CN114018183A - 一种塔筒平面度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种塔筒平面度测量装置，包括机架、升降机构、旋转机构、滑动机构、检测器和控制模块；升降机构安装于机架上，旋转机构安装于升降机构上，旋转机构上设有滑动机构，检测器固定在滑动机构上，滑动机构可以沿旋转机构的旋转中心轴的径向前后运动，检测器用于采集和输出待检测面的数据；控制模块控制升降机构、旋转机构、滑动机构、检测器协调工作，并接受和分析检测器传来的数据，并计算后输出检测结果，还包括定位机构，定位机构用于确定塔筒平面度测量装置的初始摆放位置。本发明中的塔筒平面度测量装置，可以方便对整个装置的初始位置进行调整，也方便对检测器的实际位置进行调整，提高平面度检测结果的精度，整个装置的通用性强。

Description

一种塔筒平面度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及风电塔筒生产检测技术领域，具体涉及一种塔筒平面度测量装置及方法。

背景技术

由于风力发电机组塔筒的高度和直径较大，无法一体成型，现有的风力发电机组塔筒都是由多段圆柱筒体或锥形筒体单元连接组成，在每个筒体单元的两端设计有大尺寸法兰，筒体单元之间通过这些大尺寸法兰和高强度紧固螺栓配合连接。显然，这些大尺寸法兰的平面度是影响塔筒拼接的重要因素，如果法兰的平面度达不到要求，风力发电机组塔筒拼接后，会严重影响塔筒的安全性和使用寿命。一般风电塔筒生产中，法兰平面度要求0.5mm内，基础环上法兰平面度要求1.5mm内，其余法兰平面度要求2mm内。可见，对于风电塔筒法兰平面度值的控制与检测是塔架制造的关键点之一，传统的检测手段如指示器法、表桥法、跨步仪法等已经满足不了风电塔筒生产的检测需求，目前风力发电机组塔筒行业中，很多公司采用3D工业相机进行法兰平面度的检测。实际检测时，需要让3D工业相机均速地对法兰进行扫描，然后将收集到的数据传送到计算机进行处理，最终得出平面度结果。因此，如何确定3D工业相机的初始位置，并使3D工业相机平稳的旋转，是提高检测结果精确度，必须解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种塔筒平面度测量装置，使用该装置方便了用户对整个装置的初始位置进行调整，也方便对检测器的实际位置进行调整，提高检测结果的精度和整个装置的通用性。

本发明的技术方案是：一种塔筒平面度测量装置，包括机架、升降机构、旋转机构、滑动机构、检测器和控制模块；升降机构安装于机架上，升降机构用于调节检测器的安装高度；旋转机构安装于升降机构上，且随升降机构上下移动，旋转机构用于带动检测器作圆周运动；旋转机构上设有滑动机构，检测器固定在滑动机构上，滑动机构可以沿旋转机构的旋转中心轴的径向前后运动，检测器用于采集和输出待检测面的数据；控制模块设于机架上与所有部件均相连，可以控制升降机构、旋转机构、滑动机构、检测器协调工作，并接受和分析检测器传来的数据，并计算后输出检测结果，还包括定位机构，定位机构用于确定塔筒平面度测量装置在开始测量工作前的摆放位置。

进一步的，定位机构包括激光发射器，且定位机构安装于旋转机构的旋转中心线上。

进一步的，激光发射器发出圆圈形光线（即圆形光圈）

进一步的，激光发射器发出的圆形光圈有多条，且均保持同轴心。

进一步的，相邻圆形光圈的颜色相同或者不同。

进一步的，旋转机构包括旋转驱动件和旋转臂，旋转臂的中点与旋转驱动件连接，且旋转臂的中点同时也是旋转中心，优选的，旋转驱动件可以采用电动机，电动机的输出轴与旋转臂的中点连接。

进一步的，定位机构可以直接安装在旋转臂的中点上，使定位机构发出的圆形光圈的圆心与旋转臂的中点重合。

进一步的，还包括传感检测模块，传感检测模块与控制模块连接，用于感应和检测升降机构、滑动机构和检测器的位置。

进一步的，检测器采用3D工业相机，滑动机构有两个且分别安装于旋转臂的两端，两个滑动机构相对于旋转臂中点对称，其中一个滑动机构上固定有检测器，另一个滑动机构上设有配重块，配重块与检测器的形状及重量保持一致，且配重块与检测器通过滑动机构实现同步相对运动，即同时进行相向或者相离运动，使得旋转臂可以始终保持平衡状态；优选的，在配重块上与检测器的探测头相对应的位置处设有激光发生器，该激光发生器的光线垂直照射向法兰平面。

进一步的，升降机构可以包括升降架、升降驱动件、升降传动件及升降执行件，升降架设于机架，升降驱动件设于升降架，升降传动件与升降驱动件的输出端连接，升降执行件与升降传动件连接。升降机构可以采用现有技术中任何可实现升降功能的结构。

进一步的，滑动机构可以采用滑轨或线轨等常规结构。优选的，在滑动机构上还可以设置角度调节装置，通过该角度调节器可以调节检测器的工作泛围，比如调节相机镜头的水平或竖直角度，提高检测器的通用性。

进一步的，控制模块包括硬件部分和软件部分，硬件部分用于用户操作，软件部分用于控制升降机构、旋转机构和滑动机构动作，接受和分析检测器传来的数据，并计算输出检测结果；硬件部分包括工控机、显示器、键盘和鼠标，显示器、键盘和鼠标与工控机连接

本发明还提供一种塔筒平面度测量方法，使用上述的塔筒平面度测量装置，包括如下步骤：

第一步，将塔筒平面度测量装置移动到待检测风电塔筒的一端，并使检测器与待检测法兰正面相对；

第二步、打开定位装置上的激光发射器，使激光发射器发出圆形光圈，该圆形光圈可以通过激光发射器调节大小，使其与待检测法兰的直径相适应；调节机架的位置和升降机构的高度，使圆形光圈投射至待检测法兰上，并且与待检测法兰同轴心；

第三步、调节检测器在旋转臂上的位置，通过人工目测，使得检测器与法兰的圆环平面相对应；若是装置中的配重块上也设有激光发生器，则开启配重块上的激光发生器，通过滑动机构的调节使该激光发生器发出的激光照射到法兰平面上；则由于两个滑动机构的同步耦合运动，检测器与法兰平面也将对应。

第四步、使旋转臂匀速转动，让检测器对法兰的圆环平面进行激光线扫，旋转臂旋转一周后，将采集到的数据发送到控制模块，控制模块计算后输出检测结果。

与现有技术相比本发明的有益效果：本发明中的塔筒平面度测量装置，可以方便对整个装置的初始位置进行调整，也方便对检测器的实际位置进行调整，提高平面度检测结果的精度，整个装置的通用性强。

附图说明

图1是本发明实施例1的一个整体示意图；

图2 是本发明实施例的定位机构的原理图；

图中：1-机架，2-升降机构，3-旋转机构，31-旋转臂，32-旋转驱动件，4-滑动机构，5-定位机构，6-控制模块，7-检测器，8-配重块，9-圆形光圈，10-法兰。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，实施例中未具体说明的方法或功能部件均为现有技术。

实施例1

如图1所示，本实施例是一种塔筒平面度测量装置，包括机架1、升降机构2、旋转机构3、滑动机构4、检测器7和控制模块6；升降机构2安装于机架1上，升降机构2用于调节检测器7的安装高度；旋转机构3安装于升降机构2上，且随升降机构2上下移动，旋转机构3用于带动检测器7作圆周运动；旋转机构3上设有滑动机构4，检测器7固定在滑动机构4上，滑动机构4可以沿旋转机构3的旋转中心轴的径向前后运动，检测器7用于采集和输出待检测面的数据；控制模块6设于机架1上与所有部件均相连，可以控制升降机构2、旋转机构3、滑动机构4、检测器7协调工作，并接受和分析检测器7传来的数据，并计算后输出检测结果，还包括定位机构5，定位机构5用于确定塔筒平面度测量装置的初始摆放位置。

本实施例中，升降机构2包括升降架、升降驱动件、升降传动件及升降执行件，升降架设于机架1，升降驱动件设于升降架，升降传动件与升降驱动件的输出端连接，升降执行件与升降传动件连接。升降机构2也可以采用现有技术中任何可实现升降功能的结构，旋转机构3包括旋转驱动件32和旋转臂31，旋转臂31的中点与旋转驱动件32连接，即旋转臂31的中点同时也是旋转中心，本实施例中，旋转驱动件32采用电动机，电动机的输出轴与旋转臂31的中点连接，滑动机构4采用线轨结构。

本实施例中，定位机构5包括激光发射器，激光发射器用于发出红色的圆形光圈，定位机构5直接安装在旋转臂31的中点上，使定位机构5发出的圆形光圈的圆心与旋转臂31的中点重合。

本实施例中，还包括传感检测模块，传感检测模块与控制模块6连接，用于感应和检测升降机构2、滑动机构4和检测器7的位置。

本实施例中，检测器7为3D工业相机，滑动机构4有两个且分别安装于旋转臂31的两端，两个滑动机构4相对于旋转臂31中点对称，其中一个滑动机构4上固定有检测器7，另一个滑动机构4上设有配重块8，配重块8与检测器7的形状及重量保持一致，且配重块8与检测器7通过滑动机构4实现同步相对运动，即同时进行相向或者相离运动，使得旋转臂31可以始终保持平衡状态；在一些实施例中，可以在配重块8上与检测器7的探测头相对应的位置处设制激光发生器，该激光发生器的光线垂直照射向法兰平面。

本实施例中，控制模块6包括硬件部分和软件部分，硬件部分用于用户操作，软件部分用于控制升降机构2、旋转机构3和滑动机构4动作，接受和分析检测器7传来的数据，并计算输出检测结果；硬件部分包括工控机、显示器、键盘和鼠标，显示器、键盘和鼠标与工控机连接。

本实施例的装置的使用方法包括如下步骤：

第一步，将塔筒平面度测量装置移动到待检测风电塔筒的一端，并使检测器7与待检测法兰正面相对；

第二步、打开定位装置上的激光发射器，使激光发射器发出圆形光圈9，该圆形光圈9可以通过激光发射器调节大小，使其与待检测法兰的直径相适应；调节机架1的位置和升降机构2的高度，使圆形光圈9投射至待检测法兰上，并且与待检测法兰同轴心；

第三步、调节检测器7在旋转臂31上的位置，通过人工目测，使得检测器7与法兰的圆环平面相对应；若是装置中的配重块8上也设有激光发生器，则开启配重块8上的激光发生器，通过滑动机构4的调节使该激光发生器发出的激光照射到法兰平面上；则由于两个滑动机构4的同步耦合运动，检测器7与法兰平面也将对应；

第四步、使旋转臂31匀速转动，让检测器7对法兰的圆环平面进行激光线扫，旋转臂31旋转一周后，将采集到的数据发送到控制模块6，控制模块6计算后输出检测结果。

以上仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有前述各种技术特征的组合和变型，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对本发明的改进、变型、等同替换，或者将本发明的结构或方法用于其它领域以取得同样的效果，都属于本发明包括的保护范围。

Claims (10)

1.一种塔筒平面度测量装置，包括机架、升降机构、旋转机构、滑动机构、检测器和控制模块；升降机构安装于机架上，升降机构用于调节检测器的安装高度；旋转机构安装于升降机构上，旋转机构用于带动检测器作圆周运动；旋转机构上设有滑动机构，检测器固定在滑动机构上，滑动机构沿旋转机构的旋转中心轴的径向运动，检测器用于采集和输出待检测面的数据；控制模块设于机架上，用于控制升降机构、旋转机构、滑动机构、检测器协调工作，并接受和分析检测器传来的数据，并输出检测结果，其特征在于：还包括定位机构，定位机构用于确定塔筒平面度测量装置在开始工作前的摆放位置。

2.根据权利要求1所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于：所述定位机构包括激光发射器，且定位机构安装于旋转机构的旋转中心线上。

3.根据权利要求2所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于：所述激光发射器发出圆形光圈。

4.根据权利要求3所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于：所述激光发射器发出的圆形光圈有多条，且同轴心。

5.根据权利要求4所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于：所述多条圆形光圈的颜色相同或者不同。

6.根据权利要求5所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于：所述旋转机构包括旋转驱动件和旋转臂，旋转臂的中点与旋转驱动件连接，且旋转臂的中点同时也是旋转中心。

7.根据权利要求6所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于：所述定位机构安装在旋转臂的中点上，使定位机构发出的圆形光圈的圆心与旋转臂的中点重合。

8.根据权利要求7所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于，还包括传感检测模块，传感检测模块与控制模块连接，用于感应和检测升降机构、滑动机构和检测器的位置。

9.根据权利要求8所述的一种塔筒平面度测量装置，其特征在于：检测器采用3D工业相机，滑动机构有两个分别安装于旋转臂的两端，两个滑动机构相对于旋转臂中点对称，其中一个滑动机构上固定有检测器，另一个滑动机构上设有配重块，配重块与检测器的形状及重量保持一致，且配重块与检测器通过滑动机构实现同步相对运动，使得旋转臂始终保持平衡状态；在配重块上与检测器相对应的位置处设有激光发生器，该激光发生器的光线垂直照射向法兰平面。

10.一种塔筒平面度测量方法，其特征在于：使用如权利要求1-9任一项所述的塔筒平面度测量装置，包括如下步骤： 第一步，将塔筒平面度测量装置移动到待检测风电塔筒的一端，使检测器与法兰平面正面相对； 第二步、打开定位装置上的激光发射器，使激光发射器发出圆形光圈，调节机架的位置和升降机构的高度，使圆形光圈投射至待检测法兰上，并且与待检测法兰同轴心； 第三步、调节检测器在旋转臂上的位置，能过目测使得检测器与法兰的圆环平面相对应；若是装置中的配重块上也设有激光发生器，则开启配重块上的激光发生器，通过滑动机构的调节使该激光发生器发出的激光照射到法兰上； 第四步、使旋转臂匀速转动，让检测器对法兰的圆环平面进行激光线扫，旋转臂旋转一周后，将采集到的数据发送到控制模块，控制模块计算后输出检测结果。

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