[發明專利]一種可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置及數據記錄方法

在審

• 申請號: 202011128092.3
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112232475A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 申紅明;徐晨;楊永杰;王俠;高碩謙;謝慧琳;唐羽霏
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06M1/274
• 分類號: G06M1/274;H02K11/21;H02K11/24
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

1.一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，包括一安裝在電機輸出軸上的齒輪、一信息處理器、一扭矩測量元件和多個感應元件；其中，所述感應元件的個數為M個，M≥3；所述信息處理器上設置有多個脈沖輸入端口和一信息輸入端口，多個所述感應元件分別與多個所述脈沖輸入端口電性連接，用于采集M個脈沖感應元件的感應信號；任一所述感應元件處于輪齒的齒尖處，其余所述感應元件依次處于任意相鄰兩輪齒的齒尖距離M等分的各等分位置處；所述扭矩測量元件與信息處理器的信息輸入端口電性連接，用于獲取旋扣過程中的扭矩變化情況；所述信息處理器具有一信息輸出端口，所述信息輸出端口電性連接外部監控后臺。

2.根據權利要求1一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，所述感應元件的個數為3且分別為第一感應元件、第二感應元件和第三感應元件，所述信息處理器上設置有3個輸入端口且分別為第一輸入端口、第二輸入端口和第三輸入端口，所述第一感應元件與第一輸入端口電性連接，所述第二感應元件與第二輸入端口電性連接，所述第三感應元件與第三輸入端口電性連接；當所述第一感應元件位于輪齒的某一齒尖位置時，所述第二感應元件應置于任意兩相鄰輪齒齒尖之間順時針1/3位置處，所述第三感應元件應置于任意兩相鄰輪齒齒尖之間順時針2/3位置處。

3.根據權利要求2所述的一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，所述第一感應元件、第二感應元件和第三感應元件采用電磁式傳感器，所述電磁式傳感器安裝在正對輪齒的外側端或安裝在輪齒的上方或下方。

4.根據權利要求2所述的一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，所述第一感應元件、第二感應元件和第三感應元件采用光電傳感器，所述光電傳感器安裝在輪齒的上方、下方或上下方。

5.根據權利要求1所述的一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，所述信息處理器包括一控制器、脈沖耦合器、AD轉換器、信號放大器和電源模塊，所述電源模塊為整個裝置供電，所述第一感應元件、第二感應元件和第三感應元件分別通過第一輸入端口、第二輸入端口和第三輸入端口與控制器的脈沖耦合器連接，轉換為控制器可識別的脈沖信號；所述扭矩測量元件經信號放大器后送AD轉換器，所述AD轉換器連接控制器的信號輸入端。

6.根據權利要求5所述的一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，所述電源模塊包括蓄電池及電源插口，所述電源插口內部電性連接蓄電池，所述電源插口外部通過電源適配器連接外部220V交流電。

7.根據權利要求5所述的一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，所述信息處理器上具有一用于控制信號輸出的開關按鍵。

8.根據權利要求1所述的一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，所述齒輪在每個輪齒的齒尖位置及任意相鄰兩輪齒之間的M等分位置處設置有一標記線，所述標記線的顏色與所選用的感應元件的類型相適配。

9.根據權利要求1所述的一種高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置，其特征在于，多個所述感應元件均通過一固定架固定。

10.一種根據權利要求2所述高圈數分辨率的、可識別旋扣方向的動力鉗旋扣監控裝置的數據記錄方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將第一感應元件、第二感應元件和第三感應元件分別與信息處理器的第一輸入端口、第二輸入端口和第三輸入端口電連接，將扭矩測量元件與信息處理器的信息輸入端口電連接，將信息處理器的信息輸出端口電連接至外部監控后臺；

S2、將第一感應元件、第二感應元件和第三感應元件分別安裝在固定架上，當所述第一感應元件置于輪齒的任一齒尖位置，第二感應元件應置于任意兩相鄰輪齒的齒尖之間的順時針方向1/3的位置處，第三感應元件應置于任意兩相鄰輪齒的齒尖之間的順時針方向2/3的位置處；扭矩測量元件用于采集動力鉗旋扣過程中的扭矩值；

S3、打開信息處理器的開關按鍵開始采集信號；

S4、當第一感應元件對準輪齒的某一齒尖時，該第一感應元件將采集到感應信號，此時，第二感應元件應當正對任意兩相鄰輪齒的齒尖之間順時針方向1/3位置處，第二感應元件未采集到感應信號；第三感應元件應當正對任意兩相鄰輪齒的齒尖之間順時針方向2/3位置處，第三感應元件未采集到感應信號；當齒輪在電機作用下旋轉兩相鄰輪齒的齒尖之間距離的1/3長度所對應的弧度時，此時，第一感應元件處于任意相鄰兩輪齒的齒尖之間順時針1/3或2/3的位置處，第一感應元件未采集到感應信號，而第二感應元件或第三感應元件正對輪齒的某一齒尖位置，第二感應元件或第三感應元件發出脈沖信號；當齒輪在電機作用下再次旋轉兩相鄰輪齒的齒尖之間距離的1/3長度所對應的弧度時，第一感應元件處于任意兩輪齒的齒尖之間順時針2/3或1/3位置處，第三感應元件或第二感應元件正對輪齒的某一齒尖位置，第三感應元件或第二感應元件發出脈沖信號；當齒輪具有N個輪齒時，齒輪旋轉一周，第一感應元件和第二感應元件一共可采集3*N個感應信號，且輸出端口輸出端口輸出3*N個脈沖信號；

S5、利用S4步驟中產生的每一個脈沖信號，觸發控制器執行一次AD轉換過程，讀取扭矩測量元件上采集到的動力鉗的扭矩值，實現計算電機的轉速和轉角，同時，表征旋扣圈數和旋扣扭矩之間的對應關系，通過多個感應元件上多個脈沖出現的先后關系，可進一步判斷出動力鉗的旋扣方向，從而區分出緊扣動作和松扣動作，實現對動力鉗旋扣過程的監控。