一种螺栓紧固和实时检测系统及方法技术方案

一种螺栓连接实时检测系统，螺栓编码器通过粘贴工艺设置于螺栓头上侧，所述数据接收处理装置设置在待施工节点附近；所述超声波定扭矩螺栓扳手与所述螺栓进行对接，所述超声波定扭矩螺栓扳手的前端和所述贴合板贴近；所述固定装置用于固定所述螺栓的螺帽，所述连接主板为结构板，所述贴合板为用于连接用的连接主板；在所述连接主板和贴合板上开设与所述螺栓匹配的螺孔；所述储电装置、信号转化器、信号发射装置设置于所述螺栓头的内部；所述储电装置、所述信号转化器、所述信号发射装置通过导线与所述压电装置连接。本发明专利技术提供一种实时监控每个螺栓的预紧力、精度较高的螺栓连接实时检测系统及方法。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓紧固和实时检测系统及方法
本专利技术涉及一种智能螺栓系统，涉及螺栓领域，涉及检测领域，尤其是一种螺栓紧固和实时检测系统及方法。
技术介绍
目前，我国大跨结构、跃层结构、超高结构和大空间结构如雨后春笋出现在我国土地上，大量建筑已成为当地甚至我国的标志性建筑。这些建筑大都采用自重轻、强度高的钢结构，结构节点往往采用了大量的螺栓连接。为保证螺栓连接节点的安全性，必须准确控制螺栓的预紧力，我国工程师主要采用扭矩法和转角法控制螺栓的预紧力，并专利技术了多种定扭矩扳手和定转角扳手，但所确定的预紧力存在一定的误差。近年来，我国工程师为了消除这些误差，研发了定扭矩和定转角双重控制的智能扭矩扳手，精度较高，效果很好，可以保证工作人员的施拧质量，颇受好评。然而，当结构投入使用后，在外荷载(特别是动荷载)和自然环境的作用下，结构中螺栓连接将出现松弛、锈蚀、疲劳和老化等现象，这将影响结构的安全性，目前并没有较好的检测方法，不能实时监测螺栓连接的状况。
技术实现思路
为了克服已有技术的不足，本专利技术提供了一种螺栓紧固和实时检测系统及方法，该系统具有自供电功能，通过无线数据传递给信号接收处理器，可以实时监控每个螺栓(具有独特的编号)的预紧力，并将数据进行储存和分析，通过蓝牙连接采集数据分析结果，为保证所检测结果的准确性，系统配备了超声波定扭矩螺栓扳手(可以对螺栓进行施拧和抽检)。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种螺栓紧固和实时检测系统，包括螺栓、螺栓编码器、压电装置、数据接收处理装置、超声波定扭矩螺栓扳手、固定装置、连接主板、贴合板、储电装置、信号转化器和信号发射装置，所述螺栓编码器通过粘贴工艺设置于所述螺栓头上侧，每个所述螺栓对应的螺栓编码都不同，通过扫描装置扫描所述螺栓编码即可得到螺栓的编号；所述数据接收处理装置设置在待施工节点附近；所述超声波定扭矩螺栓扳手与所述螺栓进行对接，所述超声波定扭矩螺栓扳手的前端和所述贴合板贴近；所述固定装置用于固定所述螺栓的螺帽，所述连接主板为结构板，所述贴合板为用于连接用的连接主板；在所述连接主板和贴合板上开设与所述螺栓匹配的螺孔；所述储电装置、信号转化器、信号发射装置设置于所述螺栓头的内部；所述储电装置、所述信号转化器、所述信号发射装置通过导线与所述压电装置连接。进一步，所述螺栓包括螺栓头、螺栓杆、垫片和螺帽。优先的，所述螺栓头、所述螺栓杆、所述垫片和所述螺帽优先采用高强度合金钢进行制作，需要符合国家标准，方可用于工程中；再进一步，所述螺栓编码器可以采用二维码或者条形码，所述螺栓编码优先采用耐腐蚀、老化的材料，可以采用不锈钢材料进行制作。更进一步，所述数据接收处理装置设置在待施工节点附近，可以通过粘结或者焊接的方式固定在节点板上，一个所述数据接收处理装置对接一个或多个节点。在螺栓拧紧过程中，所述超声波定扭矩螺栓扳手主要与所述螺栓头进行对接，所述超声波定扭矩螺栓扳手的前端和所述贴合板贴近，进而对所述螺栓进行紧固工作。所述述压电装置包括橡胶、压电薄膜和导线，所述压电装置穿过所述螺栓杆，设置于螺栓头于垫片之间。优先的，所述压电装置主要起到产生电能和电信号的作用，通过所述压电薄膜由外荷载对螺栓的机械作用而产生电能和电信号，所述橡胶起到缓冲减震以及保护压电薄膜的作用；所述压电装置为所述储电装置、所述信号转化器、所述信号发射装置的运转提供电能。所述数据接收处理装置包括接收器、处理器、储存传输装置和太阳能板，通过蓝牙与数据接收处理装置进行连接，得到处理后的数据；所述太阳能板为所述数据接收处理装置提供运行的电能；所述接收器用于接收所述信号发射装置所发出的信号，数据接收器每1小时接收一次数据，接收时间可控；所述处理器用于处理所述接收器所接收的信号，综合之前所处理的数据，从而实时得到所述螺栓预紧力的变化情况，如果预紧力变化范围小于等于±1％，则将该数据删除或储存在该螺栓的第二档案内，如果预紧力变化范围大于±1％，将此数据同时储存于该螺栓的第一档案内和第二档案内，并根据初始数据和此数据进行数据变化分析，并给出结论。所述储存传输装置包括储存和传输两个功能，所述储存传输装置的储存功能主要分两块，第一档案：储存所有所述处理器处理的数据，数据量非常大；第二档案：储存所述变化较大的数据，数据非常简练，具有代表性。优先的，所述储存传输装置的传输功能优先选用蓝牙传输，工作人员通过蓝牙与所述储存传输装置连接，获得所述每个所述螺栓的第一档案盒第二档案的数据。所述超声波定扭矩螺栓扳手包括超声波装置、扫描装置、扳手主体和显示屏，所述超声波定扭矩螺栓扳手具有以下功能：超声波监控和定扭矩螺栓施拧，超声波检测螺栓预紧力和扫描所述螺栓编码以及可视化功能；所述超声波装置设置在所述超声波定扭矩螺栓扳手的前部，主要用于监控所述螺栓施拧过程中预紧力的大小，保证终拧后螺栓预紧力准确，并可以用于结构使用过程中节点螺栓预紧力的检测工作；所述扫描装置用于扫描所述螺栓头上部的螺栓编码，从而获得所述螺栓的编号，以便后续归档；所述扳手主体工作与普通定扭矩扳手类似，工作人员确定好扭矩后通过电机进行施拧工作；所述显示屏上设置在所述扳手主体上，工作人员可以输入额定扭矩、预紧力等数据，在施拧过程中也能显示所述超声波装置、所述扫描装置所测得数据，并将数据储存在所述扳手主体内的储存器内，以供调用。一种螺栓紧固和实时检测系统的检测方法，包括以下步骤：(1)固定住连接主板和贴合板，使两者上的螺栓孔对齐，再将螺栓通过螺栓孔，在螺栓杆的另一头安装螺帽，并用紧固装置固定螺帽；(2)初始化数据接收处理装置中的所有信息，对数据接收处理装置输入节点中所有螺栓的编号信息；(3)采用所述超声波定扭矩螺栓扳手对所述螺栓进行施拧，在所述显示屏上输入额定扭矩和预紧力参数，通过所述扫描装置扫描所述螺栓编码，得到螺栓的编号；通过所述超声波装置实时测定所述螺栓杆内的预紧力，将所测数据进行储存，施拧分初拧和终拧，在施拧过程中显示屏将显示实时的扭矩和预紧力；(4)终拧后，所述数据接收处理装置先接受、处理和储存数据，作为每个螺栓的初始数据，每个所述螺栓的初始数据分为第一档案和第二档案；第一档案：储存所有所述处理器处理的数据，数据量非常大；第二档案：储存所述变化较大的数据，数据非常简练，具有代表性；(5)结构投入使用时，外荷载会使结构受力和变形，螺栓杆内的预紧力也将发生改变，而压电装置在所述螺栓头和垫片之间出现反复的挤压现象，此时压电薄膜将产生电信号；电信号和电流先通过信号转化器，将电信号转化成无线声波信号，并将声波信号传递给信号发射器，电流再由储电装置储存起来，为信号转化器、信号发射装置提供必需的电能；(6)信号发射器将声波信号发射出去，数据接收处理装置接收声波信号，并将声波信号进行处理，综合之前所处理的数据，从而实时得到所述螺栓预紧力的变化情况，如果预紧力变化范围小于等于±1％，则将该数据删除或储存在该螺栓的第二档案内，如果预紧力变化范围大于±1％，将此数据同时储存于该螺栓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述检测系统包括螺栓、螺栓编码器、压电装置、数据接收处理装置、超声波定扭矩螺栓扳手、固定装置、连接主板、贴合板、储电装置、信号转化器和信号发射装置，所述螺栓编码器通过粘贴工艺设置于所述螺栓头上侧，每个所述螺栓对应的螺栓编码都不同，通过扫描装置扫描所述螺栓编码即可得到螺栓的编号；所述数据接收处理装置设置在待施工节点附近；所述超声波定扭矩螺栓扳手与所述螺栓进行对接，所述超声波定扭矩螺栓扳手的前端和所述贴合板贴近；所述固定装置用于固定所述螺栓的螺帽，所述连接主板为结构板，所述贴合板为用于连接用的连接主板；在所述连接主板和贴合板上开设与所述螺栓匹配的螺孔；所述储电装置、信号转化器、信号发射装置设置于所述螺栓头的内部；所述储电装置、所述信号转化器、所述信号发射装置通过导线与所述压电装置连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述检测系统包括螺栓、螺栓编码器、压电装置、数据接收处理装置、超声波定扭矩螺栓扳手、固定装置、连接主板、贴合板、储电装置、信号转化器和信号发射装置，所述螺栓编码器通过粘贴工艺设置于所述螺栓头上侧，每个所述螺栓对应的螺栓编码都不同，通过扫描装置扫描所述螺栓编码即可得到螺栓的编号；所述数据接收处理装置设置在待施工节点附近；所述超声波定扭矩螺栓扳手与所述螺栓进行对接，所述超声波定扭矩螺栓扳手的前端和所述贴合板贴近；所述固定装置用于固定所述螺栓的螺帽，所述连接主板为结构板，所述贴合板为用于连接用的连接主板；在所述连接主板和贴合板上开设与所述螺栓匹配的螺孔；所述储电装置、信号转化器、信号发射装置设置于所述螺栓头的内部；所述储电装置、所述信号转化器、所述信号发射装置通过导线与所述压电装置连接。


2.如权利要求1所述的一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述螺栓包括螺栓头、螺栓杆、垫片和螺帽，所述螺栓头、所述螺栓杆、所述垫片和所述螺帽采用高强度合金钢进行制作。


3.如权利要求1或2所述的一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述螺栓编码器采用二维码或者条形码。


4.如权利要求1或2所述的一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述数据接收处理装置设置在待施工节点附近，可以通过粘结或者焊接的方式固定在节点板上，一个所述数据接收处理装置对接一个或多个节点。


5.如权利要求1或2所述的一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，在螺栓拧紧过程中，所述超声波定扭矩螺栓扳手主要与所述螺栓头进行对接，所述超声波定扭矩螺栓扳手的前端和所述贴合板贴近，进而对所述螺栓进行紧固工作。


6.如权利要求1或2所述的一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述压电装置包括橡胶、压电薄膜和导线，所述压电装置穿过所述螺栓杆，设置于螺栓头于垫片之间，所述压电装置通过所述压电薄膜由外荷载对螺栓的机械作用而产生电能和电信号，所述橡胶起到缓冲减震以及保护压电薄膜的作用；所述压电装置为所述储电装置、所述信号转化器、所述信号发射装置的运转提供电能。


7.如权利要求1或2所述的一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述数据接收处理装置包括接收器、处理器、储存传输装置和太阳能板，通过蓝牙与数据接收处理装置进行连接，得到处理后的数据；所述太阳能板为所述数据接收处理装置提供运行的电能；所述接收器用于接收所述信号发射装置所发出的信号，数据接收器每1小时接收一次数据，接收时间可控；所述处理器用于处理所述接收器所接收的信号，综合之前所处理的数据，从而实时得到所述螺栓预紧力的变化情况，如果预紧力变化范围小于等于±1％，则将该数据删除或储存在该螺栓的第二档案内，如果预紧力变化范围大于±1％，将此数据同时储存于该螺栓的第一档案内和第二档案内，并根据初始数据和此数据进行数据变化分析，并给出结论。


8.如权利要求7所述的一种螺栓连接实时检测系统，其特征在于，所述储存传输装置的储存功能分两块，第一档案：储存所有所述处理器处理的数据，数据量非常大；第二档...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼云，宣剑裕，戴君健，倪迪，周建强，林军，林丹丹，潘晓君，陶小钧，杭振园，赵伟，陈枫，陈明，盛琪，丁正坤，
申请(专利权)人：浙江交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33