一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统及方法，系统包括多个分布式布设的检定子系统，每个检定子系统均至少包括采集扳手的力矩信号的力矩采集单元，将力矩信号转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号传输至信号处理单元，信号处理单元将模拟电压信号放大后转换为数字电压信号，并传输给处理器，处理器根据力矩采集单元确定的标准扭矩扳手的灵敏度进行标定，根据标定得来的灵敏度以及得到的数字电压信号，通过牛顿差值算法得到实时力矩，累积比较设定时间内的力矩值，输出峰值，同时输出实时曲线，并记录每次采样的力矩峰值；上位机提取每个检定子系统的力矩数据与检定结果，进行相应标记动作。本发明专利技术能够动态对各个扭矩扳手进行检定。

【技术实现步骤摘要】
一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统及方法
本专利技术涉及一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统及方法。
技术介绍
扭矩扳手又叫扭力扳手、力矩扳手、扭矩可调扳手，是扳手的一种。按动力源可分为：电动力矩扳手、气动力矩扳手、液压力矩扳手及手动力矩扳手；该装置可监控拧紧螺纹紧固件过程中的扭矩值，去除人为感知力值的不稳定因素，以保证产品质量的稳定性。但长期使用，会使扳手的误差增大，此时就需要对其进行校验和调整；同时，扭矩扳手在出厂之前，也需要经过检测和标定，才能确保自身的准确性。现有技术中用于检定扭矩扳手的装置类型比较单一，多为静态扭矩检定，结果输出单一，不能实时监控扭矩扳手的输出力值，同时等螺丝固定后再静态检定可能会对已拧紧的螺丝造成不可预知的影响；其次，现有动态扭矩检定多使用PLC等控制器，处理速度慢，采样频率低，用户交互性差。再者，现有设备体积较大，笨重，可移动性差。综上所述，现有技术中的检定扭矩扳手的装置存在输出结果单一、处理速度慢、采样频率低、用户交互性差的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统及方法，本专利技术采用中央处理器将扭矩扳手的输出力矩实时显示，并绘制实时曲线，可以动态的观看力矩变化。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，包括多个分布式布设的检定子系统，每个检定子系统通过物联网网关彼此连接，同时连接上位机，每个检定子系统均至少包括力矩采集单元、信号处理单元和处理器，其中：所述力矩采集单元采集扳手的力矩信号，将力矩信号转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号传输至信号处理单元，所述信号处理单元将模拟电压信号放大后转换为数字电压信号，并传输给处理器，所述处理器根据数字电压信号与当时传感器施加的标准力矩对传感器进行标定，得到该传感器的灵敏度，结合标识信息进行存储，再根据由标准力矩确定下来的传感器灵敏度，结合采集到的实时数字电压信号，通过插值算法得到实时力矩。所述上位机提取每个检定子系统的力矩数据与检定结果，进行相应标记动作和集中管理、统筹运作，实时显示以及存储力矩数据与检定结果，通过中央处理机制，同时检测各检定子系统的运行状况。所说信号处理单元包含信号放大电路和ADC采样芯片，信号放大电路将模拟电压信号放大后传输给ADC采样芯片，所述ADC采样芯片将放大后的模拟电压信号转换为数字电压信号，并将数字电压信号传输给处理器电路。所述标准扭矩扳手施加一定的力矩到力矩采集单元，然后记录施加该力时，获取的电压值与该力的比值，即为灵敏度。所述处理器包括FPGA，FPGA通过SPI接口对ADC采样芯片进行配置，控制ADC芯片的采样速度及存储位置。所述处理器还包括ARM处理器，FPGA通过SPI接口接收ADC芯片输出的数字电压信号，并保存在内存中，ARM处理器根据内存中的电压数据经过滤波算法，把滤波后的电压数据保存在内存中，作为原始数据。ARM处理器先从内存中获取数字电压信号的数值，然后转换成实际的电压值；然后，使用牛顿插值的多项式，计算出实时力矩，存储到内存中，作为原始数据。同时采用像素对应来过滤实时数据，过滤后的点成为坐标点，放在向量中，用于绘制实时曲线，显示在LCD液晶屏上。进一步的，所述FPGA根据SPI接口中的CS片选信号控制一个ADC芯片的工作与否，其中CS片选信号为低电平时ADC芯片工作，反之不工作。所述ARM处理器内置Linux操作系统，读取内存中的原始电压数据，并获取数据库中的标定信息，通过牛顿差值算法，计算出实时力矩，并将结果以及实时曲线输出到LCD液晶屏控制电路。标定会得到牛顿插值算法所需的插值节点，然后推导出牛顿插值的多项式(f(x))，然后采集到的电压信号经过f(x)转换成力矩(即F＝f(x))。牛顿差值算法的基本原理为利用函数f(x)在某区间中若干点的函数值，作出适当的特定函数，在这些点上取已知值，在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f(x)的近似值，利用牛顿差值算法能够更好适应插值节点增减。当然，本领域技术人员可以在本专利技术的工作原理的基础上，将牛顿差值算法根据不同应用场合的不同，替换为其他差值算法，如拉格朗日插值算法。所述ARM处理器与LCD液晶屏控制电路、触摸屏控制电路、USB电路、SD卡电路、以太网口电路、串口电路及实时时钟电路相连。进一步的，所述LCD液晶屏控制器电路，可驱动24位LCD液晶屏，可外接LCD液晶屏将采集的数据、信息实时显示在屏幕上；同时可以控制LCD液晶屏的背光灯亮度；进一步的，所述触摸屏控制电路有两路，一路支持四线电阻屏接入，另一路支持六线电容屏接入，与用户交互更直接和便捷；进一步的，所述USB接口电路为USB_HOST电路，包括接口，所述接口的VBUS端分两路，一路接供电电源，另一路通过电容接地，所述接口的正极端及负极端分别分为三路，一路通过电阻接地，另一路通过保护芯片接地，第三路路接至处理器。进一步的，所述以太网口电路包括RJ45电路及千兆以太网电路，所述千兆以太网电路包括以太网控制芯片，以太网控制芯片与核心控制器相连，以太网控制芯片的RD正极端及负极端、TD正极端及负极端分别连接至网络变压器，网络变压器接至相应的接口。进一步的，所述串口电路即为一路RS232电路，包括串口芯片，所述串口芯片与处理器相应的端口相连，所述串口芯片的T1OUT端、R1IN端、T2OUT端、R2IN端分别通过相串联的电阻及二极管接地。进一步的，所述实时时钟电路包括实时时钟芯片，实时时钟芯片的VDD端分三路，一路通过二极管接至供电电源端，一路通过相串联的二极管、电阻及电池接地，第三路通过相并联的电容及极性电容接地；所述实时时钟芯片SDA端及SCL端分别通过各自对应的电阻接至供电电源端且实时时钟芯片SDA端及SCL端分别与处理器相连。所述物联网网关连接有多个检定子系统，所述检定子系统构成星型拓扑结构。进一步的,每个子系统均有多个力矩采集单元，可外接多个传感器，所有子系统可以同步采集、同步处理。同样的，单个子系统可能包含多个采集通道。所述处理器可以累积比较设定时间内的力矩值，输出峰值，同时输出实时曲线，并记录每次采样的力矩峰值，同时，本专利技术可以在得到力矩信息后进行如下的功能延伸：(1)频谱分析功能，选取一段采集到的数据，进行频谱分析，输出频谱分析图；(2)SPC生产过程统计功能：对生产过程进行统计，对产生的异常波动及时提醒。基于上述系统的检定方法，包括以下步骤：(1)在各个检定子系统使用标准扭矩扳手输出确定力到力矩采集单元，记录相应确定力所对应的电压数据，计算传感器的灵敏度，同时记录到数据库中，与确定的传感器一一对应，加上其灵敏度以及标识信息成为一个传感器通道；(2)选择根据要检定的扳手力矩选择对应的标定数据，设置各个检定子系统的触发阈值、峰值保持、峰值持续时间以及采样次数；(3)利用力矩采集单元对采样点进行采样，对采样数据进行转换、滤波，利用牛顿差值算法计算出对应力矩，形成实时力矩曲线；(4)各个检定子系统将相应的峰值曲线、采样记录与检定结果传输给上位机。由于电气动扳手有自身的力矩输出规格，比如一只输出力矩为100N.m的电动扳手；然后，认定其合格的标准就是其能正常输出大于100N.m的力矩。这种检定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，其特征是：包括多个分布式布设的检定子系统，每个检定子系统通过物联网网关彼此连接，同时连接上位机，每个检定子系统均至少包括力矩采集单元、信号处理单元和处理器，其中：所述力矩采集单元采集扳手的力矩信号，将力矩信号转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号传输至信号处理单元，所述信号处理单元将模拟电压信号放大后转换为数字电压信号，并传输给处理器，所述处理器根据数字电压信号与当时传感器施加的标准力矩对传感器进行标定，得到该传感器的灵敏度，结合标识信息进行存储，再根据由标准力矩确定下来的传感器灵敏度，结合采集到的实时数字电压信号，通过插值算法得到实时力矩。

【技术特征摘要】
1.一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，其特征是：包括多个分布式布设的检定子系统，每个检定子系统通过物联网网关彼此连接，同时连接上位机，每个检定子系统均至少包括力矩采集单元、信号处理单元和处理器，其中：所述力矩采集单元采集扳手的力矩信号，将力矩信号转换成模拟电压信号，并将模拟电压信号传输至信号处理单元，所述信号处理单元将模拟电压信号放大后转换为数字电压信号，并传输给处理器，所述处理器根据数字电压信号与当时传感器施加的标准力矩对传感器进行标定，得到该传感器的灵敏度，结合标识信息进行存储，再根据由标准力矩确定下来的传感器灵敏度，结合采集到的实时数字电压信号，通过插值算法得到实时力矩。2.如权利要求1所述的一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，其特征是：所述上位机提取每个检定子系统的力矩数据与检定结果，进行相应标记动作和集中管理、统筹运作，实时显示以及存储力矩数据与检定结果，通过中央处理机制，同时检测各检定子系统的运行状况。3.如权利要求1所述的一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，其特征是：所说信号处理单元包含信号放大电路和ADC采样芯片，信号放大电路将模拟电压信号放大后传输给ADC采样芯片，所述ADC采样芯片将放大后的模拟电压信号转换为数字电压信号，并将数字电压信号传输给处理器电路。4.如权利要求1所述的一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，其特征是：所述标准扭矩扳手施加一定的力矩到力矩采集单元，然后记录施加该力时，获取的电压值与该力的比值，即为灵敏度。5.如权利要求1所述的一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，其特征是：所述处理器包括FPGA，FPGA通过SPI接口对ADC采样芯片进行配置，控制ADC芯片的采样速度及存储位置；或所述处理器还包括ARM处理器，FPGA通过SPI接口接收ADC芯片输出的数字电压信号，并保存在内存中，ARM处理器根据内存中的电压数据经过滤波算法，把滤波后的电压数据保存在内存中，作为原始数据；或所述FPGA根据SPI接口中的CS片选信号控制一个ADC芯片的工作与否，其中CS片选信号为低电平时ADC芯片工作，反之不工作。6.如权利要求1所述的一种扭矩扳手动态智能分布式检定系统，其特征是：处理器先从内存中获取数字电压信号的数值，然后转换成实际的电压值；然后，使用牛顿插值的多项式，计算出实时力矩，存储到内存中，作为原始数据，同时采用像素对应来过滤实时数据，过滤后的点成为坐标点，放在向量中，用于绘制实时曲线，显示在LCD液晶屏上；或处理器与LCD液晶屏控制电路、触摸屏控制电路、USB电路、SD卡电路、以太网口电路、串口电路及实...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖成斌，骆兆松，裴化成，刘传旭，宫鹏，都骞，
申请(专利权)人：山东厚德测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37