智能緊固件、以及緊固件安裝及檢查系統(tǒng)發(fā)明背景本發(fā)明涉及螺紋緊固件。更詳細(xì)地，本發(fā)明涉及具有智能特性的工業(yè)螺紋緊固件。螺紋緊固件長久以來用于將各種類型的機(jī)械部件緊固到一起。可通過螺紋緊固件被緊固到一起的不同類型的機(jī)械部件的一些示例為諸如橋大梁、建筑物中的支撐梁以及航空器結(jié)構(gòu)件之類的結(jié)構(gòu)件。通常，在安裝過程中，每個螺紋緊固件插入到工件的孔中以便被鎖位或螺紋旋入到相配工件的指定部分中，例如固定于相配工件的螺母或形成在相配工件中的螺紋孔。在許多應(yīng)用中，各個緊固件必須被螺紋旋緊到特定公差的窄帶中的特定扭矩量。特定公差通常是針對指定方案所形成的技術(shù)規(guī)范的一部分，并且能夠以紙件形式或電子形式(例如存儲在閃存或其他計算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)中)呈現(xiàn)，并與能夠運(yùn)送至施工現(xiàn)場的便攜式計算機(jī)一起使用。手動扭矩扳手和功率驅(qū)動的扭矩工具通常都用于把緊固件緊固到特定扭矩范圍中的某個值。通常，為了確定可容許的扭矩值，安裝者必須考慮技術(shù)規(guī)范，然后將緊固件緊固。理想的是，通過場地位置和扭矩值，安裝者能夠手動生成所安裝的每個緊固件的記錄，并將該記錄提交給監(jiān)工或負(fù)責(zé)維護(hù)項目數(shù)據(jù)的其他人員或事務(wù)所(office)。然而，這并不總是可以實現(xiàn)的。許多方案需要對所安裝的緊固件進(jìn)行檢查以便在安裝后立即具有適當(dāng)?shù)呐ぞ刂?，并在之后成為?guī)則的基礎(chǔ)以確保整個結(jié)構(gòu)組件的安全。這種檢查和核對必須由有資格的人員(通常是經(jīng)過訓(xùn)練的檢查員)執(zhí)行，這些人員具有原始技術(shù)規(guī)范的可信副本，并且所述檢查和核對由檢查者通過向每個所安裝的緊固件應(yīng)用扭矩扳手、功率驅(qū)動的扭矩工具或扭矩測量裝置來手動實現(xiàn)。此外，檢查者通常采取視覺測量以確定任何緊固件是否缺失。檢查和核對的結(jié)果必須匯報給指定的人員或事務(wù)所，這些人員或事務(wù)所維護(hù)檢查記錄以供將來參考。由于檢查過程必須是手動的，且對每個單獨(dú)的緊固件都是直觀上進(jìn)行，因此整個過程非常耗時，并且會帶來人為誤差，例如未能正確地將適當(dāng)?shù)呐ぞ匾?guī)范值施加給一個或多個緊固件，未能對給定的緊固件進(jìn)行扭矩的精確測量，或者未能注意到指定的緊固件位置存在緊固件缺失的情況。此外，如上所述，緊固件的初始安裝記錄并不總是針對負(fù)責(zé)維護(hù)緊固結(jié)構(gòu)的整體性和安全性的那些部件的損害而創(chuàng)建的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明包括一種具有智能特性的螺紋緊固件，該智能特性使得更易于對緊固件進(jìn)行安裝和隨后的檢查，本發(fā)明還包括一種智能緊固件系統(tǒng)和方法，該方法在使用螺紋緊固件進(jìn)行安裝和隨后對緊固的結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)視方面提供了迄今為止難以獲得的優(yōu)點(diǎn)。從單獨(dú)的裝置的立場來看，本發(fā)明包括一種智能緊固件，該緊固件包括一主體部件，該主體部件具有頭部和從頭部伸出的外螺紋柄部；頭部具有下表面和上表面，以及形成于其中的通孔；上表面，具有形成于其中的凹槽；RFID標(biāo)簽，安裝在凹槽中；天線，安裝在凹槽中并耦合至RFID標(biāo)簽；具有主體部分的傳感器，安裝在凹槽中并耦合至RFID標(biāo)簽；該傳感器具有遠(yuǎn)離傳感器主體部分延伸的臂部和位于一端的終端，該臂部可滑動地容納在通孔中，并且臂部的一端在下表面之下延伸，以便當(dāng)緊固件插入到孔中時臂部的這一端能夠接觸有孔工件的表面。RFID標(biāo)簽具有用于存儲有關(guān)緊固件信息的存儲器，例如唯一標(biāo)識、指定用于緊固件的扭矩值、安裝日期、安裝緊固件的場地位置、初始安裝的日期以及緊固件的最新檢查的日期。在優(yōu)選實施方案中，所述傳感器包括可提供二進(jìn)制扭矩狀況信號的雙態(tài)微型開關(guān)。從系統(tǒng)的立場來看，本發(fā)明涉及緊固件的安裝和檢查系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：具備主體部件的緊固件，該主體部件具有頭部和從頭部伸出的外螺紋柄部，頭部具有下表面和上表面，以及形成于其中的通孔；上表面，具有形成于其中的凹槽；安裝在凹槽中的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽具有用于存儲緊固件特有的信息的存儲器；天線，安裝在凹槽中并耦合至RFID標(biāo)簽；具有主體部分的傳感器，安裝在凹槽中并耦合至RFID標(biāo)簽；該傳感器具有遠(yuǎn)離傳感器主體部分延伸的臂部和位于一端的終端，該臂部可滑動地容納在通孔中，并且臂部的一端在下表面之下延伸，以便當(dāng)緊固件插入到孔中時臂部的這一端能夠接觸有孔工件的表面；以及RFID標(biāo)簽閱讀器用于詢問RFID標(biāo)簽以及接收來自于RFID標(biāo)簽的信息。存儲在RFID標(biāo)簽存儲器中的信息包括緊固件的唯一標(biāo)識、指定用于緊固件的扭矩值、緊固件的初始安裝日期、安裝緊固件的場地位置以及緊固件的最后檢查的日期。當(dāng)適當(dāng)?shù)乩肦FID標(biāo)簽閱讀器向RFID標(biāo)簽傳送最新的信息時，存儲在RFID標(biāo)簽存儲器中的信息能夠被更新。傳感器優(yōu)選包括用于檢測緊固件扭矩狀態(tài)的雙態(tài)微型開關(guān)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于驅(qū)動緊固件進(jìn)入螺紋孔中至特定扭矩值的緊固件安裝工具。為此，緊固件安裝工具包括耦合至RFID標(biāo)簽閱讀器的扭矩控制單元，用以將緊固件安裝工具施加給緊固件的扭矩限制為所述扭矩值。按照本發(fā)明構(gòu)造的緊固件具有超過已知螺紋緊固件的多項優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)安裝者準(zhǔn)備安裝緊固件時，通過以安裝工具能夠選取的方式在緊固件的RFID標(biāo)簽中提供正確的扭矩信息，可以極其便利地得到緊固件初始安裝的正確的扭矩規(guī)范。此外，通過安裝工具緊固件可被自動驅(qū)動至適當(dāng)?shù)呐ぞ刂担⑶以诎惭b了緊固件后能夠立即核對扭矩值以確保緊固件被正確地安裝。而且，利用掃描檢測技術(shù)在任何時間都能夠快速核對緊固件集合的安裝的完整性，并且利用安裝工具能夠?qū)崿F(xiàn)任何所需要的校正性動作。更進(jìn)一步地，掃描檢測技術(shù)避免了人工核對每個安裝緊固件的當(dāng)前值的需要，這充分減少了將要處理的檢測過程所需要的時間。此外，由相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽閱讀器以可讀的形式提供緊固件的標(biāo)識、類型、指定的扭矩值、場地位置、安裝日期和檢查日期信息，能夠匯編緊固件安裝方案的完整歷史，并且將其保存在主機(jī)中以供將來維護(hù)之用。最后，對于每個緊固件，能夠以相對低廉的額外費(fèi)用提供上述優(yōu)點(diǎn)。為了完整地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。附圖簡述圖1是具有智能特性并結(jié)合本發(fā)明的螺紋緊固件的優(yōu)選實施方案的透視圖；圖2是圖1所示緊固件的俯視圖，示出了智能組件的定位；圖3是例示圖1所示緊固件的智能組件的示意圖；圖4是圖1所示緊固件的局部剖面的側(cè)視圖，其中螺紋軸插入到所確定的結(jié)構(gòu)件的孔中，并且螺紋軸螺紋旋在另一結(jié)構(gòu)件的匹配螺紋部分上；圖5是用在緊固件的安裝和扭矩調(diào)節(jié)中的緊固件自動安裝工具的示意圖；圖6是用于圖1所示緊固件表示初始安裝過程的方框圖；以及圖7是表示多個安裝的緊固件和掃描檢查過程的示意圖。具體實施方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1和圖2示出了按照本發(fā)明的單獨(dú)的緊固件。如這些附圖中所見的，由附圖標(biāo)記10一般地表示的緊固件具有頭部12和終止于自由端14的螺紋柄部13。緊固件頭部12具有由凹入的上表面15和界壁16限定而成的中心凹槽，其中該中心凹槽具有足夠的深度和邊界尺寸以容納RFID芯片17、天線18和微型開關(guān)20的上主體部分19。元件17，18和19均由頭部12的凹入上表面15支撐。微型開關(guān)20的剩余部分包括臂部22，該臂部向下延伸穿過形成在頭部12中的通孔23，并終止于自由端24。出于以下描述起見，臂部22的自由端24終止于頭部12的下表面25(參見圖4)之下的預(yù)定水平處。將通孔23和臂部22的相對直徑尺寸選擇成使得臂部22能夠在通孔23中可滑動地往復(fù)運(yùn)動。參照圖3，向緊固件10提供智能特性的組件包括微型開關(guān)20、RFID芯片17和天線18。RFID芯片17是傳統(tǒng)的RFID芯片，一般指的是現(xiàn)有技術(shù)中的RFID標(biāo)簽，優(yōu)選是可從加利福尼亞州圣何塞的Atmel公司得到的Atmel型ATA5570集成電路，其結(jié)合經(jīng)由天線18實現(xiàn)RFID集成電路17和相關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽閱讀器之間的雙向通信所需的常規(guī)組件。RFID芯片17進(jìn)一步包括讀/寫存儲器部分，用于響應(yīng)于相關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽閱讀器的詢問來存儲和檢索與緊固件10相關(guān)的某些信息。稍后將更全面地描述信息的類型。此外，RFID芯片17還與需要的功率轉(zhuǎn)換電路組件結(jié)合以便根據(jù)經(jīng)由天線從相關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽閱讀器接收到的電磁詢問信號向集成電路組件提供電能。由于這些組件都是已知的，為了避免冗長這里不再對它們進(jìn)行詳細(xì)說明。微型開關(guān)20具有耦合至RFID芯片17的數(shù)據(jù)輸入的兩根導(dǎo)線26，27(圖2和圖3中示出)。這使得RFID芯片能夠監(jiān)視微型開關(guān)20的二進(jìn)制狀況---即閉合或打開。在優(yōu)選的實施方案中，微型開關(guān)20起到二進(jìn)制扭矩值傳感器的作用，用以檢測緊固件10是否已經(jīng)緊固到正確的扭矩值。圖4示出了結(jié)合本發(fā)明的緊固件部分地安裝到兩個結(jié)構(gòu)部件中。在該附圖中，元件17、18和20以幻影的形式示出。如圖中所示，圖示的螺紋軸13插入到待確定的第一結(jié)構(gòu)件30的孔31中；并且螺紋軸13還被旋入到另一結(jié)構(gòu)件34的螺紋部33中。對于具有足夠厚度的結(jié)構(gòu)件34而言，該結(jié)構(gòu)件34的螺紋部33包括如圖示形成在結(jié)構(gòu)件34中的螺紋孔；替代地，螺紋部33可以包括永久固定(例如，通過焊接)在結(jié)構(gòu)件34背面的分立螺母。在任一情況下，螺紋部33的目的都是當(dāng)緊固件10在被完全驅(qū)動回原位(home)時，在第一結(jié)構(gòu)件30和另外的結(jié)構(gòu)件34之間提供適當(dāng)大小的夾緊力。如上所述，緊固件10必須被緊固到一扭矩值，該扭矩值通常落在由項目技術(shù)...