一种在役叶片损伤检测机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种在役叶片损伤检测机器人。为了克服现有技术无法精准地检测在役风电叶片的内外损伤的问题；本发明专利技术包括损伤探测系统，包括相机模块，拍摄叶片表面；相控阵超声模块，检测叶片内部损伤。运动控制系统，包括吸盘组件，使机器人吸附停驻于叶片上；电动气缸，控制吸盘组件与超声探头垂直运动；直线运动单元，控制吸盘组件与超声探头水平位移。数据传输系统，下位机的图像信息通过无线与上位机实时通讯，下位机的超声信号通过网线与上位机实时通讯。通过损伤探测系统和运动控制系统能够使得检测机器人能够更加精确地检测在役风电叶片的损伤，提高检测效率，保证安全，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种在役叶片损伤检测机器人
本专利技术涉及一种风电叶片检测领域，尤其涉及一种在役叶片损伤检测机器人。
技术介绍
随着全球新能源行业革命的加速推进、风电装机量的持续增长、存量风机规模的不断扩大，风电场运维越来越受到重视。我国进入十三五规划后，能源技术革新计划明确将智能化运维技术列入重大创新行为。叶片是风电机组中的重要组成部分，是风能转换为机械能的主要部件，其采购成本占比超过20%。并且运维阶段叶片故障发生率、处理难度及处理成本相比其他部件较高。因此，为了保障发电量、避免叶片服役周期内出现重大事故，运维过程定期进行叶片检测极为重要。目前叶片检测主要通过塔下望远镜/塔上吊篮进行人工检查，其外部巡检不仅难度大、成本高且具有一定安全隐患。有行业内单位选择无人机进行叶片外表面巡检，但限于环境限制，该技术存在诸多不稳定因素，而且只能检测叶片表面缺陷，对于内部的损伤则无法探查。例如，一种在中国专利文献上公开的“一种用于检测风力发电机叶片缺陷的机器人检测系统”，其公告号“CN106483134A”，包括配重装置、爬壁机器人以及检测装置。其中，配重装置包括配重、第一钢丝绳、定滑轮和电动葫芦。配重固定在第一钢丝绳上，第一钢丝绳经由定滑轮连接爬壁机器人。爬壁机器人的上端连接第一钢丝绳且下端连接第二钢丝绳。检测装置包括摄像头、机械臂和工作平台。机械臂固定在工作平台上，工作平台与第二钢丝绳的一端连接且环抱在风电塔筒上。检测装置藉由摄像头拍摄叶片的照片并利用内置程序判断以确认是否存在缺陷。该技术依旧无法检测风电叶片内部的损伤，且检测的精度较低。也有企业为了保证检测精度，采用红外探测技术，但由于叶片的长度大、导热系数低、本体温差小等原因，该技术几乎无法工程应用，无法应用于服役的风电叶片。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有技术无法精准地检测在役风电叶片的内外损伤的问题；提供一种在役叶片损伤检测机器人，能够精准地检测在役风电叶片的损伤。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种在役叶片损伤检测机器人，以检测机器人工作行程方向为前方，包括两个支撑侧板、电气安装板，支撑侧板通过若干根连接条固定连接，电气安装板的两侧边分别与支撑侧板固定连接；检测机器人还包括损伤探测系统，包括相机模块，设置在检测机器人后方的上部，拍摄叶片表面；相控阵超声模块，包括工控机主机和相控阵超声探头，工控机主机固定在电气安装板上，超声探头设置于检测机器人底部；超声探头通过超声信号线束与工控机主机连接；运动控制系统，包括吸盘组件，通过气压差使得检测机器人吸附停驻于风电叶片上；电动气缸，通过气缸连接板与吸盘组件和超声探头连接，控制吸盘组件与超声探头垂直运动；直线运动单元，通过气缸连接板与吸盘组件和超声探头连接，控制吸盘组件与超声探头水平位移；数据传输系统，包括下位机与上位机，下位机的图像信息通过无线与上位机实时通讯，下位机的超声信号通过网线与上位机实时通讯。本方案在风电叶片检测方面，通过机器视觉技术对摄像设备采集的视频数据辨识，并对叶片表面裂纹、腐蚀等损伤进行坐标定位及数据存储；相控阵超声模块面扫描模式能够采集并存储叶片内部三维结构数据，并通过机器学习算法提高超声成像结果中叶片损伤自动识别及定位的准确率；对风电叶片损伤进行多维度的检测，检测更加全面，更加精准。吸盘组件能够适应风电叶片复杂的三维曲面，通过吸盘组件和移动模块使得检测机器人能够在风电叶片上移动或者停驻检测，使得检测机器人能够对在役的风电叶片进行检测。电动气缸和直线运动单元使得超声探头和吸盘组件能够三向移动，使得检测更加全面，提高检测机器人的工作效率。数据传输系统为机器人检测数据及下位机设备运动控制信号与上位机PC端之间的数据互相传递，作为优选，所述的吸盘组件包括吸盘、真空泵、吸盘连接板、吸盘连接杆和五通电磁阀；真空泵和五通电磁阀均与吸盘电连接，电动气缸与吸盘连接板固定连接，吸盘连接杆的一端与吸盘连接，吸盘连接杆的另一端与吸盘连接板固定连接。。当需要吸附时，真空泵打开，将吸盘抽真空，使得检测机器人吸附在风电叶片上；当需要松开时，五通电磁阀切换到热风管路后吸盘释压松开，并通过电动气缸控制吸盘垂直行程移动。作为优选，所述的吸盘组件包括第一吸盘组件、第二吸盘组件、第三吸盘组件和第四吸盘组件；第一吸盘组件与一个支撑侧板固定连接，设置在检测机器人外部的前方；第二吸盘组件与另一个支撑侧板固定连接，设置在检测机器人外部的后方；第三吸盘组件和第四吸盘组件通过吸盘连接板分别固定连接在气缸连接板的两端。第一吸盘组件和第二吸盘组件设置在检测机器人的两侧，并且前后设置，第一吸盘组件设置在检测机器人的前方，第二吸盘组件设置在检测机器人的后方；第三吸盘组件和第四吸盘组件与超声探头一起移动。当机器人移动时，第三吸盘组件和第四吸盘组件吸附在风电叶片上，机器人同时在风电叶片上移动，同时根据步态模式、机器人的姿态信号和信标模块反馈对机器人位置进行精确控制；当机器人到达指定位置时，第一吸盘组件和第二吸盘组件吸附，第三吸盘组件和第四吸盘组件释压，并通过直线运动单元和电动气缸控制超声探头在XYZ三轴位移，超声探头对风电叶片进行扫描。作为优选，所述的第一吸盘组件和第二吸盘组件的吸盘直径为120mm~130mm；所述的第三吸盘组件和第四吸盘组件的吸盘直径为75mm~85mm；在吸盘连接杆上的吸盘与吸盘连接板之间设置有弹簧。经过对风电叶片曲率和吸盘直径的运算，得出吸盘直径的取值范围，使得吸盘足够适应风电叶片的曲面变化，贴近叶片表面，产生较大的吸附力，实现对风电叶片的可靠吸附；在叶片表面具有全向运动能力，且具有较强的负载携带能力。作为优选，所述的直线运动单元包括滑轨、滑块和直线电机；直线电机与滑块连接，滑块卡接在滑轨上；所述的滑轨包括横向滑轨和纵向滑轨；横向滑轨的两端分别与纵向滑轨上的滑块固定连接，横向滑轨上的滑块上方与气缸连接板固定连接。横向滑轨和纵向滑轨相结合，通过与气缸连接板的固定连接，控制超声探头、第三吸盘组件和第四吸盘组件在平面方向上移动，增强机器人对风电叶片曲度的适应能力以及扩大超声检测的范围，提高超声检测的效率。作为优选，所述的直线运动单元还包括丝杆，丝杆的一端与纵向滑轨上的滑块固定连接，丝杆与纵向滑轨平行，丝杆的另一端设置有清扫装置。丝杆能够随纵向滑轨上的滑块一起带动清扫装置移动，清扫叶片。在机器人前方将配置清扫装置，对叶片表面进行灰层、污染物等清理，不仅能提高表面光滑度满足超声检测环境需求，叶片表面清洁还能降低叶片表面粗糙度，提高气动特性。作为优选，所述的支撑侧板上固定设置有吊耳。在每个支撑侧板的前方上部和后方上部均设置有吊耳，四个吊耳方便吊运。作为优选，所述的检测机器人还包括水供应模块，所述的水供应模块设置在超声探头的上方。由于超声探测需要耦合剂减少声阻抗的特殊原理，配备独立的水供应系统，在检测过程中始终保持超声探头架内处于水充盈状态。作为优选，所述的检测机器人还包括拖曳线缆，所述的拖曳线缆的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在役叶片损伤检测机器人，以检测机器人工作行程方向为前方，包括两个支撑侧板（1）、电气安装板（2），支撑侧板（1）通过若干根连接条固定连接，电气安装板（2）的两侧边分别与支撑侧板（1）固定连接；其特征在于，检测机器人还包括/n损伤探测系统，包括/n相机模块（3），设置在检测机器人后方的上部，拍摄叶片表面；/n相控阵超声模块（4），包括工控机主机（41）和相控阵超声探头（42），工控机主机（41）固定在电气安装板（2）上，超声探头（42）设置于检测机器人底部；超声探头（42）通过超声信号线束与工控机主机（41）连接；/n运动控制系统，包括/n吸盘组件（5），通过气压差使得检测机器人吸附停驻于风电叶片上；/n电动气缸（7），通过气缸连接板与吸盘组件（5）和超声探头（42）连接，控制吸盘组件（5）与超声探头（42）垂直运动；/n直线运动单元，通过气缸连接板与吸盘组件（5）和超声探头（42）连接，控制吸盘组件（5）与超声探头（42）水平位移；/n数据传输系统，包括/n下位机与上位机，下位机的图像信息通过无线与上位机实时通讯，下位机的超声信号通过网线与上位机实时通讯。/n

【技术特征摘要】
1.一种在役叶片损伤检测机器人，以检测机器人工作行程方向为前方，包括两个支撑侧板（1）、电气安装板（2），支撑侧板（1）通过若干根连接条固定连接，电气安装板（2）的两侧边分别与支撑侧板（1）固定连接；其特征在于，检测机器人还包括
损伤探测系统，包括
相机模块（3），设置在检测机器人后方的上部，拍摄叶片表面；
相控阵超声模块（4），包括工控机主机（41）和相控阵超声探头（42），工控机主机（41）固定在电气安装板（2）上，超声探头（42）设置于检测机器人底部；超声探头（42）通过超声信号线束与工控机主机（41）连接；
运动控制系统，包括
吸盘组件（5），通过气压差使得检测机器人吸附停驻于风电叶片上；
电动气缸（7），通过气缸连接板与吸盘组件（5）和超声探头（42）连接，控制吸盘组件（5）与超声探头（42）垂直运动；
直线运动单元，通过气缸连接板与吸盘组件（5）和超声探头（42）连接，控制吸盘组件（5）与超声探头（42）水平位移；
数据传输系统，包括
下位机与上位机，下位机的图像信息通过无线与上位机实时通讯，下位机的超声信号通过网线与上位机实时通讯。


2.根据权利要求1所述的一种在役叶片损伤检测机器人，其特征在于，所述的吸盘组件（5）包括吸盘（55）、真空泵、吸盘连接板（56）、吸盘连接杆（57）和五通电磁阀；真空泵和五通电磁阀均与吸盘（55）电连接，电动气缸（7）与吸盘连接板（56）固定连接，吸盘连接杆（57）的一端与吸盘（55）连接，吸盘连接杆（57）的另一端与吸盘连接板（56）固定连接。


3.根据权利要求2所述的一种在役叶片损伤检测机器人，其特征在于，所述的吸盘组件（5）包括第一吸盘组件（51）、第二吸盘组件（52）、第三吸盘组件（53）和第四吸盘组件（54）；第一吸盘组件（51）与一个支撑侧板（1）固定连接，设置在检测机器人外部的前方；第二吸盘组件（52）与另一个支撑侧板（1）固定连接，设置在检测机器人外部的后方；第三吸盘组件（53）和第四吸盘组件（54）通过吸盘连接板（56）分别固定连接在气缸连接板的两端。


4.根据权利要求3所述的一种在役叶片损伤检测机器人，其特征在于，所述的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，罗勇水，陈棋，赵建立，王斌锐，周晓亮，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33