CN106762437B - 用于控制机械装配的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制机械装配的自动控制系统，所述自动控制系统用于控制风力发电机组的机械化装配系统，所述自动控制系统包括：多个电机控制器，向所述多个电机输出多个电机控制信号，以通过所述多个电机控制所述第一平台和所述第二平台的升起和降落，使得所述第一平台和所述第二平台夹持所述机舱的机舱底座；多个位置传感器，检测所述第一平台和所述第二平台的位置并输出多个位置检测信号；第一控制器，从所述多个位置传感器接收所述多个位置检测信号，并基于接收到的所述多个位置检测信号控制所述多个电机控制器的操作。所述自动控制系统能实现装配自动化，有效提高生产率。

Description

用于控制机械装配的自动控制系统

技术领域

本发明属于风力发电机组的装配领域，涉及一种用于控制风力发电机组的机械化装配的自动控制系统。

背景技术

目前，在风电行业，风力发电机组的组装主要靠人工装配完成。例如，由工人把偏航轴承手动安装到机舱底座上，然后在机舱底座上手动安装内制动器、刹车片和外制动器等部件。但是，这种人工装配不但速度慢而且失误率较高，为工业生产带来诸多困难。因此，为了提高生产率，本领域需要一种技术来实现机械装配操作的自动化。

发明内容

为了提高风力发电机组的装配效率，本发明提出一种用于控制机械装配的自动控制系统。

本发明提供一种自动控制系统，所述自动控制系统用于控制风力发电机组的机械化装配系统，所述自动控制系统包括：多个电机控制器，安装在所述机械化装配系统的翻转架的第一平台和第二平台的多个电机上，并向所述多个电机输出多个电机控制信号，以通过所述多个电机控制所述第一平台和所述第二平台的升起和降落，使得所述第一平台和所述第二平台夹持所述机舱的机舱底座；多个位置传感器，安装在所述第一平台和所述第二平台上，以检测所述第一平台和所述第二平台的位置并输出多个位置检测信号；第一控制器，从所述多个位置传感器接收所述多个位置检测信号，并基于接收到的所述多个位置检测信号控制所述多个电机控制器的操作。

根据本发明的一个实施例，所述自动控制系统还包括分别安装在所述多个电机上的多个电机编码器，所述多个电机编码器中的每个电机编码器测量所述多个电机中的相应一个电机的转向和转角。

根据本发明的一个实施例，所述每个电机编码器与所述多个电机控制器中的相应一个电机控制器连接，并向所述相应一个电机控制器输出测量的所述相应一个电机的转向和转角；所述多个电机控制器基于从所述多个电机编码器接收到的所述多个电机的转向和转角，向所述第一控制器输出关于所述多个电机的转向和转角的信息；所述第一控制器还基于从所述多个电机控制器接收到的关于所述多个电机的转向和转角的信息，控制所述多个电机控制器的操作。

根据本发明的一个实施例，所述自动控制系统还包括通信模块，所述通信模块将电机连接在所述多个电机控制器与所述第一控制器之间，所述多个电机控制器通过所述通信模块与所述第一控制器进行通信。

根据本发明的一个实施例，所述自动控制系统还包括与所述第一控制器通信的第二控制器，所述第二控制器控制所述翻转架的固定轴的旋转，以使所述第一平台和所述第二平台翻转预定角度，从而将所述机舱底座翻转预定角度。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制器与所述机械化装配系统的定位车的影像识别模块进行通信，以从所述影像识别模块接收关于识别的部件安装孔的位置的信息。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制器基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的传送车的移动和旋转。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制器基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的定位车的整体移动。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制器还基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的定位车的取料架的移动和旋转。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制器基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的机舱部件安装架的整体移动。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制器还基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的机舱部件安装架的平台的移动和旋转。

根据本发明的一个实施例，所述自动控制系统还包括安装在所述机械化装配系统的机舱部件传送带上的位置传感器，以确定机舱部件在所述机舱部件传送带上的位置。

根据本发明的一个实施例，所述自动控制系统还包括向所述第二控制器输出检测信号的多个压力传感器，所述多个压力传感器安装在所述机械化装配系统的机舱部件安装架上以确定所述机舱部件安装架是否承载着机舱部件。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制器还基于从所述多个压力传感器接收的所述检测信号来控制所述机械化装配系统的机舱部件安装架的平台的移动和旋转。

与现有技术相比，本发明的技术方案不仅节约了人力成本，还能够提高生产率并减少因人为因素造成的失误，降低失误率和保证产品生产的一致性，实现装配自动化，提高生产率。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例进行的描述，本发明的优点将会变得更加清楚。

图1a和1b分别示出了用于装配风力发电机组的机舱的机械化装配系统的俯视图和侧视图。

图2示出了翻转架的侧视图。

图3是图2所示的翻转架翻转90°后的翻转架的第一平台在竖直状态的正视图。

图4和图5分别示出了图2所示的翻转架翻转90°后的第一平台和第二平台的俯视图。

图6示出了定位车的侧视图。

图7是取料架的结构简图。

图8是传送车的俯视图。

图9a、9b和9c分别示出了机舱部件安装架的正视图、侧视图和俯视图。

图10示出了机舱部件传送带的结构图。

图11示出了用于控制机械化装配系统的自动控制系统的第一控制系统的架构图。

图12示出了第一控制器通过所述数模转换模块控制所述多个电机的示图。

图13示出了利用多个电机编码器向第一控制器提供反馈信号的示图。

图14示出了所述第一控制器通过通信模块与所述多个电机控制器进行通信的框图。

图15示出了第二控制系统的架构图。

图16示出了通过传送车和翻转架实现的上料过程的流程图。

图17示出了利用传送车、定位车、机舱部件安装架和部件传送带在所述机舱底座上安装轴承、刹车片和制动器等部件的流程图。

图18示出了在完成风力发电机的机舱装配之后通过传送车和翻转架实现的下料过程的流程图。

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。本发明的实施例以对风力发电机组的机舱进行装配为例来进行说明，但其应用不仅限于此，还可以用于其它机械装备的装配。

本发明的实施例描述了用于风力发电机组的机舱装配的机械化装配系统1000和用于控制机械化装配系统1000的自动控制系统。

图1a和1b分别示出了用于装配风力发电机组的机舱的机械化装配系统1000的俯视图和侧视图。如图1b所示，机械化装配系统1000包括传送车1、翻转架2、定位车3、机舱部件安装架4和部件传送带5。在翻转架2的左侧和右侧分别为执行装配操作的第一工位和第二工位，在所述执行装配操作的第一工位和第二工位处安装有旋转装置，所述旋转装置可以驱动所述第一工位和第二工位顺时针(或逆时针)旋转90°、180°或其它任意预设角度。在图1a中仅示出了在执行装配操作的第一工位的一侧的传送车1、定位车3、机舱部件安装架4，实际应用中还可以在执行装配操作的第二工位的一侧设置传送车1、定位车3、机舱部件安装架4，如此，机械化装配系统1000包括两个传送车1、一个翻转架2、两个定位车3、两个机舱部件安装架4和两个部件传送带5，在所述翻转架2两侧的装置分布是对称的。

在本实施例中，翻转架2的操作由所述自动控制系统的第一控制器来控制，传送车1、定位车3、机舱部件安装架4和部件传送带5的操作由所述自动控制系统的第二控制器控制，所述第一控制器和所述第二控制器可以由PLC(可编程逻辑控制器)、工控机、计算机等计算装置实现。

在本实施例中，建立了如图1a所示的空间直角坐标系。在操作间的地面上设置了第一轨道a，所述第一轨道a贯穿传送车1的初始位置(即，执行装配操作的第一工位或第二工位)和与翻转架2对应的位置，使得传送车1可以沿着所述第一轨道a在所述执行装配操作的所述第一工位、所述第二工位和翻转架2之间运动。在本实施例中，第一轨道a沿X轴方向。

在所述执行装配操作的所述第一工位和所述第二工位的地面上还分别设置有第二轨道b，所述第二轨道b沿Y轴方向且与第一轨道a相互垂直，在第二轨道b上还设置有第三轨道c，所述第三轨道c沿X轴方向且与第一轨道a平行，所述第三轨道c可以沿着第二轨道b在Y轴方向上移动。定位车3安装在第三轨道c上，使得定位车3可以在沿着所述第三轨道c和所述第二轨道b进行X轴方向和Y轴方向的移动。机舱部件安装架4被安装在第二轨道b上，使得机舱部件安装架4可以沿着第二轨道b进行Y轴方向的移动。在机械化装配系统1000的最外侧分别设置了机舱部件传送带5。

下面参照图2至图5进一步描述翻转架2的结构和功能。图2示出了翻转架2的侧视图。图3是图2所示的翻转架2翻转90°后的翻转架2的第一平台015(即，大平台015)在竖直状态的正视图。图4和图5分别示出了图2所示的翻转架2翻转90°后的第一平台015和第二平台014(即，小平台014)的俯视图。

如图2所示，翻转架2包括第二平台014、第一平台015和第一固定轴024。第二平台014通过支柱连接到左侧的支撑板以固定连接到第一固定轴024，第一平台015通过支柱连接到下方的支撑板以固定连接到第一固定轴024，第二平台014和第一平台015可以随着第一固定轴024的旋转而一起翻转。第一固定轴024可以连接到液压传动机构(例如，液压站)并由液压传动机构推动第一固定轴024的旋转。在本示例中，第二平台014和第一平台015可以随着第一固定轴024的旋转一起翻转90°。第一平台015用于接触机舱底座6的第一安装面，第二平台014用于接触所述机舱底座6的第二安装面，如此，第二平台014和第一平台015可以一起夹持机舱底座6。在本示例中，所述机舱底座6的第一安装面用于将机舱底座6安装在风力发电机组的塔筒上，所述机舱底座6的第二安装面用于安装风力发电机组的主轴。

如图3所示，与第一平台015固定连接的支柱048、支柱052、支柱051和支柱055(即，图2中的第一平台015下方的支柱)可以支承第一平台015的升起和降落，且分别由与所述四个支柱048、052、051和055连接的四个电机和电机的减速器来控制动作，所述四个电机可以由诸如PLC、工控机等的装置来控制。四个支柱(支柱049、支柱050、支柱053和支柱054)分别与另外四个支柱(支柱048、支柱052、支柱051和支柱055)联动。如此，八个支柱(包括支柱048、支柱052、支柱051、支柱055、支柱049、支柱050、支柱053和支柱054)和分别连接到所述四个支柱048、052、051和055的四个电机构成了控制第一平台015的升起和降落的第一升降机构，所述第一升降机构可以使所述第一平台015升起或降落至任意适当的位置。

在第一平台015上还设置有固定槽020和019，通过固定槽020和019可以把风力发电机的机舱的底座6固定在第一平台015上。

图4示出了图2所示的翻转架2翻转90°后的第一平台015的俯视图。与控制第一平台015的所述第一升降机构类似，通过第二升降机构控制第二平台014的升起与降落，所述第二升降机构包括与第二平台014连接的四个支柱和电机，所述第二升降机构可以使所述第二平台014升起或降落至任意适当的位置。由于与所述第一升降机构控制第一平台015的方式类似，因此省略对所述第二升降机构的详细描述。除了上述升降机构之外，还可以通过其它方式(例如，齿轮升降机构、连杆升降机构等)控制第一平台015和第二平台014的位置。

在本示例中，第一平台015的升起与降落指的是第一平台015远离与靠近第一平台015的支撑板，第二平台014的升起与降落指的是第二平台014远离与靠近第二平台014的支撑板。

如图5所示，在第二平台014上设置了不同尺寸和位置的底座接触面，所述不同的底座接触面与不同型号的机舱底座6的第二安装面(用于安装风力发电机组的主轴)的形状相适应以便于接触所述第二安装面。例如，图5所示的底座接触面016、017和018分别对应于三种不同型号的机舱底座6的第二安装面。为了防止第二平台014在与机舱底座6接触时对机舱底座6造成磨损，底座接触面016、017和018采用耐磨材料制成，例如，尼龙、橡胶等材料。

在工作过程中，首先翻转架2处于图2所示的状态，即，第一平台015是水平的，此时，可以将机舱底座6放置在第一平台015上。然后通过调节第二平台014和第一平台015的升起和降落来使第二平台014和第一平台015一起夹持机舱底座6，即卡在二者之间。在固定住机舱底座6之后，可以使翻转架2的第一固定轴024旋转90°以使机舱底座6进行翻转。

图6示出了定位车3的侧视图。定位车3主要包括滑轨025、取料架026和影像识别模块027，滑轨025安装在定位车3的机座上且与水平面垂直，取料架026安装在滑轨025上，取料架026可以沿着滑轨025上下滑动。此外，取料架026可以随着定位车3沿着图1所示的第二轨道和第三轨道运动。影像识别模块027安装在取料架026上，影像识别模块027包含镜头和处理器，影像识别模块027的处理器从镜头获取图像信号并对图像信号进行处理以识别出机舱底座6上的安装孔(例如，与安装到机舱底座6上的轴承对应的安装孔、与安装到机舱底座6上的制动器对应的安装孔等)。影像识别模块027连接到自动控制系统的第二控制器(将在图15中示出)，影像识别模块027将处理后的数据发送到所述第二控制器并将数据存储在所述第二控制器内。由所述第二控制器基于从影像识别模块027接收的数据控制取料架026的运动。

图7是取料架026的结构简图。取料架026通过支撑板059固定在滑轨025上，支撑板059通过转轴060连接到基座058，基座058可以围绕转轴060转动，例如，围绕转轴060旋转180°。在取料架026的基座058上固定安装有叉子057和056，叉子057和056可以随着基座058的旋转而旋转。叉子057和056可以插入风力发电机的机舱部件的孔位以控制部件的移动，例如，叉子057和056可以插入风力发电机的偏航制动器以将所述偏航制动器移动到特定位置。

图8是传送车1的俯视图。所述传送车1可以在位于执行装配操作的第一工位(或所述第二工位)处的旋转装置的驱动下进行旋转。所述传送车1用于承载所述机舱底座6，以使得所述机舱底座6随着所述第一工位(或所述第二工位)处的旋转装置的旋转而旋转。在本实施例中，传送车1可以在执行装配操作的第一工位(或所述第二工位)处旋转至多个预定位置以便于机舱的自动装配和/或手动装配。如图8所示为传送车1的0°位置，此时可以通过机舱部件安装架4或定位车3进行自动装配；当传送车1逆时针(或顺时针)旋转90°时，可以由工人在机舱底座6上手动安装定位销；当传送车1逆时针(或顺时针)旋转180°时，可以通过诸如机械臂的其它设备施加力矩以将机舱部件固定安装在机舱底座6的安装孔中。此外，在执行装配操作的第一工位(或所述第二工位)处设置有用于固定传送车1的旋转位置的锁定销001。例如，如图8所示为传送车1的0°位置，传送车1还可以逆时针或顺时针旋转180°，当传送车1处于0°和180°的旋转位置时，锁定销001可以锁定传送车1的旋转位置。优选地，锁定销001可以是液压销，也可以是其它开关部件。

传送车1的形状为U形，其中间的空心部分的轮廓形状与翻转架2的第二平台014的形状相适应以接纳第二平台014，即，使得第二平台014可以沿着第一轨道a进入所述空心部分。优选地，所述空心部分的轮廓形状与翻转架2的第二平台014的形状相同。此外，传送车1的形状还可以是与翻转架2的第二平台014相适应的其它形状，例如也可以是半圆型。在所述传送车1上设置有不同尺寸和位置的底座接触面002、003和004，所述不同尺寸和位置的底座接触面002、003和004与不同型号的机舱底座6的第二安装面(用于安装风力发电机组的主轴)的半径相适应以便于接触所述第二安装面。优选地，图8中的底座接触面002、003和004为不同半径的圆环形接触面，基于机舱底座6的第二安装面的形状，底座接触面002、003和004的形状也可以是其它形状。为了防止传送车1在与机舱底座6接触时对机舱底座6造成磨损，底座接触面002、003和004采用耐磨材料制成，例如，尼龙、橡胶等材料。

在所述传送车1上设置有安全钩010，安全钩010用于将机舱底座6固定在所述传送车1上。在所述传送车1上还设置有直流电磁铁005、006、007、008和009，当直流电磁铁005、006、007、008和009上电时可以吸住机舱底座6与其接触的部分，以将机舱底座6更稳定地固定在传送车1上。

图9a示出了机舱部件安装架4的正视图，图9b示出了机舱部件安装架4的侧视图，图9c示出了机舱部件安装架4的俯视图。在本示例中，机舱部件安装架4用于将风力发电机的轴承和刹车片等机舱部件安装在机舱底座6上，但本发明不限于此，还可以使用机舱部件安装架4安装其它种类的部件。

参照图9a至图9c，机舱部件安装架4包括用于承载机舱部件的平台041、第二固定轴040、第三固定轴043和机座044。平台041安装在第二固定轴040上且能够围绕第二固定轴040在水平面上旋转，第三固定轴043安装在机座044上且与第二固定轴040垂直连接，使得平台041能够围绕第三固定轴043在竖直面上旋转。在机座044上设置有滑轨042，滑轨042与水平面垂直且与第三固定轴043连接，使得平台041可以沿着滑轨042在竖直方向上运动。

在平台041上设置有定位销032、033、036和037，定位销032、033、036和037用于定位所述轴承或刹车片，在将所述轴承或刹车片安装到机舱底座6上之前，先将所述轴承或刹车片放置在定位销032、033、036和037上。在平台041上还设置有直流电磁铁028、029、034和035，当直流电磁铁028、029、034和035上电时可以吸住所述轴承或刹车片，从而将所述轴承或刹车片进一步固定在平台041上。在平台041上还设置有压力传感器030、031、038和039，用于检验是否有轴承或刹车片位于平台041上。

所述自动控制系统的第二控制器基于从定位车3接收的定位数据控制机舱部件安装架4的操作以将轴承或刹车片自动安装到机舱底座6上。

图10示出了机舱部件传送带5的结构图。机舱部件传送带5包括传送带主体070，在机舱部件传送带5上设置有电机046、推板047和送料位045。在本示例中，机舱部件传送带5用于传送制动器，可选地，机舱部件传送带5还可以传送其它部件。在推板047附近设置有位置传感器(例如，限位开关)，以确定部件是否位于所述推板047上。在送料位045附近也设置有位置传感器(例如，限位开关)，以确定部件是否运至送料位045。

电机046通过丝杆与推板047连接，以控制推板047在与传送带主体070和送料位045之间运动。还可以利用其它传动机构(例如，齿轮传动机构、液压传动机构等)实现上述功能。

在此以风力发电机的机舱装配为例，描述利用机械化装配系统1000进行机械化装配的过程。首先由传送车1和翻转架2执行上料过程，然后利用传送车1、定位车3、机舱部件安装架4和部件传送带5在所述机舱底座6上安装轴承、刹车片和制动器等部件，最后由传送车1和翻转架2执行下料过程。

根据本发明的实施例，在开始机械化装配之前，传送车1处于执行装配操作的第一工位(或所述第二工位)处且其旋转位置处于0°位置(即，传送车1归位)，同时，翻转架2的第一平台015处于水平状态且第二平台014处于竖直状态，并且第一平台015和第二平台014均未升起(即，均降落到预定降落位置)，当开始机械化装配时可以将用于固定传送车1的锁定位置的锁定销001解锁；然后，利用行车等设备将机舱底座6放置在第一平台015上方，使第一平台015升起至适当位置，以接触所述机舱底座6的第一安装面，并通过第一平台015的固定槽020和019固定所述机舱底座6；然后，使第二平台014升起至适当位置以接触所述机舱底座6的第二安装面，如此，所述机舱底座6被夹持在第一平台015与第二平台014之间；使翻转架2的第一固定轴024转动以使夹持着所述机舱底座6的翻转架2翻转90°，在翻转架2翻转了90°之后，第二平台014处于水平状态且第一平台015处于竖直状态；然后，使传送车1沿着第一轨道a运动至第二平台014所在的位置，此时，第二平台014位于传送车1的空心部分上方；然后，使第二平台014降落到特定的位置以使所述机舱底座6的第二安装面与传送车1的支撑台接触，将传送车1的安全钩010锁定以将所述机舱底座6固定在传送车1上，再使第一平台015降落到另一特定位置以使所述机舱底座6脱离第一平台015；最后，承载着机舱底座6的传送车1沿着第一轨道a运动至执行装配操作的所述第一工位(或所述第二工位)。如此，由传送车1和翻转架2执行了上料过程。

根据本发明的实施例，在完成了机舱底座6的上料过程之后，利用传送车1、定位车3、机舱部件安装架4和部件传送带5在所述机舱底座6上安装轴承、刹车片和制动器等部件。在完成了上述上料过程之后，使承载着机舱底座6的传送车1归位并使定位销010解锁，再使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而顺时针旋转(或逆时针)90°，此时便于在传送车1承载的所述机舱底座6上手动安装或利用自动控制装置自动安装轴承和制动器的定位销；在安装完轴承和制动器的定位销之后，使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而逆时针旋转(或逆时针)90°以回到0°位置，可以利用锁定销001锁定传送车1的旋转位置；使机舱部件安装架4移动至所述第一工位(或所述第二工位)附近，由机舱部件安装架4基于存储的安装孔位置数据将轴承安装到所述机舱底座6上；然后使所述第一工位(或所述第二工位)上的定位销010解锁，再使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而顺时针旋转(或逆时针)90°，此时便于在所述机舱底座6的轴承上手动安装螺栓或利用自动控制装置自动安装螺栓；然后使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而再顺时针旋转(或逆时针)90°(即旋转至180°位置)，可以利用所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001锁定传送车1的旋转位置，此时便于对轴承上的螺栓手动施加力矩或利用自动控制装置(例如，机械臂等设备)自动施加力矩；然后，可以将所述锁定销001解锁，使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而旋转到0°位置，此时可以利用锁定销001再次锁定传送车1的旋转位置；然后，可以利用机舱部件传送带5可以将多个制动器运至送料位045，定位车3拾取送料位045上的制动器以将拾取的制动器安装到所述机舱底座6上；再使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001解锁，可以使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而顺时针旋转(或逆时针)90°，此时，便于在安装到所述机舱底座6的制动器上手动安装螺栓或利用自动控制装置自动安装螺栓；然后，使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而再顺时针旋转(或逆时针)90°(即，旋转至180°位置)，此时可以利用锁定销001锁定传送车1的旋转位置，便于对制动器上的螺栓手动施加力矩或利用自动控制装置(例如，机械臂等设备)自动施加力矩；最后，使所述锁定销001解锁，传送车1承载着装配完的机舱并随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而旋转到0°位置(即，传送车1归位)。

根据本发明的实施例，在完成风力发电机的机舱装配之后可以通过传送车1和翻转架2执行下料过程。在完成风力发电机的机舱装配之后，可以通过传送车1将装配完的机舱运至翻转架2，以进行所述机舱的翻转。首先，使翻转架2的第一平台015处于竖直状态且第二平台014处于水平状态，并且，并且第一平台015和第二平台014均未升起(即，均降落到预定降落位置)；所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001解锁，传送车1沿着第一轨道a运动至第二平台014所在的位置，此时，机舱底座6的第二安装面与第二平台014和传送车1的支撑台同时接触；然后，使第一平台015升起至适当位置，以接触所述机舱底座6的第一安装面；将传送车1的安全钩010松开，使得装配完的机舱可以脱离传送车1；第二平台014升起至另一适当位置，以使第二平台014将装配完的机舱抬起并脱离传送车1；然后，传送车1回到执行装配操作的第一工位(或所述第二工位)且旋转回到0°位置(即，传送车1归位)；然后，夹持着装配完的机舱的翻转架2翻转90°，即，使得第二平台014向上翻转90°且第一平台015向下翻转90°，此时，第二平台014处于竖直状态且第一平台015处于水平状态；最后，第二平台014和第一平台015分别降落至预定降落位置或其它适当位置。

在整个机械化装配过程中，以上描述的机械化装配系统1000中的各个机械装置的各个操作(例如，传送车1的旋转和移动、翻转架2的翻转、第一平台015与第二平台014的升起和降落、定位车3的移动、定位车3的取料架026的旋转、机舱部件安装架4的移动与旋转、部件传送带5的操作等)均由相应的伺服电机来控制，并且，通过用于控制所述机械化装配系统1000的自动控制系统可以自动控制所述各个机械装置的各个操作，使得所述各个机械装置自动执行各个操作，实现自动化装配。下面将参照图11至图18详细描述用于控制所述机械化装配系统1000的自动控制系统的架构和操作。

根据本发明的实施例，用于控制所述机械化装配系统1000的自动控制系统包括第一控制系统2001和第二控制系统2002，第一控制系统2001控制翻转架2的第一平台015和第二平台014的升起和降落，第二控制系统2002控制除了翻转架2的翻转之外的机械化装配系统1000的其它操作。并且第一控制系统2001与第二控制系统2002之间可以相互通信。

图11示出了用于控制机械化装配系统1000的自动控制系统的第一控制系统2001的架构图。

第一控制系统2001包括第一控制器201、多个I/O模块、数模转换模块、多个电机控制器、多个运动控制模块和通信模块。第一控制系统2001可以利用PLC、工控机等设备来实现，相应地，第一控制器201可以是PLC中的中央处理器(CPU)。所述多个电机控制器分别安装在第一平台015和第二平台014的电机上以控制相应电机的工作。第一控制器201分别与所述多个I/O模块、所述数模转换模块、所述多个运动控制模块和所述通信模块进行通信。所述多个I/O模块电连接到用于监测第一平台015和第二平台014的起落位置的传感器、操作面板上的控制按钮、指示灯等。第一控制器201可以通过所述多个I/O模块接收指示第一平台015和第二平台014的起落位置的信号、利用操作面板上的控制按钮输入的信号等。

图12示出了第一控制器201通过所述数模转换模块控制所述多个电机的示图。所述数模转换模块从第一控制器201接收数字形式的控制信号，并对所述控制信号进行数模转换以将模拟信号形式的控制信号发送给所述多个电机控制器。所述多个电机控制器通过V-REF信号端接收模拟控制信号，并基于所述模拟控制信号控制相应电机的操作。

图13示出了利用多个电机编码器向第一控制器201提供反馈信号的示图。在第一平台015和第二平台014的每个电机上安装有电机编码器，即安装有与所述多个电机对应的多个电机编码器，所述多个电机编码器采集指示电机的转角的信号并将信号实时传送给与所述多个电机的相应的所述多个电机控制器，所述多个电机控制器对接收到的信号进行实时处理并通过A、B和Z信号端将处理后的信号发送给所述多个运动控制模块，所述多个运动控制模块对接收到的信号进行实时处理以获得指示多个电机的转动位置的信号，并将处理后的信号提供给所述第一控制器。在本示例中，在第一平台015上安装有四个电机，在第二平台014上也安装有四个电机，且每个电机上安装有电机控制器，在第一控制系统2001中设置有四个运动控制模块，每个控制模块可以控制两个电机控制器。

图14示出了所述第一控制器201通过通信模块与所述多个电机控制器进行通信的框图。所述多个电机控制器之间通过通信接口(例如，RS485接口)相互连接并连接到通信模块，所述第一控制器201能够通过通信模块与所述多个电机控制器进行通信以实时传输与第一控制器201的控制和电机的操作有关的信息，例如，所述第一控制器201可以通过通信模块向所述多个电机控制器发送电机的预设参数，所述多个电机控制器可以通过通信模块向所述第一控制器201发送指示电机故障的信号。

图15示出了第二控制系统2002的架构图。第二控制系统2002包括第二控制器202，还包括连接至第二控制器202的主控板305、安装在定位车3上的影像识别模块027、安装在翻转架2上的压力传感器306(例如，图9所示的压力传感器030、031、038和039)以及安装在机舱部件传送带5上的位置传感器307。主控板305可以连接至翻转架2的第一固定轴024的液压传动机构402以控制翻转架2的翻转。

在本示例中还设置了十二个电机控制器502，在定位车3的四个电机602上安装有四个电机控制器502，在机舱部件安装架4的四个电机602上安装有四个电机控制器502，在机舱部件传送带5的两个电机602上安装有两个电机控制器502，并且在传送车1的两个电机602上安装有两个电机控制器502，因此，总共安装有十二个电机控制器502。所述十二个电机控制器502分别控制相应电机602的工作。其中，同一设备上的两个电机控制器502可以由一个运动控制板403来控制，这样有十二个电机控制器502可以由六个运动控制板403来控制。主控板305连接至所述六个运动控制板403以控制十二个电机控制器502的操作，进而控制定位车3、机舱部件安装架4、机舱部件传送带5和传送车1的运动、旋转等动作。所述第二控制器202可以基于从影像识别模块027和所述多个压力传感器306、位置传感器307接收的信号控制传送车1的移动和旋转、定位车3的整体移动和取料架026的移动、机舱部件安装架4的移动和旋转、机舱部件传送带5的传送动作以及翻转架2的翻转。

在所述第一控制器2001和第二控制器2002上可以设置多个通信接口以用于与其它处理器(例如，机械臂系统)进行通信或将处理数据传输到特定的存储器，例如，在所述第一控制器2001和第二控制器2002上设置MES接口、USB接口、以太网通信接口等。

下面结合图16至18详细描述利用机械化装配系统1000和控制机械化装配系统1000的自动控制系统对风力发电机组的机舱进行装配的过程。

图16示出了通过传送车1和翻转架2实现的上料过程的流程图。第一控制器201控制翻转架2的两个平台的升起和降落，第二控制器202控制传送车1的移动和旋转以及翻转架2的翻转。

初始化机械化装配系统1000和所述自动控制系统。在步骤701，第二控制器202控制传送车1的移动以使传送车1处于执行装配操作的第一工位(或所述第二工位)且旋转位置处于0°位置，即，使传送车1归位，通过第二控制器202使锁定销001解锁。在步骤702，通过第二控制器202控制翻转架2的第一固定轴024的转动以使翻转架2的第一平台015处于水平状态且第二平台014处于竖直状态，并且第一平台015和第二平台014均未升起，即通过第一控制器201使第一平台015和第二平台014降落到预定降落位置，然后利用行车等设备将所述机舱底座6放置在第一平台015上方。在步骤703，通过第一控制器201控制第一平台015的电机使第一平台015升起至适当位置，以接触所述机舱底座6的第一安装面，并通过第一平台015的固定槽020和019固定所述机舱底座6。在步骤704，通过第一控制器201控制第二平台014的电机使第二平台014升起至适当位置，以接触所述机舱底座6的第二安装面。如此，所述机舱底座6被夹持在第一平台015与第二平台014之间。在步骤705，通过第二控制器202控制翻转架2的第一固定轴024转动以使夹持着所述机舱底座6的翻转架2翻转90°，即，使得第二平台014向下翻转90°且第一平台015向上翻转90°，此时，第二平台014处于水平状态且第一平台015处于竖直状态。在步骤706，通过第二控制器202控制传送车1的移动，以使传送车1沿着第一轨道a运动至第二平台014所在的位置，第二平台014位于传送车1的空心部分上方。在步骤707，第一控制器201控制第二平台014降落到特定位置以使所述机舱底座6的第二安装面与传送车1的支撑台接触。在步骤708，将传送车1的安全钩010锁定以将所述机舱底座6固定在传送车1上。在步骤709，第一控制器201控制第一平台015降落到另一特定位置以使所述机舱底座6脱离第一平台015。在步骤710，第一控制器201控制传送车1沿着第一轨道a运动至执行装配操作的所述第一工位(或所述第二工位)。

图17示出了利用传送车1、定位车3、机舱部件安装架4和部件传送带5在所述机舱底座6上安装轴承、刹车片和制动器等部件的流程图。在步骤801，通过第二控制器202使承载着机舱底座6的传送车1归位并使定位销010解锁。在步骤802，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而顺时针旋转(或逆时针)90°。在步骤803，工人在传送车1承载的所述机舱底座6上安装轴承和制动器的定位销。在步骤804，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而逆时针旋转(或逆时针)90°以回到0°位置。在步骤805，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001锁定传送车1的旋转位置。在步骤806，通过第二控制器202使机舱部件安装架4移动至所述第一工位(或所述第二工位)附近。在步骤807，通过第二控制器202使机舱部件安装架4基于存储的安装孔位置数据将轴承安装到所述机舱底座6上。在步骤808，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的定位销010解锁。在步骤809，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而顺时针旋转(或逆时针)90°。在步骤810，工人在所述机舱底座6的轴承上安装螺栓。在步骤811，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而再顺时针旋转(或逆时针)90°，即旋转至180°位置。在步骤812，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001锁定传送车1的旋转位置。在步骤813，可以利用机械臂等设备对轴承上的螺栓施加力矩。在步骤814，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001解锁。在步骤815，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而旋转到0°位置。在步骤816，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001锁定传送车1的旋转位置。在步骤817，在机舱部件传送带5上放置多个制动器，机舱部件传送带5运转以将制动器运至送料位045。在步骤818，第二控制器202从部件传送带5接收指示制动器被运至送料位045的信号，并基于接收到的信号控制定位车3拾取送料位045上的所述多个制动器中的一个或更多个。在步骤819，第二控制器202基于存储的所述机舱底座6上的轴承安装孔的位置控制定位车3将拾取的制动器安装到所述机舱底座6上。在步骤820，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001解锁。在步骤821，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而顺时针旋转(或逆时针)90°。在步骤822，工人在安装到所述机舱底座6的制动器上安装螺栓。在步骤823，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而再顺时针旋转(或逆时针)90°，即，旋转至180°位置。在步骤824，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001锁定传送车1的旋转位置。在步骤825，可以利用机械臂等设备对制动器上的螺栓施加力矩。在步骤826，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001解锁。在步骤827，通过第二控制器202使传送车1随着所述第一工位(或所述第二工位)的旋转而旋转到0°位置。

图18示出了在完成风力发电机的机舱装配之后通过传送车1和翻转架2实现的下料过程的流程图。在完成风力发电机的机舱装配之后，可以通过传送车1将装配完的机舱运至翻转架2，以进行所述机舱的翻转。在步骤901，通过第二控制器202控制翻转架2的第一固定轴024的转动以使翻转架2的第一平台015处于竖直状态且第二平台014处于水平状态，并且，并且第一平台015和第二平台014均未升起，即通过第一控制器201使第一平台015和第二平台014降落到预定降落位置。在步骤902，通过第二控制器202使所述第一工位(或所述第二工位)上的锁定销001解锁并控制传送车1的移动，以使传送车1沿着第一轨道a运动至第二平台014所在的位置，此时，机舱底座6的第二安装面与第二平台014和传送车1的支撑台同时接触。在步骤903，通过第一控制器201控制第一平台015的电机使第一平台015升起至适当位置，以接触所述机舱底座6的第一安装面。在步骤904，将传送车1的安全钩010松开，使得装配完的机舱可以脱离传送车1。在步骤905，通过第一控制器201控制第二平台014的电机使第二平台014升起至另一适当位置，以使第二平台014将装配完的机舱抬起并脱离传送车1。在步骤906，第二控制器202控制传送车1的移动以使传送车1回到执行装配操作的第一工位(或所述第二工位)且旋转回到0°位置，即，使传送车1归位。在步骤907，通过第二控制器202控制翻转架2的第一固定轴024转动以使夹持着装配完的机舱的翻转架2翻转90°，即，使得第二平台014向上翻转90°且第一平台015向下翻转90°，此时，第二平台014处于竖直状态且第一平台015处于水平状态。在步骤908，通过第一控制器201分别控制第二平台014和第一平台015的电机，以使第二平台014和第一平台015分别降落至预定降落位置或其它适当位置。如此，下料过程结束。

虽然按照特定顺序描述了上述操作步骤，但是操作顺序不限于此，可以根据实际应用省略一些操作步骤或者以不同的顺序执行操作步骤。

虽然已经示出和描述本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应该理解，本发明不受这些示例性实施例的限制。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种形式的修改和变型，这些修改和变型将落入本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种用于控制机械装配的自动控制系统，所述自动控制系统用于控制风力发电机组的机械化装配系统，其特征在于，所述自动控制系统包括：

多个电机控制器，安装在所述机械化装配系统的翻转架的第一平台和第二平台的多个电机上，并向所述多个电机输出多个电机控制信号，以通过所述多个电机控制所述第一平台和所述第二平台的升起和降落，使得所述第一平台和所述第二平台分别接触风力发电机组的机舱底座的第一安装面和第二安装面以夹持所述机舱底座，所述第一安装面用于将所述机舱底座安装在风力发电机组的塔筒上，所述第二安装面用于安装风力发电机组的主轴；

多个位置传感器，安装在所述第一平台和所述第二平台上，以检测所述第一平台和所述第二平台的位置并输出多个位置检测信号；

第一控制器，从所述多个位置传感器接收所述多个位置检测信号，并基于接收到的所述多个位置检测信号控制所述多个电机控制器的操作。

2.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括分别安装在所述多个电机上的多个电机编码器，所述多个电机编码器中的每个电机编码器测量所述多个电机中的相应一个电机的转向和转角。

3.根据权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于，所述每个电机编码器与所述多个电机控制器中的相应一个电机控制器连接，并向所述相应一个电机控制器输出测量的所述相应一个电机的转向和转角；

所述多个电机控制器基于从所述多个电机编码器接收到的所述多个电机的转向和转角，向所述第一控制器输出关于所述多个电机的转向和转角的信息；

所述第一控制器还基于从所述多个电机控制器接收到的关于所述多个电机的转向和转角的信息，控制所述多个电机控制器的操作。

4.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括通信模块，所述通信模块电连接在所述多个电机控制器与所述第一控制器之间，所述多个电机控制器通过所述通信模块与所述第一控制器进行通信。

5.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括与所述第一控制器通信的第二控制器，所述第二控制器控制所述翻转架的固定轴的旋转，以使所述第一平台和所述第二平台翻转预定角度，从而将所述机舱底座翻转预定角度。

6.根据权利要求5所述的自动控制系统，其特征在于，所述第二控制器与所述机械化装配系统的定位车的影像识别模块进行通信，以从所述影像识别模块接收关于识别的部件安装孔的位置的信息。

7.根据权利要求6所述的自动控制系统，其特征在于，所述第二控制器基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的传送车的移动和旋转。

8.根据权利要求6所述的自动控制系统，其特征在于，所述第二控制器基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的定位车的整体移动。

9.根据权利要求8所述的自动控制系统，其特征在于，所述第二控制器还基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的定位车的取料架的移动和旋转。

10.根据权利要求6所述的自动控制系统，其特征在于，所述第二控制器基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的机舱部件安装架的整体移动。

11.根据权利要求10所述的自动控制系统，其特征在于，所述第二控制器还基于接收到的关于识别的部件安装孔的位置的信息控制所述机械化装配系统的机舱部件安装架的平台的移动和旋转。

12.根据权利要求6所述的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括安装在所述机械化装配系统的机舱部件传送带上的位置传感器，以确定机舱部件在所述机舱部件传送带上的位置。

13.根据权利要求7所述的自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括向所述第二控制器输出检测信号的多个压力传感器，所述多个压力传感器安装在所述机械化装配系统的机舱部件安装架上以确定所述机舱部件安装架是否承载着机舱部件。

14.根据权利要求13所述的自动控制系统，其特征在于，所述第二控制器还基于从所述多个压力传感器接收的所述检测信号来控制所述机械化装配系统的机舱部件安装架的平台的移动和旋转。