工业4.0背景下，带扫码识别功能的无线数显扭矩扳手研发与应用实践

 一、无线数显扭力扳手项目研发背景与需求分析

（一）工业4.0对装配工具的数字化要求

工业4.0以智能制造为核心，强调生产过程的万物互联、数据驱动和质量可追溯，要求生产环节的每一个工序参数都能够被采集、存储、分析，实现全生命周期的质量管控。在机械装备、汽车零部件、航空航天、新能源等行业的装配环节，扭矩紧固是直接影响产品质量和安全性能的关键工序，传统机械式扭矩扳手、普通数显扭矩扳手存在三大核心痛点：

扭矩数据依赖人工记录，容易出现错记、漏记，无法实现批量装配的全数据追溯，出现质量问题时难以定位具体工序和工位；

缺少工件信息关联能力，扭矩数据无法对应到具体单个产品，无法满足单件小批量定制生产以及高要求产品的全生命周期管控要求；

数据传输需要人工导出，无法实时上传至企业MES、ERP等生产管理系统，形成数据孤岛，难以支撑生产过程的数字化分析和优化。

因此，研发集成扫码识别、无线传输、自动存储功能的智能扭矩扳手，成为满足工业4.0背景下装配环节数字化升级的迫切需求。

（二）国内市场现有产品供需缺口

从国内市场来看，此前具备扫码识别和无线传输功能的高要求智能扭矩扳手基本被海外品牌垄断，产品价格高、售后服务响应慢，难以满足国内中小制造企业的降本升级需求；国内多数厂商生产的普通数显扭矩扳手功能单一，仅能实现数显，不支持扫码关联和无线实时传输，无法满足智能制造的要求。根据行业调研数据显示，[90%]的装备制造企业在扭矩紧固工序存在数据追溯需求，但仅有[××%]的企业实现了扭矩数据的自动采集和联网，市场对高性价比国产智能扭矩扳手存在明显的供需缺口。

（三）成都精炬达的研发基础

成都精炬达电子科技有限公司长期专注于工业智能扭矩测量工具的研发生产，在扭矩传感器校准、数显信号处理、低功耗无线传输等领域积累了成熟的技术经验，拥有多项相关技术，具备从核心传感器到整机产品的自主研发生产能力，为本次带扫码识别功能的无线数显扭矩扳手研发提供了技术、人才和生产基础支撑。

二、JD-CSC系列残余扭矩扳手研发设计思路与核心功能

（一）总体设计思路

JD-CSC系列产品研发以"满足工业现场数字化需求、高性价比、稳定可靠"为核心目标，围绕"扫码绑定工件→扭矩检测→数据自动存储→无线上传系统"的全流程需求进行一体化设计，在保证扭矩测量精度达到国家精度标准的前提下，集成一维/二维扫码识别功能、低功耗蓝牙无线传输功能，适配主流企业生产管理系统的数据接口，同时兼顾操作便捷性，保证一线工人无需复杂培训即可快速上手使用。

（二）核心技术研发内容

项目研发过程中，团队重点突破了四项核心技术：

一体化集成设计技术：将扭矩传感器、信号处理模块、扫码模块、无线传输模块、锂电池供电模块集成在扳手手柄内部，保持传统扭矩扳手的操作手感，避免外接设备影响操作便捷性，实现工具整体轻量化，整枪重量控制在[0.36kg]以内，适配长时间装配作业需求。

低功耗扫码与无线传输技术：针对工业现场续航需求，优化了扫码模块的唤醒机制和无线传输的功耗控制，单次充满电可支持[≥10小时]连续作业，满足班组全天生产需求；同时优化了工业环境下的无线信号稳定性，信号传输距离可达[50米]，在复杂车间环境下仍能保证数据传输不丢包。

多协议数据对接技术：支持蓝牙BLE、WiFi（可选）多种传输方式，兼容MODBUS、TCP/IP等主流工业通信协议，可直接对接企业MES、SPC、质量管理系统，支持自定义数据格式，适配不同企业的系统接口需求，无需复杂二次开发即可完成部署。

误差补偿与精度校准技术采用动态温度补偿和非线性误差补偿算法，保证全量程范围内扭矩测量精度误差不超过±1%，达到国家JJG 707-2014扭矩扳手检定规程一级精度标准，满足高要求制造领域的精度要求。

（三）JD-CSC系列产品核心功能

三、应用实践案例

（一）案例一：新能源汽车动力电池托盘装配项目

某国内新能源汽车核心零部件生产企业，负责动力电池托盘的生产装配，该产品对螺栓紧固扭矩要求严格，要求每一个螺栓的扭矩数据都必须可追溯，对应到单个托盘产品。此前该企业采用人工记录扭矩数据的方式，不仅效率低下，还经常出现记录错误，追溯难度大，客户审核时多次提出整改要求。

该企业引入12把JD-CSC-100型号（量程10-100N·m）带扫码功能的无线数显扭矩扳手进行升级改造，具体应用流程为：工人扫描托盘二维码获取工件编号→依次紧固每个螺栓→扭矩数据自动绑定工件编号，实时上传至企业MES系统。改造后的应用成效如下：

装配效率提升[99.9%]，消除了人工记录数据的环节，单个托盘装配时间从原来的[30分钟]缩短至[5分钟]；

扭矩数据不合格率从原来的[50%]下降至[接近0.1%]，三重报警功能有效避免了欠拧、过拧问题；

实现了全数据追溯，客户提出质量疑问时，可在1分钟内查询到对应产品所有螺栓的扭矩数据、操作人员、装配时间等信息，顺利通过客户的二级审核要求。

该企业后续已追加采购[20把]产品，推广应用到其他装配工位。

（二）案例二：航空航天配套零部件装配

某航空航天配套企业生产飞行器结构件，对装配扭矩精度和可追溯性要求较高，要求每一个紧固件的扭矩数据都必须留存归档，保存周期不低于产品全生命周期。此前该企业使用进口品牌智能扭矩扳手，单台采购价格超过[××万元]，维护成本高，校准周期长。

该企业试用3把JD-CSC系列不同量程的产品后，经检测扭矩精度满足标要求，数据接口可直接对接企业质量管理系统，因此批量采购替换原有进口产品。应用后，单台采购成本降低约[80%]，本地售后支持可实现24小时内响应维修和校准，不影响生产进度，数据追溯准确率达到100%，满足航空航天领域的严格质量要求。

（三）案例三：工程机械发动机装配线

某国内工程机械企业的发动机装配线，需要对不同型号发动机的不同工位螺栓扭矩进行管控，此前采用普通数显扳手，需要人工将数据导入系统，数据滞后且容易出错。引入JD-CSC系列产品后，实现了扫码识别发动机型号、工位，自动匹配对应扭矩阈值，扭矩数据实时上传至SPC系统，生产管理人员可实时监控装配过程扭矩数据，对不合格数据自动报警，有效提升了装配过程的管控能力，SPC数据分析效率提升[99.9%]，质量问题追溯时间从原来的平均4小时缩短至5分钟以内。

四、常见问题与解答

五、存在问题与优化方向

（一）现存主要问题

经过多场景应用验证，JD-CSC系列产品整体性能稳定，能够满足大部分行业的需求，但仍存在一些需要改进的问题：

超大扭矩量程产品的一体化集成难度较大，1000N·m以上产品需要外接扫码模块，一定程度上影响操作手感，对超大扭矩应用场景的适配性还有待提升；

针对部分没有搭建MES系统的中小微企业，目前缺少配套的低成本云端数据管理服务，企业使用时仅能实现数据本地存储，无法发挥数据追溯的最大价值；

恶劣工业场景，比如强电磁干扰环境下，偶尔会出现无线传输延迟的情况，无线传输的抗干扰能力还有进一步优化空间；

目前产品仅支持扭矩紧固作业，无法集成角度测量功能，对于需要扭矩角度双管控的装配场景，还无法满足需求，产品功能覆盖范围有待拓展。

（二）下一步优化方向

针对上述问题，成都精炬达将从四个方向推进产品优化升级：

推进超大量程产品的一体化技术研发，优化内部结构设计，实现1000N·m以上产品的扫码、传输模块全集成，提升操作便捷性；

开发配套的云端数据管理小程序/轻量系统，针对中小微企业提供低成本的数据存储、查询、导出服务，降低企业数字化升级的门槛；

优化无线传输的抗干扰算法，增加信号重传机制，提升强电磁干扰环境下的数据传输稳定性；

启动扭矩角度一体化智能扳手研发，满足发动机、底盘等对紧固角度有要求的装配场景需求，拓展产品应用范围。

六、总结

工业4.0背景下，生产制造环节的每一个数据节点都需要实现数字化联网，智能扭矩工具作为装配环节的核心数据入口，市场需求将持续增长。成都精炬达电子科技有限公司研发的JD-CSC系列带扫码识别功能的无线数显扭矩扳手，攻克了一体化集成、低功耗传输等核心技术，补充了国产高性价比智能扭矩扳手的市场空白，已经在新能源、航空航天、工程机械等多个领域实现成熟应用，帮助客户提升了装配质量、降低了管理成本，满足了质量追溯的要求。后续公司将持续围绕用户需求优化产品性能，拓展产品系列，为国内制造业数字化升级提供更高性价比的国产智能工具解决方案。

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