一种钢结构螺栓紧固试验的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种钢结构螺栓紧固试验的控制系统，包括图像采集模块，用于同时采集螺栓和螺母的实时图像，生成三维整体图像；分析模块，包括：第一分析单元，用于对第一三维图像分析得到一第一偏差角度；第二分析单元，用于对第二三维图像分析得到一第二偏差角度；第三分析单元，用于对三维整体图像分析得到综合偏差距离；控制模块，包括：第一处理单元，用于根据第一偏差角度和第二偏差角度处理得到第三偏差角度；第二处理单元，用于根据综合偏差距离和第三偏差角度处理得到综合偏差指数；指令生成单元，用于根据综合偏差指数分别生成横向移动指令、纵向移动指令、升降指令、旋转夹持指令和摆动指令。本发明专利技术提升了螺栓和螺母的装配精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构螺栓紧固试验的控制系统


[0001]本专利技术涉及螺栓紧固控制
，尤其涉及一种钢结构螺栓紧固试验的控制系统。

技术介绍

[0002]螺纹紧固件是机械产品中最常见的连接件，螺栓和螺母则是螺纹紧固件中用途最广的零件，螺纹紧固件的结构大多并不复杂，但是无数的质量事故不断提醒人们不可小觑貌似简单的螺纹紧固件。制造和装配是螺纹紧固件影响其质量的两大关键，从某种意义上讲装配质量对螺纹紧固件的影响甚至人于其制造质量的影响。随着对机械零件小型化和对连接要求的提高，螺纹紧固件的装配质量越來越引起人们的关注。目前，在现有技术中，一般采用机械抬升机构将螺栓对准螺母进行拧紧固定，但是由于螺栓和螺母均存在个体差异，而机械抬升机构对准过程的行程是固定的，因此有可能导致螺栓和螺母无法完全对准，进而导致螺纹紧固件的装配精度不够高。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种钢结构螺栓紧固试验的控制系统，用于提升螺栓与螺母的装配精度。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种钢结构螺栓紧固试验的控制系统，包括：
[0005]测试工装，所述测试工装的下部设有底板，所述测试工装的上部设有顶板，所述底板与所述顶板之间固定连接有若干支撑柱，所述顶板与所述底板平行；
[0006]所述顶板的下端面固定有纵向驱动机构，所述纵向驱动机构的下端固定连接有升降机构，所述升降机构的下端固定连接有摆动机构，所述摆动机构的下端固定连接有旋转夹爪，所述旋转夹爪夹持有螺栓，所述底板的上端面固定有横向驱动机构，所述横向驱动机构与所述纵向驱动机构垂直，所述横向驱动机构上固定有螺母，所述螺母中心开设有螺纹口，所述螺纹口竖直朝上；
[0007]图像采集模块，用于同时采集所述螺栓和所述螺母的实时图像，生成一三维整体图像，所述三维整体图像包括一第一三维图像和一第二三维图像，所述第一三维图像用于表示所述螺栓的三维实时图像，所述第二三维图像用于表示所述螺母的三维实时图像；
[0008]分析模块，连接所述图像采集模块包括：
[0009]第一分析单元，用于对所述第一三维图像进行图像分析，得到一第一偏差角度，所述第一偏差角度用于表示所述螺栓的螺杆部与竖直方向的偏差角度；
[0010]第二分析单元，用于对所述第二三维图像进行图像分析，得到一第二偏差角度，所述第二偏差角度用于表示所述螺纹口与竖直方向的偏差角度；
[0011]第三分析单元，用于对所述三维整体图像进行图像分析，得到一综合偏差距离，所述综合偏差距离用于表示所述螺杆部的轴心线与所述螺母的中心线之间的最短偏差距离；
[0012]控制模块，分别连接所述横向驱动机构、所述纵向驱动机构、所述升降机构、所述摆动机构、所述机械爪和所述分析模块，包括：
[0013]第一处理单元，用于根据所述第一偏差角度和所述第二偏差角度处理得到一第三偏差角度，所述第三偏差角度用于表示所述螺杆部的轴心线与所述螺母的中心线之间的偏差角度；
[0014]第二处理单元，连接所述第一处理单元，用于根据所述综合偏差距离和所述第三偏差角度处理得到一综合偏差指数，所述综合偏差指数用于表示所述螺杆部的轴心线与所述螺母的中心线之间的偏差程度；
[0015]指令生成单元，连接所述第二处理单元，用于根据所述综合偏差指数分别生成一横向移动指令、一纵向移动指令、一升降指令、一摆动指令和一旋转夹持指令；
[0016]所述横向驱动机构根据所述横向移动指令带动所述螺母横向运动至所述螺栓正下方，所述纵向驱动机构根据所述纵向移动指令带动所述升降机构纵向移动至所述螺母正上方，所述升降机构根据所述升降指令带动所述摆动机构沿竖直方向朝向所述螺母运动，所述摆动机构根据所述摆动指令带动所述旋转夹爪进行摆动，以使所述螺杆部对准所述螺纹口，所述旋转夹爪根据所述旋转夹持指令夹持所述螺栓旋转，以使所述螺栓与所述螺母螺接。
[0017]进一步地，所述第一处理单元包括：
[0018]第一处理子单元，用于分别对所述第一偏差角度和所述第二偏差角度进行数据预处理，得到第一优化偏差角度和第二优化偏差角度；
[0019]第一运算子单元，连接所述第一处理子单元，用于将所述第一优化偏差角度和所述第二优化偏差角度带入预设的偏差角度计算公式中，得到所述第三偏差角度。
[0020]进一步地，所述偏差角度计算公式配置为：
[0021]D＝|D1‑
D2|；
[0022]其中，D用于表示所述第三偏差角度；
[0023]D1用于表示所述第一优化偏差角度；
[0024]D2用于表示所述第二优化偏差角度。
[0025]进一步地，所述第二处理单元包括：
[0026]第二处理子单元，用于将所述综合偏差角度和所述第三偏差角度进行数据预处理，得到优化综合偏差角度和第三优化偏差角度；
[0027]第二运算子单元，连接所述第二处理子单元，用于将所述优化综合偏差角度和所述第三优化偏差角度带入预设的偏差指数计算公式中，得到所述综合偏差指数。
[0028]进一步地，所述偏差指数计算公式配置为：
[0029][0030]a+b＝1；
[0031]其中,S用于表示所述综合偏差指数；
[0032]a用于表示预设的第一常数，所述第一常数为正数；
[0033]b用于表示预设的第二常数，所述第二常数为正数；
[0034]K用于表示所述优化综合偏差角度；
[0035]T用于表示所述第三优化偏差角度。
[0036]进一步地，所述指令生成单元包括：
[0037]比较子单元，用于将所述综合偏差指数与预设的综合偏差阈值进行比较，得到一比较结果；
[0038]生成子单元，连接所述比较子单元，用于在所述比较结果表明所述综合偏差指数不小于所述综合偏差阈值时，根据所述综合偏差指数生成相应的所述横向移动指令、所述纵向移动指令、所述升降指令、所述旋转夹持指令和所述摆动指令；
[0039]以及在所述比较结果表明所述综合偏差指数小于所述综合偏差阈值时，生成一横向固定指令、一纵向固定指令、一升降固定指令、所述旋转夹持指令和一固定摆动指令，所述横向驱动机构根据所述横向固定指令横向固定所述螺母，所述纵向驱动机构根据所述纵向固定指令纵向固定所述升降机构，所述升降机构根据所述升降固定指令在竖直方向上固定所述摆动机构，所述旋转夹爪根据旋转夹持指令夹持所述螺栓进行旋转，所述摆动机构根据所述固定摆动指令固定所述旋转夹爪。
[0040]进一步地，所述纵向驱动机构包括限位导轨、驱动电机、丝杆、滑动块和限位板；
[0041]所述限位导轨和所述驱动电机均横向固定在所述顶板的下端面，所述驱动电机的输出轴同轴连接所述丝杆，所述滑动块螺接在所述丝杆上，所述滑动块滑动套接在所述限位导轨内，所述限位板固定在所述导轨远离所述驱动电机的一端，所述升降机构固定在所述滑动块的下端面。
[0042]进一步地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢结构螺栓紧固试验的控制系统，其特征在于，包括：测试工装(7)，所述测试工装(7)的下部设有底板(71)，所述测试工装(7)的上部设有顶板(72)，所述底板(71)与所述顶板(72)之间固定连接有若干支撑柱(73)，所述顶板(72)与所述底板(71)平行；所述顶板(72)的下端面固定有纵向驱动机构(8)，所述纵向驱动机构(8)的下端固定连接有升降机构(9)，所述升降机构(9)的下端固定连接有摆动机构(10)，所述摆动机构(10)的下端固定连接有旋转夹爪(11)，所述旋转夹爪(11)夹持有螺栓(12)，所述底板(71)的上端面固定有横向驱动机构(13)，所述横向驱动机构(13)与所述纵向驱动机构(8)垂直，所述横向驱动机构(13)上固定有螺母，所述螺母中心开设有螺纹口，所述螺纹口竖直朝上；图像采集模块(1)，用于同时采集所述螺栓(12)和所述螺母的实时图像，生成一三维整体图像，所述三维整体图像包括一第一三维图像和一第二三维图像，所述第一三维图像用于表示所述螺栓(12)的三维实时图像，所述第二三维图像用于表示所述螺母的三维实时图像；分析模块(2)，连接所述图像采集模块(1)，包括：第一分析单元(21)，用于对所述第一三维图像进行图像分析，得到一第一偏差角度，所述第一偏差角度用于表示所述螺栓(12)的螺杆部与竖直方向的偏差角度；第二分析单元(22)，用于对所述第二三维图像进行图像分析，得到一第二偏差角度，所述第二偏差角度用于表示所述螺纹口与竖直方向的偏差角度；第三分析单元(23)，用于对所述三维整体图像进行图像分析，得到一综合偏差距离，所述综合偏差距离用于表示所述螺杆部的轴心线与所述螺母的中心线之间的最短偏差距离；控制模块(3)，分别连接所述横向驱动机构(13)、所述纵向驱动机构(8)、所述升降机构(9)、所述摆动机构(10)、所述机械爪和所述分析模块(2)，包括：第一处理单元(4)，用于根据所述第一偏差角度和所述第二偏差角度处理得到一第三偏差角度，所述第三偏差角度用于表示所述螺杆部的轴心线与所述螺母的中心线之间的偏差角度；第二处理单元(5)，连接所述第一处理单元(4)，用于根据所述综合偏差距离和所述第三偏差角度处理得到一综合偏差指数，所述综合偏差指数用于表示所述螺杆部的轴心线与所述螺母的中心线之间的偏差程度；指令生成单元(6)，连接所述第二处理单元(5)，用于根据所述综合偏差指数分别生成一横向移动指令、一纵向移动指令、一升降指令、一摆动指令和一旋转夹持指令；所述横向驱动机构(13)根据所述横向移动指令带动所述螺母横向运动至所述螺栓(12)正下方，所述纵向驱动机构(8)根据所述纵向移动指令带动所述升降机构(9)纵向移动至所述螺母正上方，所述升降机构(9)根据所述升降指令带动所述摆动机构(10)沿竖直方向朝向所述螺母运动，所述摆动机构(10)根据所述摆动指令带动所述旋转夹爪(11)进行摆动，以使所述螺杆部对准所述螺纹口，所述旋转夹爪(11)根据所述旋转夹持指令夹持所述螺栓(12)旋转，以使所述螺栓(12)与所述螺母螺接。2.根据权利要求1所述的钢结构螺栓紧固试验的控制系统，其特征在于：所述第一处理单元(4)包括：第一处理子单元(41)，用于分别对所述第一偏差角度和所述第二偏差角度进行数据预
处理，得到第一优化偏差角度和第二优化偏差角度；第一运算子单元(42)，连接所述第一处理子单元(41)，用于将所述第一优化偏差角度和所述第二优化偏差角度带入预设的偏差角度计算公式中，得到所述第三偏差角度。3.根据权利要求2所述的钢结...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚甘红，瞿承意，肖鹏，苏雨晨，谭成，吕洋，杜国平，陈建强，
申请(专利权)人：浙江太学科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：