一种提高检测精度的电路逻辑和数据处理方法与流程

1.本发明属于扭矩检测技术领域，具体是一种提高检测精度的电路逻辑和数据处理方法。


背景技术：

2.低端扭矩类工具采用的是机械式结构，高端扭矩类工具采用的是应变片结构，将扭矩变化转化为电信号，在后端的程序进行放大和处理，最终得到高精度扭矩数据。这种方式精度高，故而需要定期进行工具的检测和标定，得出数据后在程序中对工具的测量结果进行修正。对工具进行测试和标定的扭矩测试仪，目前普遍采用的是静态测量，即检测设备的精度高于扭矩工具的精度，从而进行一个校准标定，但在实际使用过程中，扭矩工具在拧紧的过程是一个扭矩动态变化的过程，这种方式不够准确。
3.目前市场已有技术方案是采用物理式的模拟链接件配合动态扭矩测试仪，测量结果只能显示一个最终平均值，部分方案带有角度测试，但采用的是光栅检测，精度低，且和扭矩数据不能联动，也没有专门的软件进行分析和数据输出，功能较为低级。
4.因此，本发明提供了一种提高检测精度的电路逻辑和数据处理方法。


技术实现要素：

5.为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种提高检测精度的电路逻辑和数据处理方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种提高检测精度的电路逻辑和数据处理方法，具体方法包括：
8.步骤一：构建检测设备，获取待检测工具，将待检测工具按照正常使用要求与检测设备相连接；
9.步骤二：在真实使用环境中，检测设备的扭轴发生形变和角度变化，通过检测设备进行相应的数据采集，包括扭矩数值和角度数值；
10.步骤三：根据获得的扭矩数值和角度数值设置扭矩检测曲线和角度变化曲线，根据设置的扭矩检测曲线和角度变化曲线判断待检测工具是否合格；
11.步骤四：综合采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化数据，输出最终高精度扭矩工具检测报告，当检测不合格同时，输出标定调整建议。
12.进一步地，所述检测设备包括外壳，所述外壳上设有贯通外壳的安装室，所述安装室内设有扭轴，所述扭轴上套接有导电滑环，且安装室内固定连接有与导电滑环相配合的电刷，所述扭轴上固定连接有磁环，且安装室内设有与磁环相对应的角度感应芯片；所述扭轴表面设置有两个相对的应变片。
13.进一步地，两个应变片采用桥式连接。
14.进一步地，所述应变片包括敏感栅、引线、粘结剂、覆盖层和基底，所述敏感栅设置在基底上，引线与敏感栅相连接，覆盖层通过粘结剂连接在基底表面。
15.进一步地，所述敏感栅是用金属丝或半导体材料制成的单丝或栅状体。
16.进一步地，所述磁环具有固定的磁极对数，磁密在空间为正弦分布，一对磁极便对应于一个完整正弦波。
17.进一步地，通过检测设备进行相应的数据采集的方法包括：
18.通过应变片的敏感栅把应变量转换成电阻变化量，再通过引线导出电信号，并传输至电路板；电路板中有放大电路和处理电路，放大电路将电信号放大和转化，处理电路匹配对应系数输出精准的扭矩数值；
19.扭轴上磁环的磁极发生变化，角度感应芯片检测磁极变化后转化为电信号输出，并传输至电路板；处理电路将电信号转化为电角度数值，计算并输出角度数值。
20.进一步地，计算并输出角度数值的方法包括：
21.设磁环的磁极极对数是p，则整个圆周有p个完整正弦波，圆周的空间几何角度称为机械角度，而圆周上对应于磁场分布的角度称为电角度，两者的关系为电角度＝p
×
机械角度，获取电角度数值，通过获得的电角度数据计算出机械角度的变化，进而实时获得扭轴的角度数值。
22.进一步地，根据设置的扭矩检测曲线和角度变化曲线判断待检测工具是否合格的方法包括：
23.获取待检测工具的理论标准数值，包括标准扭矩值、标准角度值和标准曲率变化，获取对应理论标准数值的误差允许范围，通过扭矩检测曲线和角度变化曲线识别对应的采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化，进行相应的比较，当采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化全部在误差允许范围内时，则判定待检测工具检测合格，当有采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化中的任一项超过对应的误差允许范围时，均判定工具检测不合格。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用动态扭矩测试的方式，模拟拧紧的过程，通过处理后，得出工具的扭矩曲线，和标准曲线要求对比和后，显示工具的精度水平，并得出修正系数，在动态测试过程中还加入了角度测量，利用磁性装置和芯片高精度测量角度，辅助扭矩测试，双重验证，防止假性测试结果，提高了检测精度和可靠性。
附图说明
25.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的介绍，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人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明方法流程图；
27.图2为本发明检测设备剖面图；
28.图3为本发明应变片结构示意图；
29.图4为本发明扭矩检测原理示意图。
30.图中：1、敏感栅；2、引线；3、粘结剂；4、覆盖层；5、基底；6、导电滑环；7、电刷；8、磁环；9、扭轴。
具体实施方式
31.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.现有技术方案是从模拟实际使用情况发展而来，用静态扭矩测试的方式模拟动态拧紧的过程，最后取平均值。整个测试过程存在断点，而且采用的是机械式的模拟连接件，会有磨损，人为控制等因素影响，故测试数值的精度不高。没有角度测试辅助验证扭矩，就可能出现机械卡滞时，扭矩显示到位，但实际未拧紧的情况出现。有部分技术方案改进后具备的角度测试功能，但普遍采用的是光栅测试角度的方式，精度不够高，也缺乏软件的支持，无法对测试过程和数据进行软件分析。
33.本发明采用高精度应变片，对材料的形变高敏感，针对其优化设计产品结构和线路板总成，首先从物理检测上使设备达到一个很高的精度，其次通过软件算法可以自动适配最合适的放大系数，使检测结果远远高于要求。对于角度测试，通过磁环和专业芯片感应，使角度检测能达到
±
1度。软件端有各种预设值选择，例如扭矩达标而角度不达标的情况仍旧会判定不合格，同时会显示动态检测全过程的扭矩和角度曲线，完整的显示工具的性能水平。通过软硬件结合，使扭矩检测的外界影响因素降到最低，从而达到精准检测的目的。
34.如图1至图4所示，一种提高检测精度的电路逻辑和数据处理方法，具体方法包括：
35.步骤一：构建检测设备，获取待检测工具，将待检测工具按照正常使用要求与检测设备相连接；
36.按照正常使用要求进行连接，就是按照在真实使用环境中的使用方法进行连接。
37.检测设备的结构示意图如图2至图3所示，所述检测设备包括外壳，所述外壳上设有贯通外壳的安装室，所述安装室内设有扭轴9，所述扭轴9上套接有导电滑环6，且安装室内固定连接有与导电滑环6相配合的电刷7，所述扭轴9上固定连接有磁环8，且安装室内设有与磁环8相对应的角度感应芯片；所述扭轴9表面设置有两个相对的应变片，即对称设置在扭轴9上的，两个应变片采用桥式连接。
38.所述应变片包括敏感栅1、引线2、粘结剂3、覆盖层4和基底5，所述敏感栅1设置在基底5上，引线2与敏感栅1相连接，覆盖层4通过粘结剂3连接在基底5表面。
39.所述敏感栅1是用金属丝或半导体材料制成的单丝或栅状体。
40.所述磁环8具有固定的磁极对数，磁密在空间为正弦分布，一对磁极便对应于一个完整正弦波，相当于360
°
；
41.步骤二：在真实使用环境中，检测设备的扭轴9发生形变和角度变化，通过检测设备进行相应的数据采集，包括扭矩数值和角度数值；
42.通过检测设备进行相应的数据采集的方法包括：
43.通过应变片的敏感栅1把应变量转换成电阻变化量，再通过引线2导出电信号，并传输至电路板；电路板中有放大电路和处理电路，放大电路将电信号放大和转化，处理电路匹配对应系数输出精准的扭矩数值；
44.扭轴9上磁环8的磁极发生变化，角度感应芯片检测磁极变化后转化为电信号输
出，并传输至电路板；处理电路将电信号转化为电角度数值，计算并输出角度数值。
45.处理电路匹配对应系数输出精准的扭矩数值的原理为：
46.通过现有的相关软件可以根据具有的扭轴9尺寸和型号模拟不同的曲线，选取曲线中某一段区间最合理、精度最高的曲线，对该区间进行放大，并设置对应的放大系数，取多次计算的平均值，上述匹配对应系数输出精准的扭矩数值的原理通过现有的技术均可以实现，具有相应的现有配套软件，因此不进行详细叙述。
47.计算并输出角度数值的方法包括：
48.设磁环8的磁极极对数是p，则整个圆周有p个完整正弦波，相当于p
×
360
°
；从几何的观点来看，整个圆周只有360
°
；圆周的空间几何角度称为机械角度，而圆周上对应于磁场分布的角度称为电角度，两者的关系为电角度＝p
×
机械角度，获取电角度数值，通过获得的电角度数据计算出机械角度的变化，进而实时获得扭轴的角度数值。
49.步骤三：根据获得的扭矩数值和角度数值设置扭矩检测曲线和角度变化曲线，根据设置的扭矩检测曲线和角度变化曲线判断待检测工具是否合格；
50.根据获得的扭矩数值和角度数值设置扭矩检测曲线和角度变化曲线，通过现有的绘图软件可以实现根据实时采集的扭矩数值和角度数值绘制出对应的扭矩检测曲线和角度变化曲线，因此不进行详细叙述。
51.根据设置的扭矩检测曲线和角度变化曲线判断待检测工具是否合格的方法包括：
52.获取待检测工具的理论标准数值，包括标准扭矩值、标准角度值和标准曲率变化，获取对应理论标准数值的误差允许范围，通过扭矩检测曲线和角度变化曲线识别对应的采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化，进行相应的比较，当采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化全部在误差允许范围内时，则判定待检测工具检测合格，当有采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化中的任一项超过对应的误差允许范围时，均判定工具检测不合格。
53.步骤四：综合采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化数据，输出最终高精度扭矩工具检测报告，当检测不合格同时，输出标定调整建议。
54.在一个实施例中，输出最终高精度扭矩工具检测报告的方法可以直接使用现有的检测报告生成方法进行生成，因为当前具有的较多成熟的检测报告生成软件，符合要求时可以直接使用现有的检测报告生成软件。
55.在另一个实施例中，输出最终高精度扭矩工具检测报告的方法包括：
56.设置检测报告标准模板，识别检测报告标准模板中的数据填充项，数据填充项就是需要进行数据填充的项目，如扭矩检测曲线、角度变化曲线等检测数据项目，根据识别的数据填充项关联对应的数据补充单元，所述数据补充单元用于当待检测工具检测完毕后，识别提取对应的数据，并将提取的数据补充到对应的数据填充项中，当全部补充完毕后，生成最终高精度扭矩工具检测报告。
57.检测报告标准模板是由对应专家或技术管理人员根据检测报告需要进行设置，如包括检测工具信息、检测数据、检测合格评论、表头、文本格式等内容部分，根据实际检测报告要求进行设置和调整。
58.示例性的数据补充单元工作方法，如进行扭矩检测曲线的补充，当检测完毕后，根据预设的需要识别提取的扭矩检测曲线项目，自动从检测数据中获取扭矩检测曲线，将获取的扭矩检测曲线直接补充到对应关联的数据填充项内需要填充的部分。
59.当检测不合格同时，输出标定调整建议的方法包括：
60.根据标准扭矩值、标准角度值和标准曲率变化设置若干个定位矢量；获取检测差值数据，转化为匹配矢量，计算匹配矢量与定位矢量之间的相似度，根据计算的相似度高低选择对应的定位矢量为目标矢量，将目标矢量、匹配矢量和对应的相似度整合为标定输入数据，建立标定模型，将标定输入数据输入到标定模型中，获得对应的标定调整建议。
61.定位矢量的设置方法为：获取可能具有的差值区间，指的采集扭矩值、采集角度值和采集曲率变化超过对应的误差允许范围的差值，可以为负值的；根据具有的差值区间和对应调整标定原理由专家组设置若干个定位矢量，一个定位矢量代表一个区域内的矢量，即定位矢量并不是特别多，可以根据对应的差值区间确定具有的区域组合，每个区域设置一个定位矢量作为代表。
62.检测差值数据就是检测数据超过理论标准数值的误差允许范围的差值。
63.将检测差值数据转化为匹配矢量，识别三个对应的差值，根据差值建立匹配矢量。
64.标定模型是基于cnn网络或dnn网络进行建立的，通过标定输入数据设置对应的标定调整建议，建立对应的训练集进行训练。
65.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。