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　　(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号9.6(22)申请日2019.04.08(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号CN109940533A(43)申请公布日2019.06.28(73)专利权人深圳市颐驰自动化有限公司地址518055广东省深圳市南山区桃源街道丽山路大学城创业园506室(72)发明人胡威伟常运燕(74)专利代理机构广东君熙律师事务所44488代理人黄仁东(51)Int.Cl.B25B21/00(2006.01)B25B23/00(2006.01)G05D17/02(2006.01)审查员李方芬(54)发明名称一种智能拧紧工具及智能管理方法(57)摘要本发明公开了一种智能拧紧工具，包括工具主体、设置于工具主体上部的拧紧动力结构、容置于所述工具主体内部并通过识别安装信息对工作过程的位置进行校准及记录的主控结构组件、与所述拧紧动力结构连接的电机驱动控制结构、设置于所述工具主体前部并用于采集设备定位特征的图像获取模块及拧紧执行机构，所述拧紧动力结构与所述主控结构组件连接，所述拧紧动力结构的前部安装有用于安装拧紧执行机构的快拆结构，该智能拧紧工具扭力调节数字化控制，拧紧作业效率和扭力精度高，引入视觉及软件算法，电动螺丝刀具备很高的智能传感，智能扫描外面产品或电缆接线信息，具有接线防错、装配防错功能，AI信息化，结合数据库管理系统，提升柔性生产过程控制。权利要求书1页说明书6页附图9页CN109940533B2022.01.11CN109940533B1.一种智能拧紧工具，其特征在于，包括工具主体、设置于工具主体上部的拧紧动力结构、容置于所述工具主体内部并通过识别安装信息对工作过程的位置进行校准及记录的主控结构组件、与所述拧紧动力结构连接的电机驱动控制结构、设置于所述工具主体前部并用于采集设备定位特征的图像获取模块及拧紧执行机构，所述拧紧动力结构与所述主控结构组件连接，所述拧紧动力结构的前部安装有用于安装拧紧执行机构的快拆结构，所述主控结构组件包括用于接收图像获取模块发送的信息并将信息通过算法判断图像是否包含条码或设备码并与服务器通讯获取安装位置信息的图像处理模块，所述图像处理模块将算法处理结果与获取的安装位置信息进行比对，所述图像处理模块将比对结果的执行信息发送给所述拧紧动力结构、所述图像获取模块与服务器及图像处理模块连接，所述拧紧动力结构包括结构主体、驱动电机、与所述驱动电机装配在一起的减速机、容置于所述结构主体中并与所述减速机装配在一起的用于实时测量反馈当前扭力值的扭力检测装置，生产接线过程出现线缆连接错误时，所述图像处理模块通过视觉算法提示操作人员识别线缆编码，所述拧紧动力结构输出线缆对应的扭力值，所述扭力检测装置包括与所述电机驱动控制结构连接的扭力控制结构、弹性轴、与所述弹性轴连接的弹性动力输入端构件、电刷架；所述弹性轴上固定有均匀分布的应变片及滑环，所述应变片和滑环连接，所述滑环和电刷架上的簧片滑动连接，所述簧片与所述扭力控制结构连接，所述弹性轴与所述驱动电机输出轴为一体，所述主控结构组件还包括用于获取智能拧紧工具位置信息的定位控制结构，所述定位控制结构包括通过惯性导航系统进行定位工作的室内定位模块及通过GPS进行室外定位的GPS定位模块，所述室内定位模块包括三轴加速计和三轴陀螺仪，所述工具主体上还设置有用于显示智能拧紧工具各种数据信息的数据显示模块或者触控交互显示模块，所述智能拧紧工具位置信息包括室外GPS信息及室内惯性导航信息，所述主控结构组件还包括环境信息采集结构，所述环境信息采集结构包括用于采集当前环境信息的环境传感器、用于在拧紧工具工作时接收环境传感器发送的环境信息并对环境信息进行处理分析并修正拧紧动力结构输出的扭矩的环境信息处理分析模块，所述环境传感器与所述环境信息处理分析模块及服务器连接；所述扭力控制结构包括运算放大器IC、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4、第五场效应管Q5、第六场效应管Q6，所述第一场效应管Q1的栅极与控制信号CL端连接，所述第一场效应管Q1的栅极与运算放大器的同向输入端连接，所述第一场效应管Q1的漏极与第三场效应管Q3的源极及电机驱动输入端连接，第三场效应管Q3的栅极与控制信号CH端连接，第三场效应管Q3的源极与控制信号MC端连接，所述第三场效应管Q3的漏极与电源VCC端连接，所述第四场效应管Q4的栅极与控制信号BH端连接，所述第四场效应管Q4的源极与第二场效应管Q2的漏极及电机驱动输入端连接，所述第四场效应管Q4的源极与控制信号MB连接，第二场效应管Q2的栅极与控制信号BL端连接，第五场效应管Q5的栅极与控制信号AH端连接，第五场效应管Q5的源极与控制信号MA端、第六场效应管Q6的源极及电机驱动输入端连接，第六场效应管与控制信号AL端连接，第二场效应管Q2的源极及第六场效应管Q6的源极分别与运算放大器同向输入端连接，第四场效应管Q4的漏极与电源VCC端连接，第五场效应管Q5的漏极与电源VCC端连接，所述运算放大器输出采样的电机控制电流信号。权利要求书1/1页2CN109940533B2一种智能拧紧工具及智能管理方法技术领域[0001]本发明涉及设备安装工具技术领域，尤其涉及一种智能拧紧工具及智能管理方法。背景技术[0002]随着现代工业技术的发展以及市场需求的增长，电动拧紧工具越来越多的走进家庭及工业现场，产品种类非常繁多，而电动拧紧工具也得到很大的普及和应用，特别是中国的电动拧紧工具行销世界，总产量和出口量分别位居世界前列，然后市场上电动拧紧工具不但从外形和功能基本上千篇一律，而且在智能化、信息化、高精密控制领域严重不足，而在工业设计、安全及实用性方面同样不够理想，主要体现在工具创新性不足，效率低下，技术落后，制约了电动拧紧工具的长远的发展和普及。[0003]现有的拧紧工具主要基于机械结构方式来实现扭力控制及螺丝拧紧，精度较低，效率及其低下，且多次使用后工具需要反复校核和标定，拧紧良率低，品质无保证，存大很大产品质量隐患。[0004]高端拧紧工具中，也仅是针对了拧紧扭力精确的问题，对于接线防错、装配防错等问题，仍然依靠操作人员的主观能动性；对于生产管理，也没有涉及。发明内容[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种智能拧紧工具，该智能拧紧工具扭力调节数字化控制，拧紧作业效率和扭力精度高，引入视觉及软件算法，电动螺丝刀具备很高的智能 传感，智能扫描外面产品或电缆接线信息，具有接线防错、装配防错功能，AI信息化，结合数 据库管理系统，提升柔性生产过程控制。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种一种智能拧紧工具，包括工具主体、设置于 工具主体上部的拧紧动力结构、容置于所述工具主体内部并通过识别安装信息对工作过程 的位置进行校准及记录的主控结构组件、与所述拧紧动力结构连接的电机驱动控制结构、 设置于所述工具主体前部并用于采集设备定位特征的图像获取模块及拧紧执行机构，所述 拧紧动力结构与所述主控结构组件连接，所述拧紧动力结构的前部安装有用于安装拧紧执 行机构的快拆结构，所述主控结构组件包括用于接收图像获取模块发送的信息并将信息通 过算法判断图像是否包含条码或设备码并与服务器通讯获取安装位置信息的图像处理模 块，所述图像处理模块将算法处理结果与获取的安装位置信息进行比对，所述图像处理模 块将比对结果的执行信息发送给所述拧紧动力结构、所述图像获取模块与服务器及图像处 理模块连接。 [0007] 优选地，所述拧紧动力结构包括结构主体、驱动电机、与所述驱动电机装配在一起 的减速机、容置于所述结构主体中并与所述减速机装配在一起的用于实时测量反馈当前扭 力值的扭力检测装置。 [0008] 优选地，所述驱动电机上设置有编码器。 说明书 1/6 页 3 CN 109940533 B 3 [0009] 优选地，生产接线过程出现线缆连接错误时，所述图像处理模块通过视觉算法提 示操作人员识别线缆编码，所述拧紧动力结构输出线] 优选地，所述扭力检测装置包括与所述电机驱动控制结构连接的扭力控制结构、 弹性轴、与所述弹性轴连接的弹性动力输入端构件、电刷架；所述弹性轴上固定有均匀分布 的应变片及滑环，所述应变片和滑环连接，所述滑环和电刷架上的簧片滑动连接，所述簧片 与所述扭力控制结构连接，所述弹性轴与所述驱动电机输出轴一体。 [0011] 优选地，所述主控结构组件还包括用于获取智能拧紧工具位置信息的定位控制结 构，所述定位控制结构包括通过惯性导航系统进行定位工作的室内定位模块及通过GPS进 行室外定位的GPS定位模块，所述室内定位模块包括三轴加速计和三轴陀螺仪。 [0012] 优选地，所述工具主体上还设置有用于显示智能拧紧工具各种数据信息的数据显 示模块或者触控交互显示模块。 [0013] 优选地，所述智能拧紧工具位置信息包括室外GPS信息及室内惯性导航信息。 [0014] 优选地，所述主控结构组件还包括环境信息采集结构，所述环境信息采集结构包 括用于采集当前环境信息的环境传感器、用于在拧紧工具工作时接收环境传感器发送的环 境信息并对环境信息进行处理分析并修正拧紧动力结构输出的扭矩的环境信息处理分析 模块，所述环境传感器与所述环境信息处理分析模块及服务器连接。 [0015] 优选地，所述扭力控制结构包括运算放大器IC、第一场效应管Q1、第二场效应管 Q2、第三场效应管Q3、第四场效应管Q4、第五场效应管Q5、第六场效应管Q6，所述第一场效应 管Q1的栅极与控制信号CL端连接，所述第一场效应管Q1的栅极与运算放大器的同向输入端 连接，所述第一场效应管Q1的漏极与第三场效应管Q3的源极及电机驱动输入端连接，第三 场效应管Q3的栅极与控制信号CH端连接，第三场效应管Q3的源极与控制信号MC端连接，所 述第三场效应管Q3的漏极与电源VCC端连接，所述第四场效应管Q4的栅极与控制信号BH端 连接，所述第四场效应管Q4的源极与第二场效应管Q2的漏极及电机驱动输入端连接，所述 第四场效应管Q4的源极与控制信号MB连接，第二场效应管Q2的栅极与控制信号BL端连接， 第五场效应管Q5的栅极与控制信号AH端连接，第五场效应管Q5的源极与控制信号MA端、第 六场效应管Q6的源极及电机驱动输入端连接，第六场效应管与控制信号AL端连接，第二场 效应管Q2的源极及第六场效应管Q6的源极分别与运算放大器同向输入端连接，第四场效应 管Q4的漏极与电源VCC端连接，第五场效应管Q5的漏极与电源VCC端连接，所述运算放大器 输出采样的电机控制电流信号。 [0016] 为解决上述的技术问题，本发明还提供一种智能拧紧工具的智能管理方法，提供 权限管理模块、参数设置模块、数据库存储模块及数据库，所述权限管理模块匹配用户登录 权限，用户通过所述数据库管理模块对数据库中的用户数据、接线设备数据及模板数据进 行保存并定时更新，所述图像获取模块通过扫描设备码及线缆号并将扫描的设备码及线缆 码发送给图像处理模块，所述图像处理模块通过算法对扫描的图像与数据库中的条码或设 备码进行匹配，如果匹配成功，所述拧紧动力结构在安装位置处开始进行运转，如果匹配失 败则所述图像获取模块继续扫描设备的信息，所述数据库随时与服务器进行用户数据、接 线设备数据及模板数据的交互。 [0017] 本发明的智能拧紧工具通过上位机软件设置，调用算法计算后识别阶段所需的图 像处理参数，生产阶段通过光学字符处理算法结合开源图像算法，从图像获取模块的视觉 说明书 2/6 页 4 CN 109940533 B 4 模组提取的图像中识别出条形码，该条形码包含的信息用来指导工人到正确的安装位置， 并通过算法识别标签字符验证安装位置的准确性，安装位置正确时才可以进行驱动电机的 控制操作，最后记录生产过程的图像信息，上传数据库，主控结构组件18采用安卓系统板， 集成多种传感器，实现电机驱动、气压检测、温度测量、定位、位置姿态测量、视觉分析、数据 库通信、智能化信息化工厂的功能；图像获取模块12的视觉模组采用感光芯片，全局扫描双