集成身份识别扫码模块的无线残余扭矩扳手 工单下发与回传的设计与测试

集成身份识别扫码模块的无线残余扭矩扳手 工单下发与回传功能设计与测试

JD-CSC系列 · 成都精炬达电子科技有限公司

一、项目背景与需求概述

工业装配领域中，关键螺栓连接的扭矩管控直接决定产品质量与使用安全，传统人工扭矩记录方式存在数据错漏、无法追溯、作业规范管控缺失等问题。针对风电、重型机械、汽车核心部件等对螺栓连接可靠性要求较高的场景，成都精炬达电子科技推出的JD-CSC系列无线残余扭矩扳手，集成了身份识别扫码模块，可实现作业工单从下发到扭矩数据回传的全流程数字化管控，解决传统扭矩作业中“谁干的、干对没、数据准"的核心痛点。

本项目的核心需求分为三个层面：第一是作业人员身份与工件工位的精准识别，通过扫码模块实现一人一码、一件一码的绑定，避免混件、代作业等违规行为；第二是工单远程下发与本地同步，管理人员可在后台统一派发作业任务，扭矩扳手本地实时接收更新，无需人工传递工单；第三是扭矩数据自动回传与归档，完成扭矩作业后数据自动上传至后台，形成可追溯的作业档案。

二、整体方案架构设计

2.1 系统整体架构

系统分为三个层级：云平台/本地服务器层、手持扭矩扳手终端层、扫码识别层，各层级职责清晰：

服务器层：负责工单创建、人员权限管理、任务下发、数据存储、报表生成与查询，支持云部署与本地工厂私有化部署两种模式；

扭矩扳手终端层：JD-CSC系列无线残余扭矩扳手内置低功耗蓝牙模组与STM32主控芯片，负责存储下发工单、识别扫码信息、采集扭矩数据、实现作业逻辑管控、回传作业结果；

扫码识别层：集成一维/二维扫码模块，支持对作业人员工码、工件SN码、工位码的快速识别，实现身份与作业对象的精准绑定。

2.2 工单下发逻辑设计

工单下发流程遵循“创建校验-加密传输-终端同步-确认回执"的四步逻辑：

1.工单创建：管理人员在服务器后台录入工单信息，包括工单编号、作业对象信息、要求扭矩范围、作业人员范围、完工时限等，系统自动校验信息完整性，对不合规信息进行弹窗提示；

2.加密传输：采用AES-128加密算法对工单数据进行加密，通过WiFi或蓝牙网关将工单传输至对应权限的扭矩扳手终端，避免数据传输过程中被篡改；

3.终端同步：扭矩扳手终端接收到工单后，自动比对本地已有工单版本，对新工单进行存储覆盖，对已完工工单保留归档，同步完成后向服务器返回同步成功回执；

4.离线适配：若终端处于离线状态，本地存储最近30天的待加工单，待终端恢复联网后自动触发同步，确保作业不中断。

2.3 工单回传逻辑设计

工单回传流程实现“扫码绑定-数据采集-校验合格-自动上传"的自动化流程：

1.身份与对象识别：作业人员启动扭矩作业前，首先通过扳手集成的扫码模块扫描个人工码完成身份验证，再扫描工件SN码完成作业对象绑定，未通过身份验证的人员无法启动扭矩采集；

2.扭矩数据采集：JD-CSC系列残余扭矩扳手按照作业要求完成扭矩检测，实时采集扭矩值、拧紧角度、作业时间等数据，每一步作业数据自动标记对应人员与工件信息；

3.本地数据校验：终端本地自动校验采集的扭矩数据是否符合工单要求的范围，若扭矩值超出允许误差范围，立即通过声光提示作业人员返工，不合格数据不允许回传；

4.数据回传归档：整单作业完成后，终端自动将所有作业数据加密回传至服务器，服务器接收到数据后自动归档至对应工件的质量档案，生成可查询的追溯报表。若当前处于离线状态，数据暂存本地，联网后自动补发。

2.4 身份识别扫码模块集成设计

JD-CSC系列将一维/二维扫码模块集成于扳手手柄位置，操作无需额外手持扫码设备，设计要点包括：

低功耗设计：采用唤醒式扫码，只有按下触发键才启动扫码模块，空闲状态进入休眠，降低整体功耗，保证电池续航达到8小时连续作业；

识别兼容性：支持主流的Code 128、QR Code等条码类型，支持对污损、反光条码的自动纠错识别，识别成功率达到99%以上，识别时间小于0.5秒；

数据对接：扫码模块通过UART接口与扳手主控芯片通信，识别结果直接传输至主控，自动完成身份与对象绑定，无需作业人员手动输入。

三、功能测试方案与结果分析

3.1 测试环境搭建

本次测试搭建了模拟工业现场的测试环境，具体配置如下：

 核心功能测试用例与结果

（1）扫码识别功能测试

测试结果表明，JD-CSC系列的集成扫码模块满足工业现场复杂条码的识别需求，识别速度与成功率达到设计指标。

（2）工单下发功能测试

弱网环境下的1次同步失败为单次传输丢包，终端自动触发二次重传后成功同步，整体功能满足设计要求。

（3）工单回传功能测试

测试结果显示，不合格数据拦截逻辑有效，离线存储补发功能正常，回传数据与终端采集数据一致，无篡改或丢包问题。

3.3 稳定性测试结果

本次进行了连续72小时的连续作业稳定性测试，模拟每天8小时作业，共完成210次工单下发与回传操作，测试期间未出现程序死机、数据丢失、功能异常等问题，整体稳定性满足工业现场连续作业要求。

四、现场应用案例

案例名称：某风电设备制造厂螺栓扭矩管控项目

项目背景：该风电制造厂生产1.5MW风力发电机发电机端盖，要求对48颗连接螺栓的残余扭矩进行逐一检测，传统人工记录方式存在数据造假、追溯困难等问题，客户要求实现全流程数字化管控。

方案实施：客户采购成都精炬达JD-CSC系列集成扫码模块无线残余扭矩扳手6台，部署本地化服务器，实现如下流程：

1.生产部提前在服务器创建当日检测工单，绑定对应作业人员与发电机工件SN码；

2.扭矩扳手每天开工自动同步工单，作业人员上岗先扫描个人工码验证身份，再扫描发电机端盖SN码绑定工件；

3.作业人员逐一检测螺栓扭矩，不合格扭矩扳手自动报警提示返工，所有数据自动存储；

4.整台发电机检测完成后，数据自动回传至服务器，生成对应工件的扭矩检测报告，可随时查询导出。

应用效果：项目实施后，该工位扭矩检测数据准确率从原来的87%提升至100%，违规代作业、数据造假问题杜绝，质量追溯时间从原来的4小时缩短至1分钟，客户质量管控水平显著提升，至今已稳定运行12个月，未出现功能故障。

案例名称：某重型汽车制造厂桥箱扭矩抽检项目

项目背景：该汽车厂对桥箱总成的关键螺栓进行抽检，要求每2小时抽检一次，需要记录抽检人员、抽检时间、扭矩数据，传统纸质记录不便于质量部门统计分析。

方案实施：采用3台JD-CSC系列无线扭矩扳手，对接工厂现有MES系统，通过API接口实现工单从MES系统自动同步至扭矩扳手，检测完成后数据自动回传MES系统，绑定对应生产批次。

应用效果：实现了抽检流程的自动化，无需人工录入数据，质量部门可直接从MES系统导出统计报表，抽检效率提升40%，数据统计误差降为零。

五、常见问题问答

Q1：集成扫码模块会不会增加扳手的体积和重量，影响现场操作？

A：JD-CSC系列在设计阶段充分考虑了操作舒适性，扫码模块采用微型化设计，集成在手柄内部，不会额外增加手柄的体积，整扳手重量相比非集成版本仅增加35g，远低于行业标准要求的重量上限，不会影响现场作业操作。

Q2：如果工厂没有外网，能不能部署这个系统？

A：成都精炬达的系统支持两种部署模式，除了云部署，还支持工厂局域网内的私有化本地部署，不需要连接外网，所有数据都存储在工厂本地服务器，满足数据安全要求，现有工业现场大部分无外网环境都可以正常部署使用。

Q3：扫码模块损坏了能不能维修更换？

A：JD-CSC系列采用模块化设计，扫码模块为独立可更换单元，如果出现损坏，用户可以自行更换模块，不需要返厂维修，更换后不需要重新校准扭矩，不影响扭矩检测精度，维修成本低、速度快。

Q4：可以对接工厂现有的MES或者ERP系统吗？

A：可以，我们提供标准的API开发接口，支持与主流的MES、ERP、QMS等工厂数字化系统对接，实现工单数据的双向同步，不需要用户重复录入数据，现有案例中已经实现了与西门子、用友、金蝶等多个品牌系统的对接。

Q5：离线作业的时候数据会丢失吗？

A：不会，JD-CSC系列扭矩扳手内置16GB本地存储空间，最多可以存储10万条作业数据，离线作业时所有数据都会保存在本地闪存中，恢复联网后会自动按照顺序回传，不会出现数据丢失问题，回传完成后本地仍然保留数据备份。

六、总结

成都精炬达电子科技JD-CSC系列集成身份识别扫码模块的无线残余扭矩扳手，通过合理的架构设计与流程优化，实现了工单下发与回传的全流程自动化，解决了传统扭矩作业中管控缺失、追溯困难的痛点，经过实验室测试与现场应用验证，功能稳定可靠，能够满足风电、重型机械、汽车等制造领域对螺栓扭矩管控的严格要求，目前已经在多个工业现场实现批量应用，得到了客户的一致认可。

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