置。接触点均匀设置在靠近装配孔的外周上。
进一步地，第一部件4包括第一弹性体，第二部件5包括第二弹性体，第一弹性体和第二弹性体由绝缘防水材料制成。可以理解的是，第一部件4和第二部件5可以全部是绝缘防水材料的弹性体，也可以是仅在第一部件4和第二部件5靠近接触面的一侧设置弹性体。这样设置后，能够具有如下优点：1)可以防止因接触点潮湿或表面爬电造成短路所引起的松动漏判的情况；2)在紧固件6发生松动时，通过弹性体的反弹恢复，使松动位置上接触点脱离断开，提升松动检测装置的灵敏度，从而进一步提高松动检测装置的可靠性；3)弹性体可以缓冲由于设备工作而产生的震动，以使紧固件6不容易发生松动。
进一步地，第一弹性体的外缘上还设有周向凸部402，第二弹性体的外缘上设有与周向凸部402配合的周向凹部501。在其它实施中，还可以是第一弹性体的外缘上设有周向凹部501，第二弹性体的外缘上设有与周向凹部501配合的周向凸部402，周向凸部402和周向凹部501过盈配合产生密封作用。这样设置后，可以进一步提高松动检测装置的防水性能，防止外部的水进入检测装置浸湿接触点造成短路，从而引起松动漏判的情况，进一步提高了松动检测装置的可靠性
参考图1所示，第一弹性体上还设有固定块401，用于放置RFID芯片1。其中，固定块401设置于远离轴心的位置。这样设置后，可以保护RFID芯片1尽可能不受1)紧固件6紧固时所施加的力；2)紧固件6松动时产生的不均匀力；3)紧固件6在工作中受到的振动，进而避免RFID芯片1碎裂，提高松动检测装置的可靠性，并使松动检测装置可以反复拆卸并重复利用。
可选地，紧固件6可以为螺纹紧固件6，也可以是卡扣紧固件6等多种形式。
本发明还提供了一种上述松动检测装置的检测方法，包括以下步骤：
RFID阅读器7向第一耦合电路2、第二耦合电路3和RFID芯片1发射和探测电磁波信号；RFID阅读器7通过读取RFID芯片1为有效或失效，以获取紧固件6处于紧固状态或松动状态的状态信息。
其中，RFID阅读器7的使用方式可以是手动或自动方式，还可以是将RFID阅读器7安装在移动物体上，通过程序控制等手段实现自动在线检测紧固件6是否松动。
进一步地，当读取RFID芯片1为有效时，判定紧固件6处于紧固状态；当读取RFID芯片1为失效时，判定紧固件6处于松动状态。
参考图3所示，其为松动检测装置的使用方法，电子标签为不含有RFID阅读器7的松动检测装置的部分。具体使用方法如下：
步骤S1，将电子标签下部组件(即第一部件4)和电子标签上部组件(即第二部件5)装配在一起构成电子标签，再将待检测螺纹紧固件6的螺杆穿过电子标签上的装配孔；
步骤S2，拧紧已装配电子标签的螺纹紧固件6；
步骤S3，使用RFID阅读器7向被检测螺纹紧固件6上安装的电子标签发射和探测电磁波信号；
步骤S4，判断读取电子标签信号是否成功，若成功进入步骤S5，否则进入步骤S6；
步骤S5，判定被检测螺纹紧固件6未发生松动；
步骤S6：判定被检测螺纹紧固件6发生松动。
相对于现有技术，本发明提供的松动检测装置具有如下优点：(1)电子标签无源设计，便于安装更换、成本低；(2)防水抗振且可重复使用，寿命长；(3)能够在线、快速、准确地对紧固件松动进行检测诊断，检测效率高。
综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (11)
1.一种用于紧固件的松动检测装置，其特征在于，包括：
第一部件，设有第一耦合电路；
第二部件，设有与第一耦合电路互补的第二耦合电路，且所述第一部件与所述第二部件可拆卸地连接；
RFID芯片，设置于所述第一部件或所述第二部件内，并与其上相对应的耦合电路连接；
当所述紧固件处于紧固状态时，所述第一耦合电路与所述第二耦合电路相连通，所述RFID芯片有效；当所述紧固件处于松动状态时，所述第一耦合电路与所述第二耦合电路不连通，所述RFID芯片失效；
所述第一部件和所述第二部件上分别设有至少一对接触点，当所述紧固件处于紧固状态时，所述第一部件上的接触点与所述第二部件上的接触点全部接触，所述第一耦合电路与所述第二耦合电路相连通；当所述紧固件处于松动状态时，所述第一部件上的接触点与所述第二部件上的接触点不全部接触，所述第一耦合电路与所述第二耦合电路不连通；
所述第一部件包括第一弹性体，所述第二部件包括第二弹性体，所述第一弹性体和所述第二弹性体由绝缘防水材料制成；
所述第一弹性体或所述第二弹性体上还设有固定块，用于放置所述RFID芯片。
2.根据权利要求1所述的松动检测装置，其特征在于，当所述至少一对接触点的数量为1时，每对内的接触点相连通；当所述至少一对接触点的数量为2以上时，每对内的接触点相连通，且每对间的接触点不连通。
3.根据权利要求2所述的松动检测装置，其特征在于，所述第一部件上的接触点为凸接触点，所述第二部件上设有与所述凸接触点配合的凹接触点，或所述第一部件上的接触点为凹接触点，所述第二部件上设有与所述凹接触点配合的凸接触点，当所述紧固件处于紧固状态时，所述凸接触点与所述凹接触点全部配合接触；当所述紧固件处于松动状态时，所述凸接触点与所述凹接触点不全部配合接触。
4.根据权利要求3所述的松动检测装置，其特征在于，所述RFID芯片与第一部件或第二部件的其中一对接触点相连通。
5.根据权利要求1所述的松动检测装置，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件上设有装配孔，用于所述紧固件穿过并紧固。
6.根据权利要求1所述的松动检测装置，其特征在于，所述第一弹性体的外缘上设有周向凸部，所述第二弹性体的外缘上设有与所述周向凸部配合的周向凹部，或所述第一弹性体的外缘上设有周向凹部，所述第二弹性体的外缘上设有与所述周向凹部配合的周向凸部，所述周向凸部与所述周向凹部过盈配合产生密封作用。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的松动检测装置，其特征在于，所述至少一对接触点的数量为2。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的松动检测装置，其特征在于，所述紧固件为螺纹紧固件。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的松动检测装置，其特征在于，还包括RFID阅读器，通过读取RFID芯片为有效或失效，以获取所述紧固件处于紧固状态或松动状态的状态信息。
10.一种如权利要求1-6中任一项所述的松动检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述松动检测装置还包括RFID阅读器，所述RFID阅读器向第一耦合电路、第二耦合电路和RFID芯片发射和探测电磁波信号；
所述RFID阅读器通过读取RFID芯片为有效或失效，以获取所述紧固件处于紧固状态或松动状态的状态信息。
11.根据权利要求10所述的松动检测装置的检测方法，其特征在于，当读取所述RFID芯片为有效时，判定所述紧固件处于紧固状态，当读取所述RFID芯片为失效时，判定所述紧固件处于松动状态。
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