一种螺栓松动的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种螺栓松动的检测方法，属于机械状态检测及维护技术领域。
【背景技术】
[0002]当前，螺栓作为一种连接件，在国民生产的各个领域都有广泛的应用，如铁路运输、航空航天、风力发电、机械加工等。螺栓的拧紧状态直接会影响设备的工作性能，如果出现问题可能会造成灾难性的后果。
[0003]通常情况下，螺栓发生失效主要有断裂和松动，其中松动是最常见的问题。目前关于对螺栓松动的检测方法有很多，如检测预紧力的变化、检测连接系统的非线性特性以及检测声发射信号等。这些方法的确能检测到螺栓的松动，但是其操作往往比较复杂，效率比较低，不利于在实际生产中应用。而且，螺栓连接作为一种重要的连接方式，其使用量是十分巨大的，很难采用上述的方式对每个螺栓的状态进行检测。
[0004]以铁路列车为例，轨道机车作为日常生活中非常重要的交通工具，其安全性不可忽略。为保证机车安全运行，工作人员需要每天对其进行状态检查，检查项目其中一项就是检查螺栓是否松动。通常情况下，一节车厢上面就有几百甚至更多的螺栓，一天当中又有多列列车，对螺栓松动的检测是一件极其繁重的工作。传统检查螺栓的方法主要有两种:一种是不管螺栓是否已经松动，工人都会用扳手拧紧螺栓，确保螺栓处于拧紧的状态；另一种是螺栓在第一次拧紧后分别在螺栓和螺母上用线标记拧紧的状态，检查时只需查看是螺栓和螺母上的划线是否对齐，如果不对齐则拧紧至其对齐。第一种方法工作量大、效率低下、没有针对性，而第二种方法容易使工人在检测大量螺栓后产生视觉疲劳，导致错检、漏检，特别是现在开通的高速列车，更要求工人能快速、准确地完成螺栓的检测。而且，上述的检测螺栓松动的方法均为定性的检测，并不能定量地表示螺栓松动的程度，不利于对个别易松动的螺栓进行重点监测。保证螺栓的良好连接状态是列车安全运行的先决条件之一，而现有的对螺栓连接状态的检测方法都很难从操作性、成本、快速性、准确性等方面满足铁路运营的需求，因此需要探索新的方法对螺栓的松动状态进行检测。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种螺栓松动的检测方法，旨在克服传统螺栓松动检测中存在的效率低下、费时费力、疲劳误判等问题。通过图像分析技术计算出松动前后螺栓上标记符号的相对转角，量化螺栓松动的角度，为螺栓连接状态的检测与维护提供一种快速、精确的方法。
[0006]本发明提出的螺栓松动的检测方法，包括以下步骤:
[0007](I)对拧紧后的待测螺栓进行标记，在螺栓的固定部分作出第一标记，在螺栓的旋转部分作出第二标记，第一标记和第二标记处在一条直线上，标记的符号为直线或圆点，
[0008](2)待测螺栓松动后，摄取螺栓的照片，照片包含第一标记、第二标记和待测螺栓的完整图像；
[0009](3)摄取图像后，利用图像角度的计算算法，通过图像灰度化、图像二值化、边缘检测、判断特征符号，分别识别出照片中第一标记和第二标记的坐标位置；
[0010](4)根据第一标记和第二标记的坐标位置，利用平面几何方法计算第一标记和第二标记之间的相对转动角度α ；
[0011](5)设定相对转动角度的阈值Citl，将步骤(4)的相对转动角度α与相对转动角度的阈值％进行比较，若a ^ a ^，则对待测螺栓进行拧紧操作，若α〈α(ι，则检测下一个螺栓。
[0012]本发明提出的螺栓松动的识别方法，其优点是:
[0013](I)本发明提出的螺栓松动检测方法，可以简单地对待测螺栓固定部分和旋转部分进行标记；然后方便地通过摄像头摄取螺栓图像，通过图像角度识别量化螺栓松动角度；当相对转角超过设置的角度阈值时，可以自动报警，提高螺栓松动检测的针对性，保证设备的安全可靠运行；
[0014](2)本发明提出的螺栓松动识别方法，可以将每个螺栓的检测结果存入数据库，通过长期的数据积累，有利于评价螺栓的长期松动规律，作为量化数据信息进入设备运行维护的基础数据档案，从而提高对设备螺栓紧固的安全性与可靠性的评估与监控。
【附图说明】
[0015]图1为本发明提出的螺栓松动的检测方法的流程框图。
[0016]图2为本发明提出的螺栓松动的检测方法中螺栓松动标记示意图，其中(a)为螺栓拧紧时示意图；(b)螺栓松动后螺栓示意图。
[0017]图2中，I为螺栓连接中的固定部分，2为固定部分上的第一标记，3为螺栓连接中的旋转部分，4为旋转部分上的第二标记。
【具体实施方式】
[0018]本发明提出的螺栓松动的检测方法，其流程框图如图1所示，包括以下步骤:
[0019](I)对拧紧后的待测螺栓进行标记，如图2所示，在螺栓的固定部分I作出第一标记2，在螺栓的旋转部分3作出第二标记4，第一标记2和第二标记4处在一条直线上，标记的符号为直线或圆点，本发明的一个实施例中，第一标记和第二标记为直线；
[0020](2)待测螺栓松动后，摄取螺栓的照片，照片包含第一标记、第二标记和待测螺栓的完整图像；
[0021](3)摄取图像后，利用图像角度的计算算法，通过图像灰度化、图像二值化、边缘检测、判断特征符号，分别识别出照片中第一标记和第二标记的坐标位置；
[0022](4)根据第一标记和第二标记的坐标位置，利用平面几何方法计算第一标记和第二标记之间的相对转动角度α ；
[0023](5)设定相对转动角度的阈值Citl，将步骤(4)的相对转动角度α与相对转动角度的阈值％进行比较，若a ^ a ^，则对待测螺栓进行拧紧操作，若α〈α(ι，则检测下一个螺栓。
[0024]可以将利用本发明方法检测得到的第一标记和第二标记相对转动的角度存入数据库，根据多次检测得到的转动角度，可开展一系列后续处理，比如可在照片中进行转动角度的标注，并将检测得到的转动角度值和事先设定的阈值比较，如果检测值超出设定阈值则给出相应的提示和操作建议，比如提示判断螺栓松动严重需要重新拧紧，长期对同一设备在不同使用阶段的螺栓松动角度的检测数据，可以用于该设备的螺栓紧固安全与可靠性的评估。
【主权项】
1.一种螺栓松动的检测方法，其特征在于该检测方法包括以下步骤: (1)对拧紧后的待测螺栓进行标记，在螺栓的固定部分作出第一标记，在螺栓的旋转部分作出第二标记，第一标记和第二标记处在一条直线上，标记的符号为直线或圆点， (2)待测螺栓松动后，摄取螺栓的照片，照片包含第一标记、第二标记和待测螺栓的完整图像； (3)摄取图像后，利用图像角度的计算算法，通过图像灰度化、图像二值化、边缘检测、判断特征符号，分别识别出照片中第一标记和第二标记的坐标位置； (4)根据第一标记和第二标记的坐标位置，利用平面几何方法计算第一标记和第二标记之间的相对转动角度α ； (5)设定相对转动角度的阈值a^，将步骤(4)的相对转动角度α与相对转动角度的阈值％进行比较，若a ^ a ^，则对待测螺栓进行拧紧操作，若α〈α C1，则检测下一个螺栓。
【专利摘要】本发明涉及一种螺栓松动的检测方法，属于机械状态检测及维护技术领域。首先对拧紧后的待测螺栓进行标记，待测螺栓松动后，摄取螺栓的照片，照片包含第一标记、第二标记和待测螺栓的完整图像；摄取图像后，利用图像角度的计算算法，通过图像灰度化、图像二值化、边缘检测、判断特征符号，分别识别出照片中第一标记和第二标记的坐标位置；根据坐标位置，计算两个标记之间的相对转动角度；将相对转动角度与设定的角度阈值进行比较，对松动螺栓进行紧固操作。本发明方法提高螺栓松动检测的针对性，保证设备的安全可靠运行。
【IPC分类】G06T7-00
【公开号】CN104680517
【申请号】CN201510032843
【发明人】田煜, 赵乾, 陶大帅, 马纪军, 杨帅
【申请人】清华大学, 唐山轨道客车有限责任公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月22日