CN117429097A - 风电叶片腹板模具模型逆向制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，包括如下步骤：步骤一、分别固化成型风电叶片的第一、第二蒙皮分体；步骤二、采用三维激光扫描技术逆向生成实际的主梁内侧粘胶区域模型；步骤三、基于主梁内侧粘胶区域模型生成腹板模具模型。在生成主梁内侧粘胶区域模型时，以叶片梁区域的实际型面为扫描对象，避免了在叶片生产过程中因布层铺放、定位、导胶量差异而造成的与理论模型的差异，更接近真实腹板翻边需求。

Description

风电叶片腹板模具模型逆向制作方法

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风电叶片腹板模具模型逆向制作方法。

背景技术

经过十多年的发展，风电行业经历了高速发展时期，典型特点是向大功率、大尺寸方向发展。

通常地，风电叶片的结构如图1所示，包括：

迎风面：为风电叶片装机后的压力面，对应叶片向外凹的表面（又称“PS面”）。

背风面：为风电叶片装机后的吸力面，对应叶片向外凸的表面（又称“SS面”）。

前缘：为连接迎风面和背风面的叶身进气边（又称“LE”）。

后缘：为连接迎风面和背风面的叶身排气边（又称“TE”）。

主梁：为贯穿叶根到叶尖的叶片的主要受力部件。包括迎风面主梁和背风面主梁，其中，迎风面主梁设置于迎风面，而背风面主梁则设置于背风面。

腹板：连接迎风面与背风面的支架式结构部件（单块或多块）。包括前缘腹板和后缘腹板，其中，前缘腹板的两端分别与迎风面主梁、背风面主梁对应连接并与前缘邻近，而后缘腹板的两端分别与迎风面主梁、背风面主梁对应连接并与后缘邻近。

腹板翻边：腹板与迎风面主梁、背风面主梁之间预制的粘接区域，具体如图2所示。

大尺寸叶片生产过程中主梁铺设固化后的型面，因制造原因与理论模型存在差距，导致按照理论模型制作的大尺寸腹板翻边外型面与实际叶片梁型面之间匹配存在偏差，易发生粘接胶厚度过薄或过厚的问题，而此问题直接影响叶片粘接强度与使用寿命。

现有常用调试技术为：通过腹板模具的设计数据生产腹板模具实物，再使用腹板模具生产腹板部件，在PS面主梁上依据理论的腹板部件轴向与弦向的定位数据布置粘接胶线，使用腹板定位工装，取合适的粘接胶厚度，将腹板部件粘接于PS面主梁上，待粘接胶固化后，在SS面主梁与腹板粘接的理论位置从叶根开始，间隔0.5米放置定制橡皮泥，将PS面翻转于SS面上，完成合模锁紧操作，腹板SS侧翻边将橡皮泥按压变形，用于模拟腹板下压后的胶层厚度，将所有橡皮泥厚度数据与轴向位置采集分析，从而得到此腹板状态下的胶层厚度。将此胶层数据与理论数据对比，找出其中超出公差范围的点与数值，将对应位置的数据用于调整腹板模具翻边。

因腹板模具为钢质模具，翻边调整过程较耗费人力与工时，并且经常需要经历多次调整才能将胶层都调到公差范围内，严重影响了生产进度。

专利CN 111070729 B提供了一种基于激光跟踪仪的腹板模具逆向建模解决方案，但是仍然存在如下缺陷：

合模标定点为生产叶片前的空合模状态采集，经蒙皮生产过程中的长时间加热，标定点会产生偏移，在蒙皮生产后再做激光跟踪仪扫描，造成迎风面与背风面扫描数据拼接时，产生偏差；

叶片内部腹板粘接区域采集点使用激光跟踪仪从根部至尖部呈S型路线进行扫掠，根据激光跟踪仪的特性，只能采集靶球行进路线的点，整体呈S形，注定存在大量空白区域无数据，无法真实呈现腹板粘接区的全部型面特点。

专利CN 115958721 A提供了一种根据实体工艺腹板试用数据，再调整腹板模具从而得到最终腹板模具模型的方法，但是仍然存在如下缺陷：

需要生产工艺腹板，进行实体粘接匹配，过程中需要使用单/双组份粘接胶、橡皮泥等模拟并测量胶层厚度，放样存在间隔，一般为0.5米，存在大量无数据区域；

通过人工放置的单/双组份粘接胶、橡皮泥，轴向定位存在偏差，最终导致采集胶层数据表无法真实反映胶层情况；

根据采集的胶层数据来调整腹板模具，轴向与弦向定位未使用高精度定位方法，腹板模具翻边调整困难。

发明内容

本发明目的是提供一种风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，解决了大尺寸风电腹板模具翻边匹配的问题，保证了叶片产品质量，提高了生产效率，降低了生产成本。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：

一种风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，包括如下步骤：

步骤一、分别固化成型风电叶片的第一、第二蒙皮分体

在第一成型模具的模腔内固化第一蒙皮分体，在第二成型模具的模腔内固化第二蒙皮分体；第一蒙皮分体、第二蒙皮分体能够拼合形成一个完整的风电叶片的蒙皮，且第一蒙皮分体、第二蒙皮分体的拼合线即为所述风电叶片的轴线；

步骤二、采用三维激光扫描技术逆向生成实际的主梁内侧粘胶区域模型

步骤2.1、以模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具为实施对象，采用三维激光扫描技术分别获取该第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据；所述第一蒙皮分体的目标贴点区域至少包括有第一蒙皮分体的主梁区域；

步骤2.2、以模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具为实施对象，采用三维激光扫描技术分别获取该第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据；所述第二蒙皮分体的目标贴点区域至少包括有第二蒙皮分体的主梁区域；

步骤2.3、将模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具翻转至模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具的上方后，采用锁紧机构将两者锁紧，以拼合形成完整的叶片成型模具；

步骤2.4、使用激光扫描仪扫查拼合后的第一、第二成型模具上的目标贴点区域，以获得相应的贴点数据集C；

步骤2.5、使用点云处理程序，以步骤2.4获得的贴点数据集C作为步骤2.1所获得的点云数据与步骤2.2所获得的点云数据的公共点数据集，实现步骤2.1所获得的点云数据与步骤2.2所获得的点云数据的拼合，以得到拼合数据集；

步骤2.6、基于步骤2.5获得的拼合数据集，逆向出主梁内侧模型；该主梁内侧模型包括主梁边线；通过将整个主梁内侧模型的主梁边线向上下模主梁中线偏移理论胶厚h，即可得到主梁内侧粘胶区域模型；

步骤三、基于主梁内侧粘胶区域模型生成腹板模具模型

步骤3.1、基于步骤2.6获得的主梁内侧粘胶区域模型，以其主梁边线为基准，画出连接面，根据腹板距离梁边的理论距离，将连接面向梁中轴线方向偏移理论距离，得到腹板面；

步骤3.2、以步骤2.6获得的主梁内侧粘胶区域模型的弦向中心线为基准，建立基准面，将主梁内侧粘胶区域模型的表面分为前缘侧腹板模型、后缘侧腹板模型，分别导出对应模型；

步骤3.3、依据模具法兰内侧面，调整腹板模具的法向面与坐标系起点位置，生成包括腹板模具翻边的腹板模具模型。

优选地，步骤2.1中，第一蒙皮分体的目标贴点区域包括第一蒙皮分体的叶根钢法兰内侧、第一蒙皮分体的主梁区域及其边缘外侧、若干条第一蒙皮分体的主梁过渡至前后缘的区域。

优选地，步骤2.2中，第二蒙皮分体的目标贴点区域包括第二蒙皮分体的叶根钢法兰内侧、第二蒙皮分体的主梁区域及其边缘外侧、若干条第二蒙皮分体的主梁过渡至前后缘的区域。

优选地，步骤2.1中，第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据的具体获取方式包括如下步骤：

步骤2.1.1、以模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具为实施对象，分别在第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域粘贴反光定位点；

步骤2.1.2、在第一蒙皮分体的主梁中间位置分别粘贴若干能够从叶根朝向叶尖分布的激光跟踪仪靶球底座；

步骤2.1.3、规划激光跟踪仪的架设位置与转站点：根据激光跟踪仪的量程，以步骤2.1.2所布置的激光跟踪仪靶球底座为基准，在第一蒙皮分体的主梁区域规划激光跟踪仪的架设位置与转站点；

步骤2.1.4、获取第一蒙皮分体的检测点坐标：将激光跟踪仪分别架设于步骤2.1.3中在第一蒙皮分体上所规划的架设位置，将靶球依次放置于粘贴好的激光跟踪仪靶球底座上，超出量程时，进行转站操作，直到扫描全部激光跟踪仪靶球底座的坐标并导出，即可获得第一蒙皮分体的检测点坐标；

步骤2.1.5、使用激光扫描仪分别扫查步骤2.1.1中所布置的反光定位点以及步骤2.1.2中设置在激光跟踪仪靶球底座上的反光点，即可获得扫描点数据集A；

步骤2.1.6、以步骤2.1.4所获得的各检测点坐标为基准，对步骤2.1.5所获得的各扫描点数据进行轴向控制，获得调整后的扫描点数据集A´；

步骤2.5中，点云处理程序所处理的步骤2.1所获得的点云数据，即为步骤2.1.6获得的扫描点数据集A´。

优选地，步骤2.2中，第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据的具体获取方式包括如下步骤：

步骤2.2.1、以模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具为实施对象，分别在第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域粘贴反光定位点；

步骤2.2.2、在第二蒙皮分体的主梁中间位置分别粘贴若干能够从叶根朝向叶尖分布的激光跟踪仪靶球底座；

步骤2.2.3、规划激光跟踪仪的架设位置与转站点：根据激光跟踪仪的量程，以步骤2.2.2所布置的激光跟踪仪靶球底座为基准，在第二蒙皮分体的主梁区域规划激光跟踪仪的架设位置与转站点；

步骤2.2.4、获取第二蒙皮分体的检测点坐标：将激光跟踪仪分别架设于步骤2.2.3中在第二蒙皮分体上所规划的架设位置，将靶球依次放置于粘贴好的激光跟踪仪靶球底座上，超出量程时，进行转站操作，直到扫描全部激光跟踪仪靶球底座的坐标并导出，即可获得第二蒙皮分体的检测点坐标；

步骤2.2.5、使用激光扫描仪分别扫查步骤2.2.1中所布置的反光定位点以及步骤2.2.2中设置在激光跟踪仪靶球底座上的反光点，即可获得扫描点数据集B；

步骤2.2.6、以步骤2.2.4所获得的各检测点坐标为基准，对步骤2.2.5所获得的各扫描点数据进行轴向控制，获得调整后的扫描点数据集B´；

步骤2.5中，点云处理程序所处理的步骤2.2所获得的点云数据，即为步骤2.2.6获得的扫描点数据集B´。

优选地，目标贴点区域粘贴反光定位点的宽度为1米。

优选地，相邻两个激光跟踪仪靶球底座的间距为5m。

优选地，步骤一中，第一蒙皮分体为迎风面蒙皮，第二蒙皮分体为背风面蒙皮。

优选地，步骤一中，第二成型模具通过连接轴与第一成型模具枢接，使得第二成型模能够围绕连接轴在第一、第二极限位置之间旋转：所述的第二成型模具处于第一极限位置时，第一、第二成型模具呈横向并列放置，且第二成型模具位于第一成型模具的右侧，所述的第二成型模具处于第二极限位置时，第二成型模具叠放在第一成型模具的上方，且第二成型模具的模腔与第一成型模具的模腔拼合。

优选地，第一成型模具包括第一成型模具本体、第一模具支撑架以及第一模具支撑臂；第二成型模具包括第二成型模具本体、第二模具支撑架以及第二模具翻转臂；

第一成型模具本体具有能够成型迎风面蒙皮的模腔，且第一成型模具本体的下方通过第一模具支撑架支撑，同时第一成型模具本体的一侧设置有第一模具支撑臂；

第二成型模具本体具有能够成型背风面蒙皮的模腔，且第二成型模具本体的下方通过第二模具支撑架支撑，同时第二成型模具本体的一侧设置有第二模具翻转臂；

第一模具支撑臂、第二模具翻转臂之间通过连接轴定位连接。

基于上述的技术目的，相对于现有技术，本发明具有如下的优势：

1) 以叶片梁区域的实际型面为扫描对象，避免了在叶片生产过程中因布层铺放、定位、导胶量差异而造成的与理论模型的差异，更接近真实腹板翻边需求；

2) 对梁粘接区全部扫描，避免了原间隔0.5米检测橡皮泥厚度，密度过低，无法真实反映胶层厚度的问题；

3) 轴向定位以叶根内侧法兰为基准，保证统一高精度的轴向精度；

4) 通过对PS面、SS面梁区域扫描并拼接成统一数据模型的方式，避免了原方法中PS侧粘接胶厚度固定，而SS侧需要承担更多的调节量，需要的调节量可能超过可调上下限的问题；

5) 在腹板粘贴的工况下进行逆向扫描，去除蒙皮生产过程中温度变化造成的形变影响。

附图说明

图1是风电叶片的截面图；

图2是风电叶片中腹板与主梁连接的粘结示意图；

图3是本发明所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法的流程图；

图4是模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具的主梁区域粘贴反光点示意图；

图4是叶片成型模具合模状态扫描公共区域；

图5是通过本发明所述的逆向制作方法获得的主梁内侧粘胶区域模型的示意图；

图6是通过本发明所述的逆向制作方法获得的腹板模具的示意图。

图7是包括腹板模具翻边的腹板模具模型图。

图中：1-1、第一模具支撑架；1-2、第二模具支撑架；2-1、第一蒙皮分体；2-2、第二蒙皮分体；3-模具主梁区域；4-1、第一模具连接头；4-2、第二模具连接头；5-叶根法兰；6-主梁过渡至前后缘钢架区域，7-反光定位点；8-激光跟踪仪靶球底座；9-激光跟踪仪；10-激光跟踪仪靶球；11-手持激光扫描仪；12-模具锁紧机构；13-上下模梁边线；14-腹板平面；15-腹板翻边。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

如图3-7所示，本发明公开了一种风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其所生产的腹板模具模型，整体上基于如下技术来实现：

1、以叶片蒙皮的实际型面为基础，通过三维激光扫描技术逆向出实际的主梁内侧粘胶区域模型。

2、通过前后缘公共区域将第一蒙皮分体（PS面）与第二蒙皮分体（SS面）数据进行拼接。

3、按照理论胶层数据对模型向内偏移，偏移后即为理论的腹板翻边位置。

4、通过腹板梁边距离生成腹板模具平面。

因此，本发明所述的腹板模具模型逆向制作方法具体包括如下步骤：

步骤一、分别固化成型风电叶片的第一、第二蒙皮分体

在第一成型模具的模腔内固化第一蒙皮分体，在第二成型模具的模腔内固化第二蒙皮分体，并在第一、第二蒙皮分体固化成型后，清理主梁区域辅材，清理灰尘；附图中，第一蒙皮分体为迎风面蒙皮，第二蒙皮分体为背风面蒙皮。当然，第一蒙皮分体也可以为背风面蒙皮，此时第二蒙皮分体则为迎风面蒙皮。第一蒙皮分体、第二蒙皮分体能够拼合形成一个完整的风电叶片的蒙皮，且第一蒙皮分体、第二蒙皮分体的拼合线即为所述风电叶片的轴线（贯穿风电叶片的前缘、后缘的直线）。

第二成型模具通过连接轴与第一成型模具枢接，使得第二成型模能够围绕连接轴在第一、第二极限位置之间旋转：所述的第二成型模具处于第一极限位置时，第一、第二成型模具呈横向并列放置，且第二成型模具位于第一成型模具的右侧，详情如图3所示；所述的第二成型模具处于第二极限位置时，第二成型模具叠放在第一成型模具的上方，且第二成型模具的模腔与第一成型模具的模腔拼合，详情如图4所示。

本实施例中，第一成型模具包括第一成型模具本体、第一模具支撑架以及第一模具支撑臂；第二成型模具包括第二成型模具本体、第二模具支撑架以及第二模具翻转臂；

第一成型模具本体具有能够成型迎风面蒙皮的模腔，且第一成型模具本体的下方通过第一模具支撑架支撑，同时第一成型模具本体的一侧（附图中为右侧）设置有第一模具支撑臂。

第二成型模具本体具有能够成型背风面蒙皮的模腔，且第二成型模具本体的下方通过第二模具支撑架支撑，同时第二成型模具本体的一侧（附图中为左侧）设置有第二模具翻转臂。

第一模具支撑臂、第二模具翻转臂之间通过连接轴定位连接。

步骤二、采用三维激光扫描技术逆向生成实际的主梁内侧粘胶区域模型

步骤2.1、以模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具为实施对象，采用三维激光扫描技术分别获取该第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据；具体包括如下步骤：

步骤2.1.1、以模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具为实施对象，分别在第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域粘贴约1米宽的反光定位点，详情如图4所示。

图4-7中，各附图标记的作用如下：

1-1、第一模具钢架，用于支撑第一蒙皮成型模具；1-2、第二模具钢架，用于支撑第二蒙皮成型模具；2-1、第一蒙皮分体；2-2、第二蒙皮分体；3-模具主梁区域，叶片腹板翻边最终将粘接于此处；4-1、第一模具连接头；4-2、第二模具连接头；5-叶根法兰，其内侧为叶片叶根的起点；6-主梁过渡至前后缘钢架区域，用于在做激光扫描时过渡衔接主梁区域与钢架公共区域；7-反光定位点，用于激光扫描使用；8-激光跟踪仪靶球底座，用于放置激光跟踪仪靶球与可用于激光扫描仪采点；9-激光跟踪仪，用大空间精密测量；10-激光跟踪仪靶球，用于接收与反射激光跟踪仪的激光；11-手持激光扫描仪，用于采集所有贴点区域的型面点云数据；12-模具锁紧机构，钢质机械结构较稳定，用于合模前后的公共区域。13-上下模梁边线，根据点云数据中梁边特征，生成主梁内表面边缘线；14-腹板平面，连接2侧翻边的平面结构；15-腹板翻边，用于粘接主梁与腹板的连接区域。

步骤2.1.2、在第一蒙皮分体的主梁中间位置分别粘贴若干能够从叶根朝向叶尖分布的激光跟踪仪靶球底座，相邻两个激光跟踪仪靶球底座的间距为5m，每一个激光跟踪仪靶球底座均带反光定位点。本步骤所设置的激光跟踪仪靶球底座能够构成后续步骤所设置的激光跟踪仪的检测点。

步骤2.1.3、规划激光跟踪仪的架设位置与转站点：根据激光跟踪仪的量程，以步骤2.1.2所布置的激光跟踪仪靶球底座为基准，在第一蒙皮分体的主梁区域规划激光跟踪仪的架设位置与转站点。通常规划时应将激光跟踪仪设置于尽可能少转站的区域。

步骤2.1.4、获取第一蒙皮分体的检测点坐标：将激光跟踪仪分别架设于第一蒙皮分体上所规划的架设位置，将靶球依次放置于粘贴好的激光跟踪仪靶球底座上，超出量程时，进行转站操作，直到扫描全部激光跟踪仪靶球底座的坐标并导出，即可获得第一蒙皮分体的检测点坐标。

步骤2.1.5、使用手持激光扫描仪分别扫查步骤2.1.1中所布置的反光定位点以及步骤2.1.2中设置在激光跟踪仪靶球底座上的反光点，即可获得扫描点数据集A；

步骤2.1.6、以步骤2.1.4所获得的各检测点坐标为基准，对步骤2.1.5所获得的各扫描点数据进行轴向调整，获得调整后的扫描点数据集A´，以提高各扫描点在轴向上的拼接精度。

步骤2.2、以模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具为实施对象，采用三维激光扫描技术分别获取该第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据；具体包括如下步骤：

步骤2.2.1、以模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具为实施对象，分别在第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域粘贴约1米宽的反光定位点。

步骤2.2.2、在第二蒙皮分体的主梁中间位置分别粘贴若干能够从叶根朝向叶尖分布的激光跟踪仪靶球底座，相邻两个激光跟踪仪靶球底座的间距为5m，每一个激光跟踪仪靶球底座均带反光定位点。本步骤所设置的激光跟踪仪靶球底座能够构成后续步骤所设置的激光跟踪仪的检测点。

步骤2.2.3、规划激光跟踪仪的架设位置与转站点：根据激光跟踪仪的量程，以步骤2.1.2所布置的激光跟踪仪靶球底座为基准，在第二蒙皮分体的主梁区域规划激光跟踪仪的架设位置与转站点。通常规划时应将激光跟踪仪设置于尽可能少转站的区域。

步骤2.2.4、获取第二蒙皮分体的检测点坐标：将激光跟踪仪分别架设于第二蒙皮分体上所规划的架设位置，将靶球依次放置于粘贴好的激光跟踪仪靶球底座上，超出量程时，进行转站操作，直到扫描全部激光跟踪仪靶球底座的坐标并导出，即可获得第二蒙皮分体的检测点坐标。

步骤2.2.5、使用手持激光扫描仪分别扫查步骤2.2.1中所布置的反光定位点以及步骤2.2.2中设置在激光跟踪仪靶球底座上的反光点，即可获得扫描点数据集B。

步骤2.2.6、以步骤2.2.4所获得的各检测点坐标为基准，对步骤2.2.5所获得的各扫描点数据进行轴向控制，获得调整后的扫描点数据集B´，以提高各扫描点的轴向拼接精度；

步骤2.3、将模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具翻转至模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具的上方后，采用锁紧机构将两者锁紧，以拼合形成完整的叶片成型模具，具体结构如图5所示。

步骤2.4、使用手持激光扫描仪扫查第一、第二成型模具上的目标贴点区域，以获得相应的贴点数据集C；

步骤2.5、使用点云处理程序，以步骤2.4获得的贴点数据集C作为步骤2.1.6所获得的调整后扫描点数据集A´与步骤2.2.6所获得的调整后扫描点数据集B´的公共点数据集，实现步骤2.1.6所获得的调整后扫描点数据集A´与步骤2.2.6所获得的调整后扫描点数据集B´的拼合，以得到拼合数据集M；

步骤2.6、基于步骤2.5获得的拼合数据集M，逆向出主梁内侧模型；该主梁内侧模型包括主梁边线；通过将整个主梁内侧模型的主梁边线向上下模主梁中线偏移4mm（理论胶厚），即可得到主梁内侧粘胶区域模型，具体结构如图6所示。

采用三维激光扫描技术获取第一蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据，目的是为了后续能够逆向生成实际的第一蒙皮分体的主梁内侧粘胶区域模型，采用三维激光扫描技术获取第二蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据，目的是为了后续能够逆向生成实际的第二蒙皮分体的主梁内侧粘胶区域模型；而采用三维激光扫描技术分别获取固化有第一蒙皮分体的第一成型模具、固化有第二蒙皮分体的第二成型模具上的目标贴点区域的点云数据，目的是为了能够获得公共贴点的点云数据，以确保后续的第一蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据能够精确地与第二蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据拼合，从而获得完整的风电叶片的主梁内侧粘胶区域模型。

因此，本步骤中，第一蒙皮分体的目标贴点区域包括第一蒙皮分体的叶根钢法兰内侧、第一蒙皮分体的主梁区域及其边缘外侧（约10厘米）。第一成型模具上的目标贴点区域包括：第一蒙皮分体的前后缘非翻转臂区域钢架外侧、第一蒙皮分体的主梁过渡至前后缘钢架区域。同理，第二蒙皮分体的目标贴点区域包括第二蒙皮分体的叶根钢法兰内侧、第二蒙皮分体的主梁区域及其边缘外侧（约10厘米）。第二成型模具上的目标贴点区域包括：与第二蒙皮分体的前后缘对应的第二成型模具的非翻转臂区域外侧、邻近第二蒙皮分体的主梁过渡至前后缘的第二成型模具的钢架区域。

步骤三、基于主梁内侧粘胶区域模型生成腹板模具模型

步骤3.1、基于步骤2.6获得的主梁内侧粘胶区域模型，以其主梁边线为基准，画出连接面，根据腹板距离梁边的理论距离，将连接面向梁中轴线方向偏移理论距离，得到腹板面；

步骤3.2、以步骤2.6获得的主梁内侧粘胶区域模型的弦向中心线为基准，建立基准面，将主梁内侧粘胶区域模型的表面分为前缘侧腹板模型、后缘侧腹板模型，分别导出对应模型。

步骤3.3、依据模具法兰内侧面5，调整腹板模具的法向面与坐标系起点位置，生成包括腹板模具翻边的腹板模具模型，具体结构如图7所示。

Claims (10)

1.一种风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、分别固化成型风电叶片的第一、第二蒙皮分体

在第一成型模具的模腔内固化第一蒙皮分体，在第二成型模具的模腔内固化第二蒙皮分体；第一蒙皮分体、第二蒙皮分体能够拼合形成一个完整的风电叶片的蒙皮，且第一蒙皮分体、第二蒙皮分体的拼合线即为所述风电叶片的轴线；

步骤二、采用三维激光扫描技术逆向生成实际的主梁内侧粘胶区域模型

步骤2.1、以模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具为实施对象，采用三维激光扫描技术分别获取该第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据；所述第一蒙皮分体的目标贴点区域至少包括有第一蒙皮分体的主梁区域；

步骤2.2、以模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具为实施对象，采用三维激光扫描技术分别获取该第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据；所述第二蒙皮分体的目标贴点区域至少包括有第二蒙皮分体的主梁区域；

步骤2.3、将模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具翻转至模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具的上方后，采用锁紧机构将两者锁紧，以拼合形成完整的叶片成型模具；

步骤2.4、使用激光扫描仪扫查拼合后的第一、第二成型模具上的目标贴点区域，以获得相应的贴点数据集C；

步骤2.5、使用点云处理程序，以步骤2.4获得的贴点数据集C作为步骤2.1所获得的点云数据与步骤2.2所获得的点云数据的公共点数据集，实现步骤2.1所获得的点云数据与步骤2.2所获得的点云数据的拼合，以得到拼合数据集；

步骤2.6、基于步骤2.5获得的拼合数据集，逆向出主梁内侧模型；该主梁内侧模型包括主梁边线；通过将整个主梁内侧模型的主梁边线向上下模主梁中线偏移理论胶厚h，即可得到主梁内侧粘胶区域模型；

步骤三、基于主梁内侧粘胶区域模型生成腹板模具模型

步骤3.1、基于步骤2.6获得的主梁内侧粘胶区域模型，以其主梁边线为基准，画出连接面，根据腹板距离梁边的理论距离，将连接面向梁中轴线方向偏移理论距离，得到腹板面；

步骤3.2、以步骤2.6获得的主梁内侧粘胶区域模型的弦向中心线为基准，建立基准面，将主梁内侧粘胶区域模型的表面分为前缘侧腹板模型、后缘侧腹板模型，分别导出对应模型；

步骤3.3、依据模具法兰内侧面，调整腹板模具的法向面与坐标系起点位置，生成包括腹板模具翻边的腹板模具模型。

2.根据权利要求1所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，步骤2.1中，第一蒙皮分体的目标贴点区域包括第一蒙皮分体的叶根钢法兰内侧、第一蒙皮分体的主梁区域及其边缘外侧、若干条第一蒙皮分体的主梁过渡至前后缘的区域。

3.根据权利要求1所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，步骤2.2中，第二蒙皮分体的目标贴点区域包括第二蒙皮分体的叶根钢法兰内侧、第二蒙皮分体的主梁区域及其边缘外侧、若干条第二蒙皮分体的主梁过渡至前后缘的区域。

4.根据权利要求1所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，步骤2.1中，第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据的具体获取方式包括如下步骤：

步骤2.1.1、以模腔内固化有第一蒙皮分体的第一成型模具为实施对象，分别在第一成型模具及其模腔内所固化的第一蒙皮分体的目标贴点区域粘贴反光定位点；

步骤2.1.2、在第一蒙皮分体的主梁中间位置分别粘贴若干能够从叶根朝向叶尖分布的激光跟踪仪靶球底座；

步骤2.1.3、规划激光跟踪仪的架设位置与转站点：根据激光跟踪仪的量程，以步骤2.1.2所布置的激光跟踪仪靶球底座为基准，在第一蒙皮分体的主梁区域规划激光跟踪仪的架设位置与转站点；

步骤2.1.4、获取第一蒙皮分体的检测点坐标：将激光跟踪仪分别架设于步骤2.1.3中在第一蒙皮分体上所规划的架设位置，将靶球依次放置于粘贴好的激光跟踪仪靶球底座上，超出量程时，进行转站操作，直到扫描全部激光跟踪仪靶球底座的坐标并导出，即可获得第一蒙皮分体的检测点坐标；

步骤2.1.5、使用激光扫描仪分别扫查步骤2.1.1中所布置的反光定位点以及步骤2.1.2中设置在激光跟踪仪靶球底座上的反光点，即可获得扫描点数据集A；

步骤2.1.6、以步骤2.1.4所获得的各检测点坐标为基准，对步骤2.1.5所获得的各扫描点数据进行轴向控制，获得调整后的扫描点数据集A´；

步骤2.5中，点云处理程序所处理的步骤2.1所获得的点云数据，即为步骤2.1.6获得的扫描点数据集A´。

5.根据权利要求1所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，步骤2.2中，第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域的点云数据的具体获取方式包括如下步骤：

步骤2.2.1、以模腔内固化有第二蒙皮分体的第二成型模具为实施对象，分别在第二成型模具及其模腔内所固化的第二蒙皮分体的目标贴点区域粘贴反光定位点；

步骤2.2.2、在第二蒙皮分体的主梁中间位置分别粘贴若干能够从叶根朝向叶尖分布的激光跟踪仪靶球底座；

步骤2.2.3、规划激光跟踪仪的架设位置与转站点：根据激光跟踪仪的量程，以步骤2.2.2所布置的激光跟踪仪靶球底座为基准，在第二蒙皮分体的主梁区域规划激光跟踪仪的架设位置与转站点；

步骤2.2.4、获取第二蒙皮分体的检测点坐标：将激光跟踪仪分别架设于步骤2.2.3中在第二蒙皮分体上所规划的架设位置，将靶球依次放置于粘贴好的激光跟踪仪靶球底座上，超出量程时，进行转站操作，直到扫描全部激光跟踪仪靶球底座的坐标并导出，即可获得第二蒙皮分体的检测点坐标；

步骤2.2.5、使用激光扫描仪分别扫查步骤2.2.1中所布置的反光定位点以及步骤2.2.2中设置在激光跟踪仪靶球底座上的反光点，即可获得扫描点数据集B；

步骤2.2.6、以步骤2.2.4所获得的各检测点坐标为基准，对步骤2.2.5所获得的各扫描点数据进行轴向控制，获得调整后的扫描点数据集B´；

步骤2.5中，点云处理程序所处理的步骤2.2所获得的点云数据，即为步骤2.2.6获得的扫描点数据集B´。

6.根据权利要求4或5所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，目标贴点区域粘贴反光定位点的宽度为1米。

7.根据权利要求4或5所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，相邻两个激光跟踪仪靶球底座的间距为5m。

8.根据权利要求1所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，步骤一中，第一蒙皮分体为迎风面蒙皮，第二蒙皮分体为背风面蒙皮。

9.根据权利要求1所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，步骤一中，第二成型模具通过连接轴与第一成型模具枢接，使得第二成型模能够围绕连接轴在第一、第二极限位置之间旋转：所述的第二成型模具处于第一极限位置时，第一、第二成型模具呈横向并列放置，且第二成型模具位于第一成型模具的右侧，所述的第二成型模具处于第二极限位置时，第二成型模具叠放在第一成型模具的上方，且第二成型模具的模腔与第一成型模具的模腔拼合。

10.根据权利要求9所述的风电叶片腹板模具模型逆向制作方法，其特征在于，第一成型模具包括第一成型模具本体、第一模具支撑架以及第一模具支撑臂；第二成型模具包括第二成型模具本体、第二模具支撑架以及第二模具翻转臂；

第一成型模具本体具有能够成型迎风面蒙皮的模腔，且第一成型模具本体的下方通过第一模具支撑架支撑，同时第一成型模具本体的一侧设置有第一模具支撑臂；

第二成型模具本体具有能够成型背风面蒙皮的模腔，且第二成型模具本体的下方通过第二模具支撑架支撑，同时第二成型模具本体的一侧设置有第二模具翻转臂；

第一模具支撑臂、第二模具翻转臂之间通过连接轴定位连接。