CN107283145B - 一种用于安装定日镜的装置及定日镜安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于安装定日镜的装置及定日镜安装方法，属于太阳能应用技术领域。本发明所提供的用于安装定日镜的装置通过在机械臂上设置定位标识采集机构自动识别定日镜与立柱的位置信息和型号信息，根据识别到的位置信息和型号信息自动控制机械臂旋转角度和伸缩长度将定日镜移动至与之匹配的立柱处，并且实现定日镜和立柱的固定连接，该装置不仅结构简单，节约了人力，提高了定日镜的安装效率，还提高了整个定日镜安装过程中人员的安全性。本发明所提供的定日镜安装方法能够快速准确地将定日镜安装到立柱上，不仅提高了定日镜的安装效率，节约了人力，还提高了整个定日镜安装过程中人员的安全性。

Description

一种用于安装定日镜的装置及定日镜安装方法

技术领域

本发明涉及太阳能应用技术领域，尤其涉及一种用于安装定日镜的装置及定日镜安装方法。

背景技术

定日镜(又称“定星镜”)是将太阳或者其他天体的光线反射到固定方向的光学装置。定日镜是塔式太阳能光热电站的核心部件，其通过计算机调控，根据太阳的位置实时调整定日镜的角度，塔式太阳能热发电技术利用定日镜跟踪太阳，使其反射光能够精确地投射到置于接受塔顶部的吸热器换热面上，吸热器将太阳光能转变成热能并加热盘管内流动着的介质(水或者其他流体)产生高温蒸汽驱动汽轮发电机组发电。

对于一个塔式太阳能光热电站来说，一般就需要几万个，安装定日镜是一项极其浩大的工程，传统的定日镜安装方法通常是采用机器将定日镜吊装到大致位置，通过人工目测和指挥进行安装，安装效率很低，同时在安装过程中耗费了大量的人力，且在安装过程中，人员安全性低，容易出现安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于安装定日镜的装置，该装置结构简单、能够自动识别定日镜与立柱的位置信息和型号信息，根据识别到的位置信息和型号信息自动将定日镜安装到与之匹配的立柱上，不仅结构简单，节约人力，能够提高定日镜的安装效率，且由于整个过程采用机械自动安装，安装人员只需控制控制器即可实现定日镜安装，不需要出现在安装现场，故避免了定日镜安装过程中的发生人员安全事故。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供了一种用于安装定日镜的装置，包括：

机械臂；

定位标识采集机构，所述定位标识采集机构位于所述机械臂上，用于采集布置在定日镜和立柱上的定位标识上的信息；

控制器，所述控制器根据所述定位标识采集机构采集到的信息能够控制所述机械臂抓取所述定日镜并将所述定日镜固定连接到与其匹配的所述立柱。

作为优选，所述机械臂包括转动连接的伸缩机械臂和安装治具，所述伸缩机械臂具有不少于三个的自由度，能够改变所述安装治具相对于所述定日镜和所述立柱的位置和安装角度。

作为优选，所述安装治具包括至少一个用于抓取所述定日镜的第一机械手。

作为优选，所述安装治具还包括第二机械手，所述第一机械手的数量为两个，所述第二机械手和两个所述第一机械手对所述定日镜构成三点夹持。

作为优选，所述定位标识采集机构为光学采集元件，所述光学采集元件用于获取所述定日镜定位标识的信息和所述立柱定位标识的信息。

作为优选，所述定位标识为条形码、二维码、图像标志、无线RFID或者磁性标签。

作为优选，所述定日镜上设置有限制所述安装治具抓取位置的限位机构。

作为优选，所述限位机构为间隔设置的限位块，所述限位块设置在所述定日镜的主梁上。

作为优选，所述定日镜上设置有与所述立柱连接的连接座，所述连接座上设置有限位凹槽，所述立柱上设置有限位凸起，所述限位凸起能够插入所述限位凹槽中实现所述定日镜的周向限位。

本发明的另一个目的在于提供一种定日镜安装方法，利用该安装方法能够快速准确地将定日镜安装到立柱上，不仅提高了定日镜的安装效率，节约了人力，还提高了整个定日镜安装过程中人员的安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种定日镜安装方法，包括以下步骤：

一种定日镜安装方法，包括以下步骤：

S1：控制器控制定位标识采集机构扫描定日镜定位标识用以获取定日镜位置信息和型号信息；

S2：控制器根据获取的定日镜位置信息控制机械臂移动并抓取定日镜；

S3：控制器控制定位标识采集机构扫描立柱定位标识用于获取立柱位置信息和型号信息；

S4：控制器根据接收到的立柱型号信息判断立柱型号与定日镜型号是否匹配；若立柱与定日镜型号不匹配，则利用定位标识采集机构重新扫描其他立柱的立柱定位标识，直到找到与定日镜型号匹配的立柱。

S5：立柱与定日镜型号匹配后，控制器根据立柱位置信息控制机械臂将定日镜移送至立柱处；

S6：定日镜和立柱固定连接。

本发明的有益效果：

本发明所提供的用于安装定日镜的装置包括定日镜、立柱、机械臂、定位标识采集机构和控制器；定位标识采集机构位于机械臂上，用于采集定日镜定位标识和立柱定位标识上的信息，控制器根据采集到的信息能够控制机械臂抓取定日镜并将定日镜与立柱固定连接。本发明通过在机械臂上设置定位标识采集机构自动识别定日镜与立柱的位置信息和型号信息，根据识别到的位置信息和型号信息自动控制机械臂旋转角度和伸缩长度将定日镜移动至与之匹配的立柱处，并且实现定日镜和立柱的固定连接，该装置不仅结构简单，节约人力，能够提高定日镜的安装效率，且由于整个过程采用机械自动安装，安装人员只需控制控制器即可实现定日镜安装，不需要出现在安装现场，故避免了定日镜安装过程中的发生人员安全事故。本发明所提供的定日镜安装方法能够快速准确地将定日镜安装到立柱上，不仅提高了定日镜的安装效率，节约了人力，还提高了整个定日镜安装过程中人员的安全性。

附图说明

图1是本发明所提供的用于安装定日镜的装置的结构示意图；

图2是本发明所提供的定日镜的结构示意图一；

图3是本发明所提供的定日镜的结构示意图二；

图4是本发明所提供的立柱的结构示意图；

图5是本发明所提供的定日镜和立柱安装图一；

图6是本发明所提供的定日镜和立柱安装图二；

图7是本发明所提供的定日镜和立柱安装图三；

图8是本发明所提供的定日镜和立柱安装图四；

图9是本发明所提供的定日镜安装方法的流程图。

图中：1、用于安装定日镜的装置；

10、伸缩机械臂；101、第一伸缩机械臂；102、第二伸缩机械臂；

11、安装治具；111、第一机械手；112、第一机械手安装板；113、第二机械手；114、第二机械手安装板；115、第一立板；116、第二立板；

12、摄像头；121、第一摄像头；122、第二摄像头；123、第三摄像头；124、第四摄像头；125、第五摄像头；

2、定日镜；20、反光板；21、主梁；22、限位块；23、连接座；231、限位凹槽；232、连接座本体；24、定日镜定位标识；241、第一定位标识；242、第二定位标识；243、第三定位标识；244、第四定位标识；245、第五定位标识；25、连接架；26、支架；

3、立柱；30、立柱本体；31、立柱底座；32、立柱连接头；33、限位凸起。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

如图1所示，用于安装定日镜的装置1包括机械臂、定位标识采集机构12和控制器，定位标识采集机构位于机械臂上用于采集定日镜定位标识24和立柱定位标识的信息，控制器根据定位标识采集机构采集到的信息能够控制机械臂抓取定日镜2并将定日镜2与立柱3固定连接。

本实施例所提供的用于安装定日镜的装置1通过在机械臂上设置定位标识采集机构自动识别定日镜2与立柱3的位置信息和型号信息，根据识别到的位置信息和型号信息自动控制机械臂旋转角度和伸缩长度将定日镜2移动至与之匹配的立柱3处，并且实现定日镜2和立柱3的固定连接，该装置不仅结构简单，节约人力，能够提高定日镜2的安装效率，且由于整个过程采用机械自动安装，安装人员只需控制控制器即可实现定日镜安装，不需要出现在安装现场，故避免了定日镜2安装过程中的发生人员安全事故。

在本实施例中，机械臂包括转动连接的伸缩机械臂10和安装治具11，伸缩机械臂10具有不少于三个的自由度，能够改变安装治具11相对于定日镜2和立柱3的位置和安装角度，安装治具11包括至少一个用于抓取定日镜2的第一机械手111。在本实施例中，伸缩机械臂10包括三个自由度，伸缩机械臂10具体包括转动连接的第一伸缩机械臂101和第二伸缩机械臂102，第一伸缩机械臂101竖直固定在底面上，第一伸缩机械臂101靠近地面的一端设置有连接底盘，连接底盘有利于提高第一伸缩机械臂101与底面的连接强度，第一伸缩机械臂101远离地面的一端可沿竖直方向伸缩，从而调整安装治具11的整体高度，具体地，第一伸缩机械臂101为外伸缩杆和套接在外伸缩杆内的内伸缩杆，内伸缩杆由气缸驱动可沿竖直方向移动。内伸缩杆远离外伸缩杆的一端与第二伸缩机械臂102转动连接，为了进一步扩大机械臂的抓取范围，第二伸缩机械臂102同样可以设置为套接的外伸缩杆和内伸缩杆，第二伸缩机械臂102远离内伸缩杆的一端与安装治具11固定连接。

具体地，安装治具11上设置有第一机械手111和第一机械手安装板112；第一机械手安装板112整体呈Y字型，其包括第一上板、第二上板和下板，第一上板和第二上板固定连接呈U字形，下板一端连接在第一上板和第二上板的连接处，下板另一端与第二伸缩机械臂102转动连接。为了能够实现抓取定日镜2的功能，在第一上板和第二上板远离下板的一端均垂直设置有一第一机械手111，第一机械手111包括能够开合的上爪和下爪，上爪和下爪上均设置有弧形凹槽，定日镜2被抓取部能够卡在上爪的弧形凹槽和下爪的弧形凹槽之间。为了防止定日镜2在被抓取过程中发生偏转，第一上板上设置的第一机械手111和第二上板上设置的第一机械手111关于第一机械手安装板112的对称轴对称设置。

为了进一步提高安装治具11抓取定日镜2的稳定性，安装治具11还设置有第二机械手113和第二机械手安装板114，为了在不妨碍第一机械手111的前提下安装第二机械手安装板114，在第一机械手安装板112的Y形端面上凸设有第一立板115，具体地，第一立板115垂直设置于第一上板、第二上板和下板的连接处，第二机械手安装板114一端与第一立板115远离第一机械手安装板112的一端固定连接，第二机械手安装板114另一端与第二机械手113固定连接。第二机械手113和设置在第一上板和第二上板的两个第一机械手111构成的三点夹持能够限制定日镜2的全部自由度，相比于两点夹持在极大程度上提高了安装治具11抓取定日镜2的稳定性，且进一步防止了定日镜2在被抓取过程中发生偏转。

如图2和图3所示，定日镜2包括两个能够反射光线的反光板20和连接立柱3的连接座23，连接座23包括连接座本体232和设置在连接座本体232上的限位凹槽231，在反光板20和连接座23之间设置有主梁21，主梁21与反光板20固定连接，主梁21靠近反光板20的一侧设置有支架26，支架26位于两个反光板20之间，为了将反光板20和连接座23固定连接，在主梁21中间部位设置有连接架25，连接架25为弧形架，连接架25一端与连接座23固定连接，另一端绕过主梁21固定连接在支架26上；为了使主梁21限制安装治具11抓取位置，本实施例中在主梁21上设置有限位机构，具体地，限位机构为多个沿主梁21均匀排布的限位块22。在抓取定日镜2的过程中，第一机械手111抓取主梁21，第一机械手111的抓取位置位于两个限位块22之间，限位块22能够限制第一机械手111沿主梁21轴线方向上的自由度(即限制第一机械手111在主梁21上的滑动)。当然在其他实施例中，当第一机械手111的夹持位置发生变化时，限位块22也可以位于定日镜2的其他位置，比如位于副梁、立柱或者连接座上。

在抓取定日镜2前，首先要对定日镜2的位置进行定位，故在定日镜2上设置有定日镜定位标识24，在立柱3上设置有立柱定位标识，在机械臂上设置有用于采集定日镜定位标识24和立柱定位标识的信息的定位标识采集机构，具体地，日镜定位标识24和立柱定位标识可以条形码、二维码、图像标志，无线RFID、磁性标签或者任何能够携带信息的标识，定位标识采集机构为具有扫码功能的摄像头12，摄像头12通过扫描定日镜定位标识24和立柱定位标识获得关于定日镜2和立柱3的位置和型号信息。

为了提高定日镜2和立柱3的定位精度和安装精度，在本实施例中，采用多点定位，在定日镜2上一共设置有五个定日镜定位标识24，分别为第一定位标识241、第二定位标识242、第三定位标识243、第四定位标识244、第五定位标识245，第一定位标识241设置在连接架25上，第二定位标识242和第三定位标识243设置在主梁21上，且第二定位标识242和第三定位标识243分别位于连接架25两侧，第四定位标识244和第五定位标识245位于支架26上。与每一个定日镜定位标识24相对应的设置有一个光学采集元件，该光学采集元件用于获取定日镜定位标识24和立柱定位标识所携带的信息，在本实施例中，光学采集元件选择采用具有扫码功能的摄像头12，具体的，在第一立板115靠近第一机械手111的端面上设置有第一摄像头121，第一摄像头121用于获取第一定位标识241上的信息；第一机械手安装板112远离第一立板115的端面上凸设有第二立板116，第二立板116靠近第一机械手111的端面上设置有第二摄像头122，第二摄像头122用于获取立柱定位标识上的信息；第一上板上的第一机械手111的上爪和下爪之间设置有第三摄像头123，第二上板上的第一机械手111的上爪和下爪之间设置有第四摄像头124，第三摄像头123和第四摄像头124用于识别定位第二定位标识242和第三定位标识243，从而达到微调第一机械手111夹持位置的目的；在第二机械手安装板114上设置有第五摄像头125和第六摄像头，第五摄像头125和第六摄像头分别置于第二机械手113两侧用于定位第四定位标识244和第五定位标识245，从而达到微调第二机械手113夹持位置的目的。通过利用第二机械手113和两个第一机械手111达到三点夹持的目的，相比于两点夹持，三点夹持能够在极大程度上提高安装治具抓取定日镜2的稳定性。

如图4所示，立柱3包括固定连接的立柱本体30、立柱底座31和立柱连接头32，立柱底座31用于将立柱本体30固定在地面上，立柱连接头32能够插入连接座23中，立柱连接头32上设置有周向均布的限位凸起33，限位凸起33的数量根据限位凹槽231的数量决定，限位凹槽231由两个限位片间隔设置形成，限位凸起33能够插入两个限位片之间从而实现定日镜2的周向限位，在限位片上设置有第一螺纹孔，在限位凸起33上同样设置有第二螺纹孔，在将限位凸起33插入两个限位片之间后，利用螺栓穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔从而实现立柱3与定日镜2固定连接。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上提供了一种定日镜安装方法，如图5至图9所示，该方法包括以下步骤：

一种定日镜安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制器控制定位标识采集机构扫描定日镜定位标识用以获取定日镜位置信息和型号信息；

S2：控制器根据获取的定日镜位置信息控制机械臂移动并抓取定日镜；

S3：控制器控制定位标识采集机构扫描立柱定位标识用于获取立柱位置信息和型号信息；

S4：控制器根据接收到的立柱型号信息判断立柱型号与定日镜型号是否匹配；若立柱与定日镜型号不匹配，则利用定位标识采集机构重新扫描其他立柱的立柱定位标识，直到找到与定日镜型号匹配的立柱。

S5：立柱与定日镜型号匹配后，控制器根据立柱位置信息控制机械臂将定日镜移送至立柱处；

S6：定日镜和立柱固定连接。

本实施例所提供的定日镜安装方法能够快速准确地将定日镜安装到立柱上，不仅提高了定日镜的安装效率，节约了人力，还提高了整个定日镜安装过程中人员的安全性。

具体地，在S1中利用第一摄像头121扫描定日镜定位标识，获取定日镜2的位置信息和型号信息；在S3中利用第二摄像头122扫描立柱定位标识，获取关于立柱3的位置信息和型号信息；在S5中立柱3与定日镜2型号匹配，则控制器控制安装治具11对定日镜2进行翻转，然后根据立柱3位置信息控制伸缩机械10臂将定日镜2移送至立柱3处；在S6中调整定日镜2相对于立柱3的角度，使立柱3上的限位凸起33卡接进入定日镜2上的限位凹槽231，从而达到将定日镜2和立柱3固定连接的目的。

为了提高安装治具抓取定日镜2的抓取位置精度，S2包括如下步骤：

S21：控制器控制根据获取的定日镜位置信息控制伸缩机械臂10进行伸缩和旋转，利用第一机械手111抓取主梁21，在第一机械手抓取主梁21时，利用第三摄像头123和第四摄像头124对准第二定位标识242和第三定位标识243的校准方框(校准方框为第二定位标识242和第三定位标识243的外边框)，从而达到微调第一机械手111抓取位置的目的；

S22：控制器控制第二机械手113抓取支架26，在第二机械手113抓取支架26时，利用第五摄像头125和第六摄像头对准第四定位标识244和第五定位标识245的校准方框(校准方框为第四定位标识244和第五定位标识245的外边框)，从而达到微调第二机械手113抓取位置的目的。

通过利用第二机械手113和两个第一机械手111达到三点夹持的目的，相比于两点夹持，三点夹持能够在极大程度上提高安装治具抓取定日镜2的稳定性。

最后，在S6后面还包括：

S7：控制器控制伸缩机械臂10和安装治具11回到初始位置，关闭定位标识采集机构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种定日镜安装方法，其特征在于，使用用于安装定日镜的装置安装定日镜，所述用于安装定日镜的装置包括：

机械臂，所述机械臂包括转动连接的伸缩机械臂和安装治具，所述伸缩机械臂具有不少于三个的自由度，能够改变所述安装治具相对于所述定日镜和立柱的位置和安装角度；所述安装治具包括两个用于抓取所述定日镜的第一机械手和一个第二机械手，所述第二机械手和两个所述第一机械手对所述定日镜构成三点夹持；所述定日镜上设置有限制所述安装治具抓取位置的限位机构；所述定日镜上设置有与所述立柱连接的连接座，所述连接座上设置有限位凹槽，所述立柱上设置有限位凸起，所述限位凸起能够插入所述限位凹槽中实现所述定日镜的周向限位；

定位标识采集机构，所述定位标识采集机构位于所述机械臂上，用于采集布置在所述定日镜和所述立柱上的定位标识上的信息；

控制器，所述控制器根据所述定位标识采集机构采集到的信息能够控制所述机械臂抓取所述定日镜并将所述定日镜固定连接到与其匹配的所述立柱；

所述定日镜安装方法包括以下步骤：

S1：控制器控制定位标识采集机构扫描定日镜定位标识用以获取定日镜位置信息和型号信息；

S2：控制器根据获取的定日镜位置信息控制机械臂移动并抓取定日镜；

S3：控制器控制定位标识采集机构扫描立柱定位标识用于获取立柱位置信息和型号信息；

S4：控制器根据接收到的立柱型号信息判断立柱型号与定日镜型号是否匹配；若立柱与定日镜型号不匹配，则利用定位标识采集机构重新扫描其他立柱的立柱定位标识，直到找到与定日镜型号匹配的立柱；

S5：立柱与定日镜型号匹配后，控制器根据立柱位置信息控制机械臂将定日镜移送至立柱处；

S6：定日镜和立柱固定连接。