一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置及方法，包括圆盘、激光二极管、光电二极管、聚焦透镜、带时钟及ADC转换的单片机和电池，单片机用于驱动激光二极管发出激光并使得照射到螺母外侧壁后返回的激光通过聚焦透镜聚焦到光电二极管探头上，并使反射激光达到最强，单片机记录此时光强值为I0，所述单片机继续对光强进行记录一旦光强值小于I0，则判定螺母松动。本发明专利技术结构简单，解决当前螺母松动技术无法合适应用于遮阳蓬场景的问题，而且能够防止螺母在振动过程中与传感器件产生摩擦进而对器件产生损坏；此方法简单、精准，且能够适应不同型号以及各种角度的螺母，能够广泛应用于遮阳蓬螺母牢固度的检测当中。检测当中。检测当中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及螺栓防松
，特别是一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置及方法。

技术介绍

[0002]固定于墙体上的窗台遮阳蓬由于受风面积大，布料质量轻，在有风的天气会产生持续且大幅度的振动，这导致用于固定遮阳蓬的膨胀螺丝的螺母以及支架各处的螺母容易产生松动，进而会形成安全风险，因此，有必要对遮阳蓬上核心连接处的螺母进行牢固度的持续监控。目前，监控螺母松动情况主要是通过在螺母上或者在螺母附近设置电、磁或压力传感器件来实现的。然而对于遮阳蓬来说，频繁而大幅度的振动会对安装在螺母上或者螺母附近的传感器件带来损伤和破坏，而且不同遮阳蓬所采用的螺母不同，存在传感器的适配和安装问题。因此，传统的螺母牢固度监测器件不适合在遮阳蓬上使用。
[0003]中国专利申请号CN202222579234.9公开的基于LoRa无线网络的塔机螺母松动监测系统，此专利应用的是微触开关作为传感器，当螺母松动，会触碰到微触开关，进而发出预警。但对于遮阳蓬来说，强烈的抖动会使得螺母在没有松动的情况下也会触碰到微触开关，产生频繁的误报，同时，这种接触式的监测会在与螺母长期的触碰中产生损坏或者产生疲劳效应，严重影响监测结果。
[0004]中国专利申请号CN202221477649.9公开的一种螺母松动监测预警装置此专利通过安装磁感应管和磁铁实现对螺母松动情况的监测。由于系统复杂，难以实现日常应用，日常有螺母的装置如果要采用这种方案进行监测，需要进行大规模改造，且由于磁感应管容易在户外环境损坏，不适合遮阳蓬等户外场景。
[0005]中国专利申请号CN202020890134.6公开的一种螺母松动智能监测预警装置此专利通过在螺母下表面安装压力传感器来实现对螺母松动情况进行监测。这意味着需要对螺母进行改造，不能监测常规螺母的松动情况，存在成本高，适配能力差等缺点。芯片和通讯系统也集成到螺母里，大大增加了螺母的成本，且安全性差，供电能力弱，对外通讯难。
[0006]中国专利申请号CN202122145035.2公开的一种螺母松动预警装置此专利通过在螺母上加上配有传感器的箍板，进而实现对螺母松动情况进行监测。由于传感器件就安装于螺母上，为接触式，在遮阳蓬频繁且强烈振动的时候，箍板也有松动和损坏的可能，进而导致测量不准确，而且安装过于复杂，也不适用于遮阳蓬的螺母上使用。
[0007]中国专利申请号CN201911046957.9公开的一种用于风电塔筒的螺母松动检测方法此专利是采用图像识别的方法实现螺母松动检测的。此方法为非接触式检测方法，螺母及其附件的振动不会对监测设备产生影响。但遮阳蓬这种小型日用产品，无法布置摄像头，无法实现图像的获取。
[0008]中国专利申请号CN202211183024.6公开的一种激光测振的铁塔螺栓松动检测与识别方法此专利通过建立激光三维测量模型，并照射待检测螺栓；获取激光照射螺栓信号，
并进行特征信号处理；获取激光照射螺栓信号，即测量光信号和参考光信号；对螺栓进行环境因素信号采集，对螺栓振动位移进行位移补偿；螺栓松动识别：螺栓的螺帽所有的12个角的测量光信号与参考光信号的差值，即螺栓振动位移值全部大于振动位移设置阈值时，判别螺帽的松动状态为异常状态；螺母与螺帽的异常状态判断方法相同。此方法需要采用激光三维测量技术，需要有信号光和参考光两路激光，需要进行复杂的信号获取以及计算，从硬件来说激光三维扫描装置、需要分光元件、需要有成像器件、需要强大能力的运算芯片。技术复杂、成本昂贵，不适用于常规遮阳蓬这样的日用产品中。

技术实现思路

[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置及方法，防止螺母在振动过程中与传感器件产生摩擦进而对器件产生损坏。
[0010]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0011]本专利技术的第一个目的是要提供一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置，包括设置于螺母一侧的圆盘，所述圆盘上端面固定有激光二极管、光电二极管、聚焦透镜、带时钟及ADC转换的单片机和电池，电池为单片机和激光二极管供电，所述激光二极管的输入端与单片机相连，激光二极管的前端朝向螺母外侧壁，所述光电二极管的输出端连接单片机，聚焦透镜设置于光电二极管的探头前端，所述单片机用于驱动激光二极管发出激光并使得照射到螺母外侧壁后返回的激光通过聚焦透镜聚焦到光电二极管探头上，并使反射激光达到最强，单片机记录此时光强值为I0，所述单片机继续对光强进行记录一旦光强值小于I0，则判定螺母松动。
[0012]进一步地，所述激光二极管为980nm激光二极管。
[0013]进一步地，所述光电二极管为硅光电二极管，其探测波长范围350
‑
1100nm。
[0014]进一步地，所述单片机还连接有4G模块和蜂鸣器，单片机记录的光强值小于I0时通过蜂鸣器发出预警信息，同时通过4G模块将实时监测数据和预警信息发送至服务器保存。
[0015]本专利技术的第二个目的是要提供一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测方法，利用上述基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置进行监测，具体步骤如下：
[0016]通过单片机驱动激光二极管发出激光并使得照射到螺母外侧壁后返回的激光通过聚焦透镜聚焦到光电二极管探头上，并使反射激光达到最强，单片机记录此时光强值为I0，所述单片机继续对光强进行记录，一旦光强值小于I0，则判定螺母松动。
[0017]与现有技术相比，本专利技术采用非接触式激光监测螺母松动，结构简单，解决当前螺母松动技术无法合适应用于遮阳蓬场景的问题，而且能够防止螺母在振动过程中与传感器件产生摩擦进而对器件产生损坏；此方法简单、精准，且能够适应不同型号以及各种角度的螺母，能够广泛应用于遮阳蓬螺母牢固度的检测当中。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置的结构示意图。
[0019]图2为螺母松动并转过某一角度后激光的反射情况及光强探测情况。
[0020]图3为在不同强度外界光源干扰下的信号情况。
[0021]图4为硅光电二极管检测电路。
[0022]图5为脉冲强度的获取方法。
[0023]图6为螺母偏转一定角度后反射激光的情况。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定专利技术。
[0025]如图1所示，本实施例示例性地给出了一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置，包括设置于螺母一侧的圆盘6，所述圆盘6上端面固定有激光二极管1、光电二极管3、聚焦透镜4、带时钟及ADC转换的单片机2(如常用51单片机，可以直接市购)和电池，电池为单片机2和激光二极管1供电，所述激光二极管1的输入端与单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置，其特征在于，包括设置于螺母一侧的圆盘，所述圆盘上端面固定有激光二极管、光电二极管、聚焦透镜、带时钟及ADC转换的单片机和电池，电池为单片机和激光二极管供电，所述激光二极管的输入端与单片机相连，激光二极管的前端朝向螺母外侧壁，所述光电二极管的输出端连接单片机，聚焦透镜设置于光电二极管的探头前端，所述单片机用于驱动激光二极管发出激光并使得照射到螺母外侧壁后返回的激光通过聚焦透镜聚焦到光电二极管探头上，并使反射激光达到最强，单片机记录此时光强值为I0，所述单片机继续对光强进行记录一旦光强值小于I0，则判定螺母松动。2.根据权利要求1所述的基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置，其特征在于：所述激光二极管为980nm激光二极管。3.根据权利要求1所述的基于激光反射的非接触螺母松动情况实时监测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：方桂平，邓圣刚，
申请(专利权)人：广东格绿朗节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：