CN103448261A - 一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法。该方法可求出当叶片以旋转中心旋转δ时，左支撑板、右支撑板和中支撑板跟随叶片支撑截面运动到相应位置，从而实现叶片成型中的自动化控制。方法包括左支撑板和右支撑板的控制方法和中支撑板的控制方法两个部分。本发明是研制大型风电叶片缠绕成型设备的关键技术，该方法可推广到直升机螺旋桨叶片、车铣复合加工中心等非回转体弱刚性件成型过程中辅助支撑机构的运动控制。

Description

一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法。

背景技术

复合材料能够通过各个组成材料在性能上的相互协同作用，得到单一材料所无法比拟的优越综合性能。因其重量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳性能好、抗震性好等优点在风电叶片中被普遍采用。目前风机叶片的复合材料成型工艺主要分为开模成型和闭模成型，但两种成型工艺都具有一定的缺陷，不能满足科学研究和现代化快速生产的需要，从而提出了一种铺缠结合的叶片成型方式。在叶片铺缠成型中，叶片芯模在成型设备主轴的带动下围绕旋转中心转动，铺丝头做相应的铺缠运动。在铺缠成型时，芯模两端装夹在主轴上，由于芯模轴向距离一般为径向距离的10倍以上，自身刚性很差因此极易产生弯曲变形，甚至在成型过程中发生断裂。为了提高芯模成型时的刚性，需要在其中部安装辅助支撑装置。但传统的辅助支撑结构一般需要人工调整，调整过程费时，而且调整后支撑的姿态固定不动，只适用于回转体工件，对于叶片这种非回转体零件并不适用。

发明内容

本发明为解决现在技术中的问题，提供一种在大型风机叶片缠绕成型过程中，当采用“V”型支撑方式时，支撑板对风机叶片实时跟随的方法。该方法简单易行，在工业现场利用IPC快速、精准的计算出支撑板随动角度，实现支撑运动控制联动。

本发明的技术思路为：

包含如下步骤：①通过叶片三维模型，获取叶片支撑截面外形轮廓曲线；②确定叶片缠绕成型时的旋转中心，将叶片轮廓曲线以一定的形式保存；③根据DXF文件存储格式获取叶片轮廓点坐标；④选择支撑起始点；⑤对叶片轮廓中的凸凹曲面进行分析；⑥根据“V”型支撑板的长度选择实时支撑方式，计算实时支撑板摆动角度；⑦将计算出的支撑板摆动角度输出给下位机，实现支撑板的摆动，实现支撑板对叶片的运动控制联动。

本发明采用以下具体技术方案予以实现：

本发明是一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法,该控制方法采用上位机与下位机相结合的控制方式。所述中部支撑装置包括左支撑板、右支撑板和中支撑板。所述上位机为工业计算机，其作用是通过运行支撑轨迹计算程序获得支撑板的运动轨迹数据，即叶片旋转到每一时刻时支撑板相应的摆动位置。同时，上位机将所得到的数据在叶片开始旋转前传输给下位机。所述下位机采用翠欧209多轴运动控制器，其作用是将上位机接收来的支撑板运动轨迹数据保存到内存中，当叶片开始旋转，运动控制器实时读取叶片所旋转角度，同时在内存中找到与该角度所对应的支撑板运动位置控制支撑板运动，从而实现控制支撑板对叶片的跟随摆动。

所述上位机所运行的支撑轨迹计算程序利用Microsoft Visual C++6.0编程软件编写，所述支撑轨迹计算程序运行时轨迹的计算方法为是，当叶片以叶片旋转中心旋转角度为δ时，左支撑板、右支撑板和中支撑板跟随叶片支撑截面运动到与叶片相贴合的位置，所述叶片旋转中心位于左支撑板和右支撑板的支撑板摆动中心的正上方，叶片旋转中心到摆动中心的距离为W，整个运动控制方法中叶片位置固定不动，支撑板摆动中心以叶片旋转中心为圆心，做半径为W的圆周运动，左支撑板和右支撑板的杆长为L。

所述的一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法，它包括以下具体步骤：

一、所述左支撑板和右支撑板的摆动角度计算方法相同，具体为：

（1）读取叶片轮廓点坐标，在算法中虚拟建立坐标系

通过叶片芯模三维模型截取芯模支撑截面轮廓图，以及对应的旋转中心，并将叶片芯模支撑截面轮廓曲线以二维多段线形式保存在DXF文件中，根据DXF文件的数据格式特征编写程序代码，提取叶片支撑截面DXF文件数据，得到叶片截面旋转中心点坐标O(x₀,y₀),以顺时针旋转方向顺序依次保存叶片轮廓顶点坐标P(x_Pi,y_Pi)，其中i为叶片轮廓点坐标序号，假设叶片轮廓点个数为S，则i取值1,2,3…S；

（2）求叶尖坐标P_Tip

叶片叶尖点距旋转中心最远，D_Pi=|OP_i|，其中i=1,2,3…S,当D_Pi取最大值D_max时，(x_Pi,y_Pi)为叶片尖点坐标P_Tip(x_Tip,y_Tip)。重新将作P_Tip(x_Tip,y_Tip)为叶片轮廓数据起始点顺时针方向保存各个坐标点，即P_Tip=P₁,…,P_Tip=P_Tip-1；

（3）确定支撑板摆动中心起始位置M₁(x_m1,y_m1)

利用步骤（2）中的叶片尖点坐标P_Tip，选取当叶尖竖直向上时作为叶片旋转的起始位置，此时支撑板摆动中心M₁、叶尖P_Tip和旋转中心O位于同一直线，且M₁位于摆动中心圆上，建立方程求出直线与圆的交点坐标，计算交点到叶片尖点距离，选取最大值时的交点，作为支撑板摆动中心起始点坐标M₁(x_m1,y_m1)；

（4）求支撑板与叶片起始切点P_m

使用步骤（3）中求得的的支撑板摆动中心起始点坐标M₁(x_m1,y_m1)，当M₁P_i与叶片轮廓只存在P_i一个交点时，将此时的P_i为支撑板与叶片的起始切点，求出点P_m(x_Pm,y_Pm)为支撑起与芯模的起始切点；

（5）叶片轮廓曲线中的凹曲面的剔除

方法是以点P_m为起始点，连接P_mP_m+z，通过判断直线P_mP_m+z与叶片轮廓线是否相交，若相交则将P_m+1移动到P_m+2位置继续判断，直到不再相交，则P_m+z为下一支撑点，求出点P_n(x_Pn,y_Pn)作为下一个叶片切点坐标，根据直线P_mP_n与支撑轨迹圆求出支撑中心M₂达到下一个支撑点时的坐标位置，得到直线与圆的交点坐标(x₁,y₁),(x₂,y₂)，计算交点到支撑旋转中心点距离D_i,(i=1,2)，选取最小值时的交点，作为支撑板摆动中心下一点坐标M₂(x_m2,y_m2)；

（6）计算摆动中心运动的夹角α

利用步骤（5）求出的新摆动中心点M₂(x_m2,y_m2)，根据余弦定理，已知三点坐标计算摆杆由坐标M₁(x_m1,y_m1)运动到新摆动中心M₂(x_m2,y_m2)过程中叶片需要转动的角度α，即∠M₂OM₁；

（7）判断支撑方式

以支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)与支撑点P_m的距离D_L进行支撑方式的选择：

（8）叶片与支撑板相切

当满足步骤（7）中的条件①时，支撑板摆动角度θ为∠OM₁P_m；

（9）支撑板尖端支撑叶片芯模

当满足步骤（7）中的条件②时：

（A）支撑板尖端滑轮半径为r，滑轮圆心为O_O，叶片旋转中心坐标为O(x_O,y_O)，设当D_L=L时，叶片与支撑板接触的轮廓点坐标为P₁(x₁,y₁)，支撑板旋转中心坐标M₁(x_m1,y_m1)，求出再次临界位置时，滑轮圆心O_O的坐标为O_O(x_OO,y_OO)；

（B）根据步骤（9）中（A）步结果，此时，在支撑板对叶片的支撑过程中，支撑板尖端圆心O_O环绕叶片轮廓曲线做定长为r的运动，求出叶片轮廓点P_i在支撑板尖端圆心O_O运动轨迹上的各个投影坐标P_i’(x_i’,y_i’)，其中i=1,2…从而求出支撑板尖端圆心O_O的运动轨迹为：①在O_OP₁’段为以P₁为圆心以r为半径的一段圆弧，②在P₁’P₂’、P₂’P₃’…段为直线段；

（C）根据步骤（9）中（B）步骤结果此时支撑板尖端圆心点O_O到支撑板摆动中心M₁的距离O_OM₁为定值：|O_O M₁|=（（x_OO-x_m1）²+（y_OO-y_m1）²）^1/2，当支撑板摆动中心M₁围绕叶片旋转中心相对转动时，支撑板尖端圆心O_O的坐标点，可通过以支撑板摆动中心M₁为圆心，|O_O M₁|为半径的圆同支撑板尖端圆心O_O的运动轨迹，即O_O’P₁’、P₁’P₂’、P₂’P₃’…的交点求出；

（D）支撑板的摆动角度θ=OM₁x_OO-γ，其中γ为定值γ=arctan(r/L)

（10）保存数据

根据步骤（7）选择相应的支撑方式，计算支撑板的摆动角度θ，保存叶片处于此位置时的摆动角度，假设算法精度为δ，即支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)以叶片旋转中心为圆心，做半径为W的圆上顺时针转动δ，返回步骤（7）继续计算，当支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)转动的角度N×δ≥α时，其中N为步骤（7）的执行次数，返回步骤（5）计算，当M₁旋转的总角度大于360°时，停止计算；

一次计算完成后，反向保存叶片轮廓坐标，即P_Tip=P₁,…,P_Tip+1=P_S，重新计算求出左支撑板摆动轨迹，当计算完成后，逆向输出各摆动角度与右支撑板摆动角度对应，即当算法精度为δ时，θ_Lift[3600-n]与θ_Right[n]对应；

二、中支撑板运动轨迹的计算方法为：

（1）建立坐标系，确定初始位置

确定叶片旋转时的初始位置，转变坐标系以叶片旋转中心为原点，平移叶片轮廓坐标点到新坐标系，转换完的叶片轮廓点坐标为Pi(x_Pi-xo,y_Pi-yo),其中i=1,2,3...S,旋转叶片使叶尖P_Tip竖直向上，求得新的叶片轮廓点坐标P(Xi,Yi)，其中i=1,2,3...S,求Yi最小值，则中支撑板3距叶片旋转中心高度为d=-Yi，保存d值；

（2）旋转叶片

假设叶片旋转精度为δ，即将步骤（1）中的芯模轮廓点坐标P(Xi,Yi)围绕原点逆时针旋转δ得到新的叶片轮廓点坐标P(Xi,Yi),其中i=1,2,3...S,求Yi最小值，则中支撑板3距叶片旋转中心高度为d=-Yi，保存d值；

（3）循环保存

重复步骤（2），直到叶片旋转360°停止运算。

上述的一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法，所述旋转角度δ为一个变量，它决定了算法的精度，同时也决定了控制精度，通过所述算法编写的程序计算得到的是叶片旋转任意角度时，左、右支撑板以竖直方向为起点，分别远离叶片方向所需要摆动的角度值，中支撑板运动的高度为竖直方向上远离旋转中心5的值，三个支撑板计算得到的数据个数均为360/δ个。

上述的一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法中所述中部支撑装置为专利申请号为201310373101.9、发明名称为“一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置”的专利申请中所述的装置。

本发明与现有技术相比具有以下显著的效果和优点：

本发明装置叶片芯模在主轴的带动下旋转，支撑结构位于芯模中部，当芯模旋转时，左支撑与右支撑对芯模形成“V”型支撑，根据芯模姿态自动调整两支撑夹角，中支撑实时托住芯模底端，贴合芯模轮廓做竖直方向上的往复运动，以减小芯模与左、右支撑之间的摩擦力。基于此种支撑方式下，支撑板运动轨迹算法成为实现对支撑板运动自动化控制的关键技术之一。

本发明装置可靠性高，综合功能更强，能够满足在叶片回转成型过程中能够对非回转体轮廓截面实时支撑，能克服普通叶片支撑装置刚性差和难于自动化控制的缺陷，生产效率高，生产能力大，产品质量稳定，无需人工手动调整等。

附图说明

图1为本发明中部支撑装置安装位置示意图。

图2为本发明中部支撑装置结构示意图。

图3为本发明左、右支撑板摆动情况示意图。

图4为本发明支撑板对叶片凹曲面支撑情况示意图。

图5为本发明左支撑板结构示意图。

图6为本发明中支撑板结构示意图。

图7为本发明支撑装置简化模型。

图中：1.左支撑板；2.右支撑板；3.中支撑板；4.叶片；5.旋转中心；6.支撑板摆动中心；7.叶片支撑截面；8.支撑板；9.A滑轮；10.B滑轮；11.钢带

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图7。

本发明是一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法,该控制方法采用上位机与下位机相结合的控制方式。参见图1、2所示，所述中部支撑装置包括左支撑板1、右支撑板2和中支撑板3。所述上位机为工业计算机，其作用是通过运行支撑轨迹计算程序获得支撑板的运动轨迹数据，即叶片旋转到每一时刻时支撑板相应的摆动位置。同时，上位机将所得到的数据在叶片开始旋转前传输给下位机。所述下位机采用翠欧209多轴运动控制器，其作用是将上位机接收来的支撑板运动轨迹数据保存到内存中，当叶片开始旋转，运动控制器实时读取叶片所旋转角度，同时在内存中找到与该角度所对应的支撑板运动位置控制支撑板运动，从而实现控制支撑板对叶片的跟随摆动。

所述大型风电叶片成型过程中中部支撑装置，其左、右支撑板摆动的特点为：

参见图3所示

叶片支撑截面的形状为典型非回转体结构，其表面曲线既有凸曲面又有凹曲面。针对芯模截面特点选择三杆式支撑方式，可时刻保证支撑板对芯模的支撑作用。采用三杆式支撑方式时，左右支撑板对叶片支撑形式主要分为两种情况：

1）支撑板与叶片相切，若此时切点处叶片表面为凸曲面，则支撑板贴合叶片表面轮廓曲线连续运动，当叶片表面由凸曲面转变为凹曲面时，支撑板与叶片切点跳过凹曲面向下一段凸曲面连续过渡。参见图4所示，图中虚线部分某一时刻叶片与支撑板的姿态，实线部分为下一时刻叶片与支撑板运动后的姿态。例如某一时刻支撑板与叶片支撑截面相切于A点，由于BC段为凹曲面，当叶片旋转一定角度后，支撑板与叶片支撑截面相切于B、C两点，跳过凹曲面实现支撑的连续性。

2）通过支撑板尖端对叶片进行支撑，当支撑板长度不足与芯模相切时，通过支撑板尖端对叶片进行支撑。参见图5、6所示，为消除情况1）时，由于叶片重力引起的叶片与支撑板间的压力，在支撑板表面安装钢带11，钢带11缠绕在A滑轮9和B滑轮10上，同时钢带11平面与支撑板的摆动中心6位于同一平面上。当支撑板与叶片相切时，即叶片与钢带11贴合，叶片旋转带动钢带运动，从而将叶片与支撑板间的滑动摩擦转变为A、B滑轮的滚动摩擦。

根据支撑板结构建立支撑简化模型参见图7所示。左、右支撑板的摆动中心位于旋转中心正下方，距离为W。左支撑板和右支撑板的杆长为L，支撑板顶端A滑轮9半径为r。

所述上位机所运行的支撑轨迹计算程序，其程序算法是：

根据所述支撑板的摆动特点，利用Microsoft Visual C++6.0编程上位机所运行的支撑轨迹计算程序。所述支撑轨迹计算程序运行时轨迹的计算方法为是，当叶片4以叶片旋转中心5旋转δ时，左支撑板1、右支撑板2和中支撑板3跟随叶片4支撑截面运动到与叶片相贴合的位置。叶片旋转中心5位于左支撑板1和右支撑板2摆动中心6的正上方，相距为W，整个方法中叶片4位置固定不动，支撑板摆动中心6以叶片旋转中心5为圆心，做半径为W的圆周运动，左支撑板1和右支撑板2的杆长为L，其具体步骤如下：

左支撑板1和右支撑板2的摆动角度计算方法

（1）读取叶片轮廓点坐标，在算法中虚拟建立坐标系

通过叶片芯模三维模型截取芯模支撑截面轮廓图，以及对应的旋转中心，并将叶片芯模支撑截面轮廓曲线以二维多段线形式保存在DXF文件中，根据DXF文件的数据格式特征编写程序代码，提取叶片支撑截面DXF文件数据，得到叶片截面旋转中心点坐标O(x₀,y₀),以顺时针旋转方向顺序依次保存叶片轮廓顶点坐标P(x_Pi,y_Pi)，其中i为叶片轮廓点坐标序号，假设叶片轮廓点个数为S，则i取值1,2,3…S。

（2）求叶尖坐标P_Tip

叶片叶尖点距旋转中心最远，D_Pi=|OP_i|，其中i=1,2,3…S,当D_Pi取最大值D_max时，(x_Pi,y_Pi)为叶片尖点坐标P_Tip(x_Tip,y_Tip)。重新将作P_Tip(x_Tip,y_Tip)为叶片轮廓数据起始点顺时针方向保存各个坐标点，即P_Tip=P₁,…,P_Tip=P_Tip-1。

（3）确定支撑板摆动中心起始位置M₁(x_m1,y_m1)

利用步骤（2）中的叶片尖点坐标P_Tip，选取当叶尖竖直向上时作为叶片旋转的起始位置，此时支撑板摆动中心、叶尖P_Tip和旋转中心O位于同一直线，且M₁位于摆动中心圆上，建立方程求出直线与圆的交点坐标，计算交点到叶片尖点距离，选取最大值时的交点，作为支撑板摆动中心起始点坐标M₁(x_m1,y_m1)。

（4）求支撑板与叶片起始切点P_m

使用步骤（3）中求得的的支撑板摆动中心起始点坐标M₁(x_m1,y_m1)，当M₁P_i与叶片轮廓只存在P_i一个交点时，将此时的P_i为支撑板与叶片的起始切点，求出点P_m(x_Pm,y_Pm)为支撑起与芯模的起始切点。

（5）叶片轮廓曲线中的凹曲面的剔除

方法是以点P_m为起始点，连接P_mP_m+z，通过判断直线P_mP_m+z与叶片轮廓线是否相交，若相交则将P_m+1移动到P_m+2位置继续判断，直到不再相交，则P_m+z为下一支撑点，求出点P_n(x_Pn,y_Pn)作为下一个叶片切点坐标。根据直线P_mP_n与支撑轨迹圆求出支撑中心M₂达到下一个支撑点时的坐标位置，得到直线与圆的交点坐标(x₁,y₁),(x₂,y₂)。计算交点到支撑旋转中心点距离D_i,(i=1,2)，选取最小值时的交点，作为支撑板摆动中心下一点坐标M₂(x_m2,y_m2)。

（6）计算摆动中心运动的夹角α

利用步骤（5）求出的新摆动中心点M₂(x_m2,y_m2)，根据余弦定理，已知三点坐标计算摆杆由坐标M₁(x_m1,y_m1)运动到新摆动中心M₂(x_m2,y_m2)过程中叶片需要转动的角度α，即∠M₂OM₁。

（7）判断支撑方式

以支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)与支撑点P_m的距离D_L进行支撑方式的选择：

（8）叶片与支撑板相切

当满足步骤（7）中的条件①时，支撑板摆动角度θ为∠OM₁P_m。

（9）支撑板尖端支撑叶片芯模

当满足步骤（7）中的条件②时：

（A）支撑板尖端滑轮半径为r，滑轮圆心为O_O，叶片旋转中心坐标为O(x_O,y_O)，设当D_L=L时，叶片与支撑板接触的轮廓点坐标为P₁(x₁,y₁)，支撑板旋转中心坐标M₁(x_m1,y_m1)，求出再次临界位置时，滑轮圆心O_O的坐标为O_O(x_OO,y_OO)。

（B）根据步骤（9）中（A）步结果，此时，在支撑板对叶片的支撑过程中，支撑板尖端圆心O_O环绕叶片轮廓曲线做定长为r的运动。求出叶片轮廓点P_i在支撑板尖端圆心O_O运动轨迹上的各个投影坐标P_i’(x_i’,y_i’)，其中i=1,2…从而求出支撑板尖端圆心O_O的运动轨迹为：①在O_OP₁’段为以P₁为圆心以r为半径的一段圆弧。②在P₁’P₂’、P₂’P₃’…段为直线段。

（C）根据步骤（9）中（B）步结果此时支撑板尖端圆心点O_O到支撑板摆动中心M₁的距离O_OM₁为定值：|O_O M₁|=（（x_OO-x_m1）²+（y_OO-y_m1）²）^1/2。当支撑板摆动中心M₁围绕叶片旋转中心相对转动时，支撑板尖端圆心O_O的坐标点，可通过以支撑板摆动中心M₁为圆心，|O_OM₁|为半径的圆同支撑板尖端圆心O_O的运动轨迹，即O_O’P₁’、P₁’P₂’、P₂’P₃’…的交点求出。

（D）支撑板的摆动角度θ=OM₁x_OO-γ，其中γ为定值γ=arctan(r/L)

（10）保存数据

根据步骤（7）选择相应的支撑方式，计算支撑板的摆动角度θ，保存叶片处于此位置时的摆动角度。假设算法精度为δ，即支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)以叶片旋转中心为圆心，做半径为W的圆上顺时针转动δ，返回步骤（7）继续计算。当支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)转动的角度N×δ≥α时，其中N为步骤（7）的执行次数，返回步骤（5）计算。当M₁旋转的总角度大于360°时，停止计算。

一次计算完成后，反向保存叶片轮廓坐标，即P_Tip=P₁,…,P_Tip+1=P_S，重新计算求出左支撑板摆动轨迹。当计算完成后，逆向输出各摆动角度与右支撑板摆动角度对应，即当算法精度为δ时，θ_Lift[3600-n]与θ_Right[n]对应。

中支撑板运动轨迹计算方法

（1）建立坐标系，确定初始位置

确定叶片旋转时的初始位置，转变坐标系以叶片旋转中心为原点，平移叶片轮廓坐标点到新坐标系，转换完的叶片轮廓点坐标为Pi(x_Pi-xo,y_Pi-yo),其中i=1,2,3...S,旋转叶片使叶尖P_Tip竖直向上，求得新的叶片轮廓点坐标P(Xi,Yi)，其中i=1,2,3...S,求Yi最小值，则中支撑板3距叶片旋转中心高度为d=-Yi，保存d值。

（2）旋转叶片

假设叶片旋转精度为δ，即将步骤（1）中的芯模轮廓点坐标P(Xi,Yi)围绕原点逆时针旋转δ得到新的叶片轮廓点坐标P(Xi,Yi),其中i=1,2,3...S,求Yi最小值，则中支撑板3距叶片旋转中心高度为d=-Yi，保存d值。

（3）循环保存

重复步骤（2），直到叶片旋转360°停止运算。

三个支撑板计算得到的数据个数均为360/δ个。

所述大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法中，其下位机控制方法是：

在叶片旋转之前，下位机接受由上位机传输而来的三个支撑板运动数据，并将其保存到内存中。当叶片加工程序开始运行，叶片开始旋转，下位机读取叶片瞬时旋转角度，并从内存中读取与之相对应的三个支撑板的瞬时位置，控制支撑板电机运转，从而实现支撑板对叶片的随动。

Claims (5)

1.一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法,其特征是该控制方法采用上位机与下位机相结合的控制方式，所述中部支撑装置包括左支撑板(1)、右支撑板(2)和中支撑板(3)；所述上位机为工业计算机，其作用是通过运行支撑轨迹计算程序获得支撑板的运动轨迹数据，即叶片旋转到每一时刻时支撑板相应的摆动位置，同时，上位机将所得到的数据在叶片开始旋转前传输给下位机，所述下位机采用翠欧209多轴运动控制器，其作用是将上位机接收来的支撑板运动轨迹数据保存到内存中，当叶片开始旋转，运动控制器实时读取叶片所旋转角度，同时在内存中找到与该角度所对应的支撑板运动位置控制支撑板运动，从而实现控制支撑板对叶片的跟随摆动。

2.如权利要求1所述的一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法，其特征是，所述上位机所运行的支撑轨迹计算程序利用Microsoft Visual C++6.0编程软件编写，所述支撑轨迹计算程序运行时轨迹的计算方法为是，当叶片(4)以叶片旋转中心(5)旋转角度为δ时，左支撑板(1)、右支撑板(2)和中支撑板(3)跟随叶片(4)支撑截面运动到与叶片相贴合的位置，所述叶片旋转中心(5)位于左支撑板(1)和右支撑板(2)的支撑板摆动中心(6)的正上方，叶片旋转中心（5）到摆动中心（6）的距离为W，整个支撑轨迹计算算法中叶片(4)位置固定不动，支撑板摆动中心(6)以叶片旋转中心(5)为圆心，做半径为W的圆周运动，左支撑板(1)和右支撑板(2)的杆长为L。

3.如权利要求1所述的一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法，其特征是，它包括以下具体步骤：

所述左支撑板(1)和右支撑板(2)的摆动角度计算方法相同，具体为：

（1）读取叶片轮廓点坐标，在算法中虚拟建立坐标系

通过叶片芯模三维模型截取芯模支撑截面轮廓图，以及对应的旋转中心，并将叶片芯模支撑截面轮廓曲线以二维多段线形式保存在DXF文件中，根据DXF文件的数据格式特征编写程序代码，提取叶片支撑截面DXF文件数据，得到叶片截面旋转中心点坐标O(x₀,y₀),以顺时针旋转方向顺序依次保存叶片轮廓顶点坐标P(x_Pi,y_Pi)，其中i为叶片轮廓点坐标序号，假设叶片轮廓点个数为S，则i取值1,2,3…S；

（2）求叶尖坐标P_Tip

叶片叶尖点距旋转中心最远，D_Pi=|OP_i|，其中i=1,2,3…S,当D_Pi取最大值D_max时，(x_Pi,y_Pi)为叶片尖点坐标P_Tip(x_Tip,y_Tip)。重新将作P_Tip(x_Tip,y_Tip)为叶片轮廓数据起始点顺时针方向保存各个坐标点，即P_Tip=P₁,…,P_Tip=P_Tip-1；

（3）确定支撑板摆动中心起始位置M₁(x_m1,y_m1)

利用步骤（2）中的叶片尖点坐标P_Tip，选取当叶尖竖直向上时作为叶片旋转的起始位置，此时支撑板摆动中心M₁、叶尖P_Tip和旋转中心O位于同一直线，且M₁位于摆动中心圆上，建立方程求出直线与圆的交点坐标，计算交点到叶片尖点距离，选取最大值时的交点，作为支撑板摆动中心起始点坐标M₁(x_m1,y_m1)；

（4）求支撑板与叶片起始切点P_m

使用步骤（3）中求得的的支撑板摆动中心起始点坐标M₁(x_m1,y_m1)，当M₁P_i与叶片轮廓只存在P_i一个交点时，将此时的P_i为支撑板与叶片的起始切点，求出点P_m(x_Pm,y_Pm)为支撑起与芯模的起始切点；

（5）叶片轮廓曲线中的凹曲面的剔除

方法是以点P_m为起始点，连接P_mP_m+z，通过判断直线P_mP_m+z与叶片轮廓线是否相交，若相交则将P_m+1移动到P_m+2位置继续判断，直到不再相交，则P_m+z为下一支撑点，求出点P_n(x_Pn,y_Pn)作为下一个叶片切点坐标，根据直线P_mP_n与支撑轨迹圆求出支撑中心M₂达到下一个支撑点时的坐标位置，得到直线与圆的交点坐标(x₁,y₁),(x₂,y₂)，计算交点到支撑旋转中心点距离D_i,(i=1,2)，选取最小值时的交点，作为支撑板摆动中心下一点坐标M₂(x_m2,y_m2)；

（6）计算摆动中心运动的夹角α

利用步骤（5）求出的新摆动中心点M₂(x_m2,y_m2)，根据余弦定理，已知三点坐标计算摆杆由坐标M₁(x_m1,y_m1)运动到新摆动中心M₂(x_m2,y_m2)过程中叶片需要转动的角度α，即∠M₂OM₁；

（7）判断支撑方式

以支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)与支撑点P_m的距离D_L进行支撑方式的选择：

（8）叶片与支撑板相切

当满足步骤（7）中的条件①时，支撑板摆动角度θ为∠OM₁P_m；

（9）支撑板尖端支撑叶片芯模

当满足步骤（7）中的条件②时：

（A）支撑板尖端滑轮半径为r，滑轮圆心为O_O，叶片旋转中心坐标为O(x_O,y_O)，设当D_L=L时，叶片与支撑板接触的轮廓点坐标为P₁(x₁,y₁)，支撑板旋转中心坐标M₁(x_m1,y_m1)，求出再次临界位置时，滑轮圆心O_O的坐标为O_O(x_OO,y_OO)；

（B）根据步骤（9）中（A）步结果，此时，在支撑板对叶片的支撑过程中，支撑板尖端圆心O_O环绕叶片轮廓曲线做定长为r的运动，求出叶片轮廓点P_i在支撑板尖端圆心O_O运动轨迹上的各个投影坐标P_i’(x_i’,y_i’)，其中i=1,2…从而求出支撑板尖端圆心O_O的运动轨迹为：①在O_OP₁’段为以P₁为圆心以r为半径的一段圆弧，②在P₁’P₂’、P₂’P₃’…段为直线段；

（C）根据步骤（9）中（B）步骤结果此时支撑板尖端圆心点O_O到支撑板摆动中心M₁的距离O_O M₁为定值：|O_O M₁|=（（x_OO-x_m1）²+（y_OO-y_m1）²）^1/2，当支撑板摆动中心M₁围绕叶片旋转中心相对转动时，支撑板尖端圆心O_O的坐标点，可通过以支撑板摆动中心M₁为圆心，|O_O M₁|为半径的圆同支撑板尖端圆心O_O的运动轨迹，即O_O’P₁’、P₁’P₂’、P₂’P₃’…的交点求出；

（D）支撑板的摆动角度θ=OM₁x_OO-γ，其中γ为定值γ=arctan(r/L)

（10）保存数据

根据步骤（7）选择相应的支撑方式，计算支撑板的摆动角度θ，保存叶片处于此位置时的摆动角度，假设算法精度为δ，即支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)以叶片旋转中心为圆心，做半径为W的圆上顺时针转动δ，返回步骤（7）继续计算，当支撑板摆动中心M₁(x_m1,y_m1)转动的角度N×δ≥α时，其中N为步骤（7）的执行次数，返回步骤（5）计算，当M₁旋转的总角度大于360°时，停止计算；

一次计算完成后，反向保存叶片轮廓坐标，即P_Tip=P₁,…,P_Tip+1=P_S，重新计算求出左支撑板摆动轨迹，当计算完成后，逆向输出各摆动角度与右支撑板摆动角度对应，即当算法精度为δ时，θ_Lift[3600-n]与θ_Right[n]对应；

中支撑板运动轨迹的计算方法为：

（1）建立坐标系，确定初始位置

确定叶片旋转时的初始位置，转变坐标系以叶片旋转中心为原点，平移叶片轮廓坐标点到新坐标系，转换完的叶片轮廓点坐标为Pi(x_Pi-xo,y_Pi-yo),其中i=1,2,3...S,旋转叶片使叶尖P_Tip竖直向上，求得新的叶片轮廓点坐标P(Xi,Yi)，其中i=1,2,3...S,求Yi最小值，则中支撑板3距叶片旋转中心高度为d=-Yi，保存d值；

（2）旋转叶片

假设叶片旋转精度为δ，即将步骤（1）中的芯模轮廓点坐标P(Xi,Yi)围绕原点逆时针旋转δ得到新的叶片轮廓点坐标P(Xi,Yi),其中i=1,2,3...S,求Yi最小值，则中支撑板3距叶片旋转中心高度为d=-Yi，保存d值；

（3）循环保存

重复步骤（2），直到叶片旋转360°停止运算。

4.如权利要求3所述的一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法，其特征是，所述旋转角度δ为一个变量，它决定了算法的精度，同时也决定了控制精度，通过所述算法编写的程序计算得到的是叶片旋转任意角度时，左、右支撑板以竖直方向为起点，分别远离叶片方向所需要摆动的角度值，中支撑板运动的高度为竖直方向上远离旋转中心5的值，三个支撑板计算得到的数据个数均为360/δ个。

5.如权利要求1至4择一所述的一种用于大型风电叶片成型过程中中部支撑装置的运动控制方法，其特征是，所述中部支撑装置为专利申请号为201310373101.9、发明名称为“一种用于大型风机叶片成型过程中的中部支撑装置”的专利申请中所述的装置。

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