CN204462695U

CN204462695U - 一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统

Info

Publication number: CN204462695U
Application number: CN201520122661.1U
Authority: CN
Inventors: 张万军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2025-03-03

Abstract

本实用新型发明公开了一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，包括工业控制计算机、PLC系统、紧固件供料系统、机械性能检测装置、控制系统、数据处理系统；所述的PLC系统，包括以太网模块、PLC控制系统、人机对话装置，PLC系统通过工业以太网及以太网模块与工业控制计算机连接，人机对话装置通过RS232与PLC控制系统连接，作为人机一体化的设备与PLC控制系统对话，显示并存储风电设备紧固件检测的结果。本实用新型完全实现风电设备紧固件在线检测和视觉化的测量，大大减少人为因素造成的检测误差，降低了生产成本，提高了生产效率，能够产生很好的经济效益和社会效益。

Description

一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统

技术领域

本实用新型涉及风电设备紧固件视觉检测及控制的领域，更具体的说，涉及一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统。

背景技术

近年来，中国风电装机容量增长迅猛，已成为全球风电大国，在这种超常规增长的背后，风电设备质量与发展速度之间的矛盾，风电相关标准滞后与风电快速发展之间的矛盾、风电与电网、风电与常规电源不协调之间的矛盾日益凸显。

目前，国内没有检验机构能够独立完成所有风电设备检验检测工作，风电产业缺乏权威的检测认证、运行与安全评估机构，在一定程度上制约了风电产业的发展。

风力发电机由叶片、轮毂、主轴、机舱和塔筒等组成，这些部件都是通过一定的连接方式组合成一台整机。高强度螺栓在这些零部件的连接中起着重要的作用，尤其是在风机塔筒的连接中。风机塔筒是风电设备中的关键部件，主要起承重作用，大型风力机组塔筒高度一般都在几十米以上，为了加工和运输的方便，塔体由基础环、一塔、二塔、三塔组成，各塔段之间采用法兰和高强度螺栓连接。风机在运行过程中塔筒承受各种风力载荷，最终都集中作用在用于塔筒连接的高强度紧固件如螺丝、螺母、螺栓、轴承等上，受力复杂且恶劣，极易产生松动或破坏，因此高强度紧固件如螺丝、螺母、螺栓、轴承的质量要求对于风机的安全运行至关重要。

现在，风电设备紧固件的检测及系统控制，存在以下一些缺点：

(1)、现在的风电设备紧固件的检测控制系统运算处理能力不强和记忆功能太差，检测数据处理量多而且繁琐，很难直观地、动态地掌握整个风电设备紧固件的检测检验全过程，没有完全实现紧固件在线测量；

(2)、自动化程度低，无法及时应对风电设备紧固件的检测过程中出现的各种复杂情况，生产成本高、设备故障率高，人为因素干扰测量精度，影响整个风电设备紧固件检测控制系统的效率；

(3)、好多风电设备检测紧固件没有采用人机对话装置，不便于完成风电设备紧固件的检测，输出数据、保存数据，不能快捷地完成人机对话，检测效果差；

(4)、一般的风电设备紧固件的检测中没有采用视觉化的控制系统，很少安装工业相机，不能前后、左右、上下及伸缩、调节，也不能最大限度地采集风电设备紧固件测试性能的图像；因此，也就不能及时地完成风电设备紧固件的检测及数据输出，效率不高、检测速度不快、准确性不强、可靠性太差。

发明内容

本实用新型是为了克服上述不足，给出了一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统。

本发明的技术方案如下：

一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，包括工业控制计算机、PLC系统、紧固件供料系统、机械性能检测装置、控制系统、数据处理系统；所述的PLC系统，包括以太网模块、PLC控制系统、人机对话装置，PLC系统通过工业以太网及以太网模块与工业控制计算机连接，人机对话装置通过RS232与PLC控制系统连接，作为人机一体化的设备与PLC控制系统对话，显示并存储风电设备紧固件检测的结果。

所述的人机对话装置包括键盘、存储器、显示器。

所述的键盘采用4x4的矩阵键盘，键盘包括控制键、数字键，主要用于风电设备紧固件视觉检测的控制系统的参数设定、复位、开始、运行、停止的功能操作，用预紧螺栓固定控制所述的键盘；所述的键盘能实现向工业控制计算机输入数据、传输数据，达到人机对话的目的。

所述的存储器包括RDRAM及Flash Memory，所述的RDRAM用于存储风电设备紧固件视觉检测控制系统中的所有检测信息；所述的Flash Memory用于存储外接移动设备的信息。

所述的显示器采用液晶显示器LCD的LCD Module为SMG240128的模块作为显示器，实现人机对话。

所述的紧固件供料系统包括供料装置、传输装置、压力传感器；所述的供料装置包括紧固件存储装置、振动盘；所述的传输装置为传送带及卷筒。

所述的机械性能检测装置包括机械检测装置、视觉检测相机、压力传感器。

所述的机械检测装置包括万能拉伸试验机、冲击试验机及扭转试验机，作为风电设备紧固件的机械性能的主要检测设备。

所述的视觉检测相机采用AVT/BASLER工业相机，可设1-4台AVT/BASLER工业相机，全方位多角度的视觉检测。

所述的控制系统包括液压控制系统及调整电路。

所述的液压控制系统采用电液伺服控制系统及液压控制回路。

所述的调整电路包括风电设备紧固件视觉检测的控制系统的基本供电电路、A/D转化电路及A/D模块；所述的A/D转化电路检测经电流传感器的转化电信号的强弱，以便及时处理电信号的检测数据，实现风电设备紧固件在线检测；电路所述的A/D模块采用C8051F061芯片的ADC转换器，实现控制电路中模拟信号控制的要求。

所述的数据处理系统包括数据采集装置及视觉检测软件。

所述的数据采集装置主要由紧固件信号检测源、压力传感器及电流传感器、信号处理电路、数据采集系统、风电设备紧固件的视觉测试软件、风电设备紧固件的视觉检测操作系统构成；所述的数据采集系统包括数据采集卡、数据采集电路及数据处理装置、A/D转化电路及A/D模块、存储器，完成风电设备数据的采集及存储；所述的数据采集卡为USB-2085数据采集卡，即插即用、用于风力设备紧固件的实时数据采集。

本实用新型发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

(1)、本发明采用人机对话装置便于完成风电设备紧固件的检测，输出数据、保存数据，及时方便、快捷地完成人机对话；

(2)、本发明采用视觉处理系统安装4个AVT/BASLER工业相机，前后、左右、上下，可伸缩、可调节，最大限度地采集风电设备紧固件测试性能的图像；

(3)、本发明在风电设备紧固件的检测中采用视觉化的控制系统，容易完成风电设备紧固件的检测及数据输出，效率高、检测速度快、准确性的特点。

除了以上这些，本发明完全实现风电设备紧固件在线检测和视觉化的测量，大大减少人为因素造成的检测误差，降低了生产成本，提高了生产效率，能够产生很好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明所述的一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统的结构示意图；

图2为本发明所述的视觉化处理系统中工业相机的安装及视觉化处理装置的结构框图；

图3为本发明所述的风电设备紧固件视觉检测的控制系统图；

图4为本发明所述的数据采集装置的结构框图；

图5为本发明所述的风电设备实现紧固件检测控制的过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型及其实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统包括工业控制计算机、PLC系统、紧固件供料系统、机械性能检测装置、控制系统、数据处理系统；所述的PLC系统，包括以太网模块、PLC控制系统、人机对话装置，PLC系统通过工业以太网及以太网模块与工业控制计算机连接，人机对话装置通过RS232与PLC控制系统连接，作为人机一体化的设备与PLC控制系统对话，显示并存储风电设备紧固件检测的结果。

具体地，所述的PLC控制采用西门子S7-200系列可编程控制器。

更近一步地，所述的以太网通讯模块采用CP243-1。

所述的人机对话装置包括键盘、存储器、显示器。

详细地，所述的键盘采用4x4的矩阵键盘，键盘包括控制键、数字键，主要用于风电设备紧固件视觉检测的控制系统的参数设定、复位、开始、运行、停止的功能操作，用预紧螺栓固定控制所述的键盘；所述的键盘能实现向工业控制计算机输入数据、传输数据，达到人机对话的目的。

具体地，所述的存储器包括RDRAM及Flash Memory；所述的RDRAM用于存储风电设备紧固件视觉检测控制系统中的所有检测信息；所述的Flash Memory用于存储外接移动设备的信息。

详细地，所述的显示器采用液晶显示器LCD的LCD Module为SMG240128的模块作为显示器，实现人机对话。

又，本发明采用人机对话装置便于完成风电设备紧固件的检测，输出数据、保存数据，及时方便、快捷地完成人机对话，是本发明的一个显著特点。

具体地，所述的机械检测装置包括万能拉伸试验机、冲击试验机及扭转试验机，作为风电设备紧固件的机械性能的主要检测设备。

详细地，如图2所示，所述的视觉化处理系统中工业相机的安装及视觉化处理装置包括AVT/BASLER工业相机、镜头、视觉化处理系统、LCD显示器、可控式PLC控制器；所述的AVT/BASLER工业相机设4个前后、左右、上下，可伸缩、可调节，最大限度地采集风电设备紧固件测试性能的图像。

又，本发明采用视觉处理系统安装4个AVT/BASLER工业相机，前后、左右、上下及可伸缩、可调节，最大限度地采集风电设备紧固件测试性能的图像，又是本发明一个显著特点。

所述的控制系统包括液压控制系统及调整电路。

具体地，所述的液压控制系统采用电液伺服控制系统及液压控制回路。

详细地，所述的调整电路包括风电设备紧固件视觉检测的控制系统的基本供电电路、A/D转化电路及A/D模块；所述的A/D转化电路检测经电流传感器的转化电信号的强弱，以便及时处理电信号的检测数据，实现风电设备紧固件在线检测；电路所述的A/D模块采用C8051F061芯片的ADC转换器，实现控制电路中模拟信号控制的要求。

具体地，所述的风电设备紧固件视觉检测的控制系统，如图3所示，所述的风电设备检测紧固件视觉化控制的主要过程是：首先，风电设备紧固件的控制系统开始工作；其次，风电设备上的视觉采集系统开始扫描阅读、理解风电设备紧固件的图像数据；再次，图像数据矢量化处理、经矢量运算后得到的检测图形图像数据参数化处理、图形图像后置处理；再次，经视觉化检测控制系统仿真紧固件的检测数据；最后，完成风电设备紧固件的检测。

又，在风电设备紧固件的检测中采用视觉化的控制系统，容易完成风电设备紧固件的检测及数据输出，效率高、检测速度快、准确性的特点，又是本发明的另一个显著特点。

所述的数据处理系统包括数据采集装置及视觉检测软件。

具体地，如图4所示，所述的数据采集装置主要由紧固件信号检测源、压力传感器及电流传感器、信号处理电路、数据采集系统、风电设备紧固件的视觉测试软件、风电设备紧固件的视觉检测操作系统构成。

详细地，所述的数据采集系统包括数据采集卡、数据采集电路及数据处理装置、A/D转化电路及A/D模块、存储器，完成数据测采集；所述的数据采集卡为USB-2085数据采集卡，即插即用、用于风力设备紧固件的实时数据采集。

更进一步地，所述的视觉检测软件采用自主研发的视觉化自动检测风电设备紧固件的控制软件。

所述的风电设备实现紧固件检测控制的过程，如图5所示，主要是输入风电设备视觉检测控制系统的参数(风电设备的控制参数)、启动紧固件检测装置，脉冲编码器计数分频器分频、确定风电设备紧固件的监测数据，判断是否完成风电设备紧固件的检测控制。步骤如下：

Step1：输入风电设备视觉检测控制系统的参数，主要是风电设备的控制参数，如表1所示。

表1风电设备的控制参数

Step2：启动紧固件检测装置，在风电设备视觉控制系统中的显示紧固件的参数。

所述的紧固件包括螺栓、螺母、垫片、钢钉、轴、纽扣及特殊变形(异形件)，具体地，所述的螺栓采用高强度的大六角头螺栓，所述的螺母采用高强度的大六角螺母，所述的螺栓、螺母、垫片、钢钉满足GB/T 123l-2006的技术条件。所述的风电设备紧固件的检测项目，如表2所示。

表2紧固件的检测项目

Step3：脉冲编码器计数分频器分频，形成高稳定的风电设备紧固件的检测控制信号，以满足风电设备紧固件视觉化的控制要求。

Step4：确定风电设备紧固件的检测数据。

Step5：判断是否完成风电设备紧固件的检测控制，如果风电设备紧固件的检测数据正常得到、风电设备运行可靠，则完成风电设备紧固件的检测及控制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。

Claims

1.一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，其特征在于：包括工业控制计算机、PLC系统、紧固件供料系统、机械性能检测装置、控制系统、数据处理系统；所述的PLC系统，包括以太网模块、PLC控制系统、人机对话装置，PLC系统通过工业以太网及以太网模块与工业控制计算机连接，人机对话装置通过RS232与PLC控制系统连接，作为人机一体化的设备与PLC控制系统对话，显示并存储风电设备紧固件检测的结果。

2.如权利要求1所述的一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，其特征在于：所述的人机对话装置包括键盘、存储器、显示器；

1)、所述的键盘采用4x4的矩阵键盘，键盘包括控制键、数字键，主要用于风电设备紧固件视觉检测的控制系统的参数设定、复位、开始、运行、停止的功能操作，用预紧螺栓固定控制所述的键盘；所述的键盘能实现向工业控制计算机输入数据、传输数据，达到人机对话的目的；

2)、所述的存储器包括RDRAM及Flash Memory；所述的RDRAM用于存储风电设备紧固件视觉检测控制系统中的所有检测信息；所述的Flash Memory用于存储外接移动设备的信息；

3)、所述的显示器采用液晶显示器LCD的LCD Module为SMG240128的模块作为显示器，实现人机对话。

3.根据权利要求1所述的一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，其特征在于：所述的紧固件供料系统包括供料装置、传输装置、压力传感器；所述的供料装置包括紧固件存储装置、振动盘；所述的传输装置为传送带及卷筒。

4.根据权利要求1所述的一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，其特征在于：所述的机械性能检测装置包括机械检测装置、视觉检测相机、压力传感器；

1)、所述的机械检测装置包括万能拉伸试验机、冲击试验机及扭转试验机，作为风电设备紧固件的机械性能的主要检测设备；

2)、所述的视觉检测相机采用AVT/BASLER工业相机，可设1-4台AVT/BASLER工业相机，实现全方位多角度的视觉检测。

5.根据权利要求1所述的一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，其特征在于：所述的控制系统包括液压控制系统及调整电路；

1)、所述的液压控制系统采用电液伺服控制系统及液压控制回路；

2)、所述的调整电路包括风电设备紧固件视觉检测的控制系统的基本供电电路、A/D转化电路及A/D模块；所述的A/D转化电路检测经电流传感器的转化电信号的强弱，以便及时处理电信号的检测数据，实现风电设备紧固件在线检测；电路所述的A/D模块采用C8051F061芯片的ADC转换器，实现控制电路中模拟信号控制的要求。

6.根据权利要求1所述的一种风电设备紧固件视觉检测的控制系统，其特征在于：所述的数据处理系统包括数据采集装置及视觉检测软件；

所述的数据采集装置主要由紧固件信号检测源、压力传感器及电流传感器、信号处理电路、数据采集系统、风电设备紧固件的视觉测试软件、风电设备紧固件的视觉检测操作系统构成；所述的数据采集系统包括数据采集卡、数据采集电路及数据处理装置、A/D转化电路及A/D模块、存储器，完成风电设备数据的采集及存储；所述的数据采集卡USB-2085数据采集卡，即插即用、用于风力设备紧固件的实时数据采集。