智能螺栓拧紧机自动控制系统设计[1]

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1、2008年4月机床与液压Apr12008第36卷第4期MACHINETOOL&HYDRAULICSVol136No14智能螺栓拧紧机自动控制系统设计杨坤怡,杜海若(西南交通大学机械工程学院,成都610031)摘要:根据扭矩控制原理实现对拧紧力的控制,结合图像轮廓智能识别对螺栓中心位置进行定位,探讨了智能螺栓拧紧机自动控制系统的设计,并对控制系统从硬件和软件部分进行分析。关键词:智能控制;螺栓拧紧;扭矩控制;图像处理中图分类号:TH69文献标识码:B文章编号:1001-3881(2008)4-114-3TheDesignforAutomaticControlSystemof

2、theIntelligentBoltFasteningYANGKunyi,DUHairuo(CollegeofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Thedesignforautomaticcontrolsystemoftheintelligentboltwasstudiedcombinedwithascertaininglocalityofboltcentralpositionbyimagefigureintelligentrecognitionand

3、basedonthecontrolofthefasteningforcebythetorquecontrolprinciple.Thehardwareandsoftwareofintelligentboltfasteningmachinewasanalyzed.Keywords:Automaticcontrol;Boltfastening;Torquecontrol;Imagerecognition0引言拧紧控制方法主要有扭矩控制法、扭矩/转角控制法、螺纹联接由于简单可靠、拆卸方便在铁路道轨螺屈服点控制法、落座点/转角控制法和超声波控制法,栓紧固中得到广泛应用。目前,螺纹

4、的拧紧普遍采用表1是五种拧紧方法的区域表。风动和电动扳手来完成,由于风动扳手和气动扳手在目前,国内大部分用户因为联接件的质量分散性拧紧过程中是依靠大冲击力来拧紧螺纹装置,所以拧大而采用扭矩控制法,由于扭矩控制法易于利用扭矩紧扭矩值误差范围比较大,另外风动和电动的定值扭传感器来检查拧紧质量,当螺纹尺寸及形状确定后,矩扳手不宜于在大扭矩状况下工作,这样不仅劳动强采用扭矩控制法其预紧力不仅与拧紧扭矩有关,且与度大,而且生产效率低,拧紧质量不稳定。因此,对螺纹副实际摩擦因数及螺母与支撑面间的摩擦系数有智能识别螺栓自动拧紧机的研究具有迫切的现实意关,实际中在控制螺纹件摩擦因数的同时

5、,在螺纹副义。实际摩擦因数及螺母与支撑面间进行毛刺清洗和润滑1系统原理分析处理,另外还可以采用二次拧紧以补偿联接件间的间111扭矩控制法分析隙或其自身的粗糙度。表1螺栓拧紧控制方法区域表112螺栓轮廓图像识别拧紧方法控制值控制区域由于从现场实时采集螺栓图片,所以光线、暴光的不均匀等因素给图片带来噪声,如果不进行噪声的扭矩控制法扭矩弹性区域去除,会对以后的图像分割、图像增强、图像的分析弹性区域扭矩/转角法角度和判断产生影响,所以采用邻域平均法去除彩色图像塑性区域中的噪声,然后应用RGB颜色模式处理变换原始图屈服点法扭矩斜率塑性区域边缘像并对变换图像进行快速滤波以大幅度提高处

6、理速落座点/转角控制法角度弹性区域度,适应实时处理的需要。塑性区域经过上述处理的图像中可能包括垫圈、杂物和地弹性区域面背景,需要将螺栓从复杂的背景中分离出来,阈值超声波控制法螺栓的长度塑性区域分割法可以把目标物从复杂的背景中提取出来。现在控制螺纹拧紧质量的关键并不是控制拧紧扭矩而阈值分割的方法有很多种,但是阈值的分割方法并不是控制轴向预紧力,装配拧紧的实质是通过螺栓的轴适用于所有情况的图像。根据螺栓识别的要求,分别向预紧力将两个工件可靠地联接在一起,因此,对轴采用可变阈值法、最大方差法、基于梯度均值法和向预紧力的准确控制是保证装配质量的基础。典型的Otsups法进行对比分

7、析,找到较理想的分割效果实现收稿日期:2007-06-12作者简介:杨坤怡,专业为机械制造及其自动化,电话:13980807055,E-mail:yaominqiang@1631com。第4期杨坤怡等:智能螺栓拧紧机自动控制系统设计·115·对图像的二值化。本文应用形态学理论分析螺栓和杂物的特征,当结构元素选择恰当,利用形态学算法中的腐蚀技术能有效地分离出杂物。图像在结构元素的腐蚀作用下,消除图像的边缘点,会使图像缩小。腐蚀可以把小于结构元素的目标物去除,这样选取不同大小的结构元素,就可以去掉不同大小的物体。螺栓中心位置的确定