CN108500195A - 智能铆接质量监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能铆接质量监测方法。用于与铆接设备一起使用并获取、比较、储存铆接数据，铆接设备包括液压铆接工具、铆接位移检测系统、铆接压力检测系统；监测获取、比较、储存铆接数据由中央处理系统完成。本发明方法具备铆接过程监测、铆接质量判断、铆接不合格提示功能，本发明可直接集成在液压站上使用，还可以对原有传统液压站方便的改造升级，模块化程度高，采用流量计监测方式可以精确更有效的铆接位移值，压力传感器和流量计均可方便的安装在液压站的进油口和出油口，系统生成的“铆接力—位移曲线”可对铆接过程产生的具体质量问题提供详细的分析依据。

Description

智能铆接质量监测方法

技术领域

本发明属于铆接紧固技术领域，尤其属于铆接紧固设备设计制造技术领域，特别涉及一种拉铆钉紧固连接设备系统及其监测技术，属铆接类(B21J)。

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200680033854.3用于紧固件放置工具的监测系统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。其采用如下结构及其方法：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,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。该专利存在以下不足，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；监测系统智能化程度低，不能自动判断铆接位置；未能实现拉铆钉安装后的可追溯性。

中国专利201510939835.8智能铆接监测方法及系统公开了智能铆接监测方法及系统。其结构及其监测方法包括：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。拉铆钉预装插入后，铆接器启动。相机图像采集，由微机在线识别程序，判定铆接位置点。铆接完后，输入位移和压力测定数据。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。该专利解决了自动识别铆接位置及初步进行质量监测、系统故障、故障提示等功能。但位移检测及其铆接数据追溯等存在不足，不能提供对铆接质量的追溯并进一步进行铆接质量的分析和研究，为提高铆接质量提供进一步的依据。

发明内容

本发明提供的智能铆接质量监测方法，其目的是提供一种具有铆接位置、过程安装参数、质量、故障、错误信息提示、数据追溯等功能的全面智能化铆接质量监测方法，监测方法应用于相应的智能铆接系统中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：

智能铆接质量监测系统方法，其特征在于：用于与铆接设备一起使用并获取、比较、储存铆接数据；

铆接设备包括：

液压铆接工具，包括铆接器和液压泵站；铆接器用于将铆钉通过挤压连接固定被铆接件，液压泵站用于给铆接器提供液压铆接动力；

铆接位移检测系统，包括位移检测装置，用于检测铆接器挤压铆钉连接固定被铆接件过程中的即时位移数据并传送给中央处理系统；

铆接压力检测系统，包括压力传感器，用于检测液压泵站在铆接过程中的即时铆接油压压力数据并传送给中央处理系统；

监测获取、比较、储存铆接数据由中央处理系统完成，包括：

获取，获取铆接位移检测系统的即时位移数据，形成以时间轴为顺序的即时位移数据，并获取最大铆接位移；获取铆接压力检测系统的即时铆接油压压力数据，形成以时间轴为顺序的即时压力数据，并获取最大铆接力；将位移数据、油压数据记录为以每个铆接位为单元的、以相同时间时的铆接位移值与铆接压力值对应的铆接力-位移曲线数据；

比较，将获取的每个铆接位为单元的最大铆接力、铆接位移以及以相同时间的铆接位移值与铆接压力值对应的实时数据与标准值域进行比对，对符合最大铆接力大于标准值域，铆接位移大于标准值域以及铆接力-位移曲线位于标准值域内三条件的铆接过程记录为合格，否则记录为不合格并发出提示信息；

储存，将中央处理系统获取和比较结果储存。

所述位移检测装置是拉线式、抽干式、激光式位移传感器。

所述位移检测装置包括安装在液压泵站回油口和铆接器压力油出油管之间，或安装在液压泵站出油口和铆接器压力油进油管之间的流量计；流量计用于采集铆接时铆接器出油管压力油或铆接器进油管压力油的流量信号，并将流量信号数据传输至中央处理系统获得铆接位移数据。所述位移检测装置是通过油液的流量除以油缸的截面积获得活塞所走过的行程；

所述压力传感器设置于液压泵站出油口获取液压泵站输出压力信号。所述铆接压力检测系统是通过压力传感器所获得的压力值乘以油缸面积所得到力值。

本发明装备应用时，启动液压铆接工具后，图像采集器装置对铆接位置点进行拍照，数据传入智能泵站中央处理系统图像采集分析系统中进行分析处理，完成对铆接位置点的判断；液压铆接工具活塞及卡爪向铆钉施加拉力、油缸及铁砧组件向套环施加推力、使铆钉和套环发生相对位移并固紧被铆接件；在铆接过程中液压铆接工具上的传感器采集铆接位移或泵站回油口的流量脉冲信号传入智能泵站中央处理系统直接或间接计算出铆接位移，泵站上压力传感器采集铆接力数据传入中央处理系统中计算出铆接力，获取以每个铆接位为单元的、以相同时间时的铆接位移值与铆接压力值对应的实时数据并生铆接力和铆接位移关系曲线，将其与系统中储存的标准合格曲线进行对比分析，从而完成铆接质量的判断，标准合格曲线设定为标准值域。

将获取的每个铆接位为单元的最大铆接力、铆接位移以及以相同时间的铆接位移值与铆接压力值对应的实时数据与标准值域进行比对，对符合最大铆接力大于标准值域，铆接位移大于标准值域以及铆接力-位移曲线位于标准值域内三条件的铆接过程记录为合格，否则记录为不合格并发出提示信息

本发明在液压泵站的出油口设置压力传感器，在液压泵站的回油口设置流量计。使用中央处理系统，如PLC控制器，采集系统压力信号和流量信号，中央处理系统将采集到的压力模拟电信号转换为数字信号(液压油压力值)，再通过公式F(铆接力)＝P(输出压力)*S(铆枪进油端面积)计算得出拉铆钉铆接过程中的铆接力；中央处理系统采集回油口R口回油脉冲信号，并通过公式Q(流量)＝a(脉冲数)*k(固定值，每个脉冲的流量)计算得出铆接过程中的回油流量，通过公式L(活塞位移)＝Q(流量)/S(铆枪回油端面积)计算得出铆接位移；中央处理系统以即时铆接力和位移两项参数作为纵、横坐标建立“铆接力-位移曲线”。通过比较铆接过程中的“铆接力”、“有效位移”和“铆接力-位移”曲线与系统存储的标定数据，三项数据均满足要求则判定合格并将铆接数据保存，如不合格则系统报警提示。

本发明有益效果：

本发明开发了具备铆接过程监测、铆接质量判断、铆接不合格提示功能的铆接监测系统监测方法，有效的解决了铆接质量监测低效及不可靠的问题。

本发明可直接集成在液压站上使用，还可以对原有传统液压站方便的改造升级，模块化程度高，使用便捷。

本发明质量监测系统不需要对常规铆接器进行改造，常规铆接器连接上带质量检测系统的液压站后可直接工作。

本发明压力传感器可以精确的测试出铆接力，采用流量计监测方式可以精确的测量出液压流量，并转换成铆接器更精确更有效的铆接位移值。

压力传感器和流量计均可方便的安装在液压站的进油口和出油口，相较于其他测量压力的和铆接位移的方式，这种方式下常规液压铆接器不需要做任何更改即可实现铆接质量的监控。

采用流量计方式不用改变铆接系统的结构，获取数据稳定、准确、可靠，同时应用于现有设备改造可方便接入，无需对现有铆接工具进行复杂的改造。

系统生成的“铆接力—位移曲线”可对铆接过程产生的具体质量问题提供详细的分析依据。

本监测方法通过对铆接安装时数据和曲线进行储存，可实现拉铆钉安装的可追溯性。

附图说明

图1是铆接质量监测系统结构原理图；

图2是质量检测方法流程图；

图3是“铆接力—位移曲线”监测方法示意图。

图中，1是液压泵站，2是铆接板，3是拉铆钉，4是液压铆接器，1.1是压力传感器，1.2是流量计，1.3中央处理系统，1.4是报警器，1.5是显示器，3.1是铆钉,3.11是铆钉短尾部分，3.2是套环，4.1是铁砧，4.2是卡爪，4.3是连接套，4.4是活塞，4.5是油缸，B1铆接曲线阈值上限曲线，B2铆接曲线阈值下限曲线，X1合格铆接曲线，X2不合格铆接曲线，W纵坐标表示铆接位移值，Y横坐标表示铆接力值。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

结合附图。

智能铆接质量系统包括如下系统装置。液压铆接工具，包括铆接器和液压泵站；铆接器用于将铆钉通过挤压连接固定被铆接件，液压泵站用于给铆接器提供液压铆接动力；铆接位置识别系统，包括图像采集装置，用于采集每个铆接位的图像信息并传送给中央处理系统；铆接位移检测系统，包括位移检测装置，用于检测铆接器挤压铆钉连接固定被铆接件过程中的即时位移数据并传送给中央处理系统；铆接压力检测系统，包括压力传感器，用于检测液压泵站在铆接过程中的即时铆接油压压力数据并传送给中央处理系统。

智能铆接质量系统监测方法，包括：对拉铆钉在铆接过程中的“铆接力”“铆接位移”“铆接力-位移曲线”进行标定并将数据存入中央处理系统1.3。铆接过程中用压力传感器1.1在液压泵站1出油口P口采集液压站输出压力的电信号；用流量计1.2在液压泵站1的回油口R口采集回油流量电信号；通过中央处理系统1.3将采集的压力电信号换算成铆接力，将采集的回油流量电信号换算为铆接位移，同时生成“铆接力-位移”曲线。完成铆接后微机处理器提取铆接过程的“最大铆接力”、“铆接位移”、“铆接力-位移曲线”三项参数与系统内存储的标定数据进行对比，以此来判断铆接质量是否合格。判定合格则将数据保存，判断不合格则数据不保存同时通过声光报警器1.4发出报警。整个质量监测的过程在铆接时间内即可完成，方便快捷。

“铆接力”是指挤压套环3.2变形紧固在铆钉3.1环槽上所需要的力；“铆接位移”是指铆接器铁砧4.1从接触套环到完成挤压变形所走过的距离；“铆接力-位移曲线”是指在铆接过程中以采集的逐渐变化的铆接力作为横坐标，以采集的逐渐变化的铆接位移作为纵坐标绘制的曲线。

本发明在液压泵站1回路上设置压力传感器1.1，在液压站油路出口P口处设置压力传感器1.1,压力传感器电信号输入中央处理系统1.3；

本发明在液压泵站1回路上设流量计1.2：在液压站回油口R口处设置脉冲式流量计1.2，流量计电信号输入中央处理系统1.3；

使用中央处理系统1.3采集信息并进行质量监测，中央处理系统1.3可以采集运算压力和流量电信号；可以完成数据存储和对比，完成铆接质量监测；

中央处理系统1.3信号输出端设报警器1.4.

中央处理系统1.3输出信息可以显示在显示器1.5上。

本发明系统设置“铆接力”、“铆接位移”、“铆接力-位移曲线”三项参数的标定，并将标定数据存入中央处理系统1.3作为比较判断的标准值。

进行铆接操作时，将铆钉3.1在铆接件2的单侧或双侧预装完,钉杆3.1.1插入液压铆接器前端的卡爪4.2上，按动铆接开关，液压铆接器4启动，液压泵站1出油口P口供油推动活塞4.4向后运动进入铆接模式；

铆接器4启动的同时，中央处理系统1.3开始对液压站P口压力电信号进行采集，当铆接器4的铁砧4.1在接触到拉铆钉套环3.2的瞬间，中央处理系统1.3开始对液压站R口回油量电信号进行采集。中央处理系统1.3将采集到的压力模拟电信号转换为数字信号(液压油压力值)，再通过公式F(铆接力)＝P(输出压力)*S(铆枪进油端面积)计算得出拉铆钉3铆接过程中的铆接力；中央处理系统1.3采集回油口R口回油脉冲信号，并通过公式Q(流量)＝a(脉冲数)*k(固定值，每个脉冲的流量)计算得出铆接过程中的回油流量，通过公式L(活塞位移)＝Q(流量)/S(铆枪回油端面积)计算得出铆接位移；中央处理系统1.3以即时铆接力和位移两项参数作为纵、横坐标建立“铆接力-位移曲线”。在铆接完成后中央处理系统1.3提取出铆接位移、最大铆接力和“铆接力-位移曲线”，并与自身存储的标定数据进行对比判断，见下表1。

序号	判断标准	单项判断结果
			1	铆接力≧铆接力标定值	合格
2	铆接位移≧铆接位移标定值	合格
			3	铆接压力-位移曲线在标定曲线的范围内	合格

铆接完成，同时质量监测也完成，若表1中三个单项判断均合格，则系统判定铆接合格并保存数据；若三项判断项点中有一项不合格，系统判定铆接不合格且发出报警指令，报警器1.4报警。

本发明中央处理系统1.3具备图像和数字显示功能，中央处理系统1.3能够采集压力电信号和流量电信号；能将压力模拟信号转换成可视化的数字信号后换算成铆接力；同时将流量电信号换算成位移，再结合压力变化的过程提取出铆钉铆接的位移(活塞走过的位移-(减)套环接触铁砧前走过的距离)；能够输出“铆接力-位移曲线”；能够实现数据存储和数据比较；微机处理器能驱动声光报警器报警；

报警器1.4接入中央处理系统1.3的信号输出端，接收到电信号能够报警；显示器1.5与中央处理系统1.3相连，能够显示出“铆接力”、“铆接位移”、“铆接力-位移曲线”等信息。

如图3所示，图3是监测方法示意图，图中，横坐标Y是压力指，纵坐标是位移值，B1和B2分别是标准合格曲线设定的标准值域，X1是合格铆接数据，X2是不合格铆接数据。

Claims (6)

1.智能铆接质量监测系统方法，其特征在于：用于与铆接设备一起使用并获取、比较、储存铆接数据；

铆接设备包括：

液压铆接工具，包括铆接器和液压泵站；铆接器用于将铆钉通过挤压连接固定被铆接件，液压泵站用于给铆接器提供液压铆接动力；

铆接位移检测系统，包括位移检测装置，用于检测铆接器挤压铆钉连接固定被铆接件过程中的即时位移数据并传送给中央处理系统；

铆接压力检测系统，包括压力传感器，用于检测液压泵站在铆接过程中的即时铆接油压压力数据并传送给中央处理系统；

监测获取、比较、储存铆接数据由中央处理系统完成，包括：

获取，获取铆接位移检测系统的即时位移数据，形成以时间轴为顺序的即时位移数据，并获取最大铆接位移；获取铆接压力检测系统的即时铆接油压压力数据，形成以时间轴为顺序的即时压力数据，并获取最大铆接力；将位移数据、油压数据记录为以每个铆接位为单元的、以相同时间时的铆接位移值与铆接压力值对应的铆接力-位移曲线数据；

比较，将获取的每个铆接位为单元的最大铆接力、铆接位移以及以相同时间的铆接位移值与铆接压力值对应的实时数据与标准值域进行比对，对符合最大铆接力大于标准值域，铆接位移大于标准值域以及铆接力-位移曲线位于标准值域内三条件的铆接过程记录为合格，否则记录为不合格并发出提示信息；

储存，将中央处理系统获取和比较结果储存。

2.根据权利要求1所述的智能质量监测系统方法，其特征在于：所述位移检测装置是拉线式、抽干式、激光式位移传感器。

3.根据权利要求1所述的智能质量监测系统方法，其特征在于：所述位移检测装置包括安装在液压泵站回油口和铆接器压力油出油管之间，或安装在液压泵站出油口和铆接器压力油进油管之间的流量计；流量计用于采集铆接时铆接器出油管压力油或铆接器进油管压力油的流量信号，并将流量信号数据传输至中央处理系统获得铆接位移数据。

4.根据权利要求3所述的智能质量监测系统方法，其特征在于：所述位移检测装置是通过油液的流量除以油缸的截面积获得活塞所走过的行程。

5.根据权利要求1所述的智能质量监测系统方法，其特征在于：所述压力传感器设置于液压泵站出油口获取液压泵站输出压力信号。

6.根据权利要求5所述的智能质量监测系统方法，其特征在于：所述铆接压力检测系统是通过压力传感器获得的压力值乘以油缸面积所得到力值。