CN113910502B - 一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法，包括：三维数模中理论中线标记点做偏移处理；分段模具初步拼接定位安装；三维数模导入激光跟踪仪配套的三维测量分析软件中，激光跟踪仪定位到分段模具上并创建联系；对分段模具进行初步调平；调整分段模具中线；检查分段模具是否水平，若不水平，重复调整分段模具水平和中线，直至水平和中线均符合要求；测量调整分段模具型面以使型面符合要求，从而完成叶片模具安装。本发明能够有效解决现有安装方法耗时长、安装精度低的问题。

Description

一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法

技术领域

本发明涉及风电叶片模具安装的技术领域，尤其是指一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法。

背景技术

风电叶片的制作需要使用叶片模具，叶片模具包括主模具、梁模具、腹板模具，其中主模具面积最大、重量最重，其安装精度要求也最高。主模具由SS面和PS面两个模具构成，每个模具均由多个分段模具拼接组成，以SS面模具的安装为例，传统的安装方法是先使用水准仪测量每个分段模具表面的标记高度从而将多个分段模具调平，然后通过拉线方式将多个分段模具中线对齐，从而完成SS面模具的粗调，接着再使用激光跟踪仪对粗调后的SS面模具型面进行检测调整，直至其符合验收标准即可。这种安装方法具有耗时长、安装精度低的问题。随着风电行业的发展，技术的进步，叶片越做越大，与之配套的叶片模具同样在变大，传统的安装方法已不适应于越来越增大的叶片模具。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法，能够有效解决现有安装方法耗时长、安装精度低的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法，包括以下步骤：

1)在模具的三维数模中标记出理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点以及模具理论型面的理论中线标记点，将每个理论中线标记点沿模具理论型面法向方向向上偏移激光跟踪仪配套靶球半径的距离，确保放置在分段模具上的靶球的球心能够与偏移后的理论中线标记点重合；

2)将根据三维数模制作的多个分段模具吊装至特定位置，完成多个分段模具的初步拼接定位安装，其中，每个分段模具上预标记有与理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点以及理论中线标记点对应的前缘法兰标记点、后缘法兰标记点和中线标记点；

3)将模具的三维数模导入激光跟踪仪配套的软件中，接着将激光跟踪仪配套的靶球依次定位在任意一个分段模具上的多个中线标记点上，靶球的球心与和中线标记点对应的偏移后的理论中线标记点重合，通过测量该多个中线标记点并与对应的偏移后的理论中线标记点进行拟合运算，从而将激光跟踪仪的三维坐标定位到多个分段模具型面上并创建联系；

4)通过激光跟踪仪测出每个分段模具上的前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值，分别根据前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值与对应的理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点的理论高度值得到前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的调整值，进而根据调整值将多个分段模具调水平；

5)将激光跟踪仪配套的靶球依次定位在每个分段模具的中线标记点上，在软件中将中线标记点与偏移后的理论中线标记点做对比，得出中线标记点在模具前、后缘方向的偏差值，根据偏差值对每个分段模具进行调整，使分段模具中线符合要求；

6)检查各分段模具是否保持水平，如果不水平则返回步骤4)～步骤5)重复调整分段模具水平及中线，直至水平及中线均符合要求；

7)使用激光跟踪仪对所有分段模具的型面进行整体测量，对比测量点与模具理论型面上对应点的距离，若距离值在预设范围内则表示型面符合要求，若距离值超出预设范围则根据实际偏差情况对相应的分段模具做调整，直至型面符合要求，从而完成叶片模具的安装。

进一步，在步骤4)中，通过激光跟踪仪测出分段模具上每个前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值，将每个前缘法兰标记点的测量高度值与对应的理论前缘法兰标记点的理论高度值求和得出每个前缘法兰标记点计算值，将每个后缘法兰标记点的测量高度值与对应的理论后缘法兰标记点的理论高度值求和得出每个后缘法兰标记点计算值，选择前缘法兰标记点计算值和后缘法兰标记点计算值中最大值所对应的点，即模具最高点作为前缘和后缘调整的参考点，通过模具最高点处计算值分别减去每个前缘法兰标记点计算值和每个后缘法兰标记点计算值得出每个前缘法兰标记点和每个后缘法兰标记点的调整值，根据调整值调整除参考点外的其余法兰标记点，以实现分段模具调水平。

进一步，在步骤7)中，在分段模具长度方向上的两个相邻测量点的距离为0.5～1米，在分段模具宽度方向上的两个相邻测量点的距离为20～50mm。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明的安装方法全程采用激光跟踪仪安装叶片模具，相比于现有先使用水准仪进行模具调平，接着使用拉线方式进行模具粗调，最后再使用激光跟踪仪检测调整模具型面的方法耗时大大缩短，且采用激光跟踪仪调整模具中线，相比于拉线的方式能够大大提高模具中线调整精度，进而提高模具的安装精度。

2、本发明的安装方法应用广泛，尤其适用于大尺寸的叶片模具。

3、本发明由于提前对理论中线标记点做偏移处理，在激光跟踪仪定位到模具型面上时，确保放置在分段模具上的靶球的球心能够与偏移后的理论中线标记点重合，避免因模具弧面造成靶球的球心与理论中线标记点存在水平方向偏差，进而造成测量出的数据不准确，影响测量精度。

4、现有的安装方法中激光跟踪仪测量的中线标记点与理论中线标记点拟合运算后，靶球的球心是位于模具理论型面上，需要通过运算将靶球球面与模具理论型面相切，此运算过程极为消耗时间，本发明通过对理论中线标记点做偏移处理，使靶球的球心与偏移后的理论中线标记点重合，靶球球面与模具理论型面相切，在模具型面进行整体测量时，通过三维测量分析软件的“查询”功能可直接得到测量点与模具理论型面的偏差，无需再使用三维测量分析软件中的“关系匹配”、“通过最小化移动对象”的运算步骤，运算过程简单，运算速度迅速，提高模具安装效率。

附图说明

图1为分段模具上标记点的示意图。

图2为采用激光跟踪仪进行模具中线调整及型面调整的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的使用方式不限于此。

本实施例所述的基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法，包括以下步骤：

1)在模具的三维数模中标记出理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点以及模具理论型面的理论中线标记点，将每个理论中线标记点沿模具理论型面法向方向向上偏移激光跟踪仪配套靶球半径的距离，本实施例靶球半径为19.05mm，确保放置在分段模具上的靶球的球心能够与偏移后的理论中线标记点重合；

2)将根据三维数模制作的3个分段模具吊装至合适的位置，完成3个分段模具的初步拼接定位安装，如图1所示，每个分段模具上预标记有与理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点以及理论中线标记点对应的前缘法兰标记点1、后缘法兰标记点2和中线标记点3；同时将激光跟踪仪放置在任意一个分段模具上方的合适位置，可通过固定支架固定，需保证激光跟踪仪稳定，避免晃动，然后启动并调平激光跟踪仪；

3)将模具的三维数模导入激光跟踪仪配套的三维测量分析软件中，接着将激光跟踪仪配套的靶球依次定位在第二个分段模具上的多个均匀分布的中线标记点上，靶球的球心与和中线标记点对应的偏移后的理论中线标记点重合，能够避免因模具弧面造成靶球的球心与理论中线标记点存在水平方向偏差，进而造成测量出的数据不准确，影响测量精度，通过测量该多个中线标记点并与对应的偏移后的理论中线标记点进行拟合运算，从而将激光跟踪仪的三维坐标定位到多个分段模具型面上并创建联系，此时将靶球放在模具型面的任意位置，即可实时查看此处的三维坐标；

4)将三维数模中理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点三维坐标的高度数值分别填入表1“前缘高度(理论)”、“后缘高度(理论)”中，使用激光跟踪仪测量分段模具上每个前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值，由于分段模具位于激光跟踪仪下方，以激光跟踪仪所处水平面为基准水平面，基准水平面处三维坐标高度值Z值为0，测出分段模具前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值均为负值，并分别记入表1的前缘法兰标记点调整数据的“测量值”和后缘法兰标记点调整数据的“测量值”中，根据公式“高度(理论)+测量值＝计算值”计算得出每个标记点位置的计算值，选择计算值中最大值所对应的点，即模具最高点作为前缘和后缘调整的参考点，根据公式“模具最高点-计算值＝调整值”计算出前缘和后缘分每个法兰标记点位置的调整值，根据调整值调整每个前缘和后缘法兰标记点的高度，由于模具最高点为调整的参考点，无需调整，通过调节分段模具地角调平螺栓，使分段模具前缘或后缘测量的高度值与理论的高度值保持一致，从而调平各分段模具；

表1

5)如图2所示，将激光跟踪仪4配套的靶球依次定位在中线标记点6上，在三维测量分析软件中将中线标记点6的三维坐标与理论中线标记点的三维坐标做对比，即测量点与理论点进行分析，得出每个中线标记点6在模具前、后缘方向的偏差值，根据偏差值对每个分段模具5进行调整，使每个中线标记点6的三维坐标与对应的理论中线标记点的三维坐标相一致，进而使中线符合要求；

6)当中线标记点调整完以后，模具水平有可能会发生细微变化，通过检查各分段模具是否保持水平，如果不水平则返回步骤4)～步骤5)重复调整分段模具水平及中线，直至水平及中线均符合要求；

7)使用激光跟踪仪对所有分段模具的型面进行整体测量，如图2所示，在分段模具长度方向上的两个相邻测量点7的距离为0.5～1米，优选1米，在分段模具宽度方向上的两个相邻测量点7的距离为20～50mm，优选30mm，本实施例中靶球球面与模具理论型面相切，通过三维测量分析软件的“查询”功能可直接得到测量点与模具理论型面的偏差，无需再使用三维测量分析软件中的“关系匹配”、“通过最小化移动对象”的运算步骤，运算过程简单，通过直接对比测量点7与模具理论型面上对应点的距离，若距离值在预设范围内则表示型面符合要求，若距离值超出预设范围则根据实际偏差情况对相应位置做调整(如某一位置的实际偏差显示实际高度大于理论高度，则需对该位置做向下调整)，直至型面符合要求，从而完成叶片模具的安装。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在模具的三维数模中标记出理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点以及模具理论型面的理论中线标记点，将每个理论中线标记点沿模具理论型面法向方向向上偏移激光跟踪仪配套靶球半径的距离，确保放置在分段模具上的靶球的球心能够与偏移后的理论中线标记点重合；

2)将根据三维数模制作的多个分段模具吊装至特定位置，完成多个分段模具的初步拼接定位安装，其中，每个分段模具上预标记有与理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点以及理论中线标记点对应的前缘法兰标记点、后缘法兰标记点和中线标记点；

3)将模具的三维数模导入激光跟踪仪配套的软件中，接着将激光跟踪仪配套的靶球依次定位在任意一个分段模具上的多个中线标记点上，靶球的球心与和中线标记点对应的偏移后的理论中线标记点重合，通过测量该多个中线标记点并与对应的偏移后的理论中线标记点进行拟合运算，从而将激光跟踪仪的三维坐标定位到多个分段模具型面上并创建联系；

4)通过激光跟踪仪测出每个分段模具上的前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值，分别根据前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值与对应的理论前缘法兰标记点、理论后缘法兰标记点的理论高度值得到前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的调整值，进而根据调整值将多个分段模具调水平；具体为：通过激光跟踪仪测出分段模具上每个前缘法兰标记点、后缘法兰标记点的测量高度值，将每个前缘法兰标记点的测量高度值与对应的理论前缘法兰标记点的理论高度值求和得出每个前缘法兰标记点计算值，将每个后缘法兰标记点的测量高度值与对应的理论后缘法兰标记点的理论高度值求和得出每个后缘法兰标记点计算值，选择前缘法兰标记点计算值和后缘法兰标记点计算值中最大值所对应的点，即模具最高点作为前缘和后缘调整的参考点，通过模具最高点处计算值分别减去每个前缘法兰标记点计算值和每个后缘法兰标记点计算值得出每个前缘法兰标记点和每个后缘法兰标记点的调整值，根据调整值调整除参考点外的其余法兰标记点，以实现分段模具调水平；

5)将激光跟踪仪配套的靶球依次定位在每个分段模具的中线标记点上，在软件中将中线标记点与偏移后的理论中线标记点做对比，得出中线标记点在模具前、后缘方向的偏差值，根据偏差值对每个分段模具进行调整，使分段模具中线符合要求；

6)检查各分段模具是否保持水平，如果不水平则返回步骤4)～步骤5)重复调整分段模具水平及中线，直至水平及中线均符合要求；

7)使用激光跟踪仪对所有分段模具的型面进行整体测量，对比测量点与模具理论型面上对应点的距离，若距离值在预设范围内则表示型面符合要求，若距离值超出预设范围则根据实际偏差情况对相应的分段模具做调整，直至型面符合要求，从而完成叶片模具的安装。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪的风电叶片模具安装方法，其特征在于，在步骤7)中，在分段模具长度方向上的两个相邻测量点的距离为0.5～1米，在分段模具宽度方向上的两个相邻测量点的距离为20～50mm。