CN111843894A - 一种物联智能扭矩激增旋角监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,包括扳手本体、压力信号计算模块、坐标系计算模块;压力信号计算模块对反作用力进行数据计算以识别反作用力拐点并发出触发信号;坐标系计算模块接收压力信号计算模块发出的触发信号、并对扳手本体围绕坐标轴点的旋转角度进行记录和监控,并发出提示信号;本发明的激增旋角监控装置通过集成在扳手本体内的压力信号计算模块和坐标系计算模块,当该装置对紧固件进行紧固时,通过压力信号计算模块采集的反作用力情况获得力值激增点,并发出触发信号;通过坐标系计算模块采集扳手紧固时旋转角度,获得提示信号,通过对触发信号和提示信号的整合,能够有效控制紧固的准确度,降低对作业人员的技能要求。
Description
技术领域
本发明涉及工业制造技术领域,尤其涉及一种物联智能扭矩激增旋角监控装置。
背景技术
目前在工业制造行业领域内,产品质量管控手段开始应用物联网技术通过信息化数据采集及分析监控产品制造过程符合工艺制造流程以保证完工产品的品质标准提升,而产品的紧固效果也将是机械产品中极为重要的质量管控项目点,现有紧固方式及紧固标准除扭矩验证以外还在大量应用力矩激增点后再旋转指定角度作为紧固到位的依据。而力矩激增点旋转角度是由人手触感反作用力的变化来识别力矩激增位置,所以因作业人员的技能熟练程度和使用工具力臂的长短都会对激增点的识别造成较大影响,为最终影响产品品质。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过物联网手段,使用电子设备与网络信息化相融合,使用智能设备解决作业人员的技能熟练程度和使用工具力臂的长短对确定矩激增点不准确的问题、通过物联信息实时相应的手段监控施工作业过程扭动角度以解决力矩激增点后旋转角度不便于确定和保障的问题、最终实现应用物联科技手段对工业制造过程中产品品质保障的智能化和信息化,降低作业人员劳动轻度提升产品品质的物联智能扭矩激增旋角监控装置。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,该装置包括:
扳手本体;
集成于所述扳手本体内的压力信号计算模块;以及
与所述压力信号计算模块通信连接的坐标系计算模块;
所述压力信号计算模块靠近扳手本体的施力端以接收施力过程产生的反作用力、并对反作用力进行数据计算以识别反作用力拐点并发出触发信号;
所述坐标系计算模块接收所述压力信号计算模块发出的触发信号、并对所述扳手本体围绕坐标轴点的旋转角度进行记录和监控,并发出提示信号;
该装置还包括:
集成于所述扳手本体内的控制和显示模块;
所述压力信号计算模块和所述坐标系计算模块均与所述控制与显示模块通信连接;
所述控制与显示模块接收到所述触发信号和提示信号并发出提示警报。
进一步的,所述扳手本体一端被配置为转换接头;
所述扳手本体通过所述转换接头安装扳头或扭棘轮头;
所述扳手本体通过所述扳头或扭棘轮头与待紧固的紧固件匹配以紧固该紧固件;
所述扳手本体通过所述扳头或扭棘轮头与所述紧固件的配合获得紧固的反作用力和旋转角度。
进一步的,所述压力信号计算模块集成于靠近所述转换接头的位置。
进一步的,所述压力信号计算模块以卡尔曼滤波算法获得所述触发信号;
所述压力信号计算模块以10ms的速率采集反作用力信号。
进一步的,所述控制与显示模块具有:
数据显示屏,所述数据显示屏用以实时显示所述扳手本体围绕坐标轴点的旋转角度的旋转角度数据;
控制按钮;以及
显示灯组;
所述控制按钮包括暂停按钮、恢复按钮和取消按钮;
所述显示灯组包括暂停显示灯、合格显示灯、启动显示灯和异常显示灯。
进一步的,所述控制与显示模块还包括蜂鸣器;
所述控制与显示模块接收所述触发信号和提示信号并通过所述蜂鸣器和显示灯组进行声光提示。
进一步的,所述扳手本体内还集成有数据输出模块;
所述数据输出模块接收所述压力信号计算模块输出反作用力数据、以及所述坐标系计算模块采集的扳手本体的旋转角度数据并将反作用力数据和旋转角度数据通过网络上传至系统管控平台。
进一步的,所述扳手本体内具有电源模块:
所述电源模块为压力信号计算模块、坐标系计算模块、控制与显示模块和数据输出模块供电。
在上述技术方案中,本发明提供的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,具有以下有益效果:
本发明的激增旋角监控装置通过集成在扳手本体内的压力信号计算模块和坐标系计算模块,当该装置对紧固件进行紧固时,通过压力信号计算模块采集的反作用力情况获得力值激增点,并发出触发信号;通过坐标系计算模块采集扳手紧固时旋转角度,获得提示信号,通过对触发信号和提示信号的整合,能够有效控制紧固的准确度,降低对作业人员的技能要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置的扳手本体的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置的控制与显示模块的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置的使用状态的示意图。
附图标记说明:
1、扳手本体;2、压力信号计算模块;3、坐标系计算模块;4、控制与显示模块;5、数据输出模块;6、电源模块;
101、转换接头;102、扳头;
401、数据显示屏;402、暂停按钮;403、恢复按钮;404、取消按钮;405、合格显示灯;406、暂停显示灯;407、启动显示灯;408、异常显示灯。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1~图4所示;
本发明的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,该装置包括:
扳手本体1;
集成于扳手本体1内的压力信号计算模块2;以及
与压力信号计算模块2通信连接的坐标系计算模块3;
压力信号计算模块2靠近扳手本体1的施力端以接收施力过程产生的反作用力、并对反作用力进行数据计算以识别反作用力拐点并发出触发信号;
坐标系计算模块3接收压力信号计算模块2发出的触发信号、并对扳手本体1围绕坐标轴点的旋转角度进行记录和监控,并发出提示信号;
该装置还包括:
集成于扳手本体1内的控制和显示模块4;
压力信号计算模块2和坐标系计算模块3均与控制与显示模块4通信连接;
控制与显示模块4接收到触发信号和提示信号并发出提示警报。
具体的,本实施例公开了一种能够在对紧固件紧固操作时监控力值激增点以及监控扳手旋转角度的装置,该装置以扳手本体1为主体,其中,本手本体1内集成有用以采集并计算反作用力的压力信号计算模块2,以及用以采集扳手本体1紧固时旋转角度的坐标系计算模块3;
其中,本实施例的压力信号计算模块2主要通过扳手本体1与紧固件的反作用力触发,计算后获得力值激增点,在扭力施加过程中某一时刻力矩突然变化,出现的时间点定义为力值激增点。
本实施例的坐标系计算模块3则是在接收到压力信号计算模块2发出的触发信号,对紧固件进行紧固操作时旋转的角度,并采集该旋转角度信号,最终发出提示信号。
本实施例公开的控制与显示模块4主要是在操作时接收并显示上述信号,方便作业人员实时监控操作情况,提高准确性。
本实施例的压力信号计算模块2选用激增点设备传感器,坐标系计算模块选用微型三轴以上姿态传感器,由激增点设备传感器提供触发信号,姿态传感器开始记录旋转角度按规划角度进行预警和到位提示。
优选的,本实施例中扳手本体1一端被配置为转换接头101;
扳手本体1通过转换接头101安装扳头102或扭棘轮头,本实施例的转换接头101能够安装的操作头并不局限于上述两种,还可以是其他类型,该处不再赘述。
扳手本体1通过扳头102或扭棘轮头与待紧固的紧固件匹配以紧固该紧固件;
扳手本体1通过扳头102或扭棘轮头与紧固件的配合获得紧固的反作用力和旋转角度。
优选的,本实施例中压力信号计算模块2集成于靠近转换接头101的位置。将压力信号计算模块2集成在靠近转换接头101的位置能够更加快捷和准确地采集反作用力数据,并且经过计算后获得力值激增点。
优选的,本实施例中压力信号计算模块2以卡尔曼滤波算法获得触发信号;
压力信号计算模块2以10ms的速率采集反作用力信号。
S1:信号模型;
在对一个信号系统进行描述时,存在两种类型的信号,一种是反映系统状态变化的真实信号,一种是通过仪器测量等手段得到的观测信号,观测信号与真实之间往往不相等,因为存在仪器设计,测量操作等带来的误差,在滤波中,信号模型由两个方程决定:
状态方程:x(k)=A(k)x(k-1)+w(k-1)
量测方程:y(k)=C(k)x(k)+v(k)
其中,第一个方程反映系统状态随时间的变化,A(k)称为状态转移矩阵,其元素可随时间变化,也可以是一固定值,w为状态转移过程中可能存在的噪声。第二个方程为对系统状态的观测过程,C(k)称为量测矩阵,v为信号测量过程中存在的噪声。
S2:算法原理;
对于一个信号系统,如果已知初始状态x(0)以及状态转移矩阵A(k),那么便很容易得到任意时刻系统的状态信息,而这是在理想情况下,不受任何外界干扰时得到的推论,即这样得到的为理论值。在任一时刻,对系统进行某种手段的测量,也会得到一个值,称为观测值。
在实际应用中,是该利用理论值作为反映系统信息的信号,还是使用观测值,理论值是在严格的理论推倒下得到的系统的期望值,而观测值是实际得到的关于系统状态信息的反映。显然,理论值或观测值均存在各自的限制,将两者结合起来使用会得到更好的效果。
滤波算法中,先不考虑噪声的影响,得到状态变量与观测信号的估计值,再使用观测信号与期望信号之间的误差校正状态变量的估计值,再通过状态转移矩阵与量测方程获取更为准确的观测值。
在扭力施加过程中经过多次试验数据积累后确定在初始施加过程中扭力值均处在一个较低的水平,当到达一定旋转角度后,触发力值激增点。
得到力矩激增点以后,通过控制与显示模块控制内部的旋转角度传感器进行清零操作,开始记录旋转角度,当旋转角度达到九十度后,完成扭力施加任务。
优选的,本实施例中控制与显示模块4具有:
数据显示屏401,数据显示屏401用以实时显示扳手本体1围绕坐标轴点的旋转角度的旋转角度数据;
控制按钮;以及
显示灯组;
控制按钮包括:
暂停按钮402,当该装置在进行角度监测过程中需要暂停时可通过该暂停按钮402暂停坐标系内的角度计算;
恢复按钮403,该装置从暂停状态恢复角度监测进程时使用此按钮;
取消按钮404,安装过程出现异常取消数据上传和采集时使用此按钮。
显示灯组包括:
暂停显示灯406,当该装置进行角度监测过程中,触发暂停按钮402则该暂停显示灯406亮起;
合格显示灯405,当该装置监测角度与设置的标准角度一致时该合格显示灯405亮起;
启动显示灯407,该装置识别到力矩激增点坐标系计算模块触发时该启动显示灯407亮起;
异常显示灯408,当安装角度超出设置的标准角度时该异常显示灯408亮起。
更优选的,上述的控制与显示模块4还包括蜂鸣器;
控制与显示模块4接收触发信号和提示信号并通过蜂鸣器和显示灯组进行声光提示。
其中,上述的扳手本体1内还集成有数据输出模块5;
数据输出模块5接收压力信号计算模块2输出反作用力数据、以及坐标系计算模块3采集的扳手本体的旋转角度数据并将反作用力数据和旋转角度数据通过网络上传至系统管控平台。
优选的,本实施例中扳手本体1内具有电源模块6:
电源模块6为压力信号计算模块2、坐标系计算模块3、控制与显示模块4和数据输出模块5供电。
本实施例公开的监控装置:
一是通过物联网手段,使用电子设备与网络信息化相融合,使用智能设备解决作业人员的技能熟练程度和使用工具力臂的长短对确定矩激增点不准确的问题;
二是通过物联信息实时相应的手段监控施工作业过程扭动角度以解决力矩激增点后旋转角度不便于确定和保障的问题;
三是实现通过作业过程控制结果质量的信息化监控手段,解决紧固过程和效果不便于纪录的问题。
最终实现应用物联科技手段对工业制造过程中产品品质保障的智能化和信息化,降低作业人员劳动轻度提升产品品质。
在上述技术方案中,本发明提供的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,具有以下有益效果:
本发明的激增旋角监控装置通过集成在扳手本体1内的压力信号计算模块2和坐标系计算模块3,当该装置对紧固件进行紧固时,通过压力信号计算模块2采集的反作用力情况获得力值激增点,并发出触发信号;通过坐标系计算模块3采集扳手紧固时旋转角度,获得提示信号,通过对触发信号和提示信号的整合,能够有效控制紧固的准确度,降低对作业人员的技能要求。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例,毋庸置疑,对于本领域的普通技术人员,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此,上述附图和描述在本质上是说明性的,不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (8)
1.一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,该装置包括:
扳手本体(1);
集成于所述扳手本体(1)内的压力信号计算模块(2);以及
与所述压力信号计算模块(2)通信连接的坐标系计算模块(3);
所述压力信号计算模块(2)靠近扳手本体(1)的施力端以接收施力过程产生的反作用力、并对反作用力进行数据计算以识别反作用力拐点并发出触发信号;
所述坐标系计算模块(3)接收所述压力信号计算模块(2)发出的触发信号、并对所述扳手本体(1)围绕坐标轴点的旋转角度进行记录和监控,并发出提示信号;
该装置还包括:
集成于所述扳手本体(1)内的控制和显示模块(4);
所述压力信号计算模块(2)和所述坐标系计算模块(3)均与所述控制与显示模块(4)通信连接;
所述控制与显示模块(4)接收到所述触发信号和提示信号并发出提示警报。
2.根据权利要求1所述的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,所述扳手本体(1)一端被配置为转换接头(101);
所述扳手本体(1)通过所述转换接头(101)安装扳头(102)或扭棘轮头;
所述扳手本体(1)通过所述扳头(102)或扭棘轮头与待紧固的紧固件匹配以紧固该紧固件;
所述扳手本体(1)通过所述扳头(102)或扭棘轮头与所述紧固件的配合获得紧固的反作用力和旋转角度。
3.根据权利要求2所述的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,所述压力信号计算模块(2)集成于靠近所述转换接头(101)的位置。
4.根据权利要求3所述的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,所述压力信号计算模块(2)以卡尔曼滤波算法获得所述触发信号;
所述压力信号计算模块(2)以10ms的速率采集反作用力信号。
5.根据权利要求1所述的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,所述控制与显示模块(4)具有:
数据显示屏(401),所述数据显示屏(401)用以实时显示所述扳手本体(1)围绕坐标轴点的旋转角度的旋转角度数据;
控制按钮;以及
显示灯组;
所述控制按钮包括暂停按钮(402)、恢复按钮(403)和取消按钮(404);
所述显示灯组包括暂停显示灯(406)、合格显示灯(405)、启动显示灯(407)和异常显示灯(408)。
6.根据权利要求5所述的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,所述控制与显示模块(4)还包括蜂鸣器;
所述控制与显示模块(4)接收所述触发信号和提示信号并通过所述蜂鸣器和显示灯组进行声光提示。
7.根据权利要求1所述的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,所述扳手本体(1)内还集成有数据输出模块(5);
所述数据输出模块(5)接收所述压力信号计算模块(2)输出反作用力数据、以及所述坐标系计算模块(3)采集的扳手本体(1)的旋转角度数据并将反作用力数据和旋转角度数据通过网络上传至系统管控平台。
8.根据权利要求7所述的一种物联智能扭矩激增旋角监控装置,其特征在于,所述扳手本体(1)内具有电源模块(6):
所述电源模块(6)为压力信号计算模块(2)、坐标系计算模块(3)、控制与显示模块(4)和数据输出模块(5)供电。
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