一种基于图像控制的电动扳手及相应的自动调整方法

技术领域

本发明涉及金属螺栓紧固技术领域，特别是涉及一种基于图像控制控制电动扳手套筒和扭矩的方法。

背景技术

在电力生产中，输电线路带电检修、停电检修或工程验收过程中，大都涉及到对螺栓的紧固，作业人员需要通过笨重的专用工具才能进入作业部位作业，劳动强度大，工作效率低，作业危险性高，特别是等电位紧固引流设备松动发热螺栓，存在较高的安全风险；同时在使用扳手紧固螺栓螺母的过程中，有些螺栓螺母较隐秘或空间狭小，仅凭肉眼难以发现它们的具体位置，使得扳手无法快速定位，需要不断摸排尝试才能将扳手和螺栓螺母对准，费时费力。

针对在役输电铁塔存在螺栓螺母松动或发生缺陷时，因使用电动扳手对螺母进行紧固需要人为操作，操作人员的安全无法得到保障，且对于难以发现的螺栓螺母，无法快速定位，找到所在位置，急需提出一种更加便捷与安全的检测工具和方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于图像控制的电动扳手及相应的自动调整方法。其结构简单，便于携带，且操作安全可靠。

为解决上述技术问题，作为本发明的一方面，提供一种基于图像控制的电动扳手，其至少包括：电动扳手主体，设置于所述电动扳手主体一端上的伸长杆，在所述电动扳手主体内部设置有控制模块、转轴驱动元件和用于供电的电池，在所述电动扳手主体上固定有一摄像头；其中：

所述伸长杆远离所述电动扳手主体一端设置有连接头，所述连接头与批头相配合，所述批头与套筒活动连接；

所述控制模块进一步包括有：

图像处理单元，用于实时接收摄像头所拍摄的图像，根据所述图像定位待紧固的缺陷螺栓的位置；

伸缩控制单元，用于控制电动扳手中的伸长杆伸长，使所述这套筒朝向待紧固的缺陷螺栓靠近；

转轴控制单元，用于在图像处理单元判断到电动扳手的套筒套上待紧固的缺陷螺栓的螺母时，驱动转轴驱动元件以预定的速率以及扭矩对待紧固的缺陷螺栓进行紧固操作。

优选地，所述摄像头可拆卸地安装于所述电动扳手主体，并通过有线或无线的方式与所述图像处理单元实现通信。

优选地，所述控制模块进一步包括有：

螺栓尺寸确定单元，用于根据图像处理单元的处理图像，确定所述待紧固的缺陷螺栓的尺寸信息，并提示与其匹配的批头与套筒的信息。

优选地，所述转轴控制单元进一步包括：

第一控制单元，用于在图像处理单元检测到螺母接触垫片之前，控制电动扳手的套筒以第一模式旋转，所述第一模式为高速率低扭矩；

第二控制单元，用于在图像处理单元检测到螺母接触垫片之后，控制电动扳手的套筒以第二模式旋转，所述第二模式为低速率高扭矩旋转；

停止控制单元，用于在图像处理单元检测到螺母与垫片间的接触孔隙被压紧密，控制控制电动扳手的套筒停止旋转。

优选地，在所述控制模块进一步存储有每一螺栓尺寸对应的第一模式和第二模式数据。

相应地，本发明的另一方面，还提供一种基于图像控制的电动扳手的自动调整方法，其采用如前述的电动扳手来实现，所述方法包括如下步骤：

步骤S10，实时接收摄像头所拍摄的图像，根据所述图像定位待紧固的缺陷螺栓的位置；

步骤S11，控制电动扳手中的伸长杆伸长，使所述套筒朝向待紧固的缺陷螺栓靠近；

步骤S12，在图像处理单元判断到电动扳手的套筒套上待紧固的缺陷螺栓的螺母时，驱动转轴驱动元件以预定的速率以及扭矩对待紧固的缺陷螺栓进行紧固操作。

优选地，进一步包括有：

根据图像处理单元的处理图像，确定所述待紧固的缺陷螺栓的尺寸信息，并提示与其匹配的批头与套筒的信息。

优选地，所述步骤S12进一步包括：

步骤S120，在图像处理单元检测到螺母接触垫片之前，控制电动扳手的套筒以第一模式旋转，所述第一模式为高速率低扭矩；

步骤S121，在图像处理单元检测到螺母接触垫片之后，控制电动扳手的套筒以第二模式旋转，所述第二模式为低速率高扭矩旋转；

步骤S122，在图像处理单元检测到螺母与垫片间的接触孔隙被压紧密，控制控制电动扳手的套筒停止旋转。

优选地，进一步包括：

预先标定每一螺栓尺寸所对应的第一模式和第二模式数据，并存储。

实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供一种基于图像控制的电动扳手及相应的自动调整方法。本发明可以用于铁塔上利用电动扳手对狭窄隐秘空间的螺栓螺母的自动紧固。在所述电动扳手中，通过摄像头、伸长杆以及控制模块的配合，可以自动定位待紧固的缺陷螺栓，并调整转速和扭矩，实现对铁塔螺栓螺母的自动紧固。

实施本发明，通过伸长杆以及摄像头，可以实现了对在铁塔的狭窄空间下对螺栓螺母的自动控制，实现可视化检测，检测结果可靠。

本发明提供的电动扳手轻便、便携性好，方便在铁塔上操作，且其中的自动控制保证操作员工的安全便于携带，实现无手工操作。

实施本发明，提高了螺栓螺母拧紧的作业速率，并根据旋转的进度可以调整扭力值和旋转速度，可以避免过度拧紧带来的溢扣、变形等诸多弊端，更加安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术佩戴人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴；

图1为本发明提供的一种基于图像控制的电动扳手的一个实施例的结构示意图；

图2为图1中的摄像头的结构示意图；

图3为图1控制模块的结构示意图；

图4为图3中的转轴控制单元的结构示意图；

图5为本发明提供的一种基于图像控制的电动扳手的自动调整方法的一个实施例的主流程示意图；

图6为图5中步骤S12的更详细的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，示出了本发明提供的一种基于图像控制的电动扳手的一个实施例的结构示意图；一并结合图2至力4所示，在本实施例中，所述基于图像控制的电动扳手至少包括：电动扳手主体1，设置于所述电动扳手主体1一端上的伸长杆2，在所述电动扳手主体1内部设置有控制模块3、转轴驱动元件4和用于供电的电池6，这些部件实现电连接，在所述电动扳手主体1上固定有一摄像头5；

其中：所述伸长杆2远离所述电动扳手主体1一端设置有连接头，所述连接头与批头7相配合，所述批头7与套筒8活动连接；该伸长杆2可通过螺纹旋转伸长，使得扳手在狭窄空间下更好的工作。在具体的例子中，可以使用不同规格的批头和套筒，在紧固时可对不同型号的螺栓螺母作用；

更具体地，如图3所示，所述控制模块3进一步包括有：

图像处理单元30，用于实时接收摄像头5所拍摄的图像，根据所述图像定位待紧固的缺陷螺栓的位置；在本发明的实施例中，所述图像处理单元30具备处理图像、检测图像以及判断图像功能，其可以对图像进行识别，便于扳手快速精准定位；

伸缩控制单元31，用于控制电动扳手中的伸长杆2伸长，使所述这套筒8朝向待紧固的缺陷螺栓靠近；

转轴控制单元32，用于在图像处理单元30判断到电动扳手的套筒8套上待紧固的缺陷螺栓的螺母时，驱动转轴驱动元件4以预定的速率以及扭矩对待紧固的缺陷螺栓进行紧固操作。

螺栓尺寸确定单元33，用于根据图像处理单元30的处理图像，确定所述待紧固的缺陷螺栓的尺寸信息，并提示与其匹配的批头7与套筒8的信息。

具体地，所述摄像头5可拆卸地安装于所述电动扳手主体1，并通过有线或无线的方式与所述图像处理单元30实现通信。

更具体地，如图4所示，所述转轴控制单元32进一步包括：

第一控制单元，用于在图像处理单元30检测到螺母接触垫片之前，控制电动扳手的套筒8以第一模式旋转，所述第一模式为高速率低扭矩；可以理解的是，在此情形下，扳手在连杆的作用下，靠近螺栓螺母，在此过程中处理器会判断扳手与螺栓螺母之间的距离，在二者将要接触时，处理器发送信号，并驱动电动扳手内的转轴驱动元件动作，使得改变电动扳手的紧固速率以及扭矩，实现自动改变电动扳手的紧固速率和扭矩的效果；

第二控制单元，用于在图像处理单元30检测到螺母接触垫片之后，控制电动扳手的套筒8以第二模式旋转，所述第二模式为低速率高扭矩旋转；

停止控制单元，用于在图像处理单元30检测到螺母与垫片间的接触孔隙被压紧密，控制控制电动扳手的套筒8停止旋转。

可以理解的是，在所述控制模块3进一步存储有每一螺栓尺寸对应的第一模式和第二模式数据。所述转轴控制单元32在工作时，采用当前螺栓尺寸对应的第一模式和第二模式数据进行旋转处理。

可以理解的是，在本发明提供的电动扳手中，通过摄像头、伸长杆和控制模块的配合，可以能够更加精准、高效的对不同规格尺寸的螺栓螺母旋转紧固；当图像处理单元判断螺母接触到垫片时，则转速降低、扭矩提高至螺母对应的标准值，从而有效避免了过度拧紧带来的溢扣、变形等诸多弊端；更加安全可靠的实现自动控制电动扳手紧固螺栓螺母的效果；在电动扳手内部设有伸长杆，可以能够在狭窄空间下更好的工作。

本发明提供的电动扳手，整个装置结构简单、操作方便、体积小巧、便于携带，既能够根据不同规格型号的螺栓螺母使用对应的批头和套筒，又能设定不同的速率与扭矩，提高紧固的安全性和高效性。

如图5所示，示出了本发明提供的一种基于图像控制的电动扳手的自动调整方法的一个实施例的主流程示意图。一并结合图6所示，在本实施例中，所述方法采用如图1至4所描述的电动扳手来实现，所述方法包括如下步骤：

步骤S10，实时接收摄像头5所拍摄的图像，根据所述图像定位待紧固的缺陷螺栓的位置；

步骤S11，控制电动扳手中的伸长杆2伸长，使所述套筒8朝向待紧固的缺陷螺栓靠近；

步骤S12，在图像处理单元30判断到电动扳手的套筒8套上待紧固的缺陷螺栓的螺母时，驱动转轴驱动元件4以预定的速率以及扭矩对待紧固的缺陷螺栓进行紧固操作。

在本方法中，进一步包括有：

根据图像处理单元30的处理图像，确定所述待紧固的缺陷螺栓的尺寸信息，并提示与其匹配的批头7与套筒8的信息。可以理解的是，在本发明提供的方法中，需要预先标定每一螺栓尺寸所对应的第一模式和第二模式数据，并存储。

在一个具体的例子中，所述步骤S12进一步包括：

步骤S120，在图像处理单元30检测到螺母接触垫片之前，控制电动扳手的套筒8以第一模式旋转，所述第一模式为高速率低扭矩；

步骤S121，在图像处理单元30检测到螺母接触垫片之后，控制电动扳手的套筒8以第二模式旋转，所述第二模式为低速率高扭矩旋转；

步骤S122，在图像处理单元30检测到螺母与垫片间的接触孔隙被压紧密，控制控制电动扳手的套筒8停止旋转。

在具体的例子中，本发明提供了本发明提供的一种基于图像控制的电动扳手的自动调整方法在具体的应用中可以分为可视化检测和电动扳手自动紧固两部分。

可视化检测具体步骤如下：

安装摄像头。摄像头采用在阴暗条件下拍摄也相对清晰的红外摄像头，将摄像头固定在电动扳手本体上上，并检查是否固定牢固，以免摄像头（5）掉落。该摄像头能够360°旋转，便于发现铁塔上隐秘空间的螺栓螺母。

拍摄铁塔情况。当摄像头随着电动扳手升上铁塔附近时，在连杆的控制下进行前后移动，摄像头对铁塔上的螺栓螺母进行拍摄，尤其是铁塔上空间狭小且不易发现的螺栓螺母，该过程为寻找铁塔上发生缺陷的螺栓螺母，因此拍摄一张照片的时间间隔为0.5秒，照片拍摄之后会发送至图像处理单元进行处理。

图像处理单元对摄像头所拍摄的图像进行处理，并判别螺栓螺母是否发生破损或短缺。

若发生破损或短缺，则锁定相应的螺栓螺母，并确定其型号，自动提示批头和套筒是否与螺母匹配。

电动扳手自动紧固具体步骤如下：

电动扳手不断靠近发生缺陷或破损的螺栓螺母，并且摄像头不断进行拍摄，拍摄一张照片的时间为0.5秒。

图像处理单元处理图像，并判断与螺栓螺母之间的距离，在电动扳手与螺栓螺母之间的距离为5mm时，图像处理单元对控制装置发送相应信号。

控制装置接收并对信号进行处理，将相应信号发送至转轴驱动元件，使得转轴驱动元件驱动，从而使得电动扳手开始紧固螺栓工作。

图像处理单元判断螺母与垫片间发生接触，根据螺母规格调整电动扳手的速率以及扭矩至规范值。

图像处理单元判断螺母与垫片间的接触孔隙被压紧密，电动扳手自动停止，完成螺母消缺工作。

在电动扳手紧固螺栓螺母的过程中，若电动扳手无法接触螺杆，可依靠电动扳手内的伸长杆进行伸长，该伸长杆与控制装置相连接，并由图像处理单元发送信号至控制装置进行控制，伸长杆可伸缩长度为30mm。

更多细节，可以参考并结合前述对图1至图4的描述，在此不进行赘述。

实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供一种基于图像控制的电动扳手及相应的自动调整方法。本发明可以用于铁塔上利用电动扳手对狭窄隐秘空间的螺栓螺母的自动紧固。在所述电动扳手中，通过摄像头、伸长杆以及控制模块的配合，可以自动定位待紧固的缺陷螺栓，并调整转速和扭矩，实现对铁塔螺栓螺母的自动紧固。

实施本发明，通过伸长杆以及摄像头，可以实现了对在铁塔的狭窄空间下对螺栓螺母的自动控制，实现可视化检测，检测结果可靠。

本发明提供的电动扳手轻便、便携性好，方便在铁塔上操作，且其中的自动控制保证操作员工的安全便于携带，实现无手工操作。

实施本发明，提高了螺栓螺母拧紧的作业速率，并根据旋转的进度可以调整扭力值和旋转速度，可以避免过度拧紧带来的溢扣、变形等诸多弊端，更加安全可靠。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。