一种螺栓紧固状态检测装置及方法与流程

本发明涉及机械状态检测，具体涉及一种螺栓紧固状态检测装置及方法。

背景技术：

1、车辆、工程机械等产品大量采用螺栓紧固连接，且使用数量较多。安装螺栓时，通常情况下是先用手带上，再用工具进行打紧，如果螺栓遗漏打紧，会导致零部件连接失效，严重影响产品质量。所以在产品整体装配完成后，需要采用一种简便快捷的方式，对所有螺栓的紧固状态进行判断确认，目前通常采用小锤击打螺栓、人工听声音的方式，来判断是紧固状态还是松动状态。其中，采用普通小锤击打螺栓头，操作者只能通过听声音用经验确认，会受主观判断和个人经验的影响，容易造成误判。

2、为解决上述技术问题，公告号为cn 105571763 a的中国专利公开了一种螺栓预紧力检测方法及装置，其方法为：获取螺栓因被敲击产生的振动信号；从信号样本数据库获取与振动信号对应的预紧力，其中，信号样本数据库包括螺栓受敲击产生的样本振动信号和对应的样本预紧力。按方案需要在螺栓上安装振动传感器，当待检测螺栓多时，工作量大，检测效率低下，且由于其需要采用预紧力与样本库比对的方式进行检测，样本库中的样本需求量大，对标定自学习的要求高。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种螺栓紧固状态检测装置及方法，能够更简单，更快捷，更精确的实现螺栓松紧度的判断。

2、本发明提供的一种螺栓紧固状态检测装置，包括声音收集锤，所述声音收集锤包括锤头和与所述锤头连接的手柄，所述声音收集锤上集成有声音传感器和无线信号器，所述声音传感器的输出端与所述无线信号器信号连接。

3、较为优选的，所述锤头包括圆形锤头和设置于所述圆形锤头对立面的尖形锤头。

4、较为优选的，所述声音收集锤上还设有显示屏/按钮总成，所述显示屏/按钮总成与上位机信号连接，所述显示屏/按钮总成用于模式选择以及螺栓紧固状态显示输出。

5、本发明还提供一种螺栓紧固状态检测方法，包括以下步骤：

6、利用声音收集锤对待检测螺栓头进行敲击；

7、通过声音传感器将敲击得到的声音信号输出；

8、对接收到的所述声音信号进行处理，得到声音信号的检测值；

9、将所述检测值与预先标定的对照库进行比对；

10、根据比对结果输出螺栓的紧固状态，所述螺栓的紧固状态为拧紧状态或松动状态。

11、较为优选的，所述声音收集锤具有圆形锤头和尖形锤头；

12、当待检测的螺栓头周围无其它零部件时，采用圆形锤头敲击螺栓头；

13、当待检测的螺栓头周围有其它零部件时，采用尖形锤头敲击螺栓头。

14、较为优选的，所述对接收到的所述声音信号进行处理包括：

15、对所述声音信号进行降噪预处理；

16、对降噪后的声音信号进行检测值提取处理，所述检测值提取处理包括：

17、对降噪后的声音信号进行模态分解；

18、对模态分解得到的第一阶信号分量进行傅里叶变换；

19、取最大幅值对应的频率值为检测值。

20、较为优选的，所述对照库的标定方法包括：

21、从螺栓松动～螺栓完全拧紧中选取若干个螺栓紧固状态，分别进行声音信号收集；

22、计算螺栓松动状态下的多次检测值的平均值a；

23、计算螺栓非松动状态下的多个检测值在多次测量中的平均值b；

24、将数值a和b存储至对照库。

25、较为优选的，所述根据比对结果输出螺栓的紧固状态包括：

26、当所述检测值与数值a的差值小于与数值b的差值时，输出螺栓的紧固状态为松动状态；

27、当所述检测值与数值a的差值大于与数值b的差值时，输出螺栓的紧固状态为拧紧状态。

28、较为优选的，所述利用声音收集锤对待检测螺栓头进行敲击前，还包括：

29、根据螺栓的形式和连接方式选取待检测螺栓头的模式；

30、当螺栓的形式为六角法兰面螺栓，且连接方式为硬连接时，选取模式一；

31、当螺栓的形式为六角头螺栓加垫片，且连接方式为硬连接时，选取模式二；

32、当螺栓的形式为六角法兰面螺栓，且连接方式为塑料软连接时，选取模式三。

33、较为优选的，所述对照库包括与不同模式对应的子对照库，所述子对照库在不同的模式下分别标定得到，当选定待测螺栓头的模式后，采用与所述模式对应的子对照库进行比对分析。

34、本发明的有益效果为：

35、1、本方法采用声音信号进行检测，不需要在螺栓上安装振动传感器，仅需在锤头上设置声音传感器即可，节约空间，易于实施，且检测工作量小，检测效率高。

36、2、本方法中的数据库仅需要对数值a、b进行标定，而不需要大量用于匹配松紧度的数值，其标定工作量小。将检测值与a、b的接近程度作为判断螺栓松紧的标准，判断过程简单，且保证了较高的精确度。

37、3、锤头设置圆头和尖头两种，针对待检测螺栓周围环境件的密度，可以选取不同的锤头进行检测，其灵活性高，可用于所有场景下的螺栓检测，具有较好的泛用性。

38、4、将螺栓的形式与连接方式对声音的影响考虑在内，根据不同的螺栓的形式与连接方式设置多种模式，并针对不同的模式分别标定得到子对照库，在进行检测时选取对应模式的对照库进行比对分析，保证了检测结果的准确性。

技术特征：

1.一种螺栓紧固状态检测装置，其特征在于：包括声音收集锤，所述声音收集锤包括锤头(1)和与所述锤头(1)连接的手柄(2)，所述声音收集锤上集成有声音传感器(3)和无线信号器(5)，所述声音传感器(3)的输出端与所述无线信号器(5)信号连接。

2.根据权利要求1所述的螺栓紧固状态检测装置，其特征在于：所述锤头(1)包括圆形锤头(101)和设置于所述圆形锤头(101)对立面的尖形锤头(102)。

3.根据权利要求1所述的螺栓紧固状态检测装置，其特征在于：所述声音收集锤上还设有显示屏/按钮总成(4)，所述显示屏/按钮总成(4)与上位机信号连接，所述显示屏/按钮总成(4)用于模式选择以及螺栓紧固状态显示输出。

4.一种螺栓紧固状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的螺栓紧固状态检测方法，其特征在于：所述声音收集锤具有圆形锤头和尖形锤头；

6.根据权利要求4所述的螺栓紧固状态检测方法，其特征在于，所述对接收到的所述声音信号进行处理包括：

7.根据权利要求4所述的螺栓紧固状态检测方法，其特征在于，所述对照库的标定方法包括：

8.根据权利要求7所述的螺栓紧固状态检测方法，其特征在于，所述根据比对结果输出螺栓的紧固状态包括：

9.根据权利要求4所述的螺栓紧固状态检测方法，其特征在于，所述利用声音收集锤对待检测螺栓头进行敲击前，还包括：

10.根据权利要求9所述的螺栓紧固状态检测方法，其特征在于，所述对照库包括与不同模式对应的子对照库，所述子对照库在不同的模式下分别标定得到，当选定待测螺栓头的模式后，采用与所述模式对应的子对照库进行比对分析。

技术总结
本发明涉及机械状态检测技术领域，具体涉及一种螺栓紧固状态检测装置及方法。利用声音收集锤对待检测螺栓头进行敲击；通过声音传感器将敲击得到的声音信号输出；对接收到的所述声音信号进行处理，得到声音信号的检测值；将检测值与预先标定的对照库进行比对；根据比对结果输出螺栓的紧固状态。本方法能够更简单，更快捷，更精确的实现螺栓松紧度的判断。

技术研发人员：黄盛夏,朱贵平,丁国宝,陈程
受保护的技术使用者：东风商用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15