CN110877016A - 风力发电叶片检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电叶片检测装置及检测方法，风力发电叶片检测装置包括：机体主体，固定安装在机体主体上检测机构，固定安装在机体上的传送机构，设在传送机构一端上方的上料装置，以及固定机体上的旋转机构；所述检测机构包括：固定安装在机体主体上的第一安装支架组，设在安装支架上的三轴运动机构，传动连接三轴运动机构的驱动机构，以及传动安装在三轴运动机构上的检测部。所述检测部为检测探头包括接触式探针和5MHz的超声波检测探头。本发明采用测量探针和超声波对叶片表面及内部进行无损检测，能够快速对曲面扭转度进行检测的同时可以叶片表面和内部的裂缝进行探查，进一步提高检测效率。
Description
技术领域
本发明属于风力发电设备检测领域，尤其是一种风力发电叶片检测装置及检测方法。
背景技术
风力发电叶片在实际使用中对风电的转换率有着重大的影响，是风能的关键部件之一，目前市场上的风力发电叶片大多数多是采用一体注塑成型的金属或者玻璃钢材料制成，风扇叶片的曲面的扭曲度是影响的在空中转动速率，进而影响转化速率，其次风扇叶片上的微小缝隙很难用普通的相机设备和肉眼看出，有缝隙的不合格风扇叶在使用中经过长期的风吹日晒或风雨侵蚀，缝隙变大最终使风扇叶坠落，对其它设备和维修人员造成安全威胁。
发明内容
发明目的：提供一种风力发电叶片检测装置及检测方法，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种风力发电叶片检测装置，包括：机体主体，固定安装在机体主体上检测机构，固定安装在机体上的传送机构，设在传送机构一端上方的上料装置，以及固定机体上的旋转机构；
所述检测机构包括：固定安装在机体主体上的第一安装支架组，设在安装支架上的三轴运动机构，传动连接三轴运动机构的驱动机构，以及传动安装在三轴运动机构上的检测部。
在进一步的实施例中，所述旋转机构包括；固定安装在机体主体中部的驱动电机，传动连接驱动电机的传动装置，以及固定安装在机体本体上的转动座，所述转动座包括，穿插过机体本体的转动轴，以及套接在转动轴一端的转台，所述转台的边缘处固定安装有工件固定盘和固定夹具；所述传动装置套接在转轴和驱动电机输出轴，从而带动旋转机构转动。
在进一步的实施例中，所述上料装置包括：对称安装在机体本体上的固定架，设在固定架上的滑轨和第一X轴丝杠组件，固定安装在丝杠组件上的安装板，固定安装在安装板上且与安装板垂直的L型升降支板，以及固定连接在L型升降支板一侧的第一Z轴丝杠组件和传动连接在Z轴丝杠组件上的真空机械手。
在进一步的实施例中，所述三轴运动机构包括：固定安装在机体本体上的第二X轴丝杠组件和滑轨，传动安装在X轴丝杠组件上的连接座，以及固定安装在连接座的龙门架；所述龙门架的顶部设有Y轴丝杠组件和滑轨，所述Y轴丝杠组件上传动安装有检测部支板，所述检测部支板的一侧安装有检测部，所述检测部的工作原理为超声波检测；所述检测部的一侧设有第二Z轴丝杠组件；所述X轴丝杠，Y轴丝杠和第二Z轴丝杠组件的一端设有丝杠传动连接的第一伺服电机，第二伺服电机和第三伺服电机。
在进一步的实施例中，所述传送机构包括固定安装在机体上的传送带安装架，以及固定安装在传送带安装架上的传送带。
在进一步的实施例中，所述工件固定盘包括：固定焊接在转台上的限位槽，以及安装在限位槽一侧的转动电机，所述转动电机的动力输出轴连接工件固定盘，所述工件固定盘上设有多个微型固定夹具。
在进一步的实施例中，所述微型固定夹具包括固定安装在工件固定盘的一侧的限位卡爪，以及固定安装在工件固定盘另一侧的固定夹爪组件，所述固定夹爪组件包括：固定安装在工件固定盘上的铰接座，铰接在铰接座上的液压伸缩杆和第一连接杆，以及铰接在第一连接杆另一端的第二连接杆，所述第二连接杆的一端固定连接液压伸缩杆的输出端，另一端连接固定夹爪；所述固定夹爪在液压伸缩杆的带动下围绕第一连接杆上下转动。
在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：
S1、风力发电叶片通过工人或者机器人摆放在传送机构的传送带上，设在机体上的感应机构，检测到传动带上的风力发电叶片靠近上料装置时，启动上料装置；
S2、上料装置中的安装板在伺服机构的带动下第一X轴丝杠组件带动安装板在滑轨上移动，第一Z轴丝杠组件在伺服机构驱动下带动真空机械手上下运动从而将传送带上的风力发电叶片运送至旋转机构；
S3、真空机械手将风力发电叶片水平放置在工件固定盘上，工件固定盘上的固定夹爪组件对风力发电叶片进行固定和夹紧，在驱动电机的带动下工件固定盘随着转动座旋转至检测机构；
S4、所述三轴运动机构在伺服电机的驱动下带动检测部对风力发电叶片曲面进行三个方向的移动检测；
S5、所述检测部通过网线连接计算机，并将检测数据发送至计算机所述计算机中预存有曲面模板，经过检测部扫描后的曲面的三维数据与计算机中预存的曲面模板进行对比，可以清楚的检测出叶片在使用过程中的磨损程度和扭曲程度；
S6、检测出无法正常使用的叶片进行标记，并提醒工作人此叶片为不良品，转动座转动进入下一叶片的转动。
在进一步的实施例中，所述检测部的检测探头包括接触式探针和5MHz的超声波检测探头，在使用接触式探针对叶片表面的横截面特征进行定位，计算机并根据检测的数据设定多个曲面控制点，曲面控制点的位置与模型中的曲面控制点的位置进行偏差计算，通过计算得出是否扭曲。
在进一步的实施例中，所述超声波检测探头检测叶片内部是否有无裂痕，同时还可以对裂痕的深度，大小进行检测。
有益效果： 本发明和现有技术相比，本发明采用测量探针和超声波对叶片表面及内部进行无损检测，能够快速对曲面扭转度进行检测的同时可以叶片表面和内部的裂缝进行探查，进一步提高检测效率。其次通过传送机构、上料装置以及旋转机构全自动的将待检测工作传送至检测部进行检测，共同完成产品的上料、转运、固定以及不良品的标记，操作简单方便、自动化程度高、可实现不停机上料、检测降低人员操作安全风险且工人劳动强度小。
附图说明
图1是本发明风力发电叶片检测装置的立体图。
图2是本发明风力发电叶片检测装置的前视图。
图3是本发明上料装置的结构示意图。
图4是本发明风力发电叶片检测装置的后视图。
图5是本发明工件固定盘的结构示意图。
图6是本发明固定夹具的结构示意图。
图7是本发明风力发电叶片检测装置的侧视图。
图8是图7中A点处的局部放大图。
附图标记为：机体主体1、驱动电机20、传动装置21、转动座22、转动轴220、转台23、工件固定盘24、固定夹具25、限位卡爪250、固定夹爪组件251、铰接座2510、液压伸缩杆2511、第一连接杆2512、第二连接杆2513、固定夹爪2514、安装支架30、检测部31、第二X轴丝杠组件32、连接座33、Y轴丝杠组件34、第二Z轴丝杠组件35、龙门架36、固定架40、第一X轴丝杠组件41、安装板42、L型升降支板43、第一Z轴丝杠组件44、真空机械手45、传送带安装架50、传送带52、限位槽60、转动电机61。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
申请人发现现有的曲面检测设备大多数采用激光扫描或者高像素的工业相机获取工件在空间内的三维形态数据，此方法检测周期过长，且检测数据容易受到像素以及光线的影响，对曲面的检测造成一定的误差，
其次，一体注塑成型的风扇叶片在工艺上受机器和工人操作的影响，部分叶片在拉扯过程中内部和表面可能存在裂缝，这些裂缝无法使用视觉检测装置检测出来。从而使一些隐性的不良品进入实际使用中，造成无法预计的危害。
如图1至图8所示的一种风力发电叶片检测装置，包括：机体主体1、驱动电机20、传动装置21、转动座22、转动轴220、转台23、工件固定盘24、固定夹具25、限位卡爪250、固定夹爪2514组件251、铰接座2510、液压伸缩杆2511、第一连接杆2512、第二连接杆2513、固定夹爪2514、安装支架30、检测部31、第二X轴丝杠组件32、连接座33、Y轴丝杠组件34、第二Z轴丝杠组件35、龙门架36、固定架40、第一X轴丝杠组件41、安装板42、L型升降支板43、第一Z轴丝杠组件44、真空机械手45、传送带52安装架50、传送带52、限位槽60、转动电机61。
其中，机体主体1为非标型的车间装配主体，检测机构，传送机构，上料装置，以及旋转机构均设置在机体主体1的顶部；传送机构固定安装在机体的的顶部一端，上料装置固定安装在传送机构传送端的上方，旋转机构固定安装在上料装置的另一侧，检测机构固定安装在旋转机构的一侧。风扇叶片从传送机构处经上料装置运送至旋转机构处，经过旋转机构旋转进入检测机构，从而完成待检测工件的自动传送，上料，转送，以及检测的全自动运转。
所述旋转机构包括；固定安装在机体主体1中部的驱动电机20，传动连接驱动电机20的传动装置21，以及固定安装在机体本体上的转动座22，所述转动座22包括，穿插过机体本体的转动轴220，以及套接在转动轴220一端的转台23，所述转台23的边缘处固定安装有工件固定盘24和固定夹具25；所述传动装置21套接在转动轴220和驱动电机20输出轴上，从而驱动电机20输出轴带动转动轴220在转动座22内转动，进而带动固定套接在转动轴220另一端的转台23转动，最终使转台23上的四个工件固定盘24实现从上料装置至检测机构的循环变动。
优选地，所述工件固定盘24包括：固定焊接在转台23上的限位槽60，以及安装在限位槽60一侧的转动电机61，所述转动电机61的动力输出轴连接工件固定盘24，所述工件固定盘24铰接在限位槽60中，所述转动电机61的动力输出轴带动工件固定盘24围绕限位槽60连接点转动，所述转动电机61为三相电机可控制电机带动工件固定盘24实现正反调整，便于与检测部31进行检测协调。所述工件固定盘24上设有多个微型固定夹具25，能够对风扇叶的微固定，防止在转台23转动过程和工件固定盘24快速转动过程中出现位置偏位或甩出工件固定盘24。
优选地，所述微型固定夹具25包括：固定安装在工件固定盘24的一侧的限位卡爪250，以及固定安装在工件固定盘24另一侧的固定夹爪2514组件251，所述固定夹爪2514组件251包括：固定安装在工件固定盘24上的铰接座2510，铰接在铰接座2510上的液压伸缩杆2511和第一连接杆2512，以及铰接在第一连接杆2512另一端的第二连接杆2513，所述第二连接杆2513的一端固定连接液压伸缩杆2511的输出端，另一端连接固定夹爪2514；所述固定夹爪2514在液压伸缩杆2511的带动下围绕第一连接杆2512上下转动。所述限位卡爪250和固定夹爪2514组件251对称安装，进而完成对风扇叶片两侧的固定。
所述检测机构包括：固定安装在机体主体1上的第一安装支架30组，设在安装支架30上的三轴运动机构，传动连接三轴运动机构的驱动机构，以及传动安装在三轴运动机构上的检测部31，检测部31在驱动机构的带动下实现三维空间内的多方向调整，可灵活地对工件进行全方位检测。
优选地，所述三轴运动机构包括：固定安装在机体本体上的第二X轴丝杠组件32和滑轨，传动安装在第二X轴丝杠组件32上的连接座33，以及固定安装在连接座33的龙门架36；所述龙门架36的顶部设有Y轴丝杠组件34和滑轨，所述Y轴丝杠组件34上传动安装有检测部31支板，所述检测部31支板的一侧安装有检测部31；所述检测部31包括测量探针和超声波检测部31，所述检测部31的一侧设有第二Z轴丝杠组件35；所述X轴丝杠，Y轴丝杠和第二Z轴丝杠组件35的一端设有丝杠传动连接的第一伺服电机，第二伺服电机和第三伺服电机。所述连接座33在第一伺服电机和第二X轴丝杠组件32的带动下在滑轨上滑行，实现龙门架36X轴方向的移动，第二伺服电机和第三伺服电机带动检测部31支板和检测部31在滑轨上移动，从而实现Y轴和Z轴方向的位置变动。
优选地，所述检测部31的检测探头包括接触式探针和5MHz的超声波检测探头，在使用接触式探针对叶片表面的横截面特征进行定位，计算机并根据检测的数据设定多个曲面控制点，曲面控制点的位置与模型中的曲面控制点的位置进行偏差计算，通过计算得出是否扭曲。
在进一步的实施例中，所述超声波检测探头检测叶片内部是否有无裂痕，同时还可以对裂痕的深度，大小进行检测。
所述上料装置包括：对称安装在机体本体上的固定架40，设在固定架40上的滑轨和第一X轴丝杠组件41，固定安装在丝杠组件上的安装板42，固定安装在安装板42上且与安装板42垂直的L型升降支板43，以及固定连接在L型升降支板43一侧的第一Z轴丝杠组件44和传动连接在Z轴丝杠组件34上的真空机械手45；所述第一X轴丝杠组件41的丝杠一端传动连接第四伺服电机，并在伺服电机的驱动下带动安装板42在固定架40的滑轨上沿X轴水平移动；所述真空机械手45在传动连接Z轴丝杠组件34的第五驱动电机20的带动下沿Z轴方向上下移动。
优选地，真空机械手45通过气管连接真空发生装置，所述气管上设有电动控制阀；所述上料装置的一侧设有感应元件，能够检测到传送机构和旋转机构上有无工件，从而控制真空机械手45是否开启控制阀进行工件吸取。
优选地，所述传送机构的下方设有不良品盒，检测不合格的风扇叶片经真空机械手45放置不良品盒中，不良品盒的底部设有重量传感器、驱动机构和滑轨，不良品的重量到达预设值后，驱动机构带动不良品盒在滑轨上移动，从而退出机体主体1外侧。工人摆放新的空盒后驱动机构带动不良品盒返回原位置。
优选地，所述传送机构包括固定安装在机体上的传送带52安装架50，以及固定安装在传送带52安装架50上的传送带52，能够对风扇叶片进行传送。
优选地，所述检测部31的检测探头包括接触式探针和5MHz的超声波检测探头，在使用接触式探针对叶片表面的横截面特征进行定位，计算机并根据检测的数据设定多个曲面控制点，曲面控制点的位置与模型中的曲面控制点的位置进行偏差计算，通过计算得出是否扭曲。
优选地，所述超声波检测探头检测叶片内部是否有无裂痕，同时还可以对裂痕的深度，大小进行检测。
工作原理如下：风力发电叶片通过工人或者机器人摆放在传送机构的传送带52上，设在机体上的感应机构，检测到传动带上的风力发电叶片靠近上料装置时，启动上料装置；上料装置中的安装板42在伺服机构的带动下第一X轴丝杠组件41带动安装板42在滑轨上移动，第一Z轴丝杠组件44在伺服机构驱动下带动真空机械手45上下运动从而将传送带52上的风力发电叶片运送至旋转机构；真空机械手45将风力发电叶片水平放置在工件固定盘24上，工件固定盘24上的固定夹爪2514组件251对风力发电叶片进行固定和夹紧，在驱动电机20的带动下工件固定盘24随着转动座22旋转至检测机构；所述三轴运动机构在伺服电机的驱动下带动检测部31对风力发电叶片曲面进行三个方向的移动检测；所述检测部31通过网线连接计算机，并将检测数据发送至计算机所述计算机中预存有曲面模板，经过检测部31扫描后的曲面的三维数据与计算机中预存的曲面模板进行对比，可以清楚的检测出叶片在使用过程中的磨损程度和扭曲程度；检测出无法正常使用的叶片进行标记，合格后的叶片经过下料机械手吸取离开旋转机构，不良品随转台23转动，通过上料装置中的真空机械手45吸取至不良品盒中转动座22转动，将下一叶片的转动至检测部31检测，工序循环。
本发明中通过检测部31中的测量探针和超声波对叶片表面及内部进行无损检测，能够快速对曲面扭转度进行检测的同时可以叶片表面和内部的裂缝进行探查，进一步提高检测效率。另外通过传送机构、上料装置以及旋转机构全自动的将待检测工作传送至检测部31进行检测，完成产品的上料、转运、固定以及不良品的标记，操作简单方便、自动化程度高，缩短循环周期，提高检测效率。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种风力发电叶片检测装置，其特征在于，包括：机体主体，固定安装在机体主体上检测机构，固定安装在机体上的传送机构，设在传送机构一端上方的上料装置，以及固定机体上的旋转机构；
所述检测机构包括：固定安装在机体主体上的第一安装支架组，设在安装支架上的三轴运动机构，传动连接三轴运动机构的驱动机构，以及传动安装在三轴运动机构上的检测部。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电叶片检测装置，其特征在于，所述旋转机构包括；固定安装在机体主体中部的驱动电机，传动连接驱动电机的传动装置，以及固定安装在机体本体上的转动座，所述转动座包括，穿插过机体本体的转动轴，以及套接在转动轴一端的转台，所述转台的边缘处固定安装有工件固定盘和固定夹具；所述传动装置套接在转轴和驱动电机输出轴，从而带动旋转机构转动。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电叶片检测装置，其特征在于，所述上料装置包括：对称安装在机体本体上的固定架，设在固定架上的滑轨和第一X轴丝杠组件，固定安装在丝杠组件上的安装板，固定安装在安装板上且与安装板垂直的L型升降支板，以及固定连接在L型升降支板一侧的第一Z轴丝杠组件和传动连接在Z轴丝杠组件上的真空机械手。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电叶片检测装置，其特征在于，所述三轴运动机构包括：固定安装在机体本体上的第二X轴丝杠组件和滑轨，传动安装在X轴丝杠组件上的连接座，以及固定安装在连接座的龙门架；所述龙门架的顶部设有Y轴丝杠组件和滑轨，所述Y轴丝杠组件上传动安装有检测部支板，所述检测部支板的一侧安装有检测部；所述检测部包括测量探针和超声波检测部，所述检测部的一侧设有第二Z轴丝杠组件；所述X轴丝杠，Y轴丝杠和第二Z轴丝杠组件的一端设有丝杠传动连接的第一伺服电机，第二伺服电机和第三伺服电机。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电叶片检测装置，其特征在于，所述传送机构包括固定安装在机体上的传送带安装架，以及固定安装在传送带安装架上的传送带。
6.根据权利要求2所述的一种风力发电叶片检测装置，其特征在于，所述工件固定盘包括：固定焊接在转台上的限位槽，以及安装在限位槽一侧的转动电机，所述转动电机的动力输出轴连接工件固定盘，所述工件固定盘上设有多个微型固定夹具。
7.根据权利要求6所述的一种风力发电叶片检测装置，其特征在于，所述微型固定夹具包括固定安装在工件固定盘的一侧的限位卡爪，以及固定安装在工件固定盘另一侧的固定夹爪组件，所述固定夹爪组件包括：固定安装在工件固定盘上的铰接座，铰接在铰接座上的液压伸缩杆和第一连接杆，以及铰接在第一连接杆另一端的第二连接杆，所述第二连接杆的一端固定连接液压伸缩杆的输出端，另一端连接固定夹爪；所述固定夹爪在液压伸缩杆的带动下围绕第一连接杆上下转动。
8.一种风力发电叶片检测装置检测方法，其特征在于，包括如下工作步骤：
S1、风力发电叶片通过工人或者机器人摆放在传送机构的传送带上，设在机体上的感应机构，检测到传动带上的风力发电叶片靠近上料装置时，启动上料装置；
S2、上料装置中的安装板在伺服机构的带动下第一X轴丝杠组件带动安装板在滑轨上移动，第一Z轴丝杠组件在伺服机构驱动下带动真空机械手上下运动从而将传送带上的风力发电叶片运送至旋转机构；
S3、真空机械手将风力发电叶片水平放置在工件固定盘上，工件固定盘上的固定夹爪组件对风力发电叶片进行固定和夹紧，在驱动电机的带动下工件固定盘随着转动座旋转至检测机构；
S4、三轴运动机构在伺服电机的驱动下带动检测部对风力发电叶片曲面进行三个方向的移动检测；
S5、所述检测部通过网线连接计算机，并将检测数据发送至计算机所述计算机中预存有曲面模板，经过检测部扫描后的曲面的三维数据与计算机中预存的曲面模板进行对比，可以清楚的检测出叶片在使用过程中的磨损程度和扭曲程度；
S6、检测出无法正常使用的叶片进行标记，并提醒工作人此叶片为不良品，转动座转动进入下一叶片的转动。
9.根据权利要求8所述的一种风力发电叶片检测装置检测方法，其特征在于，所述检测部的检测探头包括接触式探针和5MHz的超声波检测探头，在使用接触式探针对叶片表面的横截面特征进行定位，计算机并根据检测的数据设定多个曲面控制点，曲面控制点的位置与模型中的曲面控制点的位置进行偏差计算，通过计算得出是否扭曲。
10.根据权利要求9所述的一种风力发电叶片检测装置检测方法，其特征在于，所述超声波检测探头检测叶片内部是否有无裂痕，同时还可以对裂痕的深度，大小进行检测。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20200313 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |