[發(fā)明專利]一種基于人工智能的螺栓緊固裝置及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211059857.1
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115329942A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐永生;張衛(wèi)剛;徐凌超
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

1.一種基于人工智能的螺栓緊固方法，其特征是，包括有以下步驟：

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：基于實際工程需求，對不同規(guī)格的螺栓實施緊固處理，采集獲取實際緊固數(shù)據(jù)；

模型構(gòu)建：設(shè)計適用于螺栓緊固工程特征的監(jiān)控模型，對采集的實際緊固數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將收集到的序列數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻變換和適應(yīng)對應(yīng)模型的標(biāo)準(zhǔn)化，通過處理后的緊固數(shù)據(jù)對監(jiān)控模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗證；

模型應(yīng)用：將訓(xùn)練好的監(jiān)控模型編碼部署于螺栓緊固監(jiān)控裝置，通訊連接緊固扭矩測量模塊、扭轉(zhuǎn)角度測量模塊及人機交互模塊；

緊固工作：通過人機交互模塊設(shè)置緊固參數(shù)，啟動緊固驅(qū)動裝置，連接螺栓緊固扳手，緊固監(jiān)控裝置實時接收監(jiān)控反饋的緊固數(shù)據(jù)，通過監(jiān)控模型實時判定緊固過程是否達(dá)到緊固要求，并于達(dá)到要求時反饋以控制緊固驅(qū)動裝置停機，完成緊固工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工智能的螺栓緊固方法，其特征是，具體的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備包括有以下步驟：

使用緊固驅(qū)動裝置和緊固扳手對不同規(guī)格螺栓實施緊固，緊固到預(yù)定扭矩時停止，收集緊固數(shù)據(jù)；

隨后以手動控制方式緊固到螺栓失效，收集實際緊固數(shù)據(jù)，緊固數(shù)據(jù)包括有螺旋副摩擦系數(shù)、緊固扭矩、緊固扭角、通過力傳感器返回的螺栓預(yù)緊力；

標(biāo)記每顆螺栓緊固過程的最佳停止時刻，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)用于模型訓(xùn)練及驗證。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于人工智能的螺栓緊固方法，其特征是，緊固監(jiān)控裝置實時接收的緊固數(shù)據(jù)包括有：緊固扭矩測量模塊測量獲取的緊固扭矩、扭轉(zhuǎn)角度測量模塊測量獲取的緊固扭角、人機交互模塊設(shè)定的緊固參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于人工智能的螺栓緊固方法，其特征是，模型構(gòu)建的訓(xùn)練和測試具體為：

將采集獲取的實際緊固數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

通過采集的實際緊固數(shù)據(jù)對構(gòu)建的監(jiān)控模型進(jìn)行訓(xùn)練，并不斷進(jìn)行驗證，直至模型收斂；

對訓(xùn)練好的監(jiān)控模型，基于實際緊固數(shù)據(jù)中的緊固扭矩、緊固扭角進(jìn)行模擬輸入，驗證監(jiān)控模型輸出結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5.一種基于人工智能的螺栓緊固裝置，其特征是，包括有：緊固扳手、緊固驅(qū)動裝置、緊固監(jiān)控裝置；

所述緊固監(jiān)控裝置包括有扭矩測量模塊、扭轉(zhuǎn)角度測量模塊、人機交互模塊及數(shù)據(jù)通訊模塊，還包括有嵌入式部署于緊固監(jiān)控裝置內(nèi)的監(jiān)控模型；

所述緊固扳手受控于所述緊固驅(qū)動裝置，所述緊固驅(qū)動裝置耦接并響應(yīng)于所述緊固監(jiān)控裝置；

所述人機交互模塊設(shè)定有緊固工程的緊固參數(shù)，所述扭矩測量模塊測量獲取緊固扭矩，所述扭轉(zhuǎn)角度測量模塊測量獲取緊固扭角；所述監(jiān)控模型通過數(shù)據(jù)通訊模塊連接于所述扭矩測量模塊、扭轉(zhuǎn)角度測量模塊，并于判定達(dá)到預(yù)定緊固要求時輸出預(yù)測緊固停止指令。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于人工智能的螺栓緊固裝置，其特征是：所述人機交互模塊包括有觸摸屏、遙控器；所述遙控器包括有控制按鈕、顯示屏及掃碼部件。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于人工智能的螺栓緊固裝置，其特征是：所述緊固驅(qū)動裝置為液壓驅(qū)動或氣壓驅(qū)動。

8.一種基于人工智能的螺栓緊固平臺，其特征是：所述平臺包括服務(wù)器，服務(wù)器具有存儲器；以及

耦合到所述存儲器的處理器，該處理器被配置為執(zhí)行存儲在所述存儲器中的指令，所述處理器執(zhí)行以下操作：

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：基于實際工程需求，對不同規(guī)格的螺栓實施緊固處理，采集獲取實際緊固數(shù)據(jù)；

模型構(gòu)建：設(shè)計適用于螺栓緊固工程特征的監(jiān)控模型，對采集的實際緊固數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將收集到的序列數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻變換和適應(yīng)對應(yīng)模型的標(biāo)準(zhǔn)化，通過處理后的緊固數(shù)據(jù)對監(jiān)控模型進(jìn)行訓(xùn)練和驗證；

模型應(yīng)用：將訓(xùn)練好的監(jiān)控模型編碼部署于螺栓緊固監(jiān)控裝置，通訊連接緊固扭矩測量模塊、扭轉(zhuǎn)角度測量模塊及人機交互模塊；

緊固工作：通過人機交互模塊設(shè)置緊固參數(shù)，啟動緊固驅(qū)動裝置，連接螺栓緊固扳手，緊固監(jiān)控裝置實時接收監(jiān)控反饋的緊固數(shù)據(jù)，通過監(jiān)控模型實時判定緊固過程是否達(dá)到緊固要求，并于達(dá)到要求時反饋以控制緊固驅(qū)動裝置停機，完成緊固工作。

9.一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1至4中任一所述的方法。