一種智能螺栓緊固器的控制裝置及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能螺栓緊固器的控制裝置及其控制方法，裝置包括電機、檢測傳感器、無線通信模塊、手持控制模塊和無線控制模塊，其中：手持控制模塊包括電機控制器和電機顯示器，無線控制模塊包括無線控制器和遙控顯示器，所述電機連接檢測傳感器和電機控制器，電機控制器連接電機顯示器，電機控制器通過無線通信模塊連接無線控制器，無線控制器還連接遙控顯示器；將螺栓緊固器的控制細分為手持控制模塊作業和遠程操控無線控制模塊作業兩種方法。可以根據現場的不同情況，例如空間大小、操作角度大小、施工高度等，選擇合適的控制方法，達到最優的控制效果。
【專利說明】
一種智能螺栓緊固器的控制裝置及其控制方法
技術領域
[0001]本發明屬于電力檢修技術領域，特別涉及一種智能螺栓緊固器的控制裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]在電力檢修工作中，作業人員經常需要在高空進行螺栓緊固工作，此時螺栓緊固的力度大多依靠作業人員經驗判斷，這種傳統的螺栓緊固方法不僅危險性較高，螺栓緊固的質量也難以得到保證。基于對作業人員安全的考慮，同時進一步提高螺栓緊固的精確程度，當前的工作方法不再適用。
【發明內容】
[0003]發明目的:本發明提供一種智能螺栓緊固器的控制裝置及其控制方法，實現螺栓緊固的智能控制和實時獲取螺栓緊固的扭矩值的功能。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
一種智能螺栓緊固器的控制裝置，包括電機、檢測傳感器、無線通信模塊、手持控制模塊和無線控制模塊，其中:手持控制模塊包括電機控制器和電機顯示器，無線控制模塊包括無線控制器和遙控顯示器，所述電機連接檢測傳感器和電機控制器，電機控制器連接電機顯示器，電機控制器通過無線通信模塊連接無線控制器，無線控制器還連接遙控顯示器；
所述檢測傳感器包括扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器和角度檢測傳感器；
所述無線通信模塊包括第一無線通信模塊和第二無線通信模塊，其中:第一無線通信模塊包括命令接收模塊、扭矩發送模塊、角度發送模塊和轉速發送模塊，第二模塊包括命令發送模塊、扭矩接收模塊、角度接收模塊和轉速接收模塊。
[0005]所述扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器和角度檢測傳感器均至少為一個。
[0006]所述電機顯示器和遙控顯示器均包含有扭矩顯示模塊、角度顯示模塊和轉速顯示模塊。
[0007]所述電機顯示器安裝于電機控制器上，所述遙控顯示器安裝于無線控制器上。
[0008]每一個扭矩檢測傳感器匹配一個扭矩發送模塊、一個扭矩接收模塊、一個電機顯示器內的扭矩顯示模塊和一個遙控顯示器內的扭矩顯示模塊；
每一個角度檢測傳感器匹配一個角度發送模塊、一個角度接收模塊、一個電機顯示器內的角度顯示模塊和一個遙控顯示器內的角度顯示模塊；
每一個轉速檢測傳感器匹配一個轉速發送模塊、一個轉速接收模塊、一個電機顯示器內的轉速顯示模塊和一個遙控顯示器內的轉速顯示模塊。
[0009]所述第一無線通信模塊連接電機控制器，第二無線通信模塊連接無線控制器;且第一無線通信模塊和第二無線通信模塊之間無線通信。
[0010]—種智能螺栓緊固器的控制方法，包括直接采用手持控制模塊作業和遠程操控無線控制模塊作業，其中:直接采用手持控制模塊作業時，檢測傳感器將檢測到的扭矩值、轉速值和角度值的信息傳遞給電機控制器，并將以上信息直接顯示在電機顯示器上，電機控制器通過扭矩值和轉速值雙重反饋，自動調節當前輸出的PWM波，保持電機的穩定運行;工作人員手持著手持控制模塊，通過電機控制器上的扳機控制改變PWM波的輸出，保持電機的穩定運行;扭矩檢測傳感器實時采集當前的扭矩值，扭矩顯示模塊顯示當前的扭矩值，幫助工作人員判定停止工作的時間；
遠程操控無線控制模塊時，無線控制器與電機控制器之間通過無線通信模塊進行通訊，檢測傳感器將檢測到的扭矩值、轉速值和角度值經電機控制器，再無線傳遞給無線控制器，最終將扭矩值、轉速值和角度值顯示在遙控顯示器上；電機控制器接收到遙控顯示器的工作命令后，角度檢測傳感器開始工作，檢測當前螺栓緊固器與螺栓之間的角度值信息，確認工作角度無誤后，發送角度值信息到遙控顯示器，等待正式工作命令;遙控顯示器預設需要的扭矩值和轉速值并發送給電機控制器，電機控制器接收到信息后啟動電機開始工作；扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器開始工作，實時采集當前的扭矩值和轉速值，由電機控制器進行判斷，反饋轉速控制需要修改的參數，調節輸出的PWM波，保持電機勻速工作；同時，不斷檢測扭矩值并與預設值相比較，達到預設值后自動停止工作。
[0011]轉速檢測傳感器設定轉速最大值與最小值；當轉速小于設定的最小值時，判定電機堵轉，螺栓無法繼續緊固，停止電機工作；當轉速大于設定的最大值時，判定螺栓損壞，無法繼續緊固，停止電機工作。
[0012]扭矩檢測傳感器和轉速檢測傳感器將檢測到的實時信息通過無線傳輸的方式發送到遙控顯示器上，工作人員可即時觀察當前的工作狀態，當發生未受控制的情況時，能夠及時中斷電機控制器的工作。
[0013]開始工作后，首先初始化扭矩值、轉速值和角度值，然后開始預工作，角度檢測傳感器檢測當前待緊固螺栓的角度值是否符合要求，當角度值不符合要求，則返回預工作，當角度值符合要求，開始正式工作，輸出需要的PWM波，轉速檢測傳感器檢測實時檢測轉速是否穩定，轉速不穩定，則調整輸出的PWM波，轉速穩定時，扭矩檢測傳感器檢測實時檢測扭矩值是否達到預設扭矩值，扭矩值未達到時，返回輸出PWM波，扭矩值達到時，工作結束。
[0014]有益效果:與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
將螺栓緊固器的控制細分為手持控制模塊作業和遠程操控無線控制模塊作業兩種方法。可以根據現場的不同情況，例如空間大小、操作角度大小、施工高度等，選擇合適的控制方法，達到最優的控制效果。
[0015]當操作人員手持控制模塊進行作業時，扭矩檢測傳感器實時采集當前的扭矩值，扭矩顯示模塊顯示當前的扭矩值，可以輔助操作人員判定停止工作的時間，不再像傳統的螺栓緊固器那樣，完全依賴操作人員的感覺、經驗進行判斷，提高螺栓緊固工作的準確性。
[0016]當操作人員遠程操控無線模塊進行作業時，只要預設好需要的扭矩值，其他工作完全交給已架構好的硬件平臺來實現，能夠最大限度的保障螺栓緊固的精確，不會出現未擰緊或扭矩過大擰壞螺栓的情況;同時，操作人員遠離工作電機，避免了可能出現的高空或帶電作業危險。
[0017]檢測裝置包括角度、扭矩、轉速、三種檢測傳感器，角度傳感器檢測工作角度，保證螺栓不會擰歪，傳統的螺栓緊固器只能依靠操作人員的感覺。扭矩、轉速檢測傳感器與電機控制器形成雙閉環反饋，從兩方面出發實時修正操作產生的誤差，速度快、準確率高，是單閉環控制器無法比擬的。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明無線控制模塊的結構示意框圖；
圖2是本發明手持控制模塊的結構示意框圖；
圖3是本發明的工作流程框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。
[0020]如圖1-3所示，一種智能螺栓緊固器的控制裝置，包括電機、檢測傳感器、無線通信模塊、手持控制模塊和無線控制模塊，其中:手持控制模塊包括電機控制器和電機顯示器，無線控制模塊包括無線控制器和遙控顯示器，所述電機連接檢測傳感器和電機控制器，電機控制器連接電機顯示器，電機控制器通過無線通信模塊連接無線控制器，無線控制器還連接遙控顯示器；
所述檢測傳感器包括扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器和角度檢測傳感器；
所述無線通信模塊包括第一無線通信模塊和第二無線通信模塊，其中:第一無線通信模塊包括命令接收模塊、扭矩發送模塊、角度發送模塊和轉速發送模塊，第二模塊包括命令發送模塊、扭矩接收模塊、角度接收模塊和轉速接收模塊。
[0021]所述扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器和角度檢測傳感器均至少為一個。
[0022]所述電機顯示器和遙控顯示器均包含有扭矩顯示模塊、角度顯示模塊和轉速顯示模塊。
[0023]所述電機顯示器安裝于電機控制器上，所述遙控顯示器安裝于無線控制器上。
[0024]每一個扭矩檢測傳感器匹配一個扭矩發送模塊、一個扭矩接收模塊、一個電機顯示器內的扭矩顯示模塊和一個遙控顯示器內的扭矩顯示模塊；
每一個角度檢測傳感器匹配一個角度發送模塊、一個角度接收模塊、一個電機顯示器內的角度顯示模塊和一個遙控顯示器內的角度顯示模塊；
每一個轉速檢測傳感器匹配一個轉速發送模塊、一個轉速接收模塊、一個電機顯示器內的轉速顯示模塊和一個遙控顯示器內的轉速顯示模塊。
[0025]所述第一無線通信模塊連接電機控制器，第二無線通信模塊連接無線控制器;且第一無線通信模塊和第二無線通信模塊之間無線通信。
[0026]—種智能螺栓緊固器的控制方法，包括直接采用手持控制模塊作業和遠程操控無線控制模塊作業，其中:直接采用手持控制模塊作業時，檢測傳感器將檢測到的扭矩值、轉速值和角度值的信息傳遞給電機控制器，并將以上信息直接顯示在電機顯示器上，電機控制器通過扭矩值和轉速值雙重反饋，自動調節當前輸出的PWM波，保持電機的穩定運行;工作人員手持著手持控制模塊，通過電機控制器上的扳機控制改變PWM波的輸出，保持電機的穩定運行;扭矩檢測傳感器實時采集當前的扭矩值，扭矩顯示模塊顯示當前的扭矩值，幫助工作人員判定停止工作的時間；
遠程操控無線控制模塊時，無線控制器與電機控制器之間通過無線通信模塊進行通訊，檢測傳感器將檢測到的扭矩值、轉速值和角度值經電機控制器，再無線傳遞給無線控制器，最終將扭矩值、轉速值和角度值顯示在遙控顯示器上；電機控制器接收到遙控顯示器的工作命令后，角度檢測傳感器開始工作，檢測當前螺栓緊固器與螺栓之間的角度值信息，確認工作角度無誤后，發送角度值信息到遙控顯示器，等待正式工作命令;遙控顯示器預設需要的扭矩值和轉速值并發送給電機控制器，電機控制器接收到信息后啟動電機開始工作；扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器開始工作，實時采集當前的扭矩值和轉速值，由電機控制器進行判斷，反饋轉速控制需要修改的參數，調節輸出的PWM波，保持電機勻速工作；同時，不斷檢測扭矩值并與預設值相比較，達到預設值后自動停止工作。
?0027] 轉速檢測傳感器設定轉速最大值與最小值，最大值為30轉/秒，最小值為5轉/秒；當轉速小于設定的最小值時，判定電機堵轉，螺栓無法繼續緊固，停止電機工作；當轉速大于設定的最大值時，判定螺栓損壞，無法繼續緊固，停止電機工作。
[0028]扭矩檢測傳感器和轉速檢測傳感器將檢測到的實時信息通過無線傳輸的方式發送到遙控顯示器上，工作人員可即時觀察當前的工作狀態，當發生未受控制的情況時，能夠及時中斷電機控制器的工作。
[0029]開始工作后，首先初始化扭矩值、轉速值和角度值，然后開始預工作，角度檢測傳感器檢測當前待緊固螺栓的角度值是否符合要求，若偏差大于10度(強行啟動容易造成螺栓滑絲)，則電機不啟動，當角度值符合要求，開始正式工作，輸出需要的PWM波，轉速檢測傳感器檢測實時檢測轉速是否穩定，當轉速波動在I轉/秒以上時，判定為轉速不穩定，則調整輸出的PWM波；當轉速穩定時，扭矩檢測傳感器檢測實時檢測扭矩值是否達到預設扭矩值(偏差0.1Nm)，扭矩值未達到時，返回輸出PffM波，扭矩值達到時，工作結束。
[°03°]實施例:預設扭矩值20Nm，轉速檢測傳感器設定轉速最大值30轉/秒與最小值5轉/秒。開始工作，首先判斷角度值偏差是否在10度以內，若符合要求則開始工作，輸出一路占空比60%、頻率30K的HVM波，此時轉速檢測傳感器檢測實時檢測轉速是否穩定，轉速不穩定時，通過誤差修改輸出PWM波的占空比來穩定轉速，扭矩檢測傳感器檢測實時檢測扭矩值是否達到預設扭矩值(偏差0.1Nm)，當達到預設值時，電機停止工作。
[0031]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種智能螺栓緊固器的控制裝置，其特征在于:包括電機、檢測傳感器、無線通信模塊、手持控制模塊和無線控制模塊，其中:手持控制模塊包括電機控制器和電機顯示器，無線控制模塊包括無線控制器和遙控顯示器，所述電機連接檢測傳感器和電機控制器，電機控制器連接電機顯示器，電機控制器通過無線通信模塊連接無線控制器，無線控制器還連接遙控顯示器； 所述檢測傳感器包括扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器和角度檢測傳感器； 所述無線通信模塊包括第一無線通信模塊和第二無線通信模塊，其中:第一無線通信模塊包括命令接收模塊、扭矩發送模塊、角度發送模塊和轉速發送模塊，第二模塊包括命令發送模塊、扭矩接收模塊、角度接收模塊和轉速接收模塊。2.根據權利要求1所述的智能螺栓緊固器的控制裝置，其特征在于:所述扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器和角度檢測傳感器均至少為一個。3.根據權利要求1所述的智能螺栓緊固器的控制裝置，其特征在于:所述電機顯示器和遙控顯示器均包含有扭矩顯示模塊、角度顯示模塊和轉速顯示模塊。4.根據權利要求1所述的智能螺栓緊固器的控制裝置，其特征在于:所述電機顯示器安裝于電機控制器上，所述遙控顯示器安裝于無線控制器上。5.根據權利要求1所述的智能螺栓緊固器的控制裝置，其特征在于:每一個扭矩檢測傳感器匹配一個扭矩發送模塊、一個扭矩接收模塊、一個電機顯不器內的扭矩顯不模塊和一個遙控顯示器內的扭矩顯示模塊； 每一個角度檢測傳感器匹配一個角度發送模塊、一個角度接收模塊、一個電機顯示器內的角度顯示模塊和一個遙控顯示器內的角度顯示模塊； 每一個轉速檢測傳感器匹配一個轉速發送模塊、一個轉速接收模塊、一個電機顯示器內的轉速顯示模塊和一個遙控顯示器內的轉速顯示模塊。6.根據權利要求1所述的智能螺栓緊固器的控制裝置，其特征在于:所述第一無線通信模塊連接電機控制器，第二無線通信模塊連接無線控制器;且第一無線通信模塊和第二無線通信模塊之間無線通信。7.根據權利要求1-6任一所述的智能螺栓緊固器的控制方法，其特征在于:包括直接采用手持控制模塊作業和遠程操控無線控制模塊作業，其中:直接采用手持控制模塊作業時，檢測傳感器將檢測到的扭矩值、轉速值和角度值傳遞給電機控制器，并將扭矩值、轉速值和角度值直接顯示在電機顯示器上，電機控制器通過扭矩值和轉速值雙重反饋，自動調節當前輸出的PWM波，保持電機的穩定運行;工作人員手持著手持控制模塊，通過電機控制器上的扳機控制改變PWM波的輸出，保持電機的穩定運行;扭矩檢測傳感器實時采集當前的扭矩值，扭矩顯示模塊顯示當前的扭矩值，幫助工作人員判定停止工作的時間； 遠程操控無線控制模塊時，無線控制器與電機控制器之間通過無線通信模塊進行通訊，檢測傳感器將檢測到的扭矩值、轉速值和角度值經電機控制器，再無線傳遞給無線控制器，最終將扭矩值、轉速值和角度值顯示在遙控顯示器上；電機控制器接收到遙控顯示器的工作命令后，角度檢測傳感器開始工作，檢測當前螺栓緊固器與螺栓之間的角度值信息，確認工作角度無誤后，發送角度值信息到遙控顯示器，等待正式工作命令;遙控顯示器預設需要的扭矩值和轉速值并發送給電機控制器，電機控制器接收到信息后啟動電機開始工作；扭矩檢測傳感器、轉速檢測傳感器開始工作，實時采集當前的扭矩值和轉速值，由電機控制器進行判斷，反饋轉速控制需要修改的參數，調節輸出的PWM波，保持電機勻速工作；同時，不斷檢測扭矩值并與預設值相比較，達到預設值后自動停止工作。8.根據權利要求7所述的智能螺栓緊固器的控制方法，其特征在于:轉速檢測傳感器設定轉速最大值與最小值；當轉速小于設定的最小值時，判定電機堵轉，螺栓無法繼續緊固，停止電機工作；當轉速大于設定的最大值時，判定螺栓損壞，無法繼續緊固，停止電機工作。9.根據權利要求7所述的智能螺栓緊固器的控制方法，其特征在于:扭矩檢測傳感器和轉速檢測傳感器將檢測到的實時信息通過無線傳輸的方式發送到遙控顯示器上，工作人員可即時觀察當前的工作狀態，當發生未受控制的情況時，能夠及時中斷電機控制器的工作。10.根據權利要求7所述的智能螺栓緊固器的控制方法，其特征在于:開始工作后，首先初始化扭矩值、轉速值和角度值，然后開始預工作，角度檢測傳感器檢測當前待緊固螺栓的角度值是否符合要求，當角度值不符合要求，則返回預工作，當角度值符合要求，開始正式工作，輸出需要的PWM波，轉速檢測傳感器檢測實時檢測轉速是否穩定，轉速不穩定，則調整輸出的PWM波，轉速穩定時，扭矩檢測傳感器檢測實時檢測扭矩值是否達到預設扭矩值，扭矩值未達到時，返回輸出PWM波，扭矩值達到時，工作結束。
【文檔編號】G05B19/04GK105911894SQ201610406401
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】陳昊, 戴德嵩, 黃祖榮, 王玉榮, 朱振池, 許馳
【申請人】國網江蘇省電力公司檢修分公司, 國網江蘇省電力公司, 國家電網公司, 東南大學