CN110361396B - 一种空地协作式风力发电机叶片检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，包括爬壁小车和接送装置；爬壁小车包括动力机架、柔性连接支架、检测装置、吸附装置、驱动装置以及电池；前、后动力机架分别连接柔性连接支架；前动力机架和后动力机架均安装一个吸附装置、驱动装置；吸附装置向爬壁小车的上方排风，在爬壁小车的下方产生吸附力；前连接机架和后连接机架分别安装在前后动力机架上；接送装置包括输送杆，输送杆的前后端分别安装磁性圆盘、配重块，输送杆安装有接送装置机架、用于连接多旋翼无人机的接送装置安装板。本发明检测效率快，检测精度高，安全可靠，可以很好的解决检测风力发电机叶片的问题。

Description

一种空地协作式风力发电机叶片检测装置
技术领域
本发明属于风力发电机叶片检测技术领域，具体涉及一种空地协作式风力发电机叶片检测装置。
背景技术
风力发电机叶片是由复合材料构成的薄壳结构，复合材料的类型一般为玻璃纤维或碳纤维增强型，因为制造工艺和服役过程中受到了载荷等因素的影响会造成风机叶片的裂纹、分层、空隙、脱粘等损伤。传统的检测方法对于可见损伤一般采用望远镜观看，对于不可见损伤需要检测人员安装吊篮等装置到达叶片表面使用相关仪器进行检测，前述两种方法效率极低且危险极大。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供了一种空地协作式风力发电机叶片检测装置。
本发明利用无人机来接送爬壁小车来完成检测任务。无人机通过一套接送装置将爬壁小车运送至风力发电机叶片表面，爬壁小车通过吸附装置吸附于叶片表面，爬壁小车上安装摄像头用于实时检测自身位置和检测叶片表面肉眼可见损伤，爬壁小车上也可安装专用检测设备检测肉眼不可见损伤。当爬壁小车完成检测任务时，无人机将会通过接送装置接回爬壁小车。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，包括爬壁小车10和接送装置9；所述爬壁小车10包括前动力机架1a和后动力机架1b、柔性连接支架2、检测装置5、吸附装置6、驱动装置7以及电池8；
以爬壁小车10的纵轴线方向为纵向，以垂直于爬壁小车10的纵轴线方向为横向；沿爬壁小车10的纵轴线由后向前方向，按照左右方向，定义左侧和右侧；
前动力机架1a和后动力机架1b，以及柔性连接支架2均横向设置，前动力机架1a与后动力机架1b通过柔性连接支架2相连；前动力机架1a和后动力机架1b均安装一个吸附装置6、驱动装置7；吸附装置6向爬壁小车10的上方排风，在爬壁小车10的下方产生吸附力；
所述检测装置5安装于爬壁小车10后侧的后动力机架1b上，包括第一舵机501、检测装置安装座502、第一关节503、第一关节连接杆504、第二关节505、第三关节506、第二关节连接杆507、第四关节508、摄像头安装座509以及摄像头510、第二舵机511、第三舵机512，第一舵机501安装于检测装置安装座502，第二舵机511、第三舵机512分别安装于第二关节505上和第四关节508，检测装置安装座502、第一关节503、第一关节连接杆504、第二关节505、第三关节506、第二关节连接杆507、第四关节508、摄像头安装座509、摄像头510依次串联；
所述吸附装置6包括吸附电机61、吸附电机安装座63和螺旋桨62，所述吸附电机61安装于吸附电机安装座63上，所述螺旋桨62安装于吸附电机61轴端，所述吸附装置6通过吸附电机安装座63安装于前、后两动力机架的下侧；
所述驱动装置7包括驱动电机71和行进轮72，行进轮72安装在驱动电机71轴端，前、后动力机架的左右两端各装有一个行进轮72；
所述电池8安装于前动力机架1a或后动力机架1b上，给整个爬壁小车10供电；
柔性连接支架2上安装有用于连接接送装置9的电磁铁901，电磁铁901的吸附平面为其上表面；
所述接送装置9包括磁性圆盘902、输送杆903、配重块908，输送杆903的前端安装磁性圆盘902，输送杆903的后端安装配重块908，输送杆903安装有接送装置机架912；接送装置机架912内安装有主动输送滚轮904、皮带905、主动皮带轮906、从动输送滚轮907、从动皮带轮909、驱动皮带轮910、输送电机911；两个主动输送滚轮904和两个从动输送滚轮907分别夹持输送杆903；皮带905绕行在主动皮带轮906、从动皮带轮909、两个驱动皮带轮910上；两个驱动皮带轮910，分别与两个主动输送滚轮904共轴安装；所述主动皮带轮906安装于输送电机911的轴端，输送电机911通过主动皮带轮906、从动皮带轮909、皮带905和两个驱动皮带轮910最终带动两个主动输送滚轮904旋转从而带动输送杆903沿自身轴向运动；接送装置机架912上还装有用于连接多旋翼无人机的接送装置安装板913。
优选地，前动力机架1a和后动力机架1b沿爬壁小车10的中分线对称地安装，柔性连接支架2沿爬壁小车10的中分线安装。
优选地，所述电磁铁901共4个，其中两个对称安装于柔性连接支架2上侧前部，其他两个对称安装于柔性连接支架2上侧后部。优选地，两个主动输送滚轮904呈上下对称地安装于接送装置机架912前部；两个从动输送滚轮907呈上下对称地安装于接送装置机架912后部。
优选地，接送装置安装板913上设有四个用于连接旋翼无人机的安装孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种检测风力发电机叶片的装置功能完善，检测精度高，检测效率高，操作难度低，造价低廉，维护简单，能够很好的完成风力发电机叶片的检测和日常维护工作。
附图说明
图1为本发明的爬壁小车结构示意图；
图2为本发明的接送装置结构示意图；
图3为本发明的驱动装置和吸附装置结构示意图；
图4为本发明的检测装置的结构示意图；
图中标号说明：1a.前动力机架；1b.后动力机架；2.柔性连接支架；5.检测装置；501.舵机；502.检测装置安装座；503.第一关节；504.第一关节连接杆；505.第二关节；506.第三关节；507.第二关节连接杆；508.第四关节；509.摄像头安装座；510.摄像头；6.吸附装置；61.吸附电机；62.螺旋桨；63.吸附电机安装座；7.驱动装置；71.驱动电机；72.行进轮；8.电池；9.接送装置；901.电磁铁；902.磁性圆盘；903.输送杆；904.主动输送滚轮；905.皮带；906.主动皮带轮；907.从动输送滚轮；908.配重块；909.从动皮带轮；910.驱动皮带轮；911.输送电机；912.接送装置机架；913.接送装置安装板；10.爬壁小车
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，包括:爬壁小车10和接送装置9。所述爬壁小车10包括前动力机架1a和后动力机架1b、柔性连接支架2、检测装置5、吸附装置6、驱动装置7以及电池8。
以爬壁小车10的纵轴线方向为纵向，以垂直于爬壁小车10的纵轴线方向为横向；沿爬壁小车10的纵轴线由后向前方向，按照左右方向，定义左侧和右侧；
前动力机架1a和后动力机架1b，以及柔性连接支架2均横向设置，前动力机架1a与后动力机架1b通过柔性连接支架2相连；前动力机架1a和后动力机架1b均安装一个吸附装置6、驱动装置7；吸附装置6向爬壁小车10的上方排风，在爬壁小车10的下方产生吸附力；
所述检测装置5安装于爬壁小车10后侧的后动力机架1b上，包括第一舵机501、检测装置安装座502、第一关节503、第一关节连接杆504、第二关节505、第三关节506、第二关节连接杆507、第四关节508、摄像头安装座509以及摄像头510、第二舵机511、第三舵机512，第一舵机501安装于检测装置安装座502，第二舵机511、第三舵机512分别安装于第二关节505上和第四关节508，检测装置安装座502、第一关节503、第一关节连接杆504、第二关节505、第三关节506、第二关节连接杆507、第四关节508、摄像头安装座509、摄像头510依次串联；
所述吸附装置6包括吸附电机61、吸附电机安装座63和螺旋桨62，所述吸附电机61安装于吸附电机安装座63上，所述螺旋桨62安装于吸附电机61轴端，所述吸附装置6通过吸附电机安装座63安装于前、后两动力机架的下侧；
所述驱动装置7包括驱动电机71和行进轮72，行进轮72安装在驱动电机71轴端，前、后动力机架的左右两端各装有一个行进轮72；
所述电池8安装于前动力机架1a或后动力机架1b上，给整个爬壁小车10供电；
柔性连接支架2上安装有用于连接接送装置9的电磁铁901，所述电磁铁901共4个，其中两个对称安装于柔性连接支架2上侧前部，其他两个对称安装于柔性连接支架2上侧后部，所述电磁铁901的吸附平面为其上表面；
所述接送装置9包括磁性圆盘902、输送杆903、配重块908，输送杆903的前端安装磁性圆盘902，输送杆903的后端安装配重块908，输送杆903安装有接送装置机架912；接送装置机架912内安装有主动输送滚轮904、皮带905、主动皮带轮906、从动输送滚轮907、从动皮带轮909、驱动皮带轮910、输送电机911；两个主动输送滚轮904和两个从动输送滚轮907分别夹持输送杆903；皮带905绕行在主动皮带轮906、从动皮带轮909、两个驱动皮带轮910上；两个驱动皮带轮910，分别与两个主动输送滚轮904共轴安装；所述主动皮带轮906安装于输送电机911的轴端，输送电机911通过主动皮带轮906、从动皮带轮909、皮带905和两个驱动皮带轮910最终带动两个主动输送滚轮904旋转从而带动输送杆903沿自身轴向运动；所述接送装置安装板913共两个，安装于接送装置机架912上侧，其上部设有四个安装孔用来连接接送装置9和一般的多旋翼无人机。
使用过程中，首先将接送装置9安装在一般的多旋翼无人机上，同时爬壁小车10上的检测装置5通过三个舵机501带动各个关节，第一关节连接杆504和第二关节连接杆507的轴线将依次运动至与四个电磁铁501的吸附平面平行的位置，此时检测装置5应低于四个电磁铁901的吸附平面，然后给电磁铁通电，将爬壁小车10通过电磁铁901吸附在接送装置9的磁性圆盘902上，然后操作搭载有接送装置9和爬壁小车10的多旋翼无人机飞行至风力发电机叶片的表面附近，其磁性圆盘902的正面应正对着风力发电机叶片的某处的切平面，然后通过控制接送装置9将磁性圆盘902向前推进，将爬壁小车10推送至风力发电机叶片的表面，此时爬壁小车10上面的吸附装置6工作，前后两个吸附电机61带动螺旋桨62旋转向爬壁小车的上侧吹风，产生一个反作用力使行进轮72紧贴着风力发电机叶片表面，借助行进轮72与风力发电机叶片表面的摩擦力使爬壁小车10不会滑落，然后检测装置5通过控制三个舵机501、511、512可使摄像头510对准要检测的风力发电机叶片表面，通过控制四个行进轮72可以使爬壁小车10在风力发电机叶片上移动即可达到所有需要检测的位置。爬壁小车10通过差速转向，分别控制四个行进轮72的转速即可转向，转向时，柔性连接支架2会受压力发生左右方向上的弯曲变形，以此来适应在转向时爬壁小车10的车身的变化。由于风力发电机叶片为不规则的曲面，为保证四个行进轮72都能贴合在风力发电机叶片上，柔性连接支架2会随着行进轮72的接触面的变化而被压缩或拉伸使爬壁小车10的每个行进轮72始终接触叶片表面，从而适应不同曲率的接触面。当检测任务完成时，检测装置5再次通过第一舵机501、第二舵机511、第三舵机512带动各个关节，使其第一关节连接杆504和第二关节连接杆507的轴线将依次运动至与四个电磁铁901的吸附平面平行的位置，此时检测装置5应低于四个电磁铁901的吸附平面，保持该状态等待接回，接回时，由安装有接送装置9的多旋翼无人机将飞行至爬壁小车10附近，使磁性圆盘902的正面正对着安装在前连接机架3或后连接机架2上的两电磁铁901的吸附平面，然后控制接送装置9推动磁性圆盘902向前运动直到接触磁性圆盘所正对着的电磁铁901，同时给所有电磁铁901供电，使其具有磁力吸附在磁性圆盘902上，同时螺旋桨62停转，爬壁小车10与风力发电机叶片脱离，然后多旋翼无人机将爬壁小车10运送至地面。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，其特征在于：包括爬壁小车(10)和接送装置(9)；所述爬壁小车(10)包括前动力机架(1a)和后动力机架(1b)、柔性连接支架(2)、检测装置(5)、吸附装置(6)、驱动装置(7)以及电池(8)；
以爬壁小车(10)的纵轴线方向为纵向，以垂直于爬壁小车(10)的纵轴线方向为横向；沿爬壁小车(10)的纵轴线由后向前方向，按照左右方向，定义左侧和右侧；
前动力机架(1a)和后动力机架(1b)，以及柔性连接支架(2)均横向设置，前动力机架(1a)与后动力机架(1b)通过柔性连接支架(2)相连；前动力机架(1a)和后动力机架(1b)均安装一个吸附装置(6)、驱动装置(7)；吸附装置(6)向爬壁小车(10)的上方排风，在爬壁小车(10)的下方产生吸附力；所述检测装置(5)安装于爬壁小车(10)后侧的后动力机架(1b)上，包括第一舵机(501)、检测装置安装座(502)、第一关节(503)、第一关节连接杆(504)、第二关节(505)、第三关节(506)、第二关节连接杆(507)、第四关节(508)、摄像头安装座(509)以及摄像头(510)、第二舵机(511)、第三舵机(512)，第一舵机(501)安装于检测装置安装座(502)，第二舵机(511)、第三舵机(512)分别安装于第二关节(505)上和第四关节(508)，检测装置安装座(502)、第一关节(503)、第一关节连接杆(504)、第二关节(505)、第三关节(506)、第二关节连接杆(507)、第四关节(508)、摄像头安装座(509)、摄像头(510)依次串联；
所述吸附装置(6)包括吸附电机(61)、吸附电机安装座(63)和螺旋桨(62)，所述吸附电机(61)安装于吸附电机安装座(63)上，所述螺旋桨(62)安装于吸附电机(61)轴端，所述吸附装置(6)通过吸附电机安装座(63)安装于前、后两动力机架的下侧；
所述驱动装置(7)包括驱动电机(71)和行进轮(72)，行进轮(72)安装在驱动电机(71)轴端，前、后动力机架的左右两端各装有一个行进轮(72)；
所述电池(8)安装于前动力机架(1a)或后动力机架(1b)上，给整个爬壁小车(10)供电；
柔性连接支架(2)上安装有用于连接接送装置(9)的电磁铁(901)，电磁铁(901)的吸附平面为其上表面；
所述接送装置(9)包括磁性圆盘(902)、输送杆(903)、配重块(908)，输送杆(903)的前端安装磁性圆盘(902)，输送杆(903)的后端安装配重块(908)，输送杆(903)安装有接送装置机架(912)；接送装置机架(912)内安装有主动输送滚轮(904)、皮带(905)、主动皮带轮(906)、从动输送滚轮(907)、从动皮带轮(909)、驱动皮带轮(910)、输送电机(911)；两个主动输送滚轮(904)和两个从动输送滚轮(907)分别夹持输送杆(903)；皮带(905)绕行在主动皮带轮(906)、从动皮带轮(909)、两个驱动皮带轮(910)上；两个驱动皮带轮(910)，分别与两个主动输送滚轮(904)共轴安装；所述主动皮带轮(906)安装于输送电机(911)的轴端，输送电机(911)通过主动皮带轮(906)、从动皮带轮(909)、皮带(905)和两个驱动皮带轮(910)最终带动两个主动输送滚轮(904)旋转从而带动输送杆(903)沿自身轴向运动；接送装置机架(912)上还装有用于连接多旋翼无人机的接送装置安装板(913)。
2.如权利要求1所述的一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，其特征在于：前动力机架(1a)和后动力机架(1b)沿爬壁小车(10)的中分线对称地安装，柔性连接支架(2)沿爬壁小车(10)的中分线安装。
3.如权利要求1所述的一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，其特征在于：所述电磁铁(901)共4个，其中两个对称安装于柔性连接支架(2)上侧前部，其他两个对称安装于柔性连接支架(2)上侧后部。
4.如权利要求1所述的一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，其特征在于：两个主动输送滚轮(904)呈上下对称地安装于接送装置机架(912)前部；两个从动输送滚轮(907)呈上下对称地安装于接送装置机架(912)后部。
5.如权利要求1所述的一种空地协作式风力发电机叶片检测装置，其特征在于：接送装置安装板(913)上设有四个用于连接旋翼无人机的安装孔。
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