风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，包括机器人本体，机器人本体设有行走装置、视觉检测装置、移动装置和控制装置；视觉检测装置用于采集风电叶片飞边轮廓图像并发送到控制装置；控制装置用于根据风电叶片飞边轮廓图像生成切割路径空间曲线和打磨路径空间曲线并发送到移动装置；移动装置上设有适配于切割器和打磨器的末端执行器，用于根据切割路径空间曲线或打磨路径空间曲线将末端执行器移动到风电叶片飞边一侧进行切割或打磨动作；行走装置与控制装置连接，用于驱使机器人本体绕风电叶片行走。具有自动切割和自动打磨功能，加工过程无需过多人工控制，产生的粉尘由集尘器收集，保证加工现场环保与工人健康。人健康。人健康。

Integrated robot for automatic cutting and grinding of wind turbine blade flash

【技术实现步骤摘要】
风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人


[0001]本技术涉及机器人
，特别是涉及风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人。

技术介绍

[0002]当今世界经济高速发展，能源需求量逐年增长。作为清洁能源之一，风力发电技术越来越受到世界各国的重视。而风力发电机叶片作为风力发电机的关键零部件，其性能决定着风力发电机的寿命。
[0003]大型风电叶片的生产过程包括真空灌注、固化脱模、表面处理、腻子修补固化、腻子打磨除尘、喷涂底漆、修补缺陷喷涂面漆。其中，在合模过程会产生飞边，其主要成分是玻纤布(玻璃纤维)和结构胶(环氧树脂)。在叶片脱模之后，需要对飞边进行切割打磨，以满足后续上漆要求。风电叶片常见长度为20
‑
90m，目前最长的风电叶片已达到160m，叶片水平放置时飞边高度差可达到2.3m，飞边长度长，高度变化大。飞边打磨会产生大量粉尘，吸入后会对工人身体健康造成威胁。
[0004]目前飞边切割打磨通常依赖人工，效率低，质量不稳定，产生的粉尘严重影响工人的身体健康。
[0005]因此有必要研发风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，以完善风电叶片智能化生产工艺，提升工作效率和加工质量。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是：提供风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，具有自动切割和自动打磨功能，提升了工作效率和加工质量。
[0007]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0008]风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，包括机器人本体，机器人本体设有行走装置、视觉检测装置、移动装置和控制装置；
[0009]视觉检测装置用于采集风电叶片飞边轮廓图像并发送到控制装置；
[0010]控制装置用于根据风电叶片飞边轮廓图像生成切割路径空间曲线和打磨路径空间曲线并发送到移动装置；
[0011]移动装置上设有适配于切割器和打磨器的末端执行器，用于根据切割路径空间曲线或打磨路径空间曲线将末端执行器移动到风电叶片飞边一侧进行切割或打磨动作；
[0012]行走装置与控制装置连接，用于驱使机器人本体绕风电叶片行走。
[0013]进一步，移动装置上设有恒力浮动装置，恒力浮动装置与末端执行器连接。
[0014]进一步，移动装置包括设于行走装置上的第一升降装置和设于第一升降装置上的五自由度打磨工作台，恒力浮动装置设于五自由度打磨工作台上。
[0015]进一步，五自由度打磨工作台包括安装于第一升降装置上的第二升降装置、安装于第二升降装置上的左右移动装置、安装于左右移动装置上的前后移动装置和安装于前后
移动装置末端的双轴回转装置，恒力浮动装置设于双轴回转装置上。
[0016]进一步，第二升降装置包括安装于第一升降装置上的升降伺服电机和连接于升降伺服电机的丝杆升降机，丝杆升降机与左右移动装置连接。
[0017]进一步，左右移动装置包括与丝杆升降机连接的滑块型直线滑台、位于滑块型直线滑台一侧的直线导轨和滑动连接于直线导轨的滑块，滑块型直线滑台连接于滑块，用于驱动滑块在直线导轨上左右移动，滑块与前后移动装置连接。
[0018]进一步，前后移动装置包括安装于滑块上的轴杆型直线滑台和燕尾槽导轨、滑动连接于燕尾槽导轨的前伸臂，轴杆型直线滑台连接于前伸臂，用于驱动前伸臂在燕尾槽导轨上前后移动，前伸臂与双轴回转装置连接。
[0019]进一步，双轴回转装置包括连接于前伸臂的第一单轴回转装置和连接于第一单轴回转装置的第二单轴回转装置，恒力浮动装置连接于第二单轴回转装置，第一单轴回转装置和第二单轴回转装置的转轴互相垂直。
[0020]进一步，末端执行器上方设有吸尘罩并连接气管至集尘器。
[0021]进一步，控制装置包括视觉检测处理器和电控机，视觉检测处理器分别与视觉检测装置和电控机连接，电控机与行走装置连接。
[0022]风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人的切割打磨方法，包括以下步骤，控制行走装置驱使机器人本体绕风电叶片行走；
[0023]获取风电叶片飞边轮廓图像；
[0024]根据风电叶片飞边轮廓图像生成切割路径空间曲线和打磨路径空间曲线；
[0025]发送切割路径空间曲线和打磨路径空间曲线到移动装置，以使移动装置根据切割路径空间曲线或打磨路径空间曲线将末端执行器移动到风电叶片飞边一侧进行切割或打磨动作。
[0026]进一步，所述风电叶片飞边轮廓图像由视觉检测装置采集并发送到控制装置。
[0027]进一步，移动末端执行器时，通过第一升降装置快速完成空间粗定位，通过五自由度打磨工作台实现精细定位。开始工作前，由于末端执行器与待切割打磨飞边之间可能相距较远，如果直接通过五自由度打磨工作台来移动末端执行器，则移动速度较慢，耗费移动时间较多。本技术采用分段式定位，首先通过粗定位装置(第一升降装置)进行快速的竖直方向上的升降，使五自由度打磨工作台快速升至待切割打磨飞边附近，在短时间内完成空间粗定位；然后通过精定位装置(五自由度打磨工作台)根据实际情况进行前后、左右、上下、旋转等动作以贴近待切割打磨飞边，实现空间精细定位，不仅结构上具有更高的刚度，而且节省定位时间，运动规划更加简单，成本更低。
[0028]进一步，切割过程按照分段式进行，切割路径空间曲线包括多段切割路径。当一段叶片飞边完成切割或打磨后，行走装置驱使机器人移动到下一段进行切割。
[0029]进一步，切割路径空间曲线中的每段切割路径末端设有退刀路径，以在完成切割本段飞边后，切割刀具按照退刀路径退刀出来。等行走装置驱使机器人移动到下一段后，切割刀具重新启动进行下一段飞边切割，避免了切割下一段飞边的时候刀具发生干涉。
[0030]或者，切割和打磨过程均按照连续式进行，行走装置一边向前移动，末端执行器同步进行切割或打磨动作。
[0031]进一步，切割工作全部完成后，行走装置驱使机器人返回到切割起点处以开始进
行打磨工作。
[0032]进一步，机器人返回到切割起点处时，通过视觉检测装置的反馈，移动装置自动调节至适合打磨风电叶片飞边的位置，无需人工调整。
[0033]总的说来，本技术具有如下优点：
[0034]1、机器人在结构上具有足够的刚性，能同时满足切割和打磨的要求；可更换末端执行机构，更换切割片可完成风电叶片飞边切割，更换纱布轮可完成风电叶片飞边余量打磨。故一台机器人集成飞边切割和飞边余量打磨的功能，无需多台机器组合完成飞边自动切割打磨，从而降低工厂应用自动化成本。
[0035]2、具有视觉模块，能自动识别飞边，并分析出用于风电叶片飞边切割的空间曲线，能分析出用于风电叶片飞边打磨的空间曲线，能检测打磨的结果是否满足工艺的要求并确定是否需要再次打磨；具有多轴打磨机器人结构，能根据视觉模块识别的空间曲线规划打磨路径，并完成打磨动作；打磨机器人末端搭载恒力轴向浮动装置，能保持恒力打磨，能保证打磨效果；A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，其特征在于：包括机器人本体，机器人本体设有行走装置、视觉检测装置、移动装置和控制装置；视觉检测装置用于采集风电叶片飞边轮廓图像并发送到控制装置；控制装置用于根据风电叶片飞边轮廓图像生成切割路径空间曲线和打磨路径空间曲线并发送到移动装置；移动装置上设有适配于切割器和打磨器的末端执行器，用于根据切割路径空间曲线或打磨路径空间曲线将末端执行器移动到风电叶片飞边一侧进行切割或打磨动作；行走装置与控制装置连接，用于驱使机器人本体绕风电叶片行走。2.按照权利要求1所述的风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，其特征在于：移动装置上设有恒力浮动装置，恒力浮动装置与末端执行器连接。3.按照权利要求2所述的风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，其特征在于：移动装置包括设于行走装置上的第一升降装置和设于第一升降装置上的五自由度打磨工作台，恒力浮动装置设于五自由度打磨工作台上。4.按照权利要求3所述的风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，其特征在于：五自由度打磨工作台包括安装于第一升降装置上的第二升降装置、安装于第二升降装置上的左右移动装置、安装于左右移动装置上的前后移动装置和安装于前后移动装置末端的双轴回转装置，恒力浮动装置设于双轴回转装置上。5.按照权利要求4所述的风电叶片飞边自动切割打磨一体化机器人，其特征在于：第二升降装置包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈扬枝，林炜佳，鄞伟杰，黄律文，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：