CN112123251A - 一种基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法 - Google Patents

一种基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，包括以下步骤：S1、布置对应的安装定位线；S2、精密摄像头的安装布置；S3、粗定位对中安装：通过起重吊机将预装风机安装件吊起，使预装风机安装件一端的装有螺栓组的法兰连接件，与已固定风机安装件的法兰相对应；S4、A线检测并对齐；S5、C线检测并对齐：以A线为旋转轴转动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的C线和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的C线；S6、其它安装定位线检测并对齐。本发明解决了现有技术中所存在的安装精度低、自动化程度低等问题，利用视觉系统和侧方划线的方式进行螺栓组的定位，不需要后期拆除的部件，安装过程方便。

Description

一种基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法
技术领域
本发明涉及一种海工装备技术领域，具体是涉及一种海上风机螺栓组对中方法。
背景技术
火力、核能等发电方式等受到石油资源、核安全性等问题制约，风能作为新型能源越来越受到关注。海上比陆地风力资源大，因此，世界上多个国家都在海上建立大型的风力发电厂。我国也慢慢进入到海上风电的实际应用阶段，建立了海上风力发电厂。然而，风机机组的安装的准确性决定了风力的发电效率。
海上风机安装过程中螺栓组应用非常广泛，比如风机叶片与基座、塔筒的上下部等。由于风机部件质量中，海上工况复杂，而螺栓组安装要求精度高，安装过程中螺栓组的对中问题是吊装技术的关键。因此，如何设计出螺栓组高精度的对中检测及控制系统对海上风电安装是非常重要的。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种定位精准、安装方便的基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，包括以下步骤：
S1、布置对应的安装定位线：将预装风机安装件的一端与装有螺栓组的法兰连接件固定连接，在装有螺栓组的法兰连接件和已固定风机安装件的法兰进行对中安装前，需要先在装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上和已固定风机安装件的法兰的圆周面上分别对应布置多条间隔分布的安装定位线，其中，至少有两条安装定位线在装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上对称分布，使两条安装定位线的位置点处在装有螺栓组的法兰连接件的直径沿伸线上，将这两条安装定位线称为A线和C线；
S2、精密摄像头的安装布置：将至少三个精密摄像头安装固定在装有螺栓组的法兰连接件的周边，精密摄像头用以对安装定位线进行检测，其中两个精密摄像头分别称为A线检测精密摄像头、C线检测精密摄像头；
S3、粗定位对中安装：通过起重吊机将预装风机安装件吊起，使预装风机安装件一端的装有螺栓组的法兰连接件，与已固定风机安装件的法兰相对应；
S4、A线检测并对齐：粗定位结束后，利用A线检测精密摄像头对A线进行检测，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件位置移动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的A线和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的A线；
S5、C线检测并对齐：启动C线检测精密摄像头对C线进行检测，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件，以A线为旋转轴转动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的C线和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的C线；
S6、其它安装定位线检测并对齐：启动A线检测精密摄像头和C线检测精密摄像头以外的其它精密摄像头，对A线和C线以外的其它安装定位线进行检测，一个精密摄像头只能检测一条安装定位线，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件，以A线和C线所在的位置点的AC轴为旋转轴转动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的其它安装定位线和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的其它安装定位线，完成海上风机螺栓组的对中。
进一步地，所述步骤S1中，对应的安装定位线设有四条，四条中的其它安装定位线分别称为B 线和D线，对应的四条安装定位线在装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上和已固定风机安装件的法兰的圆周面上分别采用间隔均布，B线和D线对称分布。
进一步地，所述步骤S1中，装有螺栓组的法兰连接件包括法兰和固定套，法兰与固定套的一端连接并一体成型，固定套的表面有安装孔，预装风机安装件的一端穿插到固定套中后，螺丝穿过安装孔，将固定套和预装风机安装件连接在一起。
进一步地，所述步骤S2中，精密摄像头设有四个，四个中的其它两个精密摄像头分别称为B线检测精密摄像头、D线检测精密摄像头, B线检测精密摄像头和D线检测精密摄像头分别用以对B 线和D线进行检测。
进一步地，所述步骤S2中，所述固定套上沿着周向均布有四个L形固定板，所述的A线检测精密摄像头、B线检测精密摄像头、C线检测精密摄像头和D线检测精密摄像头分别固定在四个L形固定板上。
进一步地，所述步骤S3中，装有螺栓组的法兰连接件，与已固定风机安装件的法兰相对应的误差控制在3-6mm之间。
进一步地，所述步骤S6中，完成对中后，利用液压推送装置将螺栓组推入已固定风机安装件的法兰上的群孔。
本发明的有益效果在于：
本发明解决了现有技术中所存在的安装精度低、自动化程度低等问题，利用视觉系统和侧方划线的方式进行螺栓组的定位，不需要后期拆除的部件，安装过程方便。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：
图1为本发明的流程图；
图2为本发明对中安装示意图；
图3为图1所示装有螺栓组的法兰连接件的结构示意图；
图4为图3所示装有螺栓组的法兰连接件的仰视图。
图中：1、预装风机安装件；2、装有螺栓组的法兰连接件；3、已固定风机安装件的法兰；4、安装定位线； 5、A线；6、C线；7、B 线；8、D线；9、法兰；10、固定套；11、安装孔；12、螺丝；13、A线检测精密摄像头；14、B线检测精密摄像头；15、C线检测精密摄像头；16、D线检测精密摄像头；17、L形固定板；18、螺栓组；19、群孔。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正转”、“反转”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，本实施例中，预装风机安装件1以风叶为例，已固定风机安装件的法兰3以风机机头上的法兰为例，进行对中安装。
如图1、2所示，该方法具体包括以下步骤：
S1、布置对应的安装定位线：将预装风机安装件1的一端与装有螺栓组的法兰连接件2固定连接，在装有螺栓组的法兰连接件2和已固定风机安装件的法兰3进行对中安装前，需要先在装有螺栓组的法兰连接件2的圆周面上和已固定风机安装件的法兰的圆周面上分别对应布置多条间隔分布的安装定位线4，其中，至少有两条安装定位线在装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上对称分布，具体来说。本实施例中，对应的安装定位线设有四条，四条安装定位线分别称为A线5、C线6、B 线7和D线8，对应的四条安装定位线在装有螺栓组的法兰连接件2的圆周面上和已固定风机安装件的法兰3的圆周面上分别采用间隔均布，B线7和D线8对称分布，A线5和C线6对称分布，也就是说，对称分布的两条安装定位线的位置点处在装有螺栓组的法兰连接件的直径沿伸线上。
如图3所示，装有螺栓组的法兰连接件2包括法兰9和固定套10，法兰9与固定套10的一端连接并一体成型，固定套10的表面有安装孔11，预装风机安装件1的一端穿插到固定套10中后，螺丝12穿过安装孔11，将固定套10和预装风机安装件1连接在一起。
S2、精密摄像头的安装布置：将至少三个精密摄像头安装固定在装有螺栓组的法兰连接件的周边，精密摄像头用以对安装定位线进行检测，其中两个精密摄像头分别称为A线检测精密摄像头13、C线检测精密摄像头14；本实施例中，精密摄像头设有四个，四个中的其它两个精密摄像头分别称为B线检测精密摄像头15、D线检测精密摄像头16, B线检测精密摄像头15和D线检测精密摄像头16分别用以对B 线7和D线8进行检测。
具体安装是这样的：如图4所示，所述固定套10上沿着周向均布有四个L形固定板17，所述的A线检测精密摄像头13、B线检测精密摄像头14、C线检测精密摄像头15和D线检测精密摄像头16分别固定在四个L形固定板17上。
S3、粗定位对中安装：通过起重吊机将预装风机安装件1吊起，使预装风机安装件一端的装有螺栓组的法兰连接件2，与已固定风机安装件的法兰3相对应；装有螺栓组的法兰连接件，与已固定风机安装件的法兰相对应的误差控制在3-6mm之间。
S4、A线检测并对齐：粗定位结束后，利用A线检测精密摄像头13对A线5进行检测，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件位置移动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的A线5和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的A线5；
S5、C线检测并对齐：启动C线检测精密摄像头14对C线6进行检测，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件，以A线为旋转轴转动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的C线6和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的C线6；
S6、其它安装定位线检测并对齐：启动A线检测精密摄像头和C线检测精密摄像头以外的其它精密摄像头，对A线和C线以外的其它安装定位线进行检测，一个精密摄像头只能检测一条安装定位线。本实施例中，启动B线检测精密摄像头15、D线检测精密摄像头16，对B线7和D线8进行检测，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件2，以A线和C线所在的位置点的AC轴为旋转轴转动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的B 线7和D线8和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的B 线7和D线8，完成海上风机螺栓组的对中。完成对中后，利用液压推送装置将螺栓组18推入已固定风机安装件的法兰上的群孔19。
工作原理：螺栓组和群孔的对中是通过间隔90°的4组安装定位线进行标定，通过对应的4组安装在螺栓组的法兰连接件上的精密摄像头进行精密位置检测，实现螺栓组的精密对中，在对中完成前，螺栓组的法兰连接件和已固定风机安装件的法兰保持一定的间距，以保证具有位置调整所需的空间。本发明解决了现有技术中所存在的安装精度低、自动化程度低等问题，利用视觉系统和侧方划线的方式进行螺栓组的定位，不需要后期拆除的部件，安装过程方便。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、布置对应的安装定位线：将预装风机安装件的一端与装有螺栓组的法兰连接件固定连接，在装有螺栓组的法兰连接件和已固定风机安装件的法兰进行对中安装前，需要先在装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上和已固定风机安装件的法兰的圆周面上分别对应布置多条间隔分布的安装定位线，其中，至少有两条安装定位线在装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上对称分布，使两条安装定位线的位置点处在装有螺栓组的法兰连接件的直径沿伸线上，将这两条安装定位线称为A线和C线；
S2、精密摄像头的安装布置：将至少三个精密摄像头安装固定在装有螺栓组的法兰连接件的周边，精密摄像头用以对安装定位线进行检测，其中两个精密摄像头分别称为A线检测精密摄像头、C线检测精密摄像头；
S3、粗定位对中安装：通过起重吊机将预装风机安装件吊起，使预装风机安装件一端的装有螺栓组的法兰连接件，与已固定风机安装件的法兰相对应；
S4、A线检测并对齐：粗定位结束后，利用A线检测精密摄像头对A线进行检测，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件位置移动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的A线和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的A线；
S5、C线检测并对齐：启动C线检测精密摄像头对C线进行检测，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件，以A线为旋转轴转动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的C线和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的C线；
S6、其它安装定位线检测并对齐：启动A线检测精密摄像头和C线检测精密摄像头以外的其它精密摄像头，对A线和C线以外的其它安装定位线进行检测，一个精密摄像头只能检测一条安装定位线，并将检测信号反馈给控制器，由控制器驱动调姿系统进行运动，调姿系统带动装有螺栓组的法兰连接件，以A线和C线所在的位置点的AC轴为旋转轴转动，直到对齐装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上的其它安装定位线和已固定风机安装件的法兰的圆周面上的其它安装定位线，完成海上风机螺栓组的对中。
2.根据权利要求1所述的基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，其特征在于：所述步骤S1中，对应的安装定位线设有四条，四条中的其它安装定位线分别称为B 线和D线，对应的四条安装定位线在装有螺栓组的法兰连接件的圆周面上和已固定风机安装件的法兰的圆周面上分别采用间隔均布，B线和D线对称分布。
3.根据权利要求2所述的基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，其特征在于：所述步骤S1中，装有螺栓组的法兰连接件包括法兰和固定套，法兰与固定套的一端连接并一体成型，固定套的表面有安装孔，预装风机安装件的一端穿插到固定套中后，螺丝穿过安装孔，将固定套和预装风机安装件连接在一起。
4.根据权利要求3所述的基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，其特征在于：所述步骤S2中，精密摄像头设有四个，四个中的其它两个精密摄像头分别称为B线检测精密摄像头、D线检测精密摄像头, B线检测精密摄像头和D线检测精密摄像头分别用以对B 线和D线进行检测。
5.根据权利要求4所述的基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述固定套上沿着周向均布有四个L形固定板，所述的A线检测精密摄像头、B线检测精密摄像头、C线检测精密摄像头和D线检测精密摄像头分别固定在四个L形固定板上。
6.根据权利要求5所述的基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，其特征在于：所述步骤S3中，装有螺栓组的法兰连接件，与已固定风机安装件的法兰相对应的误差控制在3-6mm之间。
7.根据权利要求6所述的基于视觉跟踪的海上风机螺栓组对中方法，其特征在于：所述步骤S6中，完成对中后，利用液压推送装置将螺栓组推入已固定风机安装件的法兰上的群孔。
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