可识别信息化云管控风机螺母拧紧工艺检测方法与流程

本发明涉及风机工艺管理系统技术领域，具体涉及一种可识别信息化云管控风机螺母拧紧工艺检测方法。

背景技术：

无论是在生产车间还是风场组装现场，风机的机舱、发电机，轮毂、多节塔筒及叶片上均是依靠上千个螺母组装而成，无论地理位置、环境、气候、施工操作人员均按照工艺流程(次数、扭矩、分布、和时间)拧紧每一个螺母，决定风机运行质量、使用寿命及运维成本。然而是否按照工艺流程操作拧紧每一个螺母，从表面上很难观察、衡量，传统方式需要大量的人力检查，并且检查质量有限，因此必须通过搭建以螺母为基本单元的风机大数据云平台(云平台)，风机厂商用数据把螺母，相关操作流程，风机风场，操作人员，监管人员，运维人员实时绑定在一起。使用数据把握生产流程工序，操作质量，为操作人员及时提供反馈，为管理部门提供监管机制，达到高效低成本的运维。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种可识别信息化云管控风机螺母拧紧工艺检测方法，解决前述阐述的行业问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种：

一种可识别信息化云管控风机螺栓螺母栓拧紧工艺检测方法，包括螺栓螺母、液压扭矩扳手、云平台，所述螺栓螺母上设有携带螺栓螺母识别码的电子标签，所述液压扭矩扳手上设有用于读写电子标签的电子读写装置、用于采集螺栓螺母拧紧工艺参数的参数采集单元、计算液压扭矩扳手启动时长的启动计时器；当液压扭矩扳手启动后，将电子读写装置采集电子标签内的螺栓螺母识别码、参数采集单元采集螺栓螺母拧紧工艺参数、拧紧计时器记录液压扭矩扳手的启动时长关联后上传云平台。

进一步的优选方案，所述电子标签为nfc芯片。

进一步的优选方案，所述参数采集单元包括扭矩采集子单元，用于在液压扭矩扳手启动后按照设定频率采集施加在螺栓螺母上的扭矩参数。

进一步的优选方案，所述参数采集单元包括压力采集子单元，用于在液压扭矩扳手启动后按照设定频率采集施加在螺栓螺母接触面的压力参数。

进一步的优选方案，所述参数采集单元包括频率设置子单元，用于设置在液压扭矩扳手启动后参数采集单元采集螺栓螺母拧紧工艺参数的参数采集频率。

进一步的优选方案，所述参数采集单元包括工艺次数子单元，用于在液压扭矩扳手启动后，对当前螺栓螺母识别码的次数项加权。

进一步的优选方案，所述电子读写装置会将参数采集单元采集的螺栓螺母拧紧工艺参数与启动计时器记录的液压扭矩扳手的启动时长写入电子标签。

进一步的优选方案，若液压扭矩扳手旋拧螺栓螺母启动前未采集到所述螺栓螺母的螺栓螺母识别码，则液压扭矩扳手发出报警信号。

进一步的优选方案，所述液压扭矩扳手为驱动轴液压扭矩扳手、中空式液压扭矩扳手或张拉法拧紧扳手中的任意一种，所述电子标签设置在螺栓的顶部；其中，所述驱动轴液压扭矩扳手或张拉法拧紧扳手，电子读写装置的读写端设置在驱动轴液压扭矩扳手的一侧或两侧；所述中空式液压扭矩扳手，电子读写装置的读写端设置在中空旋拧腔的顶部腔口处。

进一步的优选方案，所述液压扭矩扳手带有扭矩传感器和通讯模块。

本发明实施例具有如下优点：

本发明实施例的可识别信息化云管控风机螺母拧紧工艺检测方法通过建立螺母身份证机制，在拧紧螺母生产线和实地组装现场操作时，使用机器人扭矩扳手或者人力操作液压扭矩扳手携带“传感器”将螺母以云平台连接。云端大数据平台以每一个螺母为数据结构起点，将该螺母相关的操作数据(独立于生产线还是实地组装现场)记录下来。通过数组重组，将每个螺母相对风机的具体位置确定下来。通过集成所有的螺母数据(包括对应风机位置)，用信息化手段表示风机各阶段的组装流程，建立了溯源系统。为操作质量监督，工艺完善，以及运维提供了参考数据，预测，和决策依据。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例所述可识别信息化云管控风机螺栓螺母拧紧工艺检测方法的方法流程图；

图2为本发明实施例所述液压扭矩扳手的系统结构图；

图3a为本发明实施例所述驱动轴液压扭矩扳手或张拉法拧紧扳手的使用结果图；

图3b为本发明实施例所述中空式液压扭矩扳手的使用结果图；

图4为本发明实施例所述可识别信息化云管控风机螺栓螺母拧紧工艺检测方法的通讯结构图；

图5为图1的具体方法流程图。

图中

1、螺栓螺母；2、液压扭矩扳手；3、云平台；4、电子标签；5、电子读写装置；6、参数采集单元；7、启动计时器；8、电动液压泵通讯模块；9、上位机；10、液压扭矩扳手通讯模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-5所示，一种可识别信息化云管控风机螺栓螺母1拧紧工艺检测方法，适用于风机塔筒、机舱，发电机，轮毂，叶片搭建工艺，也适用于其他基建中螺栓螺母1工艺的检测，该检测方法包括放置在安装位置上的螺栓螺母1、液压扭矩扳手2、云平台3，所述螺栓螺母1上设有携带螺栓螺母1识别码的电子标签4，若电子标签4设置在螺栓上，该螺栓螺母1识别码为螺栓识别码，或者电子标签4设置在螺母上，则螺栓螺母1识别码为螺母识别码。所述液压扭矩扳手2上设有用于读写电子标签4的电子读写装置5、用于采集螺栓螺母1拧紧工艺参数的参数采集单元6、计算液压扭矩扳手2启动时长的启动计时器7；当液压扭矩扳手2启动后，将电子读写装置5采集电子标签4内的螺栓螺母1识别码、参数采集单元6采集螺栓螺母1拧紧工艺参数、拧紧计时器记录液压扭矩扳手2的启动时长关联后上传云平台3，云平台3内设有参数检测单元，用于检测参数采集单元6上传的螺栓螺母1拧紧工艺参数，若不符合设定的标准值，则云平台3的报警提示单元发出报警提示，报警提示可为显示提示和/或声光提示。

下面结合实施例具体说明上述技术方案：

一、建立螺母身份证，可采用以下三种方法生成。

1、电子标签4

a、利用条码或二维码携带螺母唯一识别码；

b、利用抗金属nfc芯片(on-metalnfc)携带螺母唯一识别码；

c、利用ocr/ocv技术读取厂商将相关信息和序列号直接钢印在螺母表面。

上述a与b的共同点是需要一个系统识别码生成器，该识别码生成器生成识别码除了包括螺母厂商信息外，还将携带针对风机机舱、发电机、轮毂、叶片、多节塔筒等识别信息，系统识别码生成器最终打印识别码(钢印)，或嵌入电子标签4。因此，识别码(电子标签4)和螺栓螺母1的关系(或者其他风机设备)是相互独立。在识别码生成后，需要人工将识别码粘贴在螺栓螺母1上，本实施例的最优方案为将嵌入识别码的nfc芯片需要人工粘贴在指定螺栓顶部。这一粘贴操作是引进信息化系统对生产工艺流程的附加影响(增加了一步工艺流程)。而上述c集成在螺栓螺母1厂商生产工艺过程中，无需系统识别码生成器，无需增加粘贴操作。

上述a没有技术瓶颈，但在螺栓螺母1放置风机机舱时(人为操作完成)需要当事操作人用手提扫码机扫码将该螺栓螺母1的“身份”输入系统(云平台3)，螺栓螺母1的位置才能确定下来。

上述b可以使操作流程智能化，需要液压扭矩扳手2设有携带通讯模块的nfc读卡器(电子读写装置5)，在实际操作中(拧紧螺栓螺母1过程中)，通过nfc读卡器将该螺栓螺母1身份以及操作信息实时推送到云平台3，读卡器无接触读取nfc芯片中数据的距离必须在五厘米(5cm)以内，nfc读卡器和液压扭矩扳手2的具体使用方法会在后续章节讨论。nfc芯片携带螺母身份证是本专利实施例中的最优技术方案，其亮点是利用nfc技术的互动性,螺栓螺母1上的nfc芯片不但表示其身份，而且可以获取读码器信息(比如当前扭矩)，并将其反馈给后续读取事件(比如对该螺栓螺母1再次拧紧)，另外该设备将和机器人数据接口对接，将其运行数据(扭矩，时间，螺母位置)和该螺母身份(识别码)绑定上传到云平台3。

上述c中ocr/ocv是一个用光学成像快速图像识别的方法，该技术已经成熟而且广泛应用，正常环境准确率在99％以上，特别是在自动化流水线上可以有效识别获取钢印在螺母表面上的识别码，唯一要求是确保对螺栓螺母1表面的清洁平滑，避免图像识别困难，而风机搭建的环境很差，扬尘风沙大，容易使螺母表面的钢印不清晰。

2、电子读写设备

电子读写设备作用于电子标签4的无接触读写通讯设备，电子读写设备根据电子标签4的种类不同而不同，该设备需要安置在液压扭矩扳手2的适当位置(后面章节会有详细描述)。

如用于读写nfc芯片的nfc读写器，其内部设有mcu处理器、wifi模块、状态显示模块、扭力传感器、接收器、电源等模块，mcu处理器均分别耦合wifi模块、状态显示模块、扭力传感器、接收器、电源等模块，接收器耦合连接天线。

而光学字符识别(ocr)和光学字符验证(ocv)已经成熟的技术作为工具，工具可以将螺栓螺母1厂商钢印识别码在螺栓螺母1上快速读取，并且解析出识别码，螺母编号将绑定运行数据，通过集成好的通讯模块(联桥网云)上传到云平台3。

二、螺栓螺母1上设有携带螺栓螺母1识别码的电子标签4的具体实现方法，本实施例中以螺栓为例，其具体方案为：

螺栓识别码需要事先写入电子标签4中，下面以nfc芯片为例，具体描述螺母识别码写入nfc芯片的流程，任何一个nfc芯片都有一个初始且唯一固定的uid，整个写入过程是在风机厂的服务器(服务器)和nfc读卡器环境下完成，nfc芯片的uid具有唯一性，可为螺栓螺母1识别码，该螺栓螺母1识别码中还可加入厂商编号、批次编号等具有生产追溯含义的编码，便于螺栓螺母1出问题后进行追溯查询。

三、用于采集螺栓螺母1拧紧工艺参数的参数采集单元6

所述参数采集单元6包括扭矩采集子单元，用于在液压扭矩扳手2启动后按照设定频率采集施加在螺栓螺母1上的扭矩参数，采集频率可通过云端设定后写入到参数采集单元6内，液压扭矩扳手2的执行端设有扭矩传感器，直接测得施加在螺栓螺母1上的扭矩值，当液压扭矩扳手2启动后根据设定频率采集扭矩值，并上传给上位机9，上位机9可为地面站或云端，上位机9检测扭矩值，若扭矩值低于设定的扭矩值，或未满足合格时长，即大于设定扭矩值并大于持续时长，则上位机9发出报警提示，工作人员可提醒现场操作人员，进行返工补救。

所述参数采集单元6包括压力采集子单元，用于在液压扭矩扳手2启动后按照设定频率采集施加在螺栓螺母1接触面的压力参数，可通过压力参数计算得到施加在螺栓螺母1上的扭矩值或轴力，采集频率可通过云端设定后写入到参数采集单元6内，液压扭矩扳手2的执行端设有位于环形分布的多个压力传感器，可通过检测到的压力值，得到液压扭矩扳手2与螺母之间的接触面属于点接触、线接触或面接触，从而检验上述扭矩值是否合格，若未点接触或面接触，其压力值过大，则上位机9发出报警提示，工作人员可提醒现场操作人员，进行返工补救。

所述参数采集单元6包括频率设置子单元，用于设置在液压扭矩扳手2启动后参数采集单元6采集螺栓螺母1拧紧工艺参数的参数采集频率，接收上位机9发送的频率设定值，覆盖当前的采集频率。当液压扭矩扳手2启动后，控制参数采集单元6按照设定频率采集参数值。

所述参数采集单元6包括工艺次数子单元，用于在液压扭矩扳手2启动后，对当前螺栓螺母1识别码的次数项加权。本实施例中次数项标准权值为3，即需要至少对同一螺栓螺母1拧紧3次，在风机塔筒加工中，由于风机塔筒之间的连接面过于巨大，需要的连接件量大，因此为了平衡连接面的内应力平衡，因此采用十字对角线法拧紧螺母，每个螺母至少需要3次。液压扭矩扳手2启动后读取电子标签4内的螺栓螺母1识别码，上位机9对该螺栓螺母1识别码的次数项加权，若该次数项加权的权值低于3，则上位机9发出报警提示，工作人员可提醒现场操作人员，进行返工补救。

云端采集到了上述参数后可通过多个参数的组合，结合对应的检查算法进行精准检测，以推测出不合格的种类类型，如使用扭矩合格，但启动时长不合格，则系统推测出现场工作人员未拧紧螺栓螺母1，或如扭矩合格，启动时长合格，但是压力过大，说明液压扭矩扳手2与螺母的接触面为线接触，说明二者的契合不合格，因此该螺栓螺母1需要检查，等等，云端在通过不同的颜色针对每一个螺栓螺母1显示不同的问题情况，使监测人员能够精准的了解现场施工情况，从而大幅度提高检查工作效率，降低施工成本。

所述电子读写装置5会将参数采集单元6采集的螺栓螺母1拧紧工艺参数与启动计时器7记录的液压扭矩扳手2的启动时长写入电子标签4，将前述的每次采集的扭矩值、压力值、时间点、次数项权值、频率值等参数以数据块的形式存入电子标签4内，并以时间点进行排序，便于后期检测人员扫描检查。

四、报警

若液压扭矩扳手2旋拧螺母启动前未采集到所述螺栓螺母1的识别码，则液压扭矩扳手2发出报警提示。由于某种原因，电子标签4脱落，但螺母仍可使用，云平台3会根据接收到的报警信号对该螺母没有身份提出预警，通知现场监管人员，在组装验收或日后运维过程中随时可以弥补(补贴脱落芯片)，重新注册。该螺母的操作流程将和新的身份绑定，不会遗失。或者，由于风机施工现场均在野外、荒野等人烟稀少的地方，因此信号传递环境不是很好，为了提高报警的精准性，可将报警信号发送给地面站，地面站进行报警，或者地面站将报警信号发送给云平台3进行报警，以及时弥补标签脱落的问题。

五、液压扭矩扳手2

所述液压扭矩扳手2为驱动轴液压扭矩扳手2、中空式液压扭矩扳手2或张拉法拧紧扳手中的任意一种，所述电子标签4设置在螺母的顶部；其中，所述驱动轴液压扭矩扳手2或张拉法拧紧扳手，电子读写装置5的读写端设置在驱动轴液压扭矩扳手2的一侧或两侧；所述中空式液压扭矩扳手2，电子读写装置5的读写端设置在中空旋拧腔的顶部腔口处。

a、如图3a所示，驱动轴液压扭矩扳手2或张拉法拧紧扳手将被拧紧螺母覆盖，读码器无法直接获取该螺母身份。因此采取读取该螺栓螺母1左右(前后)邻居的螺母身份，连续读取左右邻居螺母身份(二次以上)，可以推算出被覆盖螺母身份。

b、如图3b所示，中空式液压扭矩扳手2暴露螺母的顶部，因此电子读写装置5可直接读取被拧紧螺母身份。

针对不同类型的液压扭矩扳手2可设计不同的读卡器支架，读卡器支架不妨碍操作人员正常使用液压扭矩扳手2，不引进附加操作程序或负担的情况下固定电子读写装置5。

所述液压扭矩扳手2包括带有数字液压传感器和通讯模块的电动液压泵，电动液压泵是为液压扭矩扳手2提供扭矩拧紧螺母，一般一次设置压力，液压扭矩扳手2会根据操作流程(十字对角线法)，以连续五个螺栓螺母1为单元，进行拧紧操作，直至全部完成。再根据要求，设置下一扭矩的压力，重复上述步骤。上传压力数据，在一个时间段很可能是一个常量，而对于被绑定螺栓螺母1而言，只关心某一个时间点的压力，从而可换算出拧紧扭矩。

液压扭矩扳手2也可配备应力传感器，并通过液压扭矩扳手通讯模块10将被拧紧螺母的扭矩以该螺母身份绑定上传。液压扭矩扳手2应力传感器也可作为触发事件(读取螺母身份编码和相关操作流程数据)的开关。

六、风机数据采集通讯方案

如图4所示，该方案是以风机组装区域设置局网，避免风场网络信号弱或没有的情况，当被拧紧螺栓螺母1身份和相关操作流程(多个通讯模块上传节点)分别上传数据，是从“子级”通讯模块到“父级”地面站的通讯过程，局网的通讯不受网络信号影响。根据触发事件上传数据到地面站，地面站根据网络信号情况可以实时上传数据到云平台3，若信号不好，地面站作为收集数据中心，起到临时存储的作用，当有信号时，地面站可自动触发上传临时存储的数据，地面站可由现场监管人员(代表风机厂商)随身携带。

以风机底段塔筒和基础环连接为例，当压力泵启动，调好压力，压力数据此时已通过通讯模块上传。操作人员将液压扭矩扳手2放到被拧紧螺栓螺母1上，此时固定在液压扭矩扳手2上的电子读写装置5将被拧紧螺栓螺母1左右邻居的螺栓螺母1身份上传。启动液压扭矩扳手2，拧紧螺栓螺母1。当液压扭矩扳手2应力传感器达到特定压力时，开关状态触发并通过通讯模块上传，地面站收到触发状态(从应力传感器)，将螺母身份(一个或两个)、压力(扭矩)、时间、位置(相对)绑定上传，如果信号不好(上传失败)，数据将临时储存在地面站。

地面站负责将拧紧螺栓螺母1的扭矩(压力)发送给电子读写装置5，写入到nfc芯片中，该信息可为下一循环(扭矩压力)拧紧螺栓螺母1的操作提供监管机制。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。