一种控制旋钮的无损智能化改造装置的制作方法

1.本发明涉及一种控制旋钮的无损智能化改造装置，属于控制装置领域。


背景技术：

2.旋钮是设备操控的常用控制元件。人员根据需要，通过旋转旋钮操控设备，使之达到目标的运行状态。随着技术的发展，设备的智能化升级将进一步提高生产效率，降低人工需求，是大势所趋，但也带来一个问题，设备的更新升级成本过高。
3.经过检索目前未发现有相似的技术思路的专利或者现有改进技术。因此，在这样的情况下，本公司提出了一种低成本的对既有设备控制旋钮的无损(可拆卸)智能化改造装置。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低成本的对既有设备控制旋钮的无损(可拆卸)智能化改造装置，安装后不会影响既有设备的正常使用。
5.本发明的一种控制旋钮的无损智能化改造装置，包括用以识别设备实时状态的图像识别模块、智能处理模块、控制终端模块；所述；所述控制终端模块包括驱动电路和传动装置，所述传动装置包括角度传感器、齿轮、电机和外壳；将传动装置套在设备控制旋钮上，采用双面胶将传动装置固定于控制台，将螺钉穿过旋钮齿轮螺孔并旋紧，使设备控制旋钮与旋钮齿轮固定连接。所述旋钮的旋转指令经驱动电路转化为控制电机转动的电压和频率，使电机转动，并通过齿轮，带动所述旋钮旋转目标角度；所述角度传感器实时采集电机的旋转角度并发送至智能处理模块，换算为旋钮的实时角度，智能处理模块以设备状态和旋钮状态参数为输入信息。
6.优选的，所述传动装置还包括设置在所述外壳内的电机齿轮和旋钮齿轮，所述电机齿轮和旋钮齿轮相啮合；所述电机通过螺钉固定在电机齿轮的顶部，电机齿轮的转轴顶端还设置有一径向磁铁，所述径向磁铁上部还设置有一磁传感器。
7.优选的，所述外壳顶部相对的两侧设置有插槽，插槽上设置有一插板，所述电机通过电机螺钉固定在壳体顶部的插板下部，所述磁传感器通过小螺钉固定在所述插板的顶部。
8.优选的，所述电机采用无刷直流电机。
9.优选的，当智能处理模块收到旋钮齿轮受到人工干预的信号时，自动切换至人工控制模式，停止对旋钮发送旋转指令，直至操作人员通过触按转换开关，重新启用自动控制功能。
10.优选的，所述图像识别模块采用摄像头获取设备状态的实时图像，并通过智能识别算法获得设备状态的实时参数，并传输至智能处理模块。
11.本发明的技术方案如下：
12.技术方案一：
13.以盾构机螺旋出土器转速控制为例。在盾构掘进过程中，操作人员需要根据盾构机推进速度、土仓压力、螺旋机转速等实时调整螺旋出土机转速。
14.通过图像识别模块，实时获取盾构机的推进速度、土仓压力、螺旋机转速数据，并传输至智能处理模块。
15.根据盾构机螺旋出土器控制原则，以盾构机推进速度、土仓压力、螺旋机转速等为输入，以土仓压力波动最小化为目标，
16.设计神经网络，并以盾构机推进速度、土仓压力、螺旋机转速等为输入，根据历史盾构掘进控制数据进行训练，得到不同参数下的螺旋机转速控制指令。
17.控制过程中，人工旋转旋钮齿轮，则自动停止设备控制旋钮的自动控制，转为人工控制模式。
18.控制终端模块根据智能控制模块发出的指令，旋转至指定角度。
19.以上应用极大降低盾构自动化控制策略的研究门槛，有助于促进盾构机自动化控制的相关研究。本装置也可低成本的实现在役盾构的自动化控制升级改造。
20.本发明具有如下有益效果：
21.1、低成本实现设备控制旋钮的智能控制，可拆卸；安装后不会影响既有设备的正常使用。
22.2、极大降低了设备自动化控制策略的研究门槛，有助于促进设备智能控制策略的研发，也有助于既有设备的智能化升级改造。
23.3、在使用过程中，遇到突发情况或者自动控制系统无法胜任的情况时，能够通过人工直接旋转旋钮齿轮，则自动停止旋钮的自动控制，转为人工控制模式；待情况解除后操作人员通过触按转换开关，重新启动自动控制功能。
24.4、本发明结构简单，采用的设备少；在改造原有设备过程中占用设备的时间少，避免耽误生产工期；需要进行拆除时，能够方便快捷的恢复到原来的设备状态，不会损坏设备。
附图说明
25.图1为本发明模块示意图；
26.图2和3为本发明传动装置的示意图
27.图4为本发明传动装置的剖面图；
28.图5为本发明电机齿轮的示意图；
29.图6为本发明旋钮齿轮的示意图；
30.图7为本发明外壳的示意图。
31.图中：1、电机；2、外壳；3、插板；4、小螺钉；5、磁传感器；6、电机螺钉；7、旋钮齿轮；8、螺钉；10、电机齿轮；11、径向磁铁；12、旋钮齿轮螺孔；13、设备控制旋钮。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
33.实施例一
34.参见图1和图7，本实施例的控制旋钮的无损智能化改造装置，包括用以识别设备
实时状态的图像识别模块、智能处理模块、控制终端模块；控制终端模块包括驱动电路和传动装置，传动装置包括角度传感器、电机齿轮10、旋钮齿轮7、电机1和外壳2；设备控制旋钮13的旋转指令经驱动电路转化为控制电机转动的电压和频率，使电机1转动，并通过齿轮，带动设备控制旋钮13旋转目标角度；角度传感器实时采集电机1的旋转角度并发送至智能处理模块，换算为设备控制旋钮13的实时角度，智能处理模块以设备状态和旋钮13状态参数为输入信息。
35.进一步的，传动装置还包括设置在外壳2内的电机齿轮10和旋钮齿轮7，电机齿轮10和旋钮齿轮7相啮合；电机1通过螺钉固定在电机齿轮10的顶部，电机齿轮10的转轴顶端还设置有一径向磁铁11，径向磁铁11上还设置有一磁传感器5。传动装置的旋钮齿轮7套在设备控制旋钮13上，采用双面胶将传动装置固定于控制台，螺钉8穿过旋钮齿轮螺孔12并旋紧，使设备控制旋钮13与旋钮齿轮7固定连接。
36.进一步的，外壳2顶部相对的两侧设置有插槽，插槽上设置有一插板3，电机1通过电机螺钉6固定在壳体顶部的插板3下部，磁传感器5固定在插板3的顶部。
37.进一步的，电机1采用无刷直流电机。
38.进一步的，当智能处理模块收到旋钮齿轮7受到人工干预的信号时，自动切换至人工控制模式，停止对旋钮13发送旋转指令，直至自动控制功能人工再次启用。
39.进一步的，图像识别模块采用摄像头获取设备状态的实时图像，并通过智能识别算法获得设备状态的实时参数，并传输至智能处理模块。
40.进一步的，驱动电路采用foc驱动板处理智能处理模块传输来的控制指令。
41.工作原理：当foc驱动板向无刷直流电机1发送旋转指令后，无刷直流电机1启动，带动固定在无刷直流电机1上的电机齿轮10旋转，通过与电机齿轮10啮合的旋钮齿轮7，将电机扭矩传递到旋钮齿轮7之上，从而带动通过螺钉8固定在旋钮齿轮7之下的设备控制旋钮13，磁传感器5通过固定在电机齿轮10中心圆柱顶端的径向磁铁11，得到无刷直流电机1旋转的位置数值变化，反馈给foc驱动板，当无刷直流电机1到达目标位置，即停止旋转。
42.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。