【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能装配，具体涉及一种基于临界梯度螺栓拧紧方法及装置。
技术介绍
1、在现有技术中，通常需要通过机器人对螺栓进行定位拧紧，然而一些关键特殊工位，例如在空间狭小位置，拧紧机构无法到达的地方，通过机器人对螺栓进行定位拧紧的方法并不适用。实际生产过程中大部分关键部位及重点部位的螺栓拧紧过程还是通过人工操作助力机械臂辅助拧紧的，存在拧紧过程未按工艺要求进行拧紧，导致拧紧时的预紧力离散度大，螺栓容易松动等问题，螺栓连接的稳定性及可靠性存在隐患。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于临界梯度的螺栓拧紧方法及装置，能实时监测螺栓的拧紧过程，以及拧紧参数，并预测螺栓预紧力，实现对工艺要求的拧紧策略进行实时监控，防止操作人员未按照工艺规定的策略进行拧紧，同时可避免螺栓拧紧时的预紧力离散度偏差过大，从而提高螺栓拧紧的质量。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、第一方面，提供一种基于临界梯度的螺栓拧紧方法，包括：采集待拧螺栓与拧紧机之间的相对位置信息；将待拧螺栓与拧紧机之间的相对位置信息与设定的防错防漏模型进行对比，并输出位置对比结果；其中，当所述位置对比结果为匹配成功时，通过拧紧机对待拧螺栓进行拧紧操作；在拧紧机对待拧螺栓进行拧紧操作时，采集拧紧参数，并基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变化，并在预紧力满足设定条件时输出预紧力合格信号。
4、进一步地，所述防错防漏模型，包括
5、进一步地，基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变化，并在预紧力满足设定条件时，输出预紧力合格信号，包括：
6、参照公式（1）当对螺栓施加扭矩时，对螺栓预紧力进行预测，
7、 （1）
8、其中，为摩擦系数，为牙型半角或牙侧角，为螺纹中径，为支承面等效摩擦直径，为螺栓的螺距；
9、将计算获得的带入公式（2）计算其相对应的转角，
10、 （2）
11、其中，为螺栓刚度，为被连接件刚度；
12、随后参照公式（1），将扭矩法的预设扭矩带入计算，评估拧紧完成后的目标预紧力；进一步地，通过公式（3）计算实现目标预紧力所需扭矩与转角的关系，
13、 （3）
14、依据扭矩-角度曲线图，参照公式（4）在屈服强度范围内对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行评估；
15、 （4）
16、采用计算梯度均值的上下三个标准差为最终临界梯度合格范围，即塑性范围内临界梯度在范围内，则拧紧过程合格，反之则判断不合格。
17、进一步地，当临界梯度降到时拧紧机停止拧紧。
18、第二方面，提供一种基于临界梯度螺栓拧紧装置，包括：视觉相机，用于采集待拧螺栓与拧紧机之间的相对位置信息；数据处理单元，用于将待拧螺栓与拧紧机之间的相对位置信息与设定的防错防漏模型进行对比，并输出位置对比结果；其中，当所述位置对比结果为匹配成功时，通过拧紧机对待拧螺栓进行拧紧操作；还用于在拧紧机对待拧螺栓进行拧紧操作时，采集拧紧参数，并基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变化，并在预紧力满足设定条件时输出预紧力合格信号。
19、进一步地，还包括显示单元，所述显示单元用于实时显示数据处理单元输出的数据处理结果及待拧螺栓的位置；还用于显示螺栓拧紧的工艺要求以及螺栓的位置；还用于在拧紧机与待拧紧螺栓之间的位置不正确时，发出报警信号。
20、进一步地，还包括控制器和mes系统和存储单元；数据处理单元通过mes系统实时调取拧紧机拧紧过程的相关参数；mes系统接收数据处理单元的指令同时通过控制器对拧紧机进行控制，同时将控制器中的相关参数上传至数据处理单元；控制器接收mes系统控制拧紧机的相关参数同时将拧紧机的拧紧参数进行采集并存储至存储单元。
21、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过将待拧螺栓与拧紧机之间的相对位置信息与设定的防错防漏模型进行对比，并输出位置对比结果；其中，当所述位置对比结果为匹配成功时，通过拧紧机对待拧螺栓进行拧紧操作；在拧紧机对待拧螺栓进行拧紧操作时，采集拧紧参数，并基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变化，并在预紧力满足设定条件时输出预紧力合格信号；能实时监测螺栓的拧紧过程，以及拧紧参数，并预测螺栓预紧力，实现对工艺要求的拧紧策略进行实时监控，防止操作人员未按照工艺规定的策略进行拧紧，同时可避免螺栓拧紧时的预紧力离散度偏差过大，从而提高螺栓拧紧的质量。
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1.一种基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述防错防漏模型，包括：
3.根据权利要求1所述的基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变化，并在预紧力满足设定条件时，输出预紧力合格信号，包括：
4.根据权利要求3所述的基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，当临界梯度降到时拧紧机停止拧紧。
5.一种基于临界梯度螺栓拧紧装置，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的基于临界梯度的螺栓拧紧装置，其特征在于，所述防错防漏模型，包括：
7.根据权利要求5所述的基于临界梯度的螺栓拧紧装置，其特征在于，基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变化，并在预紧力满足设定条件时，输出预紧力合格信号，包括：
8.根据权利要求7所述的基于临界梯度的螺栓拧紧装置，其特征在于，当临界梯度降到时拧紧机停止拧紧。
9.根据权利要求5所述的螺栓拧紧
10.根据权利要求9所述的螺栓拧紧装置，其特征在于，还包括控制器和MES系统和存储单元；数据处理单元通过MES系统实时调取拧紧机拧紧过程的相关参数；MES系统接收数据处理单元的指令同时通过控制器对拧紧机进行控制，同时将控制器中的相关参数上传至数据处理单元；控制器接收MES系统控制拧紧机的相关参数同时将拧紧机的拧紧参数进行采集并存储至存储单元。
...【技术特征摘要】
1.一种基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，所述防错防漏模型，包括：
3.根据权利要求1所述的基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变化，并在预紧力满足设定条件时，输出预紧力合格信号，包括：
4.根据权利要求3所述的基于临界梯度的螺栓拧紧方法，其特征在于，当临界梯度降到时拧紧机停止拧紧。
5.一种基于临界梯度螺栓拧紧装置，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的基于临界梯度的螺栓拧紧装置，其特征在于，所述防错防漏模型，包括：
7.根据权利要求5所述的基于临界梯度的螺栓拧紧装置，其特征在于，基于所述拧紧参数对螺栓拧紧过程中的临界梯度进行监控从而预测预紧力的变...
【专利技术属性】
技术研发人员：巫继响，王灿，陆智俊，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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