智能液压扳手控制系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011115681.8 (22)申请日 2020.10.19 (71)申请人 温州大学 地址 325035 浙江省温州市瓯海区东方南 路38号温州市国家大学科技园孵化器 (72)发明人 罗海军马瑜王盼盼吴海鹏 钱兴汪许诗雨杨静聪 (74)专利代理机构 北京慕达星云知识产权代理 事 务 所 (特 殊 普 通 合 伙) 11465 代理人 符继超 (51)Int.Cl. F15B 11/08(2006.01) F15B 19/00(2006.01) F15B 21/08(200。

2、6.01) (54)发明名称 一种智能液压扳手控制系统 (57)摘要 本发明公开了一种智能液压扳手控制系统， 单片机与步进电机驱动器连接， 步进电机驱动器 与步进电机连接， 步进电机与液压泵连接， 液压 泵与电磁阀连接， 电磁阀与液压扳手连接； 压力 变送器一端通过电流转电压模块与单片机连接， 另一端与液压泵连接； 继电器与单片机和电磁阀 连接； 液压扳手上设置有光电传感器和叶片挡 板， 光电传感器与单片机连接。 通过数字化液晶 显示屏， 便于实时观察液压值、 控制和调整液压 值； 压力变送器将实时液压值反馈在显示屏上， 单片机通过实时液压值与设定液压值的对比控 制步进电机运转； 手动控制进行。

3、校准调节， 进一 步提高了液压值的准确性； 将电磁阀的点动控制 改为连续控制， 实现了电磁阀模块的智能控制。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 112112847 A 2020.12.22 CN 112112847 A 1.一种智能液压扳手控制系统， 其特征在于， 包括单片机(1)， 步进电机驱动器(2)， 步 进电机(3)， 液压泵(4)， 电磁阀(5)， 液压扳手(6)， 压力变送器(7)， 继电器(8)； 所述单片机(1)与所述步进电机驱动器(2)连接， 所述步进电机驱动器(2)与所述步进 电机(3)连接， 所述步进电机(3)与所述液压泵(4)连接， 所述液压泵(4)与所述电磁。

4、阀(5)连 接， 所述电磁阀(5)与所述液压扳手(6)连接； 所述压力变送器(7)一端通过电流转电压模块(16)与所述单片机(1)连接， 另一端与所 述液压泵(4)连接； 所述继电器(8)一端与所述单片机(1)连接， 另一端与所述电磁阀(5)连接； 所述液压扳手(6)上还设置有光电传感器(9)以及与其相配合的叶片挡板(17)， 所述光 电传感器(9)与所述单片机(1)连接。 2.根据权利要求1所述的一种智能液压扳手控制系统， 其特征在于， 还包括电源(14)， 所述电源(14)通过变压器(15)变压后为所述步进电机驱动器(2)和光电传感器(9)供电。 3.根据权利要求1所述的一种智能液压扳手控。

5、制系统， 其特征在于， 所述单片机(1)还 连接有显示模块(11)。 4.根据权利要求1所述的一种智能液压扳手控制系统， 其特征在于， 还设置有与所述单 片机(1)相连接的人机交互模块(10)， 所述人机交互模块(10)上设置有手动控制开关、 模式 选择开关、 电机开关、 模式确认开关、 继电器开关和手动校准开关。 5.根据权利要求1所述的一种智能液压扳手控制系统， 其特征在于， 还包括与所述单片 机(1)连接的蓝牙模块(13)与红外模块(12)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112112847 A 2 一种智能液压扳手控制系统 技术领域 0001 本发明涉及智能控制技术领域， 更具体的。

6、说是涉及一种智能液压扳手控制系统。 背景技术 0002 目前， 在电力、 钢铁、 石油、 石化行业、 桥梁建设以及大型化工机械、 大型工程装备 等设备的装配中， 大型的螺栓联接至关重要， 许多的重型机械设备是因为螺栓问题而引起 了故障。 因此， 在设备的安装过程和抢修过程中对螺栓的紧固和拆卸有关的力矩要求非常 严格， 而液压扳手就可以很好地解决这些问题。 液压扳手一般是指能够输出和设定扭矩的 一种螺栓紧固工具， 属于高压液压工具， 主要用于重要螺栓联接的安装及拆卸维修， 负责一 些锈蚀严重或安装空间比较狭小的螺栓紧固或拆卸工作。 它包括本体扳手头， 电动液压扳 手泵、 双联高压油管和高强度套筒。

7、等结构。 0003 但是， 国内市场上的液压扳手还存在着一些不足。 比如： 1、 控制方式有限。 目前现 有市场上的液压扳手只有手动控制和半自动控制两种方式， 手动控制主要依靠人力进行液 压泵的驱动， 半自动控制则是依靠按钮的来回切换达到液压扳手套筒转动的效果， 且无法 自动调节液压值大小， 自动化程度不够高。 2、 液压扳手中的液压值显示表大部分为指针式， 不便于用户精确设定或读取液压值。 3、 目前大部分液压扳手主要依靠肉眼来实时观测旋转 角度、 圈数以及转动过程。 这种观测不够准确， 容易发生计数错误， 严重时可能造成扳手内 部结构损坏。 0004 因此， 智能化程度高、 操控精确， 读。

8、数准确是本领域技术人员亟需解决的问题。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明提供了一种智能液压扳手控制系统， 通过数字化液晶显示屏， 便 于操作者实时观察液压值， 并可以实时控制和调整液压值； 通过压力变送器将实时液压值 反馈在显示屏上， 并由单片机通过将实时液压值与设定液压值的对比控制步进电机运转； 在液压值控制模块有智能控制和手动控制两种控制模式， 智能控制包括有红外遥控、 蓝牙 控制和自动控制， 提高了液压扳手的自动化水平； 手动控制主要进行校准调节， 进一步提高 了液压值的准确性； 将电磁阀的点动控制改为连续控制， 实现了电磁阀模块的智能控制。 0006 为了实现上述目的， 本发明采。

9、用如下技术方案： 0007 一种智能液压扳手控制系统， 包括单片机， 步进电机驱动器， 步进电机， 液压泵， 电 磁阀， 液压扳手， 压力变送器， 继电器； 0008 所述单片机与所述步进电机驱动器连接， 所述步进电机驱动器与所述步进电机连 接， 所述步进电机与所述液压泵连接， 所述液压泵与所述电磁阀连接， 所述电磁阀与所述液 压扳手连接； 0009 所述压力变送器一端通过电流转电压模块与所述单片机连接， 另一端与所述液压 泵连接； 0010 所述继电器一端与所述单片机连接， 另一端与所述电磁阀连接； 说明书 1/4 页 3 CN 112112847 A 3 0011 所述液压扳手上还设置有光。

10、电传感器以及与其相配合的叶片挡板， 所述光电传感 器与所述单片机连接。 0012 优选的， 还包括电源， 所述电源通过变压器变压后为所述步进电机驱动器和光电 传感器供电。 0013 优选的， 所述单片机还连接有显示模块。 0014 优选的， 还设置有与所述单片机相连接的人机交互模块， 所述人机交互模块上设 置有手动控制开关、 模式选择开关、 电机开关、 模式确认开关、 继电器开关和手动校准开关。 0015 优选的， 还包括与所述单片机连接的蓝牙模块与红外模块。 0016 经由上述的技术方案可知， 与现有技术相比， 本发明公开提供了一种智能液压扳 手控制系统， 通过数字化液晶显示屏， 便于操作者。

11、实时观察液压值， 并可以实时控制和调整 液压值； 通过压力变送器将实时液压值反馈在显示屏上， 并由单片机通过将实时液压值与 设定液压值的对比控制步进电机运转； 在液压值控制模块有智能控制和手动控制两种控制 模式， 智能控制包括有红外遥控、 蓝牙控制和自动控制， 提高了液压扳手的自动化水平； 手 动控制主要进行校准调节， 进一步提高了液压值的准确性； 将电磁阀的点动控制改为连续 控制， 实现了电磁阀模块的智能控制。 附图说明 0017 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。

12、的实施例， 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 提供的附图获得其他的附图。 0018 图1附图为本发明提供的控制系统结构示意图。 0019 图2附图为本发明提供的电磁阀结构示意图。 0020 图3附图为本发明提供的液压智能控制流程示意图。 0021 图4附图为本发明提供的液压值液压值控制流程示意图。 0022 图5附图为本发明提供的控制系统电路结构示意图。 0023 图6附图为本发明提供的控制流程示意图。 0024 图7附图为本发明提供的控制模式示意图。 0025 图8附图为本发明提供的叶片挡板示意图。 0026 其中， 1为单片机， 2为步进电机驱动器， 。

13、3为步进电机， 4为液压泵， 5为电磁阀， 6为 液压扳手， 7为压力变送器， 8为继电器， 9为光电传感器， 10为人机交互模块， 11为显示模块， 12为红外模块， 13为蓝牙模块， 14为电源， 15为变压器， 16为电流转电压模块， 17为叶片挡 板。 具体实施方式 0027 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中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。 说明书 2/4 页 4 CN 。

14、112112847 A 4 0028 本发明实施例公开了一种智能液压扳手控制系统， 包括单片机1， 步进电机驱动器 2， 步进电机3， 液压泵4， 电磁阀5， 液压扳手6， 压力变送器7， 继电器8； 0029 单片机1与步进电机驱动器2连接， 步进电机驱动器2与步进电机3连接， 步进电机3 与液压泵4连接， 液压泵4与电磁阀5连接， 电磁阀5与液压扳手6连接； 0030 压力变送器7一端通过电流转电压模块16与单片机1连接， 另一端与液压泵4连接； 0031 继电器8一端与单片机1连接， 另一端与电磁阀5连接； 0032 液压扳手6上还设置有光电传感器9以及与其相配合的叶片挡板17， 光电传。

15、感器9 与单片机1连接。 0033 为进一步优化上述技术方案， 还包括电源14， 电源14通过变压器15变压后为步进 电机驱动器2和光电传感器9供电。 0034 为进一步优化上述技术方案， 单片机1还连接有显示模块11。 0035 为进一步优化上述技术方案， 还设置有与单片机1相连接的人机交互模块10， 人机 交互模块10上设置有手动控制开关、 模式选择开关、 电机开关、 模式确认开关、 继电器开关 和手动校准开关。 0036 为进一步优化上述技术方案， 还包括与单片机1连接的蓝牙模块13与红外模块12。 0037 如图7所示， 为本申请的控制模式示意图， 本申请的控制系统分为液压值控制系统 。

16、及电磁阀控制系统， 液压值控制系统用于控制液压扳手的扭力， 具体分为液压值智能控制 与液压值手动控制， 智能控制包括自适应的调控、 红外控制和蓝牙控制； 电磁阀控制系统用 于控制液压扳手进行工作， 其包括电磁阀智能控制与电磁阀手动控制。 0038 如图2所示， 为电磁阀5的结构示意图， 利用流道的更换控制着油液的流动方向， 内 部有密闭的腔， 在不同位置开有通孔， 每个通孔连接不同的油管， 腔的中间是活塞， 两面是 两块电磁铁， 哪边的磁铁线圈通电那么阀体就会被吸引到哪边。 进油孔是常开的， 通过控制 阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔， 液压油就会进入不同的排油管， 然后通过油的压 力来推动。

17、油缸的活塞， 活塞又将带动活塞杆， 以此来控制扳手内部活塞杆的推进与后退， 从 而推动套筒的旋转， 让螺栓拧紧或放松。 0039 如图3所示， 为液压值控制系统中的液压值监测反馈机制， 压力变送器同单片机控 制电路相连， 由压力变送器探测实时压力值， 当实时压力值不等于设定压力值时输出电信 号， 单片机接受信号控制步进电机的运转； 当实时压力值等于设定压力值时步进电机停止 转动， 由此便实现了自检和调节。 其中， 还设置有自动控制模式、 蓝牙控制模式和红外遥控 模式， 自动控制模式中， 使用者只需输入设定液压值， 步进单机即可在接收单片机信号后自 动运转， 调整液压值直至所设定状态。 并且可通。

18、过手机或红外遥控器控制步进电机的运转， 进而控制液压值的大小； 蓝牙控制模式和红外遥控模式中， 使用者可通过手机或红外遥控 器控制步进电机的运转， 进而控制液压值的大小。 0040 如图4所示， 为液压值控制流程， 通过人机交互模块输入设定的液压值， 人机交互 模块将设定液压值发送至单片机， 打开总开关和液压泵开关后， 步进电机会接收到步进电 机驱动器所发出的信号并开始运转， 从而改变液压值的大小。 通过检测反馈机制， 控制步进 电机运转直至实时液压值与设定液压值一致。 若最终两者未保持一致， 可通过手动模式调 节按钮， 对液压值进行校准。 也可通过蓝牙控制或红外遥控直接控制步进电机的运转， 。

19、达到 改变液压值的效果。 说明书 3/4 页 5 CN 112112847 A 5 0041 智能控制下电磁阀的工作原理为， 通过人机交互模块选择智能控制模式， 电磁阀 接收到单片机持续输入的1、 0交替信号， 控制继电器处于交替开合状态， 进而控制左右两个 电磁阀处于交替运转状态， 以此带动了液压扳手内部活塞的来回运作， 并推动液压扳手套 筒的转动， 达到紧固或拆卸螺栓的目的。 0042 手动控制电磁阀的工作原理为， 在输入设定液压值后打开开关， 并选择手动模式 控制。 通过手动控制开关的开闭来控制继电器的交替开合， 进而控制左侧与右侧电磁阀交 替运作， 从而带动液压扳手内部活塞的来回运作，。

20、 推动液压扳手套筒的转动， 达到紧固或拆 卸螺栓的目的。 0043 液压扳手上设置了光电传感器， 用于感应扳手的转动情况； 同时增加了叶片挡板 模具， 在扳手转动时用以激发光电传感器， 每转过一定的角度， 就会有一个挡板遮挡光电传 感器的光路， 从而使传感器探测到扳手的工作状态， 并发送信号至单片机， 单片机将数据发 送至液晶显示屏进行显示。 0044 如图6所示， 用户通过人机交互模块设定液压值， 单片机在接收到液压值后， 通过 压力变送器获取当前实际液压值， 并与设定液压值进行对比， 计算实际液压值与设定液压 值的差值， 并转化为步进电机控制信号， 发送至步进电机驱动器， 步进电机驱动器驱。

21、动步进 电机控制液压泵进行工作， 达到对液压值进行调节的目的， 完成后， 压力变送器检测当前液 压值是否与设定液压值相同， 若是， 则将当前液压值发送至单片机， 单片机将数据发送至液 晶显示屏进行显示， 若否， 则用户选择校准模式， 若选择自动校准模式， 则重复上述步骤， 若 选择手动校准模式， 则手动调节校准。 0045 图8所示为光电传感器及与其适配的叶片挡板示意图， 设置光电传感器， 精准检测 扳手的运动状况， 通过记录和呈现扳手所转角度和圈数， 进一步使液压扳手的作业精细化。 0046 本发明的主要创新点为： 0047 1、 将指针式显示屏改为数字化液晶显示屏， 便于操作者实时观察液压。

22、值， 并可以 实时控制和调整液压值； 0048 2、 增加了检测反馈装置， 可通过压力变送器将实时液压值反馈在显示屏上， 并由 单片机通过将实时液压值与设定液压值的对比控制步进电机运转； 0049 3、 设计了智能控制和手动控制两种控制方式。 其中智能控制包括有红外遥控、 蓝 牙控制和自动控制， 提高了液压扳手的自动化水平； 手动控制主要进行校准调节， 进一步提 高了液压值的准确性。 0050 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 对于实施例公开的装置 而言， 由于其与实施例公开的方法相对应， 所。

23、以描述的比较简单， 相关之处参见方法部分说 明即可。 0051 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说明书 4/4 页 6 CN 112112847 A 6 图1 图2 说明书附图 1/5 页 7 CN 112112847 A 7 图3 图4 说明书附图 2/5 页 8 CN 112112847 A 8 图5 说明书附图 3/5 页 9 CN 112112847 A 9 图6 说明书附图 4/5 页 10 CN 112112847 A 10 图7 图8 说明书附图 5/5 页 11 CN 112112847 A 11 。