[發(fā)明專利]用于風力發(fā)電機組葉片的飛邊切割系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN109501084B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋博;張國駒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天源科創(chuàng)風電技術(shù)有限責任公司
• 主分類號: B29C37/02
• 分類號: B29C37/02;B29L31/08
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 張川緒;王兆賡

本發(fā)明提供了一種用于風力發(fā)電機組葉片的飛邊切割系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括移動機器人平臺和支撐移動機器人平臺移動的平臺支撐導軌，其中，移動機器人平臺包括：傳感器裝置，被配置用于采集與風電葉片相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；系統(tǒng)控制器，被配置用于利用計算機視覺算法從采集的與風電葉片相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)中識別出預先畫在風電葉片上的飛邊切割線，并計算出飛邊切割線的第一位置數(shù)據(jù)；工業(yè)機器人，配置有用于執(zhí)行飛邊切割的切割夾具并根據(jù)系統(tǒng)控制器計算出的飛邊切割線的第一位置數(shù)據(jù)來執(zhí)行飛邊切割。本發(fā)明解決了風力發(fā)電機組葉片切割過程中的生產(chǎn)效率低、污染排放嚴重、葉片品質(zhì)差和人工成本費用高等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電機組的工件制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種用于風力發(fā)電機組葉片的飛邊切割系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

風電葉片是風力發(fā)電機組的重要核心部件之一，風電葉片的制造水平代表著國家風電制造業(yè)的核心競爭力。大多數(shù)的風電葉片采用玻璃纖維和環(huán)氧樹脂以及粘接劑等材料復合加工而成，設(shè)計為復雜的三維扭曲曲面，主要經(jīng)過主梁制造、鋪層、灌注、切邊、打磨、打孔、刮膩子和噴漆等工藝，制造周期長，制造難度大。風電葉片在脫模后，由于磨具的原因會產(chǎn)生一個飛邊，飛邊是不符合設(shè)計要求的，所以需要人工把飛邊切除。

目前的風電葉片飛邊切割還是采用人工切割的作業(yè)方式，依靠工人經(jīng)驗操作完成，這種作業(yè)方式存在很多問題：(1)切割效率低。通常人工切割一個班組6人一天只能完成一只葉片的飛邊切割，效率較低。(2)生產(chǎn)環(huán)境差且對人體傷害大。葉片飛邊切割是所有葉片制造工藝中產(chǎn)生粉塵最多的工序，粉塵對人體傷害巨大，對環(huán)境影響嚴重(需佩戴特殊裝置才能減少對人體的傷害)。(3)工藝標準化程度差。因為是人工切割，所以導致切割的效果差異大，不同工人的技能水平不同，導致每只葉片的品質(zhì)不同，而且當同一工人在不同身體狀態(tài)和精神狀態(tài)下所制造的葉片的品質(zhì)都有很大的區(qū)別。

另外，雖然機器人在工業(yè)上已經(jīng)實現(xiàn)了多行業(yè)中的廣泛應用，但是風電葉片卻由于本身體積巨大和曲面形狀特殊等條件的限制，現(xiàn)在還未能夠?qū)崿F(xiàn)完全無人值守的機器人平臺技術(shù)來替代人工以實現(xiàn)智能化的飛邊切割。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端，利用多傳感器融合技術(shù)以及利用機械手為執(zhí)行單元，提出了一種完整的、無人值守作業(yè)的、高效率的用于風力發(fā)電機組葉片的飛邊切割系統(tǒng)和方法。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于風力發(fā)電機組葉片的飛邊切割系統(tǒng)，包括：移動機器人平臺和支撐移動機器人平臺移動的平臺支撐導軌，其中，移動機器人平臺包括：傳感器裝置，被配置用于采集與風電葉片相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；系統(tǒng)控制器，被配置用于利用計算機視覺算法從采集的與風電葉片相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)中識別出預先畫在風電葉片上的飛邊切割線，并計算出飛邊切割線的第一位置數(shù)據(jù)；工業(yè)機器人，配置有用于執(zhí)行飛邊切割的切割夾具并根據(jù)系統(tǒng)控制器計算出的飛邊切割線的第一位置數(shù)據(jù)來執(zhí)行飛邊切割。

優(yōu)選地，所述傳感器裝置包括安裝在工業(yè)機器人上的激光雷達和視覺傳感器，其中，激光雷達用于掃描風電葉片的整體輪廓，視覺傳感器用于采集預先畫在風電葉片上的飛邊切割線的圖像數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，移動機器人平臺還包括：激光探頭，安裝在工業(yè)機器人上，被配置用于根據(jù)計算出的飛邊切割線的第一位置數(shù)據(jù)向風電葉片發(fā)射激光射線，其中，傳感器裝置采集具有激光射線軌跡的圖像數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制器將采集的具有激光射線軌跡的圖像數(shù)據(jù)和采集的預先畫在風電葉片上的飛邊切割線的圖像數(shù)據(jù)進行比較，

其中，工業(yè)機器人僅當采集的具有激光射線軌跡的圖像數(shù)據(jù)和預先畫在風電葉片上的飛邊切割線的圖像數(shù)據(jù)一致時執(zhí)行飛邊切割。

優(yōu)選地，還包括用于控制工業(yè)機器人的機器人控制器、執(zhí)行飛邊切割時控制工業(yè)機器人上下移動的機器人升降裝置、在飛邊切割過程中高負壓吸收所產(chǎn)生的粉塵的空氣壓縮機和粉塵回收裝置。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)控制器根據(jù)風電葉片的長度和工業(yè)機器人的作業(yè)半徑將風電葉片分成兩段以及兩段以上進行分段飛邊切割。