一种风电叶片自动辊涂设备及辊涂控制方法技术

本发明专利技术涉及一种风电叶片自动辊涂设备及辊涂控制方法，辊涂设备包括涂漆工具、控制系统、AGV小车、机械臂和油漆供给系统。通过机械臂的动作状态实现自动辊涂，机械臂分为初始态、检测态和辊涂态。初始态时机械臂收回，避免AGV小车与叶片外形或支架发生碰撞。检测态时设定AGV小车与叶片之间的距离，机械臂伸出，调节各轴达到设定的姿态。辊涂态时涂漆工具伸出，机械臂调整末端涂漆工具角度，滑台调整辊筒与叶片的距离。机械臂带动辊筒沿叶片上下运动进行辊涂。本发明专利技术自动识别叶片位置，规划作业路线，自动调整涂漆工具的位置和角度，并定量向涂漆工具供漆，实现了对风电叶片均匀、精确辊涂，提高了涂漆质量，降低了操作人员的劳动强度。动强度。动强度。

【技术实现步骤摘要】
一种风电叶片自动辊涂设备及辊涂控制方法


[0001]本专利技术属于机械加工
，涉及一种风电叶片自动辊涂设备及辊涂控制方法。

技术介绍

[0002]随着风电技术的不断发展，大容量机组的发展已经逐步确立了其在风电行业中的地位。风力发电的陆上风场大多位于气候比较苛刻的风沙冲击区域，强紫外辐射及昼夜温差大。海上风场则长年位于高湿度、高盐碱腐蚀的环境中，因此风电叶片出厂前必须在表面涂上专用涂料。目前，风电叶片的涂漆生产过程中，主要存在的问题是：叶片表面涂漆工序目前主要采用人工手工辊涂，人员需使用长杆辊筒一边蘸漆一边辊涂，至少需要3名工人使用三个不同的辊筒，实现上漆、抹匀、漆面平整的操作，作业时间长，油漆对操作人员的身体健康存在损害，叶片表面干膜成型质量不易把控，受人为因素影响较大，容易造成质量问题。
[0003]专利CN104275264A、CN108339685A、CN211303575U对风力发电机的零部件采用辊涂设备进行涂装作业，但由于风电叶片的特殊性，尺寸远比其他部件大，在厂房内移动困难，设备难以对叶片整体实现涂装。同时风电叶片专用涂料价格较高，而辊涂会造成20％的涂料浪费，生产成本较高，且对环境存在危害，需要修建专用大型漆房封闭作业。
[0004]专利CN211865562U使用辊涂设备对风电叶片进行涂装作业，但是需要安装在风电机组的塔筒上，用于在役机组叶片的现场维护，不适用于风电叶片生产时的工况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种风电叶片自动辊涂设备，实现对风电叶片均匀、精确辊涂油漆，提高涂漆质量，降低操作人员的劳动强度。本专利技术的另一目的是提供一种风电叶片自动辊涂控制方法，
[0006]本专利技术的技术方案是：风电叶片自动辊涂设备，包括涂漆工具、控制系统、AGV小车、机械臂和油漆供给系统。控制系统、机械臂和油漆供给系统安装在AGV小车上，涂漆工具安装在机械臂的末端。控制系统自动识别叶片位置，规划作业路线，根据对叶片表面的识别，自动调整涂漆工具的位置和角度，按照预设的油漆配方自动进行成分的混合，定量向涂漆工具供漆。涂漆工具通过机械臂各个运动轴的协同运行，在片表面随型移动，完成涂漆作业。
[0007]涂漆工具包括3组辊筒，3组辊筒在水平方向依次等间距排列。每组辊筒包括不锈钢供漆管路、角度调整电机、护罩和安装支架组成。涂漆工具通过机器人加长法兰相连在机械臂的末端，通过机械臂调节涂漆工具位置，通过角度调整电机调节与叶片表面的角度。
[0008]每个单只辊筒由不锈钢供漆管路作为支撑结构并与不锈钢供漆管路连接，辊筒通过两组弹簧机构实现左右偏转，以适应局部叶片表面的曲面，并通过弹簧的变形维持辊筒与叶片之间的压力基本恒定。每组辊筒通过电动滑台前后移动，调节与叶片表面距离，以适
应叶片表面辊涂作业。弹簧机构包括弹簧、导向轴和弹簧护罩。涂漆工具设有四组激光测距传感器，激光测距传感器安装在两端辊筒护罩的外侧和相邻两个辊筒护罩之间，即每组辊筒包含2个激光测距传感器。激光测距传感器与控制系统信号联通。
[0009]本专利技术风电叶片自动辊涂设备的辊涂控制方法，风电叶片自动辊涂通过机械臂的动作状态来实现，机械臂分为初始态、检测态和辊涂态三种状态。初始态和检测态为机械臂固定姿态，辊涂态为机械臂根据需要进行移动。初始态时机械臂收回，避免AGV小车运行过程中与叶片外形或支架发生碰撞。检测态时设定AGV小车与叶片之间的距离，机械臂伸出，调节各轴达到设定的姿态，机械臂末端辊涂机构与地面平行，激光测距传感器检测其与叶片的距离，并与设定距离比较，AGV小车根据计算结果进行位置调整。辊涂态时涂漆工具伸出，机械臂调整末端涂漆工具角度，滑台调整辊筒与叶片的距离。机械臂带动三支辊筒同时沿叶片上下运动进行辊涂。风电叶片自动辊涂的控制过程为：
[0010]⑴
启动设备，人工遥控操作AGV小车以初始态移动到叶根支架处初始位置，AGV小车与叶片保持平行；
[0011]⑵
监测距离，机械臂伸出，设备转为检测态，检测激光测距传感器与风电叶片之间的距离，AGV小车微调以达到设定距离位置；
[0012]⑶
机械臂向叶片上方运动，使涂漆工具达到辊涂位置上方边界处，激光测距传感器检测距离，进行边界识别；
[0013]⑸
机械臂根据检测和计算结果，对辊筒进行微调；
[0014]⑸
油漆供给系统的定量给料泵向辊筒输送油漆，机械臂带动末端涂漆工具沿叶片表面上下运动进行涂漆。在此过程中，激光测距传感器实时检测距离，机械臂和电动滑台实时调节，保持涂漆时辊筒与叶片保持垂直和最佳涂漆距离；
[0015]⑹
为保证对涂漆区域的覆盖，机械臂根据辊涂需要带动涂漆工具多次移动，直到当前工位可达区域全部辊涂完成；
[0016]⑺
判断是否达到设定的距离，如果否，返回步骤
⑶
，如果是，进行下一步；
[0017]⑻
AGV小车位移，进行位置判断，有三种选择，一是完成涂漆任务，结束辊涂；二是AGV小车向前移动一段距离停止，返回到步骤
⑵
,机械臂回到检测态，三是运行过程中检测到叶尖和/或支架，根据检测距离对支架和/或叶尖进行绕行，AGV小车(3)停止；
[0018]⑼
机械臂处于检测态时，如测距传感器识别到叶尖末端，完成当前一侧辊涂作业时，AGV小车发出报警，由人工遥控AGV小车移动到另一侧叶尖处初始位置，重新开始辊涂作业。
[0019]步骤
⑷
辊筒进行微调，使θ1＝θ2＝90
°
，涂漆工具的辊筒垂直于叶片表面；
[0020]其中：
[0021]θ1和θ2为激光测距传感器和叶片表面连线与叶片表面之间的夹角；
[0022]m1和m2为护罩两侧的测距传感器与叶片的距离，mm；
[0023]m3为两侧激光测距传感器安装位置间的距离,mm。
[0024]步骤
⑸
设定最佳涂漆距离L(L为设备调试阶段实验得出)，四组激光测距传感器进行距离检测，得到每组激光测距传感器至叶片表面距离数值。分别计算3支辊筒中心点与叶
片表面的距离li，将li数值与设定的距离比较，并调节电动滑台，使每支辊筒达到最佳涂漆距离L；每个辊筒计算式为：
[0025][0026]式中：
[0027]li为辊筒中心点与叶片表面的距离，mm；
[0028]lsi为每组激光测距传感器至叶片表面距离数，mm；
[0029]△
l为辊筒与测距传感器安装位置间的偏差值，mm。
[0030]步骤
⑹
涂漆工具多次移动辊涂后，机械臂末端沿叶片轴线方向水平移动固定距离d，重复步骤
⑷
和
⑸
，对相邻区域进行涂漆。为保证对上漆区域的覆盖，d小于单只辊筒的宽度。
[0031]本专利技术风电叶片自动辊涂设备及辊涂控制方法，自动识别叶片位置，规划作业路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电叶片自动辊涂设备，其特征是：所述辊涂设备包括涂漆工具(1)、控制系统(2)、AGV小车(3)、机械臂(4)和油漆供给系统(5)，所述控制系统、机械臂和油漆供给系统安装在AGV小车上，所述涂漆工具安装在机械臂的末端；所述控制系统自动识别叶片位置，规划作业路线，根据对叶片表面的识别，自动调整涂漆工具的位置和角度，按照预设的油漆配方自动进行成分的混合，定量向涂漆工具供漆；所述涂漆工具通过机械臂各个运动轴的协同运行，在叶片表面随型移动，完成涂漆作业。2.根据权利要求1所述的风电叶片自动辊涂设备，其特征是：所述涂漆工具(1)包括3组辊筒(7)，3组辊筒在水平方向依次等间距排列；每组辊筒(7)包括不锈钢供漆管路(16)、角度调整电机(13)、护罩(11)和安装支架(10)组成；涂漆工具通过机器人加长法兰(12)相连在机械臂(4)的末端，通过机械臂调节涂漆工具位置，通过角度调整电机(13)调节与叶片表面(9)的角度。3.根据权利要求2所述的风电叶片自动辊涂设备，其特征是：每个单只辊筒(7)由不锈钢供漆管路(16)作为支撑结构并与不锈钢供漆管路连接，辊筒通过两组弹簧机构实现左右偏转，以适应局部叶片表面的曲面，并通过弹簧的变形维持辊筒与叶片之间的压力基本恒定；每组辊筒(7)通过电动滑台(18)前后移动，调节与叶片表面距离，以适应叶片表面辊涂作业。4.根据权利要求3所述的风电叶片自动辊涂设备，其特征是：所述弹簧机构包括弹簧(14)、导向轴(15)和弹簧护罩(17)。5.根据权利要求4所述的风电叶片自动辊涂设备，其特征是：所述涂漆工具(1)设有四组激光测距传感器(8)，所述激光测距传感器安装在两端辊筒(7)护罩(11)的外侧和相邻两个辊筒(7)护罩(11)之间；所述激光测距传感器与控制系统(2)信号联通。6.一种权利要求1所述风电叶片自动辊涂设备的辊涂控制方法其特征是：所述风电叶片自动辊涂通过机械臂(4)的动作状态来实现，所述机械臂分为初始态、检测态和辊涂态三种状态；所述初始态和检测态为机械臂固定姿态，辊涂态为机械臂根据需要进行移动；初始态时机械臂收回，避免AGV小车(3)运行过程中与叶片外形或支架发生碰撞；检测态时设定AGV小车与叶片之间的距离，机械臂伸出，调节各轴达到设定的姿态，机械臂末端辊涂机构与地面平行，激光测距传感器(8)检测其与叶片的距离，并与设定距离比较，AGV小车根据计算结果进行位置调整；辊涂态时涂漆工具伸出，机械臂调整末端涂漆工具角度，滑台调整辊筒与叶片的距离；机械臂带动三支辊筒同时沿叶片上下运动进行辊涂。7.根据权利要求6所述的风电叶片自动辊涂的控制方法，其特征是：所述风电叶片自动辊涂的控制过程为：
⑴
启动设备，人工遥控操作AGV小车(3)以初始态移动到叶根支架处初始位置，AGV小车与叶片保持平行；
⑵
监测距离，机械臂伸出，设备转为检测态，检测激光测距传感器与风电叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国良，崔成勇，陈晓亮，颜晨，李成良，崔俊伟，张振，
申请(专利权)人：中材科技邯郸风电叶片有限公司，
类型：发明
国别省市：