CN112010167B - 叶片吊具的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种叶片吊具的控制方法及系统。叶片吊具包括用于夹持叶片的叶片夹具，叶片夹具包括叶片夹持机构。该叶片吊具的控制方法包括：接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置。

Description

叶片吊具的控制方法及系统
技术领域
本公开涉及风力发电技术领域。更具体地，本公开涉及一种叶片吊具的控制方法及系统。
背景技术
目前海上机组叶片长度已经超过90米，重量超过35吨，传统的水平单叶片夹具由于需要盘车结构，使发电机旋转120度后安装第二只叶片，但是由于叶片重量的问题，传统的直驱机组盘车结构和双馈机组盘车结构需要承担载荷越来越大，从而导致盘车过程中发电机端盖结构(与盘车连接位置)发生变形，影响机组的正常运行，而由于叶片长度超长，三叶式安装由于安装船的限制，翻身存在极大的风险。
目前的水平单叶片夹具能实现叶片多个角度安装，安装过程中最关键环节：将叶片根部螺栓和轮毂内变桨盘螺栓孔对中，需要不断调整夹具的位置来带动叶片调整，安装过程中完全依靠轮毂内人员和操作吊具的人员通过对讲机通话方式配合，不断调整夹具位置，该过程耗时较长，螺栓对孔过程中环境风向变化会导致叶片发生轻微晃动，操作夹具的人员无法清楚的知道叶片晃动大小，给螺栓对孔工作增加难度；该项工作完全依靠操作人员经验对吊具做出调整，通用性较差。
发明内容
本公开的示例性实施例在于提供一种叶片吊具的控制方法及系统，以解决目前超长叶片安装过程中叶片根部螺栓和变桨盘螺栓孔对准问题。
根据本公开的示例性实施例，提供一种叶片吊具的控制方法，所述叶片吊具包括用于夹持叶片的叶片夹具，叶片夹具包括叶片夹持机构，其特征在于，所述叶片吊具的控制方法包括：接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器对准。
可选地，所述叶片吊具控制方法还可包括：通过显示器显示所述至少四个第一传感器的位置、所述至少四个第二传感器的位置和所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器之间的位置偏差。
可选地，所述叶片吊具的控制方法还可包括：确定叶片周围的风向和风速；基于确定的风向和风速预测叶片的移动，其中，叶片的移动包括移动距离和移动方向；并且移动叶片吊具来抵消叶片的移动或者输出用于抵消叶片的移动的请求。
可选地，所述叶片吊具的控制方法还可包括：通过显示器显示确定的风向和风速、预测的叶片的移动和用于抵消预测的叶片的移动的请求。
可选地，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差的步骤可包括：根据当前位置信号中包括的所述至少四个第一传感器的三维坐标与目标位置信号中包括的所述至少四个第二传感器的三维坐标，分别计算所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器之间的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差。
可选地，基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具旋转来调整叶片的位置的步骤可包括：基于计算出的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差，通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置。
可选地，所述至少四个第一传感器可被安装在叶根的面向变桨盘的底表面上，所述至少四个第二传感器可被安装在变桨盘的外表面上。
可选地，所述至少四个第一传感器可包括红外测距发生器，所述至少四个第二传感器可包括红外测距接收器。
可选地，可通过安装在叶片吊具中的风传感器来测量叶片周围的风向和风速。
根据本公开的示例性实施例，提供一种叶片吊具的控制装置，所述叶片吊具包括用于夹持叶片的叶片夹具，叶片夹具包括叶片夹持机构，所述叶片吊具的控制装置包括：信号接收单元，被配置为接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；偏差计算单元，被配置为基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；和对准控制单元，被配置为基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器对准。
可选地，所述叶片吊具的控制装置还可包括抵消单元，被配置为：确定叶片周围的风向和风速；基于确定的风向和风速预测叶片的移动，其中，叶片的移动包括移动距离和移动方向；并且响应于预测的叶片的移动，移动叶片吊具来抵消预测的叶片的移动或者输出用于抵消预测的叶片的移动的请求。
可选地，偏差计算单元可被配置为：根据当前位置信号中包括的所述至少四个第一传感器的三维坐标与目标位置信号中包括的所述至少四个第二传感器的三维坐标，分别计算所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器之间的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差。
可选地，对准控制单元可被配置为：基于计算出的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差，通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置。
可选地，所述至少四个第一传感器可被安装在叶根的面向变桨盘的底表面上，所述至少四个第二传感器可被安装在变桨盘的外表面上。
可选地，所述至少四个第一传感器可包括红外测距发生器，所述至少四个第二传感器可包括红外测距接收器。
可选地，可通过安装在叶片吊具中的风传感器来测量叶片周围的风向和风速。
根据本公开的示例性实施例，提供一种用于叶片吊具的控制系统，所述用于叶片吊具的控制系统包括叶片吊具和位置传感器，所述叶片吊具包括用于夹持叶片的叶片夹具，其中，位置传感器包括至少四个第一传感器和与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上，所述叶片吊具和位置传感器可通信地连接，其中，所述叶片吊具还包括控制器，被配置为：接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器对准。
可选地，所述用于叶片吊具的控制系统还可包括远程显示终端，与控制器连接，并且用于显示控制器接收到的信息和/或控制器输出的控制信息。
可选地，所述用于叶片吊具的控制系统还包括风传感器，被安装在叶片吊具中，并且用于测量叶片周围的风向和风速。
可选地，控制器还可被配置为：基于风传感器测量的风向和风速预测叶片的移动，其中，叶片的移动包括移动距离和移动方向；并且移动叶片吊具来抵消叶片的移动或者输出用于抵消叶片的移动的请求。
根据本公开的示例性实施例叶片吊具的控制方法、装置以及用于叶片吊具的控制系统，通过接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器对准，从而解决目前超长叶片安装需要叶片根部螺栓和变桨盘螺栓对准的问题，提高叶片螺栓和变桨盘螺栓对准的速度和准确性。此外，还可提供叶片根部螺栓和变桨盘螺栓孔相对位置的显示功能，以及吊装过程中叶片同等高度的风速和风向实时测量并显示功能。
将在接下来的描述中部分阐述本公开总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本公开的示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本公开的示例性实施例的用于叶片吊具的控制系统进行叶片螺栓对孔控制的示意图。
图2示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制系统实施控制的控制框图。
图3示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的结构示意图。
图4为图3中的俯仰旋转机构的分解图。
图5为图3中的俯仰旋转机构的侧视图。
图6为图5中的俯仰旋转机构的A-A剖视图。
图7为本发明另一示例性实施例提供的俯仰旋转机构的结构示意图。
图8示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制方法的流程图。
图9示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制装置的框图。
图10示出根据本公开的示例性实施例的控制器的示意图。
具体实施方式
现将详细参照本公开的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本公开。
图1示出根据本公开的示例性实施例的用于叶片吊具的控制系统进行叶片螺栓对孔控制的示意图。
参照图1，用于叶片吊具的控制系统包括叶片吊具1和位置传感器3，叶片吊具1包括用于夹持叶片2的叶片夹具，叶片夹具包括叶片夹持机构。位置传感器3包括至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)和与至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)分别对应的至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)，至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)被布置在被叶片夹具夹持的叶片2的叶根且至少位于两个象限中，至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)被布置在用于安装叶片2的轮毂的变桨盘上。位置传感器3可以是例如，但不限于红外测距传感器，包括红外测距发生器和红外测距接收器。红外测距发生器发射红外信号，并且可同时水平面不间断扫描以发生器为中心半径例如为2米内的红外信号。红外测距接收器接收红外信号，并且可同时水平面不间断发射以接收器为中心半径例如为2米内的红外信号。叶片吊具1和位置传感器3可通信地连接。
叶片吊具1可包括控制器。控制器可被配置为：接收被叶片夹具夹持的叶片2的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片2的叶根且至少位于两个象限中，至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片2的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片2的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片2的位置，以使得至少四个第一传感器与至少四个第二传感器对准。控制器可以是例如，但不限于PLC控制器。这里，当前位置是指叶片2的叶根的当前所处的位置，可由叶片2的叶根上的至少四个第一传感器测量，目标位置是指叶片2的叶根需要被移动到的位置(即，变桨盘螺栓孔所在的位置)，可由变桨盘螺栓孔处的至少四个第二传感器测量。
在本公开的示例性实施例中，用于叶片吊具的控制系统还可包括远程显示终端(例如，显示器)，与控制器连接，用于显示控制器接收到的信息和/或控制器输出的控制信息。具体来说，显示器可显示至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)的位置、至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)的位置和至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)与至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)之间的位置偏差。这里，远程显示终端可以是例如，但不限于HMI显示屏。具体来说，在整个叶片安装过程中，叶片2只要移动到了位置传感器3能接收到信号的位置区域，远程显示终端就可以实时显示了。在叶片安装过程中，一般是叶片2先被旋转到叶根与变桨盘同一水平位置，当位置传感器3有信号后，让叶根不断地与变桨盘接近，最终使得叶片2安装到位。
在本公开的示例性实施例中，用于叶片吊具的控制系统还可包括风传感器(例如，超声波测风仪)，被安装在叶片吊具1中，并且用于测量叶片2周围的风向和风速。显示器还可显示风传感器(例如，超声波测风仪)测量的风向和风速、叶片2的移动(其中，叶片2的移动是由控制器根据叶片2周围的风向和风速预测出的)和用于抵消叶片2的移动的请求。
在本公开的示例性实施例中，控制器还可被配置为：基于风传感器(例如，超声波测风仪)测量的风向和风速预测叶片2的移动，其中，叶片2的移动包括移动距离和移动方向；并且移动叶片吊具1来抵消叶片2的移动或者输出用于抵消叶片2的移动的请求。
图2示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制系统实施控制的控制框图。
叶片夹持机构包括叶尖夹持机构和叶根夹持机构。当叶尖夹持机构和叶根夹持机构将叶片夹住，通过大型吊机连接吊带和吊钩将叶片吊装到变桨盘附近时，叶片与变桨盘连接的过程中需要将螺栓和螺栓孔对准，叶片根部螺栓上安装的A1、B1、C1、D1同时不间断发射红外信号，变桨盘螺栓孔上安装的A2、B2、C2、D2红外接收传感器接收红外信号，将信号通过通信线传输到控制器PLC，经过处理器对发射红外信号的时间和接收红外信号的时间进行分析得到测量数据(例如，A1、B1、C1、D1的实时位置)，将测量数据(例如，A1、B1、C1、D1的实时位置)通过无线传输装置发射到大型吊机操作人员的HMI面板(例如，HMI显示屏幕)上，实时动态掌握叶片根部螺栓与变桨盘孔两者之间的远近，以及螺栓和螺栓孔之间的相对偏差位置，通过液压站控制变桨油缸伸缩使叶片旋转来自动操控吊机让叶片与变桨盘不断接近(或者使操作人员根据该信息操控吊机让叶片与变桨盘不断接近)，最终将叶片螺栓和变桨盘螺栓孔完全对准，叶片安装变桨盘上面。在该过程中通过风传感器(例如，超声波测风仪)实时测量风速并通过HMI面板显示到吊具操作人员面前，PLC控制器会根据实时的风速和风向变化，预判出叶片往哪个方向移动，并显示在HMI面板(例如，HMI显示屏幕)上，给操作人员输出提示，指导操作人员吊装(或者自动抵消预测的叶片的移动)。
图3示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的结构示意图。
参照图3，叶片吊具包括叶片夹具100、吊架200、风传感器(例如，超声波测风仪)300、俯仰旋转机构400、控制器500和液压站600，俯仰旋转机构400连接在吊架200的下端，叶片夹具100连接到俯仰旋转机构400上，叶片夹具100能够在俯仰旋转机构400的驱动下实现大角度旋转，能够满足叶片安装时的角度需求，因此叶片安装过程中无需旋转轮毂，简化了叶片安装过程。
俯仰旋转机构400可包括支撑框架410、旋转轴420、曲柄430以及驱动单元，旋转轴420可转动地设置于支撑框架410上，且旋转轴420的第一端用于连接于叶片夹具100上，以带动叶片夹具100随旋转轴420旋转。曲柄430的第一端固定连接于旋转轴420的第二端上。驱动单元与曲柄430的第二端连接，驱动曲柄430围绕并带动旋转轴420旋转。
俯仰旋转机构400通过旋转轴420带动叶片夹具100旋转，从而可以实现叶片夹具100的大角度旋转，调整所夹持的叶片的俯仰角度，在叶片安装过程中，无需旋转轮毂，仅通过该俯仰旋转机构400带动叶片旋转至所需角度，便可以与轮毂相应位置上的变桨轴承连接，从而简化了叶片的安装过程。
叶片吊具还可包括缆风系统700。虽然未示出，但是图3中所示的缆风系统700还可包括缆风绳，以对叶片起到辅助的平衡、固定作用。
图4为图3中的俯仰旋转机构的分解图。图5为图3中的俯仰旋转机构的侧视图。图6为图5中的俯仰旋转机构的A-A剖视图。
具体地，参照图3至图6，俯仰旋转机构400包括支撑框架410，该支撑框架410可以与吊架200固定连接。具体地，吊架200可以包括吊杆210、吊点连接横梁220以及设置于吊杆210上的吊耳230。支撑框架410可以连接到吊点连接横梁220上，吊杆210的下端结合到吊点连接横梁220上，并能够沿着吊点连接横梁220在水平方向上移动，从而调节连接点位置。根据本方面的叶片吊具可以通过吊耳230而钩挂于外部大型起吊工具上并可随该外部大型起吊工具一同移动。
参照图4，旋转轴420可转动地设置于支撑框架410上，该旋转轴420的左端可以连接于叶片夹具100，该旋转轴420的右端可以固定连接于曲柄430的第一端上，旋转轴420的左端可以为其第一端，旋转轴的右端可以为其第二端。
具体地，旋转轴420可以为花键轴，该花键轴设置为包括彼此间隔设置的第一键轴段和第二键轴段，在该第一键轴段和第二键轴段之间设置有光轴段，其中，该花键轴的左端可以为第一键轴段，花键轴的右端为第二键轴段，光轴段位于该花键轴的中部，且位于第一键轴段和第二键轴段之间。
光轴段的外周套设有轴承460，支撑框架410上设置有供旋转轴420穿过的通孔，轴承460设置于该通孔内，以使旋转轴420可转动地设置于该支撑框架410的通孔内。
叶片夹具100设置有与旋转轴420的第一键轴段匹配的第一花键槽，曲柄430的第一端设置有与旋转轴420的第二键轴段匹配的第二花键槽，第一键轴段和第二键轴段分别容纳在第一花键槽和第二花键槽中，以使曲柄430可以带动旋转轴420旋转，进而带动叶片夹具100绕该旋转轴420旋转。本实施例中，轴承460可以设置为两个，一方面可以提高俯仰旋转机构400运行的稳定性，另一方面，可以提高俯仰旋转机构400的使用寿命。具体地，两个轴承460可以设置为不同类型的轴承，例如但不限于，其中一个轴承460可以为滚子轴承，另一个轴承460可以为球轴承，通过两个轴承的工作原理不同、受力情况不同，可以在一个轴承460发生故障的情况下，另一个轴承460继续使用，从而可以提高俯仰旋转机构400的使用寿命。
继续参照图3至图6，驱动单元包括至少两个伸缩驱动机构，以带动曲柄430围绕旋转轴420旋转。为了使曲柄430与伸缩驱动机构连接，曲柄430的第二端固定设置有连接轴450，连接轴450与旋转轴420平行设置，伸缩驱动机构连接在连接轴450上，并且伸缩驱动机构的伸缩方向垂直于连接轴450。
具体地，继续参照图4，曲柄430的第一端与旋转轴420连接，曲柄430的第二端固定设置有连接轴450，该连接轴450可以与旋转轴420平行设置，并且朝向远离旋转轴420的方向延伸。
驱动单元包括至少两个伸缩驱动机构440，至少两个伸缩驱动机构440围绕连接轴450间隔布置，并且相邻的伸缩驱动机构440之间的夹角大于0度并小于180度，至少两个伸缩驱动机构440按照上述夹角布置后，可以为旋转轴420提供稳定的动力输出，在一个伸缩驱动机构440运行到达死点(即，达到最大伸缩量)的情况下，另一个伸缩驱动机构440可继续提供动力，从而绕开前述的死点位置，多个伸缩驱动机构440为冗余设计，从而提高俯仰旋转机构运行的安全可靠性。本实施例以伸缩驱动机构440为4个为例进行说明。
4个伸缩驱动机构440连接在连接轴450上，沿该连接轴450的周向依次布置开，相邻的两个伸缩驱动机构440之间的夹角可以为大于0度并小于180度之间的任意角。4个伸缩驱动机构440沿连接轴450的长度方向依次连接到连接轴450上，且伸缩驱动机构440的伸缩方向可以垂直于连接轴450。
具体地，伸缩驱动机构440包括缸体441和活塞杆442，缸体441安装到支撑框架410上，活塞杆442的自由端连接到连接轴450上。活塞杆442的端部可以设置有轴孔，活塞杆442的自由端通过轴孔可以套设于连接轴450的外周，以可转动地连接于该连接轴450上，随着伸缩驱动机构440的伸缩，活塞杆442的自由端可绕曲柄430的第一端转动。伸缩驱动机构440的缸体441可以连接于支撑框架410上，由于该活塞杆442的自由端绕曲柄430的第一端转动，因此整个伸缩驱动机构440将在其所在位置处的垂直于连接轴450的平面内做摆动，从而通过曲柄430带动旋转轴420旋转。本实施例中，伸缩驱动机构440可以为液压油缸或者气缸，但不以此为限。
伸缩驱动机构440的数量也可以为两个，如图7所示。
叶片夹具100包括主梁120以及设置于主梁120两端的叶片夹持单元110、130，俯仰旋转机构400通过旋转轴420连接于主梁120并能够带动主梁120绕旋转轴420转动。
以上已经结合图1至图7对根据本公开的示例性实施例的用于叶片吊具的控制系统、叶片吊具进行了描述。在下文中，将参照图8对根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制方法进行描述。
图8示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制方法的流程图。
参照图8，在步骤S801，接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号。这里，当前位置信号可包括至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)的信号，目标位置信号可包括与至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)分别对应的至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)的信号，至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)可被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)可被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上。例如，A1、B1、C1、D1分别位于第一象限、第二象限、第三象限、第四象限中；A1和B1分别位于第一象限和第二象限，C1和D1位于第三象限；A1和B1位于第一象限，C1和D1位于第三象限；A1位于第一象限，B1、C1和D1位于第三象限；等。第一传感器的数量大于等于四，第二传感器的数量也大于等于四，以提高位置测量的准确性。
在本公开的示例性实施例中，至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)可被安装在叶根的面向变桨盘的底表面上，至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)可被安装在变桨盘的外表面上。
在本公开的示例性实施例中，至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)可包括红外测距发生器，至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)可包括红外测距接收器。第一传感器和第二传感器也可包括其他各种类型的位置传感器，本公开对此不进行限制。
在步骤S802，基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差。
在本公开的示例性实施例中，在计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差时，可根据当前位置信号中包括的至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)的三维坐标与目标位置信号中包括的至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)的三维坐标，分别计算至少四个第一传感器(例如，A1、B1、C1、D1)与至少四个第二传感器(例如，A2、B2、C2、D2)之间的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差。即，A1与A2在X轴偏差XA、Y轴偏差YA和Z轴偏差ZA，B1与B2在X轴偏差XB、Y轴偏差YB和Z轴偏差ZB，C1与C2在X轴偏差XC、Y轴偏差YC和Z轴偏差ZC，D1与D2在X轴偏差XD、Y轴偏差YD和Z轴偏差ZD。
在步骤S803，基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得至少四个第一传感器与至少四个第二传感器对准。
在本公开的示例性实施例中，在基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置时，可基于计算出的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差，通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置。即，通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转以使得A1与A2在X轴偏差XA、Y轴偏差YA和Z轴偏差ZA都为零，B1与B2在X轴偏差XB、Y轴偏差YB和Z轴偏差ZB都为零，C1与C2在X轴偏差XC、Y轴偏差YC和Z轴偏差ZC都为零，并且D1与D2在X轴偏差XD、Y轴偏差YD和Z轴偏差ZD都为零。
在本公开的示例性实施例中，还可首先确定叶片周围的风向和风速，然后基于测量的风向和风速预测叶片的移动，并且响应于预测的叶片的移动，移动叶片吊具来抵消叶片的移动或者输出用于抵消叶片的移动的请求。这里，可通过安装在叶片吊具中的风传感器(例如，超声波测风仪)来测量叶片周围的风向和风速，从而确定叶片周围的风向和风速。叶片的移动可包括移动距离和移动方向。具体来说，可通过移动吊架200来抵消预测的叶片的移动，可通过俯仰旋转机构(例如，图3中的俯仰旋转机构400)控制叶片夹具的俯仰旋转来抵消预测的叶片的移动，还可通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来抵消预测的叶片的移动。此外，当叶片上施加有缆风结构(例如，缆风绳)时，也可以通过改变缆风系统(例如，图3所示的缆风系统700)的参数来抵消预测的叶片的移动。此外，还可通过上述多种方式中的两种或更多种的组合的方式来抵消预测的叶片的移动。
例如，假设一个叶片的旋转需求角度是90℃，该叶片现在的实际角度是87°，则设定的变桨角度是3°。在叶片安装过程中，如果风速变大或风向从东北风变成西北风，那么叶片受风的影响可能会根据风速和风向的变化而晃动，此时按照设定变桨角度3°变桨势必会有误差，因为叶片本身晃动了。为了避免误差，可例如通过缆风系统向吊具施加与风速和风向变化具有相反作用的力来控制吊具将晃动量抵消。此外，也可以向外部(例如，用户)输出关于误差的信息，以向用户提示误差，使得用户人为操作弥补误差。
例如，假如叶片需求旋转90°，旋转到87°后，此时风向南吹动叶片晃动5cm，那么按照原先的自动设定需求无法实现叶片对中，吊具操作人员可手动将叶片向北偏移5cm或者通过自动施加与风的作用相反的力，以抵消风的晃动量，从而提高叶片螺栓对孔的准确性和效率。
以上已经结合图8对根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制方法进行了描述。在下文中，将参照图9对根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制装置及其单元进行描述。
图9示出根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制装置的框图。
参照图9，叶片吊具的控制装置包括信号接收单元910、偏差计算单元920和对准控制单元930。
信号接收单元910被配置为接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号。这里，信号接收单元910可包括至少四个第一传感器和与至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上。
在本公开的示例性实施例中，至少四个第一传感器安装在叶根的面向变桨盘的底表面上，至少四个第二传感器安装在变桨盘的外表面上。
在本公开的示例性实施例中，至少四个第一传感器包括红外测距发生器，至少四个第二传感器包括红外测距接收器。
偏差计算单元920被配置为基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差。
在本公开的示例性实施例中，偏差计算单元920可被配置为：根据当前位置信号中包括的至少四个第一传感器的三维坐标与目标位置信号中包括的至少四个第二传感器的三维坐标，分别计算至少四个第一传感器与至少四个第二传感器之间的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差。
对准控制单元930被配置为基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得至少四个第一传感器与至少四个第二传感器对准。
在本公开的示例性实施例中，对准控制单元930可被配置为：基于计算出的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差，通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置。
在本公开的示例性实施例中，叶片吊具的控制装置还可包括抵消单元，被配置为：确定叶片周围的风向和风速；基于确定的风向和风速预测叶片的移动，其中，叶片的移动包括移动距离和移动方向；并且响应于预测的叶片的移动，移动叶片吊具来抵消预测的叶片的移动或者输出用于抵消预测的叶片的移动的请求。
在本公开的示例性实施例中，可通过安装在叶片吊具中的风传感器(例如，超声波测风仪)来测量叶片周围的风向和风速。
此外，根据本公开的示例性实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当计算机程序被执行时，实现根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制方法。
在本公开的示例性实施例中，计算机可读存储介质可承载有一个或者多个程序，当计算机程序被执行时可实现以下步骤：接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得至少四个第一传感器与至少四个第二传感器对准。
计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储计算机程序的有形介质，该计算机程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以包含在任意装置中；也可以单独存在，而未装配入该装置中。
以上已经结合图9对根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制装置进行了描述。接下来，结合图10对根据本公开的示例性实施例的控制器进行描述。
图10示出根据本公开的示例性实施例的控制器的示意图。
参照图10，根据本公开的示例性实施例的控制器1000，包括存储器1010和处理器1020，存储器1010上存储有计算机程序，当计算机程序被处理器1020执行时，实现根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制方法。
在本公开的示例性实施例中，当计算机程序被处理器1020执行时，可实现以下步骤：接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得至少四个第一传感器与至少四个第二传感器对准。
图10示出的控制器仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
以上已参照图1至图10描述了根据本公开的示例性实施例的叶片吊具的控制方法及系统。然而，应该理解的是：图9中所示的叶片吊具的控制装置及其单元可分别被配置为执行特定功能的软件、硬件、固件或上述项的任意组合，图10中所示的控制器并不限于包括以上示出的组件，而是可根据需要增加或删除一些组件，并且以上组件也可被组合。
根据本公开的示例性实施例叶片吊具的控制方法以及用于叶片吊具的控制系统，通过接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得至少四个第一传感器与至少四个第二传感器对准，从而解决目前超长叶片安装需要叶片根部螺栓和变桨盘螺栓对准的问题，提高叶片螺栓和变桨盘螺栓对准的速度和准确性。此外，还可提供叶片根部螺栓和变桨盘螺栓孔相对位置实时显示功能，以及吊装过程中叶片同等高度的风速和风向实时测量并显示功能。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本公开，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种叶片吊具的控制方法，其特征在于，所述叶片吊具包括用于夹持叶片的叶片夹具，叶片夹具包括叶片夹持机构，所述叶片吊具的控制方法包括：
接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上；
基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且
基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器对准，
其中，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差的步骤包括：
根据当前位置信号中包括的所述至少四个第一传感器的三维坐标与目标位置信号中包括的所述至少四个第二传感器的三维坐标，分别计算所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器之间的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差。
2.根据权利要求1所述的叶片吊具的控制方法，其特征在于，所述叶片吊具的控制方法还包括：
确定叶片周围的风向和风速；
基于确定的风向和风速预测叶片的移动，其中，叶片的移动包括移动距离和移动方向；并且
移动叶片吊具以抵消叶片的移动或者输出用于抵消叶片的移动的请求。
3.根据权利要求1所述的叶片吊具的控制方法，其特征在于，基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具旋转来调整叶片的位置的步骤包括：
基于计算出的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差，使叶片夹具旋转以调整叶片的位置。
4.根据权利要求1所述的叶片吊具的控制方法，其特征在于，所述至少四个第一传感器被安装在叶根的面向变桨盘的底表面上，所述至少四个第二传感器被安装在变桨盘的外表面上。
5.根据权利要求1所述的叶片吊具的控制方法，其特征在于，所述至少四个第一传感器包括红外测距发生器，所述至少四个第二传感器包括红外测距接收器。
6.根据权利要求2所述的叶片吊具的控制方法，其特征在于，通过安装在叶片吊具中的风传感器来测量叶片周围的风向和风速。
7.一种用于叶片吊具的控制系统，其特征在于，所述用于叶片吊具的控制系统包括叶片吊具和位置传感器，所述叶片吊具包括用于夹持叶片的叶片夹具，
其中，位置传感器包括至少四个第一传感器和与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器，所述至少四个第一传感器被布置在被叶片夹具夹持的叶片的叶根且至少位于两个象限中，所述至少四个第二传感器被布置在用于安装叶片的轮毂的变桨盘上，所述叶片吊具和位置传感器可通信地连接，
其中，所述叶片吊具还包括控制器，被配置为：
接收被叶片夹具夹持的叶片的叶根的当前位置信号和目标位置信号，其中，当前位置信号包括至少四个第一传感器的信号，目标位置信号包括与所述至少四个第一传感器分别对应的至少四个第二传感器的信号；
基于当前位置信号和目标位置信号，计算被叶片夹具夹持的叶片的位置偏差；并且
基于计算出的位置偏差通过使叶片夹具的叶片夹持机构旋转来调整叶片的位置，以使得所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器对准，
其中，控制器还被配置为：根据当前位置信号中包括的所述至少四个第一传感器的三维坐标与目标位置信号中包括的所述至少四个第二传感器的三维坐标，分别计算所述至少四个第一传感器与所述至少四个第二传感器之间的X轴偏差、Y轴偏差和Z轴偏差。
8.根据权利要求7所述的用于叶片吊具的控制系统，其特征在于，所述用于叶片吊具的控制系统还包括远程显示终端，与控制器连接，并且用于显示控制器接收到的信息和/或控制器输出的控制信息。
9.根据权利要求7或8所述的用于叶片吊具的控制系统，其特征在于，所述用于叶片吊具的控制系统还包括风传感器，被安装在叶片吊具中，并且用于测量叶片周围的风向和风速。
10.根据权利要求9所述的用于叶片吊具的控制系统，其特征在于，控制器还被配置为：
基于风传感器测量的风向和风速预测叶片的移动，其中，叶片的移动包括移动距离和移动方向；并且
移动叶片吊具来抵消叶片的移动或者输出用于抵消叶片的移动的请求。
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