一种智能数显扭矩扳手电路控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能数显扭矩扳手电路控制系统及控制方法，该系统包括信号调理模块、角度检测模块、微控制器模块、通讯模块、人机交互模块和控制终端；所述信号调理模块实时采集扳手所受扭矩值，将扭矩值转换成数字信号传输给微控制器模块；所述角度检测模块实时采集扳手拧紧过程中航向角变化值，并传输给微控制器模块；所述微控制器模块根据接收的扳手拧紧过程中航向角变化值，计算得到扳手拧紧角度值，并将扳手拧紧角度值和扭矩值通过通讯模块上传至控制终端，同时微控制器模块将扳手拧紧角度值和扭矩值与设定值进行比较，通过人机交互模块报警提示是否合格。

A circuit control system and control method of intelligent digital display torque wrench

The invention discloses an intelligent digital display torque wrench circuit control system and control method, the system includes a signal conditioning module, an angle detection module, a microcontroller module, a communication module, a human-computer interaction module and a control terminal; the signal conditioning module collects the torque value of the wrench in real time, converts the torque value into a digital signal and transmits it to the microcontroller module; the angle The detection module collects and transmits the change value of the heading angle during the wrench tightening process to the microcontroller module in real time; the microcontroller module calculates the value of the wrench tightening angle according to the change value of the heading angle during the wrench tightening process received, and uploads the value of the wrench tightening angle and torque to the control terminal through the communication module, while the microcontroller module transmits the value of the wrench tightening angle and The torque value is compared with the set value, and whether it is qualified is indicated by the alarm of human-computer interaction module.

【技术实现步骤摘要】
一种智能数显扭矩扳手电路控制系统及控制方法
本专利技术涉及控制电路
，尤其涉及一种智能数显扭矩扳手电路控制系统及控制方法。
技术介绍
随着我国制造业产品质量的提高、智能装配产业的快速发展，制造业尤其是汽车、铁路、航空航天等行业对于装配拧紧过程中的扭矩精度要求越来越高，特别是高精密设备、高强度部件对于扭矩要求非常精确，螺纹紧固件必须控制在设定的扭矩范围内进行装配，同时随着智能装配产业的发展，制造业对于扭矩扳手的需求也不仅仅局限于对于所拧紧固件扭矩精度的控制，更多的也要符合智能装配产业其他功能的需求。专利技术人在研发过程中发现，目前常规的手动数显扭矩扳手电路控制系统功耗较大，扳手电池充电方式普遍采用直插式充电方式，直插式充电方式在扳手工业应用领域容易受到磨损导致无法充电或者充电效率下降，且没有单独对扳手使用的可充电电池进行充放电保护；扳手普遍的人机交互性较差，扳手除去声音、震动、灯光警示外，尚未具有操作员信息识别功能，无法实现与操作员的高层次信息交互；实际应用中扳手拧紧数据容易丢失，造成数据紊乱，同时扳手配置参数的读写问题，也会造成扳手初始化失败现象频现。专利技术人在研发过程中还发现，目前扳手与PC端或者移动端通讯方式单一，扳手无法兼容室内与室外的数据传输，尤其是随着大数据时代来临，扳手要实现随时随地数据上传功能。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种智能数显扭矩扳手电路控制系统及控制方法，其具有低功耗、人机交互性好、信息交互层次高、无线充电、数据双储存、扭矩与角度精度高、多种通讯接口等特性。本专利技术一方面提供的一种智能数显扭矩扳手电路控制系统的技术方案是：一种智能数显扭矩扳手电路控制系统，该系统包括信号调理模块、角度检测模块、微控制器模块、通讯模块、人机交互模块和控制终端；所述信号调理模块实时采集扳手所受扭矩值，将扭矩值转换成数字信号传输给微控制器模块；所述角度检测模块实时采集扳手拧紧过程中航向角变化值，并传输给微控制器模块；所述微控制器模块根据接收的扳手拧紧过程中航向角变化值，计算得到扳手拧紧角度值，并将扳手拧紧角度值和扭矩值通过通讯模块上传至控制终端，同时微控制器模块将扳手拧紧角度值和扭矩值与设定值进行比较，通过人机交互模块报警提示是否合格。进一步的，还包括电源模块，所述电源模块包括无线充电电路、锂电池充放电保护电路、电平转换电路以及锂电池，锂电池充放电保护电路连接无线充电电路和锂电池，无线充电电路和锂电池输出的电能经过锂电池充放电保护电路处理后，输入电平转换电路，由电平转换电路将电能转换成其他模块所需的电压。进一步的，还包括用于扳手与控制终端进行时钟同步的时钟同步模块。进一步的，还包括存储模块，所述存储模块包括存储模块I和存储模块II，通过存储模块I和存储模块II对扳手拧紧数据进行储存，微控制器模块通过通讯模块将存储模块I中数据传输至控制终端，当数据上传有误时，检测存储模块I与存储模块II数据是否一致，进行故障判断。进一步的，所述信号调理模块包括惠斯通全桥电路、信号调理电路和A/D转换电路，所述惠斯通全桥电路实时采集扳手所受扭矩值，并传输给信号调理电路；所述信号调理电路将接收到的扭矩值转化为电压信号，并传输给A/D转换电路；所述A/D转换电路将接到的电压信号转换为数据信号，并传输给微控制器模块。进一步的，所述角度检测模块包括用于采集扳手拧紧过程中航向角变化值的三轴陀螺仪以及用于校准陀螺仪的三轴磁力计。进一步的，所述人机交互模块包括：显示屏，用于显示扳手拧紧角度值、扭矩值、电池电量、WIFI信号强度以及时间信息；和按键电路，用于实现工作模式切换与拧紧扭矩目标值配置；和信息交互模块，用于识别扳手拧紧操作的工位部件信息，采集扳手拧紧操作的工位部件图像，并进行扳手拧紧操作人员进行人脸识别；和警示组件，用于报警提示扳手拧紧是否合格；所述警示组件包括多色LED接口电路、蜂鸣器和震动马达。进一步的，所述控制终端包括PC端和移动端。进一步的，所述通讯模块包括与PC端通信连接的串口通讯模块和与PC端和移动端通信连接的无线通讯模块，所述串口通讯模块包括232串口电路和485串口电路，所述无线通讯模块包括WIFI模块和5G通讯模块。本公开另一方面提供的一种智能数显扭矩扳手电路控制方法的技术方案是：一种智能数显扭矩扳手电路控制方法，该方法是基于如上所述的智能数显扭矩扳手电路控制系统实现的，该方法包括以下步骤：控制终端将扳手拧紧合格区间、角度范围下发至微控制器模块；人机交互模块识别工位部件信息、扳手拧紧操作人员人脸信息以及采集工位部件图像信息，并上传至微控制器模块，实现扳手拧紧定位；信号调理模块实时采集扳手所受扭矩值，将扭矩值转换成数字信号传输给微控制器模块；角度检测模块实时采集扳手拧紧过程中航向角变化值，并传输给微控制器模块；微控制器模块根据接收的扳手拧紧过程中航向角变化值，计算积分得到扳手拧紧角度值，将扳手拧紧角度值和扭矩值与设定值进行比较，通过人机交互模块报警提示是否合格；同时，微控制器模块通过通信模块将存储模块I中数据传输至控制终端，控制终端实时显示当前扳手工艺数据状态，如果数据上传有误，检测存储模块I与存储模块II数据是否一致，进行故障判断。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术设置了包含串口和无线的通讯模块，在厂间区域智能数显扭矩扳手通过WIFI模块可实现PC端与移动端通讯连接，在实际拧紧作业过程中，微控制器将扳手数据实时上传至PC端或者移动端，并进行数据处理，PC端与移动端实现数据互联；智能数显扭矩扳手在厂间区域外，通过5G通讯模块可实现与PC端或者移动端通讯连接，将数据实时传输至PC端或移动端，同时配合移动端进行操作指示，便于厂内外操作指导、数据管理；(2)本专利技术通过存储模块I和存储模块II对扳手拧紧数据进行储存，每次拧紧过程将数据存储到存储模块，进行双备份，同时通过通信模块将存储模块I中数据传输至PC端与移动端，如果数据上传有误，检测存储模块I与存储模块II数据是否一致，进行故障判断，移动端提示拧紧数据上传失败；(3)本专利技术通过无线充电电路对扳手进行大功率无线充电，配合锂电池充放电保护电路，实现扳手充电保护和过放电保护；(4)本专利技术通过多种通讯接口方式，实现扳手与PC端、移动端数据实时传输，保证数据不丢失、参数即时配置；(5)本专利技术通过射频识别模块结合RFID定位系统，可实现工具空间定位；通过扫码模块，可以识别工位部件参数及位置信息，引导操作员进行实际拧紧作业，便于拧紧过程的监控、数据记录与追溯；通过摄像模块，可以识别工位部件，并进行图像数据信息处理与上传，同时可以对操作员进行人脸识别，便于管理；(6)本专利技术通过信息交互模块实现扳手与操作员、PC端以及移动端更高层次的信息交互功能，便于物料、工位部件、数据以及人员的管理；(7)本专利技术通过信号调理模块实时采集扳手所受扭矩，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能数显扭矩扳手电路控制系统，其特征是，包括信号调理模块、角度检测模块、微控制器模块、通讯模块、人机交互模块和控制终端；/n所述信号调理模块实时采集扳手所受扭矩值，将扭矩值转换成数字信号传输给微控制器模块；所述角度检测模块实时采集扳手拧紧过程中航向角变化值，并传输给微控制器模块；所述微控制器模块根据接收的扳手拧紧过程中航向角变化值，计算得到扳手拧紧角度值，并将扳手拧紧角度值和扭矩值通过通讯模块上传至控制终端，同时微控制器模块将扳手拧紧角度值和扭矩值与设定值进行比较，通过人机交互模块报警提示是否合格。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能数显扭矩扳手电路控制系统，其特征是，包括信号调理模块、角度检测模块、微控制器模块、通讯模块、人机交互模块和控制终端；
所述信号调理模块实时采集扳手所受扭矩值，将扭矩值转换成数字信号传输给微控制器模块；所述角度检测模块实时采集扳手拧紧过程中航向角变化值，并传输给微控制器模块；所述微控制器模块根据接收的扳手拧紧过程中航向角变化值，计算得到扳手拧紧角度值，并将扳手拧紧角度值和扭矩值通过通讯模块上传至控制终端，同时微控制器模块将扳手拧紧角度值和扭矩值与设定值进行比较，通过人机交互模块报警提示是否合格。


2.根据权利要求1所述的智能数显扭矩扳手电路控制系统，其特征是，还包括电源模块，所述电源模块包括无线充电电路、锂电池充放电保护电路、电平转换电路以及锂电池，锂电池充放电保护电路连接无线充电电路和锂电池，无线充电电路和锂电池输出的电能经过锂电池充放电保护电路处理后，输入电平转换电路，由电平转换电路将电能转换成其他模块所需的电压。


3.根据权利要求1所述的智能数显扭矩扳手电路控制系统，其特征是，还包括用于扳手与控制终端进行时钟同步的时钟同步模块。


4.根据权利要求1所述的智能数显扭矩扳手电路控制系统，其特征是，还包括存储模块，所述存储模块包括存储模块I和存储模块II，通过存储模块I和存储模块II对扳手拧紧数据进行储存，微控制器模块通过通讯模块将存储模块I中数据传输至控制终端，当数据上传有误时，检测存储模块I与存储模块II数据是否一致，进行故障判断。


5.根据权利要求1所述的智能数显扭矩扳手电路控制系统，其特征是，所述信号调理模块包括惠斯通全桥电路、信号调理电路和A/D转换电路，所述惠斯通全桥电路实时采集扳手所受扭矩值，并传输给信号调理电路；所述信号调理电路将接收到的扭矩值转化为电压信号，并传输给A/D转换电路；所述A/D转换电路将接到的电压信号转换为数据信号，并传输给微控制器模块。


6.根据权利要求1所述的智能数显扭矩扳手电路控制系统，其特征是，所述角度检测模块包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永晶，徐东，徐骏升，黄丙庆，邓连生，侯伟强，张鑫，
申请(专利权)人：山东中车同力达智能机械有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37