CN112945448A - 一种工程紧固力稳定性实时监控系统 - Google Patents

Abstract

一种工程紧固力稳定性实时监控系统，包括紧固件、数显扭力扳手和智能手机APP，紧固件的螺栓和/或螺母上设置有身份识别装置；数显扭力扳手包括柄体，柄体内设有主安装腔，主安装腔内安装有电子控制线路板；柄体通过加力杆连接棘轮头，加力杆内置有第一扭力传感器；棘轮头内固定安装有第一身份感应读取装置；智能手机APP通过蓝牙模块与监控管理终端建立连接。本发明克服了现有技术的不足，通过第一身份感应读取装置读取紧固件的信息，并通过电子控制线路板的操作系统软件实现数据、表格及终端的系统管理，可以对装有匹配识别功能的紧固件进行操作将其信息写入身份可识别系统进行记录和存储，同时可以对紧固件信息进行更新和补充。

Description

一种工程紧固力稳定性实时监控系统

技术领域

本发明涉及检紧固件稳定性检测技术领域，具体涉及一种工程紧固力稳定性实时监控系统。

背景技术

当前物联网技术逐渐应用到各行各业，通过射频识别、红外感应器、GPS等信息传感设备，将带有各种智能标签的物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理。然而到目前为止还没有建立起一个对安装紧固力长期有效的捡测、 监控系统，尤其是在铁路和桥梁安装工程当中紧固件使用数量非常庞大，往往由于钢架结构和轨道会受到通行物的横向振动，导致紧固件的松动，而紧固件的松动严重影响物资和人身的安全；

而目前为了防止紧固件松动，例如铁轨的紧固件检测还是采用人工每间隔一定的时间，挨个对铁轨上的紧固件进行紧固，以确保松动的紧固件能够被及时拧紧。并且紧固件的松动由于位置和结构的关系，往往在某些地方容易发生，而在另外一些结构和部位则不容易发生。而目前人工拧紧方式不管紧固件有无松动，都会拧紧一次，由于紧固件数量多，现行的人工巡检的方式不仅耗费大量的人力和时间，而且也根本无法知道哪些位置以及哪些紧固件松动频次较高。此外一些高空、人员不易到达的地方更费时费力，还可能出现危险状况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可长期实时监控工程紧固力，实时监控紧固件状态和安装位置紧固件监控系统的工具。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种工程紧固力稳定性实时监控系统，包括紧固件、数显扭力扳手和用于进行数据处理、保存和显示的智能手机APP，紧固件与数显扭力扳手活动连接，所述紧固件包括螺栓和螺母，所述螺栓和/或螺母上设置有身份识别装置；所述数显扭力扳手包括柄体，所述柄体内设置有主安装腔，所述主安装腔内固定安装有电子控制线路板；所述柄体一端固定连接有加力杆的一端，所述加力杆另一端固定连接有棘轮头，所述加力杆内置有第一扭力传感器，所述第一扭力传感器外表面固定安装有应变片；所述棘轮头内固定安装有第一身份感应读取装置；所述柄体另一端固定连接有电池管，所述电池管内部安装有电池，所述电池与电子控制线路板电性连接，所述电子控制线路板分别与第一扭力传感器和第一身份感应读取装置电性连接，所述第一身份感应读取装置与身份识别装置相匹配；所述智能手机APP通过蓝牙与电子控制线路板信号连接；所述电子控制线路板通过智能手机APP实现处理数据和表格，并显示和保存，再将数据处理的结果发送至与智能手机输出端相连的终端系统进行管理；所述智能手机APP通过蓝牙模块与监控管理终端建立连接。

优选地，所述身份识别装置包括但不仅限于条码、二维码、FNC、电子标签；所述身份识别装置中设置有紧固件信息，所述紧固件信息包括紧固件的出厂技术参数及安装和位置信息。

优选地，所述身份识别装置一侧面固定连接卡接柱的一端，所述卡接柱另一端内侧开设有限位槽，所述限位槽内表面固定连接弹簧的一端，所述弹簧另一端固定连接有限位块，所述限位块通过凸块与限位槽活动连接，所述螺栓内开设有卡接孔，所述卡接柱活动连接在卡接孔内表面，所述卡接孔内侧开设有限定孔，所述限定孔与限位块相匹配。

优选地，所述电子控制线路板包括包括蓝牙模块、单片机信号处理器、控制集成芯片、显示屏和按键，所述显示屏和按键设置在柄体表面，所述蓝牙模块、单片机信号处理器和控制集成芯片设置在主安装腔内；所述电子控制线路板的蓝牙模块与智能手机的蓝牙接收端建立连接。

优选地，所述第一扭力传感器靠近棘轮头的一端固定连接有电动缸，所述电动缸与电子控制线路板电性连接，所述电动缸一端通过伸缩块活动连接有限位块；所述棘轮头内置有环形槽，所述环形槽内活动连接有转动轮，所述转动轮内固定安装有棘轮，所述转动轮的圆周位置开设有限位槽，所述限位槽与限位块相匹配；所述伸缩块远离电动缸的一端开设有活动槽，所述活动槽内表面固定连接弹簧的一端，所述弹簧另一端与限位块固定连接，所述限位块活动连接在活动槽内。

优选地，还包括数显扭力倍增器，所述数显扭力扳手和数显扭力倍增器活动连接，所述数显扭力倍增器包括壳体，所述壳体上端设置有输入内方榫，所述壳体内部安装有双星型结构主体，所述输入内方榫通过扭矩输入轴与双星型结构主体的扭矩输入端传动连接，所述壳体下端固定安装有第二扭力传感器，所述双星型结构主体的输出端与第二扭力传感器的方孔连接，所述第二扭力传感器表面连接有应变电桥，所述第二扭力传感器下端固定连接有输出方榫，所述输出方榫外表面固定连接有反力臂；所述壳体外表面固定安装有信息处理电子控制器，所述扭力传感器与信息处理电子控制器信号连接。

优选地，所述反力臂表面固定安装有第二身份感应读取装置，所述第二身份感应读取装置与身份识别装置相匹配，所述第二身份感应读取装置与信息处理电子控制器电性连接。

优选地，所述信息处理电子控制器包括蓝牙模块、模数转换器，单片机信号处理器、控制集成芯片，显示屏和按键，所述扭力传感器、显示屏和按键均与控制集成芯片信号连接，所述控制集成芯片通过模数转换器与单片机信号处理器信号连接，所述单片机信号处理器通过蓝牙模块与智能手机的蓝牙接收端建立连接。

本发明提供了一种工程紧固力稳定性实时监控系统。具备以下有益效果：通过在紧固件上设置身份识别装置，并通过数显扭力扳手上的第一身份感应读取装置来读取紧固件的信息，从而获取紧固件相关信息资料，在测量较大的扭力时，在数显扭力扳手的方榫上增加数显扭力倍增器来测试紧固件的扭力值，并通过电子控制线路板的操作系统软件实现数据、表格及终端的系统管理，可以对装有匹配识别功能的紧固件进行操作将其信息写入身份可识别系统进行记录和存储，同时可以对紧固件信息进行更新和补充；并通过数显扭力扳手与智能手机进行蓝牙对接，实现数据传送进行显示、记录和保存，再将数据发送至与智能手机相连的监控管理终端，进行数据的更新和补充。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1 本发明的检测流程图；

图2 本发明紧固件的结构示意图；

图3 本发明紧固件的剖视图；

图4 为图3中A处的局部放大图；

图5 本发明数显扭力扳手的结构示意图；

图6 本发明数显扭力扳手的剖视图1；

图7 本发明数显扭力扳手的剖视图2；

图8 为图6中B处的局部放大图；

图9 本发明数显扭力倍增器的结构示意图；

图10 本发明数显扭力倍增器的俯视图结构示意图；

图中标号说明：

1、紧固件；101、螺栓；102、螺母；103、身份识别装置；104、卡接柱；105、限位槽；106、弹簧；107、限位块；108、卡接孔；109、限定孔；

2、数显扭力扳手；201、柄体；202、主安装腔；203、电子控制线路板；204、加力杆；205、棘轮头；206、第一扭力传感器；207、应变片；208、电动缸；209、伸缩块；210、限位块；211、转动轮；212、限位槽；213、电池；215、第一身份感应读取装置；216、显示屏；217、按键；218、活动槽；219、弹簧；221、电池管；

3、智能手机APP；

4、数显扭力倍增器；401、壳体；402、输入内方榫；403、双星型结构主体；404、第二扭力传感器；405、输出方榫；406、反力臂；407、第二身份感应读取装置；408、信息处理电子控制器；481、显示屏；482、按键。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一，如图1至图3所示，一种工程紧固力稳定性实时监控系统，包括紧固件1、数显扭力扳手2和用于进行数据处理、保存和显示的智能手机APP3，紧固件1与数显扭力扳手2活动连接，紧固件1包括螺栓101和螺母102，螺栓101和/或螺母102上设置有身份识别装置103，身份识别装置103包括但不仅限于条码、二维码、FNC、电子标签；身份识别装置103中设置有紧固件信息，紧固件信息包括紧固件的出厂技术参数及安装和位置信息；数显扭力扳手2包括柄体201，柄体201内设置有主安装腔202，主安装腔202内固定安装有电子控制线路板203；柄体201一端固定连接有加力杆204的一端，加力杆204另一端固定连接有棘轮头205，加力杆204内置有第一扭力传感器206，第一扭力传感器206外表面固定安装有应变片207；棘轮头205内固定安装有第一身份感应读取装置215；柄体201另一端固定连接有电池管221，电池管221内部安装有电池213，电池213与电子控制线路板203电性连接，电子控制线路板203分别与第一扭力传感器206和第一身份感应读取装置215电性连接，第一身份感应读取装置215与身份识别装置103相匹配；智能手机APP3通过蓝牙与电子控制线路板203信号连接；电子控制线路板203通过智能手机APP3实现处理数据和表格，并显示和保存，再将数据处理的结果发送至与智能手机输出端相连的终端系统进行管理；智能手机APP3通过蓝牙模块与监控管理终端建立连接。

其在工作过程中，先通过电子控制线路板203对扭力值进行设定，再通过棘轮头205对紧固件1的螺栓101或螺母102进行旋动紧固，在紧固时，通过扭力传感器206感应加力杆204的扭力，并将数据实时传输给电子控制线路板203，并且通过第一身份感应读取装置215对紧固件1上的身份识别装置103进行信息读取，以获得紧固件1的出厂编号、安装位置、施力值、操作时间等信息资料，并通过电子控制线路板203的操作系统软件实现数据、表格及终端的系统管理，可以对装有匹配识别功能的紧固件1进行操作将其信息写入身份可识别系统进行记录和存储，同时可以对紧固件信息进行更新和补充，再通过电子控制线路板203的蓝牙模块向智能手机APP3进行通讯，从而通过智能手机APP3显示当前测量的数据和对数显扭力扳手2进行设置的操作界面，从而可对扫描扳手及扫描数显扭力倍增器进行设置操作，进行数据处理、保存、显示当前测量的数据，并把数据发送给终端处理。

实施例二，基于实施例一的进一步改进，身份识别装置103一侧面固定连接卡接柱104的一端，卡接柱104另一端内侧开设有限位槽105，限位槽105内表面固定连接弹簧106的一端，弹簧106另一端固定连接有限位块107，限位块107通过凸块与限位槽105活动连接，螺栓101内开设有卡接孔108，卡接柱104活动连接在卡接孔108内表面，卡接孔108内侧开设有限定孔109，限定孔109与限位块107相匹配。在使用时，将卡接柱104插入卡接孔108内，在插入过程中，限位块107会挤压在限位槽105内，而当到达位置时，通过弹簧106的弹性作用，使限位块107向外挤压在限定孔109内，从而通过限定孔109的作用，使身份识别装置103能够固定在螺栓表面，在更换时，直接将身份识别装置103向外拔出，通过限位块107表面的弧面作用，从而使限位块107能够再次缩回限位槽105内，进而使卡接柱104能够再次与卡接孔108分离。

实施例三，基于实施例一的进一步改进，电子控制线路板203包括包括蓝牙模块、单片机信号处理器、控制集成芯片、显示屏216和按键217，显示屏216和按键217设置在柄体201表面，蓝牙模块、单片机信号处理器和控制集成芯片设置在主安装腔202内；电子控制线路板203的蓝牙模块与智能手机的蓝牙接收端建立连接。在施工过程中，通过按键217直接进行设置及操作，并通过显示屏216实时显示所测数据，通过蓝牙模块进行通讯；并且通过设置系统操作软件实现数据、表格及终端的系统管理。

实施例四，基于实施例一的进一步改进，第一扭力传感器206靠近棘轮头205的一端固定连接有电动缸208，电动缸208与电子控制线路板203电性连接，电动缸208一端通过伸缩块209活动连接有限位块210；棘轮头205内置有环形槽，环形槽内活动连接有转动轮211，转动轮211内固定安装有棘轮，转动轮211的圆周位置开设有限位槽212，限位槽212与限位块210相匹配；伸缩块209远离电动缸208的一端开设有活动槽218，活动槽218内表面固定连接弹簧219的一端，弹簧219另一端与限位块210固定连接，限位块210活动连接在活动槽218内。从而在紧固时的扭力达到设定值时，通过电子控制线路板203向电动缸208发送信号，使电动缸208控制伸缩块209回缩，从而使限位块210从限位槽212内分离，继而通过转动轮211在环形槽内滑动连接关系，使棘轮头205对紧固件扭力不再增加，继而对紧固件起到保护作用，当再次需要使用时，通过电子控制线路板203向电动缸208发送信号，使电动缸208控制伸缩块209伸出即可；并通过弹簧219的作用，使限位块210能够压动弹簧219回缩在活动槽218内，而当限位槽212转动到与限位块210相对应的位置时，由弹簧219的弹性作用，使限位块210弹出，并与限位槽212进行卡接，从而使棘轮头205能够对紧固件进行旋动紧固。

实施例五，基于实施例一的进一步改进，还包括数显扭力倍增器4，数显扭力扳手2和数显扭力倍增器4活动连接，数显扭力倍增器4包括壳体401，壳体401上端设置有输入内方榫402，壳体401内部安装有双星型结构主体403，输入内方榫402通过扭矩输入轴与双星型结构主体403的扭矩输入端传动连接，壳体401下端固定安装有第二扭力传感器404，双星型结构主体403的输出端与第二扭力传感器404的方孔连接，第二扭力传感器404表面连接有应变电桥，第二扭力传感器404下端固定连接有输出方榫405，输出方榫405外表面固定连接有反力臂406；壳体401外表面固定安装有信息处理电子控制器408，扭力传感器404与信息处理电子控制器408信号连接。

其在使用时，先通过信息处理电子控制器408设置所需的扭力值，再通过在输入内方榫402上加载扭力，并通过扭矩输入轴将加载的扭力输入给双星型结构主体403，由双星型结构主体403将输入的扭矩进行放大，从而再通过输出方榫405将放大的扭矩输出给被预紧的螺栓101或螺母102，通过第二扭力传感器404表面的应变电桥向信息处理电子控制器408输出与扭力值成正比的电压信号，由信息处理电子控制器408采集的电信号进行运算处理并直观的显示出，从而达到时尚监控输出扭矩的效果。

实施例六，基于实施例五的进一步改进，反力臂406表面固定安装有第二身份感应读取装置407，第二身份感应读取装置407与身份识别装置103相匹配，第二身份感应读取装置407与信息处理电子控制器408电性连接。从而在拧动螺栓101或螺母102时，通过第二身份感应读取装置407，能够对装有识别装置的紧固件1的中身份识别装置103所含信息进行读取，以获取紧固件相关信息资料，从而建立起一个对安装工程紧固力长期有效的捡测、监控系统。

实施例七，基于实施例五的进一步改进，信息处理电子控制器408包括蓝牙模块、模数转换器，单片机信号处理器、控制集成芯片，显示屏481和按键482，扭力传感器404、显示屏481和按键482均与控制集成芯片信号连接，控制集成芯片通过模数转换器与单片机信号处理器信号连接，单片机信号处理器通过蓝牙模块与智能手机的蓝牙接收端建立连接。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种工程紧固力稳定性实时监控系统，包括紧固件（1）、数显扭力扳手（2）和用于进行数据处理、保存和显示的智能手机APP（3），其特征在于：紧固件（1）与数显扭力扳手（2）活动连接，所述紧固件（1）包括螺栓（101）和螺母（102），所述螺栓（101）和/或螺母（102）上设置有身份识别装置（103）；

所述数显扭力扳手（2）包括柄体（201），所述柄体（201）内设置有主安装腔（202），所述主安装腔（202）内固定安装有电子控制线路板（203）；所述柄体（201）一端固定连接有加力杆（204）的一端，所述加力杆（204）另一端固定连接有棘轮头（205），所述加力杆（204）内置有第一扭力传感器（206），所述第一扭力传感器（206）外表面固定安装有应变片（207）；所述棘轮头（205）内固定安装有第一身份感应读取装置（215）；所述柄体（201）另一端固定连接有电池管（221），所述电池管（221）内部安装有电池（213），所述电池（213）与电子控制线路板（203）电性连接，所述电子控制线路板（203）分别与第一扭力传感器（206）和第一身份感应读取装置（215）电性连接，所述第一身份感应读取装置（215）与身份识别装置（103）相匹配；

所述智能手机APP（3）通过蓝牙与电子控制线路板（203）信号连接；所述电子控制线路板（203）通过智能手机APP（3）实现处理数据和表格，并显示和保存，再将数据处理的结果发送至与智能手机输出端相连的终端系统进行管理；所述智能手机APP（3）通过蓝牙模块与监控管理终端建立连接。

2.根据权利要求1所述的一种工程紧固力稳定性实时监控系统，其特征在于：所述身份识别装置（103）包括但不仅限于条码、二维码、FNC、电子标签；所述身份识别装置（103）中设置有紧固件信息，所述紧固件信息包括紧固件的出厂技术参数及安装和位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种工程紧固力稳定性实时监控系统，其特征在于：所述身份识别装置（103）一侧面固定连接卡接柱（104）的一端，所述卡接柱（104）另一端内侧开设有限位槽（105），所述限位槽（105）内表面固定连接弹簧（106）的一端，所述弹簧（106）另一端固定连接有限位块（107），所述限位块（107）通过凸块与限位槽（105）活动连接，所述螺栓（101）内开设有卡接孔（108），所述卡接柱（104）活动连接在卡接孔（108）内表面，所述卡接孔（108）内侧开设有限定孔（109），所述限定孔（109）与限位块（107）相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种工程紧固力稳定性实时监控系统，其特征在于：所述电子控制线路板（203）包括包括蓝牙模块、单片机信号处理器、控制集成芯片、显示屏（216）和按键（217），所述显示屏（216）和按键（217）设置在柄体（201）表面，所述蓝牙模块、单片机信号处理器和控制集成芯片设置在主安装腔（202）内；所述电子控制线路板（203）的蓝牙模块与智能手机的蓝牙接收端建立连接。

5.根据权利要求1所述的一种工程紧固力稳定性实时监控系统，其特征在于：所述第一扭力传感器（206）靠近棘轮头（205）的一端固定连接有电动缸（208），所述电动缸（208）与电子控制线路板（203）电性连接，所述电动缸（208）一端通过伸缩块（209）活动连接有限位块（210）；所述棘轮头（205）内置有环形槽，所述环形槽内活动连接有转动轮（211），所述转动轮（211）内固定安装有棘轮，所述转动轮（211）的圆周位置开设有限位槽（212），所述限位槽（212）与限位块（210）相匹配；所述伸缩块（209）远离电动缸（208）的一端开设有活动槽（218），所述活动槽（218）内表面固定连接弹簧（219）的一端，所述弹簧（219）另一端与限位块（210）固定连接，所述限位块（210）活动连接在活动槽（218）内。

6.根据权利要求1所述的一种工程紧固力稳定性实时监控系统，其特征在于：还包括数显扭力倍增器（4），所述数显扭力扳手（2）和数显扭力倍增器（4）活动连接，所述数显扭力倍增器（4）包括壳体（401），所述壳体（401）上端设置有输入内方榫（402），所述壳体（401）内部安装有双星型结构主体（403），所述输入内方榫（402）通过扭矩输入轴与双星型结构主体（403）的扭矩输入端传动连接，所述壳体（401）下端固定安装有第二扭力传感器（404），所述双星型结构主体（403）的输出端与第二扭力传感器（404）的方孔连接，所述第二扭力传感器（404）表面连接有应变电桥，所述第二扭力传感器（404）下端固定连接有输出方榫（405），所述输出方榫（405）外表面固定连接有反力臂（406）；所述壳体（401）外表面固定安装有信息处理电子控制器（408），所述扭力传感器（404）与信息处理电子控制器（408）信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种工程紧固力稳定性实时监控系统，其特征在于：所述反力臂（406）表面固定安装有第二身份感应读取装置（407），所述第二身份感应读取装置（407）与身份识别装置（103）相匹配，所述第二身份感应读取装置（407）与信息处理电子控制器（408）电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种工程紧固力稳定性实时监控系统，其特征在于：所述信息处理电子控制器（408）包括蓝牙模块、模数转换器，单片机信号处理器、控制集成芯片，显示屏（481）和按键（482），所述扭力传感器（404）、显示屏（481）和按键（482）均与控制集成芯片信号连接，所述控制集成芯片通过模数转换器与单片机信号处理器信号连接，所述单片机信号处理器通过蓝牙模块与智能手机的蓝牙接收端建立连接。

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