阅读说明：本技术 一种控制旋钮的无损智能化改造装置 (Nondestructive intelligent transformation device for control knob ) 是由 黄继辉 成晓元 凌静秀 吴志鸿 郭晓 陈兵 于 2021-09-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及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。(The invention relates to a nondestructive intelligent reconstruction device of a control knob, which comprises an image identification module, an intelligent processing module and a control terminal module, wherein the image identification module is used for identifying the real-time state of equipment; the method comprises the following steps of; the control terminal module comprises a driving circuit and a transmission device, wherein the transmission device comprises an angle sensor, a gear, a motor and a shell; the transmission device is sleeved on the equipment control knob, the transmission device is fixed on the console by adopting double faced adhesive tape, and the screw penetrates through the screw hole of the knob gear and is screwed tightly, so that the equipment control knob is fixedly connected with the knob gear. The rotating instruction of the knob is converted into voltage and frequency for controlling the rotation of the motor through the driving circuit, so that the motor rotates, and the knob is driven to rotate by a target angle through the gear; the angle sensor collects the rotation angle of the motor in real time and sends the rotation angle to the intelligent processing module, the rotation angle is converted into the real-time angle of the knob, and the intelligent processing module takes the state of the equipment and the state parameters of the knob as input information.)

一种控制旋钮的无损智能化改造装置

技术领域

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

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。

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。

发明内容

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。

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。

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。

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。

优选的，所述电机采用无刷直流电机。

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。

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。

本发明的技术方案如下：

技术方案一：

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。

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。

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，

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。

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。

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。

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。

本发明具有如下有益效果：

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。

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。

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。

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

图1为本发明模块示意图；

图2和3为本发明传动装置的示意图

图4为本发明传动装置的剖面图；

图5为本发明电机齿轮的示意图；

图6为本发明旋钮齿轮的示意图；

图7为本发明外壳的示意图。

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

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

实施例一

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。

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。

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。

进一步的，电机1采用无刷直流电机。

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。

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。

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。

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。

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。