一种铆钉紧固度检测装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及铆钉紧固度检测技术领域，具体是一种铆钉紧固度检测装置及其使用方法。


背景技术：

2.铆钉是钉形物件，其一端有帽，在铆接中，其利用自身形变或过盈连接被铆接的零件，在铆钉的使用过程中，若使用时间过长或当初进行铆接时未拧紧，会导致铆钉出现松动，当铆钉出现松动而未被发现时，容易造成被连接件脱离，从而容易造成被连接件损坏，因此一般需要定期对被连接件上的铆钉的紧固度进行检测；目前在对被连接件上的铆钉进行紧固度检测时，一般通过人眼观察铆钉是否倾斜，或观察铆钉帽与被连接件之间所产生间隙的大小，以及通过手动碰触铆钉，并对铆钉施加力的作用，若手指感觉到明显位移，则表明铆钉松动，但此种检测方法仅能对松动非常明显的铆钉进行检测，适用范围窄，且不能对铆钉的紧固程度进行直观了解，难以通过检测分析来得到铆钉的紧固程度，检测结果不准确，使用效果差；针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种铆钉紧固度检测装置及其使用方法，本发明通过铆钉偏离分析单元分析得到铆钉偏离因子，通过铆钉波动分析单元进行分析计算得到铆钉波动因子，基于铆钉波动因子和铆钉偏离因子得到铆钉紧固系数，不仅能够对不同松动程度的铆钉进行检测，适用范围广，还能够通过检测分析来得到铆钉的紧固程度，实现对铆钉紧固程度的直观了解，检测结果精确性高，使用效果好，解决了目前仅能对松动非常明显的铆钉进行检测，适用范围窄，且不能对铆钉的紧固程度进行直观了解，难以检测得到铆钉的紧固程度，检测结果不准确，使用效果差的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铆钉紧固度检测装置，包括处理器、拍摄检测单元、铆钉偏离分析单元、敲击检测单元、铆钉波动分析单元、显示模块和控制终端，处理器与拍摄检测单元、铆钉偏离分析单元、敲击检测单元、铆钉波动分析单元、显示模块和控制终端通信连接；拍摄检测单元，用于对铆钉进行拍摄，并将拍摄图像发送至处理器，处理器将拍摄图像传输至铆钉偏离分析单元；铆钉偏离分析单元，用于对所获取的铆钉图像进行处理并分析得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙值，且基于缝隙值进行分析计算得到铆钉偏离因子，处理器接收铆钉偏离因子并传输至铆钉波动分析单元；敲击检测单元，用于对被连接件进行敲击，并采集敲击过程中的波动信息，且将波动信息发送至处理器，处理器将波动信息传输至铆钉波动分析单元；铆钉波动分析单元，用于基于波动信息进行分析计算得到垂向相对波动量，以及
基于波动信息进行分析计算得到水平波动量，基于垂向相对波动量和水平波动量进行分析计算并得到铆钉波动因子，且基于铆钉波动因子和铆钉偏离因子得到铆钉紧固系数，并基于铆钉紧固系数判定铆钉紧固程度，发送紧固程度信号至处理器，处理器将紧固程度信号发送至显示单元；显示单元，用于对检测数据、分析数据和紧固程度信息显示；控制终端，用于发出控制指令以控制拍摄和敲击。
5.进一步的，对所获取的铆钉图像进行处理并分析得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙值，且基于缝隙值进行分析计算得到铆钉偏离因子，具体分析处理过程如下：对获取的拍摄图像进行灰度处理和二值化处理，所拍摄图像包括四个方向的图像，即x侧的图像、-x侧的图像、y侧的图像和-y侧的图像，通过对处理后的图像进行分析得到铆钉帽与被连接件之间的四个缝隙值，并标定为h1、h2、h3、h4；获取四个缝隙值中的最大值和最小值，计算得到最大值和最小值的差值，并标定为ht，且根据均值公式计算得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙均值hr；基于缝隙差值ht和缝隙均值hr，并根据拟合公式进行计算分析，得到铆钉偏离因子wqj，并将分析得到的铆钉偏离因子wqj发送至处理器。
6.进一步的，对被连接件进行敲击，并采集敲击过程中的波动信息，且将波动信息发送至处理器，具体敲击采集过程如下：沿z向对被连接件施加f1的敲击力，采集铆钉的垂向波动值和被连接件的垂向波动值，被连接件的垂向波动值包括x侧的波动值、-x侧的波动值、y侧的波动值和-y侧的波动值；在-x侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集x侧铆钉的水平波动值；在x侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-x侧铆钉的水平波动值；在-y侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集y侧铆钉的水平波动值；在y侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-y侧铆钉的水平波动值。
7.进一步的，基于波动信息进行分析计算得到垂向相对波动量的具体分析过程如下：获取铆钉帽的垂向波动值和被连接件的垂向波动值，将铆钉帽的垂向波动值标定为dh，并将x侧的波动值、-x侧的波动值、y侧的波动值和-y侧的波动值标定为ds1、ds2、ds3、ds4；基于被连接件的垂向波动值ds1、ds2、ds3、ds4，并根据均值公式进行分析计算，得到被连接件的垂向波动均值ds；根据相对波动公式，进行计算分析并得到铆钉的垂向相对波动量dq。
8.进一步的，基于波动信息进行分析计算得到水平波动量的具体过程如下：获取铆钉的水平波动值，水平波动值包括x侧铆钉帽的水平波动值、-x侧铆钉帽的水平波动值、y侧铆钉帽的水平波动值和-y侧铆钉帽的水平波动值，并标定为dr1、dr2、dr3、dr4；基于铆钉的水平波动值dr1、dr2、dr3、dr4，并根据拟合公式进行分析计算，得到铆钉的水平波动量dr。
9.进一步的，基于垂向相对波动量和水平波动量进行分析计算并得到铆钉波动因
子，且基于铆钉波动因子和铆钉偏离因子得到铆钉紧固系数，铆钉紧固系数具体分析计算过程如下：获取铆钉的垂向相对波动量dq和水平波动量dr，并根据拟合公式进行分析计算，得到铆钉波动因子wqg；基于分析得到的铆钉波动因子wqg和铆钉偏离因子wqj，并将两组数值代入紧固系数分析公式，经过分析计算后得到铆钉的紧固系数hjp。
10.进一步的，基于铆钉紧固系数判定铆钉紧固程度，发送紧固程度信号至处理器，处理器将紧固程度信号发送至显示单元，具体过程如下：获取铆钉紧固系数阈值，并标定为hjpi和hjpr，且hjpi＜hjpr；比较铆钉紧固系数与阈值，当hjp≤hjpi时，则判定铆钉紧固，不存在松动，并标定为一级紧固；当hjpr≤hjp时，则判定铆钉出现松动异常，并标定为三级紧固；当hjpi＜hjp＜hjpr时，则判定铆钉存在细微松动，并标定为二级紧固；发送紧固程度的判定信号至处理器，处理器基于判定信号发送“铆钉紧固，无异常”或“铆钉出现松动异常”或“铆钉可能存在松动风险”的文本信息至显示单元，显示单元对文本信息进行显示。
11.进一步的，本发明还提出了一种铆钉紧固度检测装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一、检测人员手动碰触铆钉，并对铆钉施加力的作用，若手指未感觉到明显位移，则继续进行下一步，若手指感觉到明显位移，则不需进行下一步；步骤二、检测人员通过控制终端进行拍摄控制，拍摄检测单元对铆钉的x侧、-x侧、y侧和-y侧进行拍摄，并将拍摄图像发送至处理器，处理器将拍摄图像传输至铆钉偏离分析单元；步骤三、铆钉偏离分析单元对所获取的铆钉图像进行处理并分析得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙值，铆钉偏离分析单元基于缝隙值进行分析计算得到铆钉偏离因子wqj，并将铆钉偏离因子wqj发送至处理器；步骤四、检测人员通过控制终端进行敲击控制，通过敲击检测单元沿z向对被连接件施加f1的敲击力，采集铆钉的垂向波动值和被连接件的垂向波动值，被连接件的垂向波动值包括x侧的波动值、-x侧的波动值、y侧的波动值和-y侧的波动值；通过敲击检测单元在-x侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集x侧铆钉的水平波动值；在x侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-x侧铆钉的水平波动值；在-y侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集y侧铆钉的水平波动值；在y侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-y侧铆钉的水平波动值；且将采集的铆钉垂向波动值、被连接件的垂向波动值和铆钉的水平波动值发送至处理器，处理器将采集数据传输至铆钉波动分析单元；步骤五、铆钉波动分析单元基于铆钉帽的垂向波动值和被连接件的垂向波动值，进行计算分析并得到铆钉的垂向相对波动量dq，铆钉波动分析单元基于铆钉的水平波动值，进行计算分析并得到铆钉的水平波动量dr；步骤六、铆钉波动分析单元基于垂向相对波动量dq和水平波动量dr，进行计算分析得到铆钉波动因子wqg，处理器发送铆钉偏离因子wqj至铆钉波动分析单元，铆钉波动分析单元基于铆钉波动因子wqg和铆钉偏离因子wqj，进行计算分析以得到铆钉紧固系数hjp；
步骤七、铆钉波动分析单元进行铆钉紧固程度判定，当hjp≤hjpi时，则判定铆钉紧固，不存在松动，并标定为一级紧固；当hjpr≤hjp时，则判定铆钉出现松动异常，并标定为三级紧固；当hjpi＜hjp＜hjpr时，则判定铆钉存在细微松动，并标定为二级紧固；步骤八、铆钉波动分析单元发送紧固程度的判定信号至处理器，处理器基于判定信号发送“铆钉紧固，无异常”或“铆钉出现松动异常”或“铆钉可能存在松动风险”的文本信息至显示单元，显示单元对文本信息进行显示。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过拍摄检测单元对铆钉的四侧进行拍摄，铆钉偏离分析单元通过铆钉图像进行分析得到铆钉偏离因子，通过敲击检测单元进行敲击试验并采集铆钉垂向波动值、被连接件的垂向波动值和铆钉的水平波动值，铆钉波动分析单元基于波动信息进行分析计算并得到铆钉波动因子，铆钉波动分析单元基于铆钉波动因子和铆钉偏离因子得到铆钉紧固系数，通过比较铆钉紧固系数和紧固系数阈值来判定铆钉紧固程度，不仅能够对不同松动程度的铆钉进行检测，适用范围广，还能够通过检测分析来得到铆钉的紧固程度，实现对铆钉紧固程度的直观了解，检测结果精确性高，使用效果好。
附图说明
13.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；图1为本发明的系统框图；图2为本发明中被连接件、铆钉和四侧采集区的位置示意图；图3为本发明中拍摄检测单元采集x侧和-x侧的图像采集示意图；图4为本发明中拍摄检测单元采集y侧和-y侧的图像擦采集示意图；图5为本发明中敲击检测单元对铆钉垂向波动值的采集示意图；图6为本发明中被连接件上四个倾斜敲击点的位置示意图；图7为本发明中x侧铆钉的水平波动值的采集示意图；图8为本发明中-x侧铆钉的水平波动值的采集示意图；图9为本发明中y侧铆钉的水平波动值的采集示意图；图10为本发明中-y侧铆钉的水平波动值的采集示意图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
15.实施例一：如图1-10所示，本发明提出的一种铆钉紧固度检测装置，包括处理器，且处理器与拍摄检测单元、铆钉偏离分析单元、敲击检测单元、铆钉波动分析单元、显示模块和控制终端通信连接；显示单元对检测数据、分析数据和紧固程度信息显示，以使操作人员直观连接检测过程和分析结果；控制终端用于发出控制指令以控制拍摄和敲击，以便于检测人员进行控制；拍摄检测单元，用于对铆钉进行拍摄，并将拍摄图像发送至处理器，处理器将拍摄
图像传输至铆钉偏离分析单元；拍摄检测单元所拍摄的图像包括四个方向的图像，即x侧的图像、-x侧的图像、y侧的图像和-y侧的图像，具体如图3-4所示；铆钉偏离分析单元，用于对所获取的铆钉图像进行处理并分析得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙值，且基于缝隙值进行分析计算得到铆钉偏离因子，处理器接收铆钉偏离因子并传输至铆钉波动分析单元；铆钉偏离分析单元的具体分析处理过程如下：对获取的拍摄图像进行灰度处理和二值化处理，通过对处理后的图像进行分析得到铆钉帽与被连接件之间的四个缝隙值（缝隙值指的是铆钉帽与被连接件之间的间隙宽度），并将四个缝隙值分别标定为h1、h2、h3、h4；对四个缝隙值进行大小比较，获取四个缝隙值中的最大值和最小值，计算得到最大值和最小值的差值，并标定为ht，且根据均值公式计算得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙均值hr；基于缝隙差值ht和缝隙均值hr，并根据拟合公式进行计算分析，得到铆钉偏离因子wqj，并将分析得到的铆钉偏离因子wqj发送至处理器；且为修正因子并取值为1.137，e1和e2为预设比例系数，e1和e2均大于0，e1＜e2；敲击检测单元，用于对被连接件进行敲击，并采集敲击过程中的波动信息，且将波动信息发送至处理器，处理器将波动信息传输至铆钉波动分析单元；敲击检测单元的具体敲击采集过程如下：沿z向对被连接件施加f1的敲击力，采集铆钉的垂向波动值dh和被连接件的垂向波动值，被连接件的垂向波动值包括x侧的波动值ds1、-x侧的波动值ds2、y侧的波动值ds3和-y侧的波动值ds4；在-x侧沿倾斜45
°
的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集x侧铆钉的水平波动值dr1，具体如图7所示；在x侧沿倾斜45
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的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-x侧铆钉的水平波动值dr2，具体如图8所示；在-y侧沿倾斜45
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的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集y侧铆钉的水平波动值dr3，具体如图9所示；在y侧沿倾斜45
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的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-y侧铆钉的水平波动值dr4，具体如图10所示；铆钉波动分析单元，用于基于波动信息进行分析计算得到垂向相对波动量，以及基于波动信息进行分析计算得到水平波动量，基于垂向相对波动量和水平波动量进行分析计算并得到铆钉波动因子，且基于铆钉波动因子和铆钉偏离因子得到铆钉紧固系数，并基于铆钉紧固系数判定铆钉紧固程度，发送紧固程度信号至处理器，处理器将紧固程度信号发送至显示单元；铆钉波动分析单元的具体分析过程如下：基于被连接件的垂向波动值ds1、ds2、ds3、ds4，并根据均值公式进行分析计算，得到被连接件的垂向波动均值ds；根据相对波动公式，进行计算分析并得到铆钉的垂向相对波动量dq；且k1和k2为预先权重系数，k1和k2均大于0；基于铆钉的水平波动值dr1、dr2、dr3、dr4，并根据拟合公式进行分析计算，得到铆钉的水平波动
量dr；且为预设修正系数， 为正数并取值为0.864；获取铆钉的垂向相对波动量dq和水平波动量dr，并根据拟合公式进行分析计算，得到铆钉波动因子wqg；其中，s1和s2为预设比例系数，且s1和s2均大于0，s1＞s2；基于分析得到的铆钉波动因子wqg和铆钉偏离因子wqj，并将两组数值代入紧固系数分析公式，经过分析计算后得到铆钉的紧固系数hjp；其中， 为修正系数并大于0， 的取值为0.938，c1和c2为预设权重系数，且c1和c2均大于0，c1＞c2；铆钉紧固系数hjp的数值越大，代表铆钉松动越厉害；获取铆钉紧固系数阈值hjpi和hjpr，且hjpi＜hjpr，铆钉紧固系数阈值由操作人员预先设置；比较铆钉紧固系数与阈值，当hjp≤hjpi时，则判定铆钉紧固，不存在松动，并标定为一级紧固；当hjpr≤hjp时，则判定铆钉出现松动异常，并标定为三级紧固；当hjpi＜hjp＜hjpr时，则判定铆钉存在细微松动，并标定为二级紧固；发送紧固程度的判定信号至处理器，处理器基于判定信号发送“铆钉紧固，无异常”或“铆钉出现松动异常”或“铆钉可能存在松动风险”的文本信息至显示单元，显示单元对文本信息进行显示，能够通过检测分析来得到铆钉的紧固程度，实现对铆钉紧固程度的直观了解，检测结果精确性高，使用效果好。
16.实施例二：本实施例与实施例1的区别在于，本发明提出的一种铆钉紧固度检测装置的使用方法，包括以下步骤：步骤一、检测人员手动碰触铆钉，并对铆钉施加力的作用，若手指未感觉到明显位移，则继续进行下一步，若手指感觉到明显位移，则不需进行下一步；步骤二、检测人员通过控制终端进行拍摄控制，拍摄检测单元对铆钉的x侧、-x侧、y侧和-y侧进行拍摄，并将拍摄图像发送至处理器，处理器将拍摄图像传输至铆钉偏离分析单元；步骤三、铆钉偏离分析单元对所获取的铆钉图像进行处理并分析得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙值，铆钉偏离分析单元基于缝隙值进行分析计算得到铆钉偏离因子wqj，并将铆钉偏离因子wqj发送至处理器；步骤四、检测人员通过控制终端进行敲击控制，通过敲击检测单元沿z向对被连接件施加f1的敲击力，采集铆钉的垂向波动值和被连接件的垂向波动值，被连接件的垂向波动值包括x侧的波动值、-x侧的波动值、y侧的波动值和-y侧的波动值；通过敲击检测单元在-x侧沿倾斜45
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的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集x侧铆钉的水平波动值；在x侧沿倾斜45
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的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-x侧铆钉的水平波动值；在-y侧沿倾斜45
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的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集y侧铆钉的水平波动值；在y侧沿倾斜45
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的角度对被连接件施加f2的敲击力，采集-y侧铆钉的水平波动值；且将采集的铆钉垂向波动值、被连接件的垂向波动值和铆钉的水平波动值发送至处理器，处理器将采集数据传输至铆钉波动分析单元；步骤五、铆钉波动分析单元基于铆钉帽的垂向波动值和被连接件的垂向波动值，进行计算分析并得到铆钉的垂向相对波动量dq，铆钉波动分析单元基于铆钉的水平波动
值，进行计算分析并得到铆钉的水平波动量dr；步骤六、铆钉波动分析单元基于垂向相对波动量dq和水平波动量dr，进行计算分析得到铆钉波动因子wqg，处理器发送铆钉偏离因子wqj至铆钉波动分析单元，铆钉波动分析单元基于铆钉波动因子wqg和铆钉偏离因子wqj，进行计算分析以得到铆钉紧固系数hjp；步骤七、铆钉波动分析单元进行铆钉紧固程度判定，当hjp≤hjpi时，则判定铆钉紧固，不存在松动，并标定为一级紧固；当hjpr≤hjp时，则判定铆钉出现松动异常，并标定为三级紧固；当hjpi＜hjp＜hjpr时，则判定铆钉存在细微松动，并标定为二级紧固；步骤八、铆钉波动分析单元发送紧固程度的判定信号至处理器，处理器基于判定信号发送“铆钉紧固，无异常”或“铆钉出现松动异常”或“铆钉可能存在松动风险”的文本信息至显示单元，显示单元对文本信息进行显示。
17.本发明的工作原理：本发明通过拍摄检测单元对铆钉的四侧进行拍摄，处理器将拍摄图像传输至铆钉偏离分析单元，铆钉偏离分析单元对所获取的铆钉图像进行处理并分析得到铆钉帽与被连接件之间的缝隙值，并分析得到铆钉偏离因子，处理器接收铆钉偏离因子并传输至铆钉波动分析单元；通过敲击检测单元进行敲击试验，并采集铆钉垂向波动值、被连接件的垂向波动值和铆钉的水平波动值，处理器将采集数据传输至铆钉波动分析单元；铆钉波动分析单元基于波动信息进行分析计算得到垂向相对波动量和水平波动量，基于垂向相对波动量和水平波动量进行分析计算并得到铆钉波动因子，铆钉波动分析单元基于铆钉波动因子和铆钉偏离因子得到铆钉紧固系数，且通过比较铆钉紧固系数和紧固系数阈值来判定铆钉紧固程度，并发送紧固程度信号至处理器，处理器将紧固程度信号发送至显示单元，不仅能够对不同松动程度的铆钉进行检测，适用范围广，还能够通过检测分析来得到铆钉的紧固程度，实现对铆钉紧固程度的直观了解，检测结果精确性高，使用效果好。
18.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的紧固系数；将设定的紧固系数和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到c1、c2的取值分别为1.63和1.25；系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的评级系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如紧固系数与铆钉波动因子的数值成正比。
19.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
20.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施
例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
21.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。