本發(fā)明屬于鉚接緊固，尤其屬于手持式無繩電動工具設計與制造，涉及一種基于電流測量的電動鉚槍鉚接力與鉚接位移關系獲得方法，具體是一種能夠?qū)崟r獲得鉚接過程中鉚接力與鉚接位移關系的方法及其在鉚接質(zhì)量監(jiān)測中的應用。

背景技術(shù)：

1、鉚釘連接是一種常見的連接方式。拉鉚釘是利用虎克定律單向拉伸原理發(fā)明的防止松動的連接器，具有“一次緊固，永不松動”的特性，其抗振性好，防滲性強，連接強度高和檢測方便等優(yōu)點，可有效防止構(gòu)件在振動時的松脫，可長期免于維護。廣泛運用在航空、車輛、建筑等行業(yè)。

2、拉鉚槍按照外接動力不同分類，可分為手動、氣動、液壓和電動四種類型。手動型鉚接工具操作費力而低效。作為替代動力源的解決方案，氣動和液壓最先被應用于拉鉚工具與設備中，得到了一定程度的發(fā)展與普及。但氣動和液壓作為動力源的拉鉚工具與設備，需要另外配置壓縮空氣或液壓泵站，鉚槍與動力源間存在連接管線。

3、隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，以蓄電池為動力源的手持式無繩電動鉚接工具凸顯出優(yōu)異的便攜性，不需要外接壓縮空氣站或液壓站，尤其適用于野外、高空等工況。因此，蓄電池在電動鉚槍中越來越得到廣泛的運用。

4、鉚接質(zhì)量檢測對于工程運用十分重要。鉚接不合格直接影響鉚釘緊固效果，會導致連接失效，嚴重時影響設備或系統(tǒng)安全。鉚接質(zhì)量檢測智能化、自動化是的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)有鉚接工具已經(jīng)大量開發(fā)出具有鉚接過程質(zhì)量檢測技術(shù)的氣動、液壓鉚接設備，可以對鉚接質(zhì)量進行在線檢測。但現(xiàn)有大部分電動鉚接設備，如電動拉鉚槍，只能完成簡單的鉚接工作，有的可以通過拉力傳感器、或扭矩傳感器測量鉚接力、或者通過電機電流大小來控制鉚接過程，但還沒有關于電動拉鉚槍任何將電機電流轉(zhuǎn)換為鉚接力的應用，也沒有將拉鉚過程中發(fā)生的鉚接力和鉚接位移數(shù)值進行實時比對分析和結(jié)果判斷，同時實現(xiàn)鉚接力和位移存儲、傳輸?shù)墓δ?。該功能可進一步實現(xiàn)對鉚接過程質(zhì)量的監(jiān)控和質(zhì)量數(shù)據(jù)的追溯、存儲和管理。

5、專利申請：一種電動鉚接工具，申請?zhí)?02010067923.4，公開了一種電動工具，其mcu系統(tǒng)電路的adc通道對壓力傳感器壓力信號采集，并通過相應的換算計算出鉚槍拉力值。實現(xiàn)對鉚接過程的控制。

6、專利申請：行程和拉鉚力多檔可調(diào)的電動鉚螺母工具，申請?zhí)?01811216864.1，公開了一種行程和拉鉚力多檔可調(diào)的電動工具，其控制處理器實時測量拉鉚的電流值，超過預設電流值，控制電機反轉(zhuǎn)使拉動絲桿返回初始位置。

7、專利申請：一種用于高強度環(huán)槽鉚釘?shù)你T接控制方法，申請?zhí)?02210676497.3，公開了一種采用電流控制方案實現(xiàn)鉚接力的調(diào)節(jié)的電動鉚槍，可以通過調(diào)節(jié)電機的輸入電流進而控制電機扭矩的大小，最終實現(xiàn)對工具輸出拉力的調(diào)節(jié)。

8、專利申請：一種直驅(qū)式電動工具，公開號cn205693591u，公開了包括控制器、電機、和設定裝置，其中控制器被配置為接收來自設定裝置的輸入來控制電機的轉(zhuǎn)矩和/或轉(zhuǎn)速，電機的輸出軸直接連接到作業(yè)構(gòu)件。實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)矩控制，取消了機械式過載離合器。

9、專利申請：一種多功能智能化電動工具及其控制方法，申請?zhí)?01811549901.0，公開了一種電動工具，其所用電機的輸出端連接作業(yè)機構(gòu)，電機輸出端中設置有扭矩傳感器，所述電機的外部設置有磁鐵，且電機轉(zhuǎn)子帶動所述磁鐵轉(zhuǎn)動，與磁鐵位置對應處所述本體內(nèi)部設置有磁編碼器，所述磁編碼器以及扭矩傳感器與所述控制器電連接。

10、目前的各種電動拉鉚槍，尚不具備實時記錄鉚接過程中鉚接力與鉚接位移的功能。為了獲取鉚接力，有的采用了拉力傳感器或力矩傳感器來測量。也有電動鉚槍專利采用電流控制來控制鉚接力，但它們并未給出電機電流與鉚接力的關系并應用于鉚接質(zhì)量的檢測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種電動鉚槍鉚接力與鉚接位移關系的獲得應用方法。本發(fā)明目的是通過建立電機數(shù)字模型，結(jié)合試驗研究，提供一種基于電機電流測量的電動鉚槍鉚接力與鉚接位移關系的獲得方法及其鉚接質(zhì)量監(jiān)測中的應用。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種電動鉚槍鉚接力與鉚接位移關系的獲得應用方法，其特征在于包括：

4、s1、通過電動鉚槍控制系統(tǒng)的電流采集模塊采集母線電流信息，同步通過電動鉚槍驅(qū)動電機所設置的霍爾傳感器獲取鉚接過程中鉚釘?shù)奈灰菩畔ⅲ?/p>

5、s2、針對同類型電動鉚槍和同類型鉚釘，通過實驗設置的壓力傳感器采集電動鉚槍鉚接過程中的實際鉚接力信息，同步通過電動鉚槍驅(qū)動電機所設置的霍爾傳感器獲取鉚接過程中鉚釘?shù)奈灰菩畔ⅲ?/p>

6、s3、利用s1和s2獲得的信息關系，通過多項式擬合建立實際鉚接力與驅(qū)動電機母線電流之間多項式數(shù)學模型；；其中：—鉚接力，單位n；—多項式擬合階數(shù)；—多項式待定系數(shù)；—母線電流，單位a；

7、s4、將多項式數(shù)學模型擬合結(jié)果轉(zhuǎn)換為鉚接力與鉚接位移關系。

8、本發(fā)明所述電動鉚槍包括電機、齒輪減速機構(gòu)、鉚接傳動機構(gòu)、霍爾傳感器、槍頭夾具和pcb控制板；pcb控制電路板控制電機旋轉(zhuǎn)，通過齒輪減速機構(gòu)和鉚接傳動機構(gòu)將電機輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為鉚槍槍頭夾具軸線方向的拉力，通過槍頭夾具將套環(huán)金屬壓入鉚釘環(huán)槽中實現(xiàn)永久緊固連接；鉚接到位后退釘，完成鉚接過程。

9、進一步所述pcb控制電路板內(nèi)置前述獲得的鉚接力與驅(qū)動電機母線電流多項式數(shù)學模型轉(zhuǎn)換關系計算式，并實時通過的獲得驅(qū)動電機母線電流和鉚接位移信息生成和存儲為鉚接力與鉚接位移關系。

10、進一步所述霍爾傳感器為電機自攜帶設置的霍爾傳感器。

11、進一步所述pcb控制板由控制電路板和功率驅(qū)動板兩板疊板安裝構(gòu)成，用于實現(xiàn)干擾隔離。

12、進一步所述電動鉚槍設置網(wǎng)絡傳輸模塊，實時上傳鉚接過程中的信息并同時存儲在本機存儲卡中。

13、進一步針對針對鋁合金材質(zhì)、直徑6mm～8mm的鉚釘，所述鉚接力與鉚接位移關系采用一階至六階多項式擬合，各階多項式擬合結(jié)果如下：

14、一階：f=649.856 i-17.016；

15、二階：f=-4.249 i2+669.881 i-2.093；

16、三階：f=6.984 i3-54.439 i2+772.581 i-53.404；

17、四階：f=-5.244 i4+60.099 i3-233.580 i2+995.945 i-126.006；

18、五階：f=2.849 i5-41.421 i4+227.715 i3-577.757 i2+1293.089 i-202.405；

19、六階：f=-4.256 i6+67.630 i5-422.645 i4+1317.546 i3-2128.422 i2+2286.197 i-408.812。

20、進一步針對針對鋁合金材質(zhì)、直徑6mm～8mm的鉚釘，所述鉚接力與鉚接位移關系采用三階多項式擬合獲得，測量精度為誤差小于5%；三階多項式是：f=6.984 i3-54.439 i2+772.581 i-53.404。

21、本發(fā)明根據(jù)電機工作原理，通過建立電機數(shù)字模型，結(jié)合試驗數(shù)據(jù)，提供一種基于電機電流測量的電動鉚槍鉚接力計算方法。

22、本發(fā)明在電動鉚槍不安裝力傳感器的情況下，能夠?qū)崟r記錄鉚接過程中鉚接力，同時結(jié)合電機位移信息，得到相應的實時鉚接位移信息。

23、本發(fā)明方法通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，不使用力傳感器或力矩傳感器來測量鉚接力；通過建立在控制器中建立數(shù)字模型，采用多次多項式擬合算法，獲得鉚接力與電機電流之間的關系。本發(fā)明電流測量模塊體積小，成本低；直接利用無刷電機自身攜帶的霍爾傳感器，配合機械齒輪機械傳動機構(gòu)和絲桿螺母，獲取鉚接位移。不需要額外安裝位移傳感器。

24、本發(fā)明設置存儲模塊，如sd卡，可實時存儲鉚接過程中鉚接力與鉚接位移信息，實現(xiàn)鉚接質(zhì)量監(jiān)測及質(zhì)量回溯。具有的無線傳輸模塊可將鉚接過程中鉚接力與鉚接位移信息發(fā)送到上級網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)多個鉚槍工作過程質(zhì)量的管理。

25、本發(fā)明根據(jù)電機的工作原理，在控制器中建立電機力矩控制模型，采用多階多項式擬合算法，獲取電機一相母線電流與鉚接力之間的關系，不再需要力/力矩傳感器，同時結(jié)合無刷電機霍爾傳感器輸出角位移信息，實現(xiàn)鉚槍在鉚接過程中鉚接力與鉚接位移的實時記錄，并可將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸?shù)缴衔痪W(wǎng)絡系統(tǒng)中。本發(fā)明解決了電動拉鉚槍必須設置采用力或力矩傳感器、如壓力傳感器，否則無法記錄鉚接過程中鉚接力及鉚接位移，無法實現(xiàn)鉚接質(zhì)量監(jiān)測及質(zhì)量回溯的問題。