一种紧固件松动检测装置的制作方法

本实用新型涉机械紧固技术领域，特指一种紧固件松动检测装置。

背景技术：

紧固件由螺母和螺栓组成，在日常生产生活中随处可见，是一种常用的连接、固定设备的零件。在大型装备、桥梁、列车等设备使用过程中，受振动影响，不可避免地会使螺母、螺栓等紧固件发生松动，而紧固件的松动严重影响物资和人身安全。因此需要实时掌握紧固件松动情况。

目前，常规方法是对所有紧固件进行人工巡检，采用扳手逐一对紧固件进行检测，但是这种人工检测方式，需要耗费大量的人力和物力。

为实现紧固件状态的在线监测，专利CN201210311363.8公开了《螺栓螺母紧固件的松动检测装置》，在螺母上附加齿轮，当螺母松动时，带动齿轮旋转，再利用传感器测量齿轮旋转量，用于判定螺母松动。该方法，需要在每一个螺母上安装检测装置，成本高，施工难度大。专利CN201510794214.5公开了《一种智能屋面紧固件松动检测管理系统及其检测管理方法》，采用位移传感器测量螺母松动时高度变化值用螺栓松动检测和告警。该方法，需要在每一个紧固件上安装检测装置，还需要对检测装置供电，成本高，施工难度大。

为此，迫切需要一种不显著改变现有紧固件使用状态，简单、有效的紧固件松动检测装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种在不显著改变现有紧固件使用状态，可简单、有效地检测紧固件松动的装置。

本实用新型的技术方案是：一种紧固件松动检测装置，它由带人工标记的紧固件、支撑模块、供电模块、成像模块、照明模块、数据处理与显示模块组成，所述带人工标记的紧固件是在紧固件的活动部件和固定部件表面制作人工标记图案；所述紧固件的活动部件是指螺母或螺栓，所述紧固件的固定部件是指用于连接螺母的螺杆或用于连接螺栓的基座；所述支撑模块用于安装与固定供电模块、成像模块、照明模块和数据处理与显示模块；所述供电模块为照明模块、成像模块、数据处理与显示模块供电；所述照明模块为成像模块提供照明；所述成像模块为数字摄像机，与数据处理与显示模块连接，用于拍摄紧固件表面人工标记图像；所述数据处理与显示模块与成像模块连接，用于接收成像模块采集的图像数据，并进行图像数据处理，以判定紧固件是否松动，并对拍摄图像和处理结果进行显示。

优选地，所述照明模块采用LED光源照明。

优选地，所述数据处理与显示模块为自带显示屏的嵌入式处理系统。

优选地，所述紧固件表面的人工标记采用荧光材料制作。

优选地，所述照明模块发光波长范围为200-400nm。

优选地，所述成像模块为黑白相机，并在黑白相机前端设置与人工标记发出荧光相同波段的滤光片，以抑制环境光，只拍摄人工标记点荧光图案。

优选地，所述紧固件表面的人工标记图案为一字形线条，一字形线条的一侧位于紧固件的活动部件表面、另一侧位于紧固件的固定部件表面，两侧连通且线条方向重合。

本实用新型的有益效果为：

1)本实用新型在紧固件表面制作人工标记图案，当紧固件的活动部件松动时，分别位于活动部件、固定部件表面的人工标记会出现形状变化，通过成像模块拍摄紧固件表面人工标记图案，再在数据处理与显示模块上，根据所设定的人工标记形状先验信息，采用图像处理算法即可判定活动部件与固定部件之间是否发生相对位置变化；2)本实用新型采用荧光材料制作人工标记，在紫外或蓝光照射下产生明亮的荧光，使人工标记更加容易识别；3)本实用新型采用一字形线条人工标记，当分别位于活动部件、固定部件表面的线条发生错位时，即可判定紧固件松动，简单有效；4)与专利CN201210311363.8、CN201510794214.5相比，本实用新型不改变已有紧固件的机械结构、无需额外增加距离传感器，只需在已经紧固的螺母、螺栓表面涂上一字形荧光涂料即可，制作的一字形线条图案无需像测距传感器一样供电，具有施工简单、成本低的显著优点；5)本实用新型具有使用灵活方便的优点，可安置在导轨上可对工厂管道、大型设备的紧固件进行巡检，安置在飞行器上，对大型装备、桥梁、房屋等高处对象的紧固件进行巡检。

附图说明

图1是本实用新型装置组成图

图2是螺母与螺杆顶部一字形线条示例1

图3是螺母与螺杆顶部一字形线条松动示例1

图4是螺母与螺杆顶部一字形线条示例2

图5是螺母与螺杆顶部一字形线条松动示例2

图中，1-螺母、2-螺杆、3-一字形线条，4-紧固件，5-支撑模块，6-供电模块，7-成像模块，8-照明模块，9-数据处理与显示模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实用新型装置由带人工标记的紧固件(4)、支撑模块(5)、供电模块(6)、成像模块(7)、照明模块(8)和数据处理与显示模块(9)组成。其中，带人工标记的紧固件由螺母1、螺杆2和人工标记图案组成。支撑模块(5)用于固定供电模块(6)、成像模块(7)、照明模块(8)和数据处理与显示模块(9)。供电模块(6)与成像模块(7)、照明模块(8)和数据处理与显示模块(9)连接，用于供电。照明模块(8)位于成像模块(7)一侧，为成像模块(7)提供照明。成像模块(7)与数据处理与显示模块(9)连接。成像模块(7)用于拍摄紧固件表面的人工标记图案。成像模块(7)拍摄的紧固件表面人工标记图案传输到数据处理与显示模块(9)。数据处理与显示模块(9)根据人工标记图案先验信息，通过图像处理算法，判定人工标记图案是否发生形状变化，进而用于判定紧固件是否发生松动。

如图2所示，螺母(1)拧在螺杆(2)上，螺母内部与螺杆外部有螺纹，通过螺纹，螺母固定在螺杆上。螺母是活动部件、螺杆是固定部件，固定在机械、桥梁等固定支撑上。在螺母和螺杆顶部，制作一字形线条图案(3)，线条图案(3)完全穿过螺杆顶部、不完全穿过螺母顶部。将成像模块朝向螺母顶部，拍摄一字形线条(3)的图像。当螺母松动时，如图3所示，螺母和螺杆发生相对位置变化，一字形线条图案断裂为两根线条：3-1、3-2，分别位于螺母和螺杆顶部。线条3-1、3-2方向不重合，以此判定紧固件松动。在数据处理与显示模块(9)上，通过图像处理算法，提取线条3-1、3-2，计算它们之间的夹角a，用于度量紧固件松动程度。夹角a计算方法是：先提取线条3-1、3-2的骨架，再估计线条3-1、3-2的直线方程，再根据两根线条的方程参数，计算夹角a。

实施例2

与实施例1不同之处在于，如图4所示，一字形线条图案3完全穿过螺母顶部。当紧固件松动时，线条3断裂为3-1、3-2、3-3，其中3-1、3-3位于螺母顶部，3-2位于螺杆顶部。计算3-2与3-1的夹角a1或3-2与3-3的夹角a2，用于度量紧固件松动程度。

实施例3

与实施例1不同之处在于，一字形线条图案采用荧光材料制作，照明模块产生蓝光光源，成像模块为彩色相机，在数据处理与显示模块上提取拍摄图像中一字形线条时，先根据荧光颜色进行颜色分割提取。

实施例4

与实施例3不同之处在于，成像模块为单色相机，在单色相机前端，设置与荧光相同波长范围的窄带滤光片，抑制环境光。在拍摄图像中，仅有一字形线条图案是明亮的，其余区域为浅色或暗色区域。在数据处理与显示模块上，对灰度图像进行亮度阈值分割提取一字形线条。

以上所揭露的仅为本实用新型几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。