CN109613009B - 一种基于机器人技术的转子叶片检测线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器人技术的转子叶片检测线，在进行转子叶片检测过程中，多自由度吊装机器人将生产出来的转子叶片吊装至定位机构处，定位机构能够对转子叶片进行定位，以便于进行检测操作。考虑到转子叶片的结构特点为非规则的曲面结构，因此，本申请的移料机械手并非是常规的机械手结构，其通过独有的结构实现了多个移料吸头的位置变化和调整，从而使移料吸头能够与转子叶片充分接触，进而实现紧密吸附固定，确保吊装的安全性，同时，由于负压吸附作用，能够在安全吊装的同时，避免转子叶片表面受到损伤，避免影响检测精度。

Description

一种基于机器人技术的转子叶片检测线

技术领域

本发明涉及机器人装置技术领域，具体涉及一种基于机器人技术的转子叶片检测线。

背景技术

随着全球能源危机的逐渐加剧，风能、太阳能等环保能源越来越受到人们的关注。对于风力发电机而言，转子叶片是不可或缺的组成部件，转子叶片将风力捕捉并传递至轴心，进而实现风能到电能的转化。转子叶片质量好坏关系到风力发电机的运行是否稳定。

现有的转子叶片检测线都是采用吊装设备将转子叶片放置在定位治具上，进而对转子叶片表面进行质量检测，而吊装设备与转子叶片通常采用钢丝绳连接固定，容易对转子叶片造成损伤，影响检测精度，检测设备难以判断表面损伤是加工过程中的损伤，还是吊装过程中的损伤；同时，常规治具又结构复杂，定位或者和解锁过程费时费力，难以满足快速检测的需要。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供了一种基于机器人技术的转子叶片检测线。

本发明的技术解决措施如下：

一种基于机器人技术的转子叶片检测线，包括固定设置于底座上的多自由度吊装机器人、用于固定转子叶片的定位机构、用于检测转子叶片的检测单元以及控制系统，其中，定位机构位于多自由度吊装机器人和检测单元之间，控制系统与多自由度吊装机器人、定位机构以及检测单元之间均电连接；多自由度吊装机器人的末端连接有移料机械手；多自由度吊装机器人包括基座，基座的上部设置有支撑座，支撑座的上部转动设置有旋转座，旋转座与固定安装在支撑座上的旋转电机传动连接；旋转座的侧面转动设置有摆动臂，摆动臂与旋转座上固定设置的摆动电机传动连接；摆动臂的上端设置有俯仰臂，俯仰臂与固定安装在摆动臂上的俯仰电机传动连接；俯仰臂的前端连接有伸缩臂，伸缩臂与固定安装在俯仰臂前端的伸缩气缸固定连接；伸缩臂的前端成型有叉臂，叉臂上固定有角度调节座，移料机械手固定安装在角度调节座的前端；伸缩臂顶部设置有用于感应移料机械手操作位置的传感器；移料机械手包括移料支撑板，移料支撑板的底侧成型有支撑板副板，移料支撑板的两侧分别铰接安装有第一移料电缸和第二移料电缸，第一移料电缸、第二移料电缸与支撑板副板间分别铰接安装有第一推送电缸和第二推送电缸；移料支撑板的上侧固定有第三推送电缸和机械手安装块，机械手安装块的顶部通过螺栓连接固定在角度调节座的前端；第三推送电缸的推送部穿插设置于机械手安装块内，并于推送部的前端部固定连接有电缸安装板；电缸安装板上固定有第三移料电缸；电缸安装板上还固定有用于伸缩导向电缸安装板的光轴；光轴的数量为两根，且穿插设置于机械手安装块内；第一移料电缸、第二移料电缸和第三移料电缸的伸缩端侧部均固定有安装杆，安装杆上连接有吸头固定块，移料吸头固定嵌装于吸头固定块上。

定位机构包括吸固盘，吸固盘通过若干设置在其下部的支撑脚固定安装在底座上；吸固盘的内部开设有与外部负压气源连通的抽吸腔，抽吸腔上部开设有若干均匀排列的抽吸通路；抽吸通路包括依次连通的抽吸上路、抽吸中路以及抽吸下路，其中，抽吸上路与吸固盘的上端面连通，抽吸下路与抽吸腔连通，且抽吸上路和抽吸下路竖直设置，抽吸中路水平设置，抽吸中路的下侧壁面上成型有转动顶块，抽吸通路内容装有Z型封板，Z型封板以转动顶块为支点实现抽吸下路的开启和封闭。

Z型封板包括上支臂、腰板和下支臂，其中，腰板铰接安装在转动顶块上，上支臂嵌装于抽吸上路内，下支臂设置于抽吸下路的上部；未吸固时，上支臂的顶部凸出吸固盘上端面设置，下支臂底部固定连接有密封板，密封板能够将抽吸下路完全封堵。

腰板底侧边部与抽吸中路的底部端面间设置有归位弹簧。

负压气源为吸风风机，吸风风机与吸固盘的抽吸腔通过通风管道连通设置。

检测单元包括有固定安装在底座上的门型架，门型架顶部成型有第一向滑道，第一向滑道上移动安装有检测支撑梁；检测支撑梁侧部固定有支撑梁滑座，支撑梁滑座滑动安装在第一向滑道上；检测支撑梁顶部成型有第二向滑道，第二向滑道上移动安装有检测头安装架；检测头安装架顶部固定有安装架滑座，安装架滑座滑动安装在第二向滑道上；检测头安装架底部固定有检测元件，检测元件为CCD相机。

吸头固定块为具有柔性的硫化橡胶材质制成。

移料吸头包括与外部风机密封连接的风管，风管的下部密封插接有套管，套管的内部具有气路通道，且下端一体成型有环形端板，环形端板的下部连接有安装块，安装块的内部形成有与气路通道连通的锥形腔，安装块的外部密封连接有吸盘部，吸盘部的下部具有封头，封头的下端面平齐设置，且封头上形成有均匀分布的吸气孔，封头的上端面具有阶梯槽，阶梯槽的外侧固定连接有磁球安装架，磁球安装架的上端插入锥形腔，且磁球安装架和锥形腔之间形成有倾斜气路；磁球安装架中部容置有通电磁球，通电磁球的下部设置有与阶梯槽中心固定连接的弹簧；气路通道、倾斜气路、磁球安装架上的通气孔以及封头上的吸气孔相互连通。

通电磁球的下部固定连接有插管，插管插接在弹簧的上端。

本发明的有益效果在于：在进行转子叶片检测过程中，多自由度吊装机器人将生产出来的转子叶片吊装至定位机构处，定位机构能够对转子叶片进行定位，以便于进行检测操作。考虑到转子叶片的结构特点为非规则的曲面结构，因此，本申请的移料机械手并非是常规的机械手结构，其通过独有的结构实现了多个移料吸头的位置变化和调整，从而使移料吸头能够与转子叶片充分接触，进而实现紧密吸附固定，确保吊装的安全性，同时，由于负压吸附作用，能够在安全吊装的同时，避免转子叶片表面受到损伤，避免影响检测精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为吸固盘的剖视图；

图3为吸固盘吸固过程中的局部结构剖视图；

图4为多自由度吊装机器人的结构示意图；

图5-6为移料机械手不同视角的结构示意图；

图7-8为移料吸头不同工作状态的结构剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做出详细的说明。

如图1-8所示，一种基于机器人技术的转子叶片检测线，包括固定设置于底座1上的多自由度吊装机器人4、用于固定转子叶片7的定位机构2、用于检测转子叶片7的检测单元3以及控制系统(图中未示出)，其中，定位机构2位于多自由度吊装机器人4和检测单元3之间，控制系统与多自由度吊装机器人4、定位机构2以及检测单元3之间均电连接；多自由度吊装机器人4的末端连接有移料机械手5。

定位机构2包括吸固盘21，吸固盘21通过若干设置在其下部的支撑脚24固定安装在底座1上；吸固盘21的内部开设有与外部负压气源连通的抽吸腔210，抽吸腔210上部开设有若干均匀排列的抽吸通路；抽吸通路包括依次连通的抽吸上路212、抽吸中路211以及抽吸下路213，其中，抽吸上路212与吸固盘21的上端面连通，抽吸下路213与抽吸腔210连通，且抽吸上路212和抽吸下路213竖直设置，抽吸中路211水平设置，抽吸中路211的下侧壁面上成型有转动顶块214，抽吸通路内容装有Z型封板22，Z型封板22以转动顶块214为支点实现抽吸下路213的开启和封闭。

Z型封板22包括上支臂221、腰板220和下支臂222，其中，腰板220铰接安装在转动顶块214上，上支臂221嵌装于抽吸上路212内，下支臂222设置于抽吸下路213的上部；未吸固时，上支臂221的顶部凸出吸固盘21上端面设置，下支臂222底部固定连接有密封板223，密封板223能够将抽吸下路213完全封堵。

腰板220底侧边部与抽吸中路211的底部端面间设置有归位弹簧23。

负压气源为吸风风机20，吸风风机20与吸固盘21的抽吸腔210通过通风管道201连通设置。

检测单元3包括有固定安装在底座1上的门型架30，门型架30顶部成型有第一向滑道(图中未示出)，第一向滑道上移动安装有检测支撑梁31；检测支撑梁31侧部固定有支撑梁滑座310，支撑梁滑座310滑动安装在第一向滑道上；检测支撑梁31顶部成型有第二向滑道(图中未示出)，第二向滑道上移动安装有检测头安装架32；检测头安装架32顶部固定有安装架滑座320，安装架滑座320滑动安装在第二向滑道上；检测头安装架32底部固定有检测元件，检测元件为CCD相机。

多自由度吊装机器人4包括基座40，基座40的上部设置有支撑座41，支撑座41的上部转动设置有旋转座42，旋转座42与固定安装在支撑座41上的旋转电机410传动连接；旋转座42的侧面转动设置有摆动臂43，摆动臂43与旋转座42上固定设置的摆动电机420传动连接；摆动臂43的上端设置有俯仰臂44，俯仰臂与固定安装在摆动臂43上的俯仰电机430传动连接；俯仰臂44的前端连接有伸缩臂45，伸缩臂45与固定安装在俯仰臂44前端的伸缩气缸440固定连接；伸缩臂45的前端成型有叉臂，叉臂上固定有角度调节座450，移料机械手5固定安装在角度调节座450的前端；伸缩臂45顶部设置有用于感应移料机械手5操作位置的传感器46。

移料机械手5包括移料支撑板50，移料支撑板50的底侧成型有支撑板副板501，移料支撑板50的两侧分别铰接安装有第一移料电缸51和第二移料电缸52，第一移料电缸51、第二移料电缸52与支撑板副板501间分别铰接安装有第一推送电缸513和第二推送电缸523；移料支撑板50的上侧固定有第三推送电缸54和机械手安装块53，机械手安装块53的顶部通过螺栓连接固定在角度调节座450的前端；第三推送电缸54的推送部541穿插设置于机械手安装块53内，并于推送部541的前端部固定连接有电缸安装板55；电缸安装板55上固定有第三移料电缸56；电缸安装板55上还固定有用于伸缩导向电缸安装板55的光轴531；光轴531的数量为两根，且穿插设置于机械手安装块53内；第一移料电缸51、第二移料电缸52和第三移料电缸56的伸缩端侧部均固定有安装杆511，安装杆511上连接有吸头固定块512，移料吸头6固定嵌装于吸头固定块512上。

吸头固定块512为具有柔性的硫化橡胶材质制成。

移料吸头6包括与外部风机(图中未示出)密封连接的风管60，风管60的下部密封插接有套管61，套管61的内部具有气路通道610，且下端一体成型有环形端板611，环形端板611的下部连接有安装块，安装块的内部形成有与气路通道610连通的锥形腔，安装块的外部密封连接有吸盘部62，吸盘部62的下部具有封头，封头的下端面平齐设置，且封头上形成有均匀分布的吸气孔(图中未示出)，封头的上端面具有阶梯槽，阶梯槽的外侧固定连接有磁球安装架63，磁球安装架63的上端插入锥形腔，且磁球安装架63和锥形腔612之间形成有倾斜气路；磁球安装架63中部容置有通电磁球64，通电磁球64的下部设置有与阶梯槽中心固定连接的弹簧65；气路通道610、倾斜气路、磁球安装架63上的通气孔630以及封头上的吸气孔相互连通。

通电磁球64的下部固定连接有插管641，插管641插接在弹簧65的上端。

在进行转子叶片检测过程中，多自由度吊装机器人将生产出来的转子叶片吊装至定位机构处，定位机构能够对转子叶片进行定位，以便于进行检测操作。考虑到转子叶片的结构特点为非规则的曲面结构，因此，本申请的移料机械手并非是常规的机械手结构，其通过独有的结构实现了多个移料吸头的位置变化和调整，从而使移料吸头能够与转子叶片充分接触，进而实现紧密吸附固定，确保吊装的安全性，同时，由于负压吸附作用，能够在安全吊装的同时，避免转子叶片表面受到损伤，避免影响检测精度。

同时，针对转子叶片的曲面结构，本申请设置了独有的定位机构，即采用负压吸附定位，通过独有的定位机构，能够确保转子叶片被紧固吸附，具体的，在转子叶片被放置在固定机构上之前，Z型封板能的上支臂的顶部凸出吸固盘上端面设置，下支臂底部固定连接有密封板，密封板能够将抽吸下路完全封堵。而当转子叶片被放置在固定机构之上时，转子叶片与定位机构接触的部位会将上支臂压下，从而密封板远离抽吸下路，此时，吸风风机启动，转子叶片与固定机构接触的部位被紧紧吸附，而转子叶片未与之接触的部位，Z型封板还是处于封堵状态，不会影响整个定位机构的密封性能，避免发生漏气。

进一步，本申请还设置了独有的移料吸头，在进行吸附过程中，除了常规的负压吸附，还具有电磁吸附，通电磁球能够通过改变通入电流的大小调节电磁吸附力，通过电磁吸附力和负压吸力的协同作用，确保吸附吊装的稳定性和安全性。

所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (9)

1.一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：包括固定设置于底座(1)上的多自由度吊装机器人(4)、用于固定转子叶片(7)的定位机构(2)、用于检测转子叶片(7)的检测单元(3)以及控制系统，其中，定位机构(2)位于多自由度吊装机器人(4)和检测单元(3)之间，控制系统与多自由度吊装机器人(4)、定位机构(2)以及检测单元(3)之间均电连接；多自由度吊装机器人(4)的末端连接有移料机械手(5)；多自由度吊装机器人(4)包括基座(40)，基座(40)的上部设置有支撑座(41)，支撑座(41)的上部转动设置有旋转座(42)，旋转座(42)与固定安装在支撑座(41)上的旋转电机(410)传动连接；旋转座(42)的侧面转动设置有摆动臂(43)，摆动臂(43)与旋转座(42)上固定设置的摆动电机(420)传动连接；摆动臂(43)的上端设置有俯仰臂(44)，俯仰臂与固定安装在摆动臂(43)上的俯仰电机(430)传动连接；俯仰臂(44)的前端连接有伸缩臂(45)，伸缩臂(45)与固定安装在俯仰臂(44)前端的伸缩气缸(440)固定连接；伸缩臂(45)的前端成型有叉臂，叉臂上固定有角度调节座(450)，移料机械手(5)固定安装在角度调节座(450)的前端；伸缩臂(45)顶部设置有用于感应移料机械手(5)操作位置的传感器(46)；移料机械手(5)包括移料支撑板(50)，移料支撑板(50)的底侧成型有支撑板副板(501)，移料支撑板(50)的两侧分别铰接安装有第一移料电缸(51)和第二移料电缸(52)，第一移料电缸(51)、第二移料电缸(52)与支撑板副板(501)间分别铰接安装有第一推送电缸(513)和第二推送电缸(523)；移料支撑板(50)的上侧固定有第三推送电缸(54)和机械手安装块(53)，机械手安装块(53)的顶部通过螺栓连接固定在角度调节座(450)的前端；第三推送电缸(54)的推送部(541)穿插设置于机械手安装块(53)内，并于推送部(541)的前端部固定连接有电缸安装板(55)；电缸安装板(55)上固定有第三移料电缸(56)；电缸安装板(55)上还固定有用于伸缩导向电缸安装板(55)的光轴(531)；光轴(531)的数量为两根，且穿插设置于机械手安装块(53)内；第一移料电缸(51)、第二移料电缸(52)和第三移料电缸(56)的伸缩端侧部均固定有安装杆(511)，安装杆(511)上连接有吸头固定块(512)，移料吸头(6)固定嵌装于吸头固定块(512)上。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：定位机构(2)包括吸固盘(21)，吸固盘(21)通过若干设置在其下部的支撑脚(24)固定安装在底座(1)上；吸固盘(21)的内部开设有与外部负压气源连通的抽吸腔(210)，抽吸腔(210)上部开设有若干均匀排列的抽吸通路；抽吸通路包括依次连通的抽吸上路(212)、抽吸中路(211)以及抽吸下路(213)，其中，抽吸上路(212)与吸固盘(21)的上端面连通，抽吸下路(213)与抽吸腔(210)连通，且抽吸上路(212)和抽吸下路(213)竖直设置，抽吸中路(211)水平设置，抽吸中路(211)的下侧壁面上成型有转动顶块(214)，抽吸通路内容装有Z型封板(22)，Z型封板(22)以转动顶块(214)为支点实现抽吸下路(213)的开启和封闭。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：Z型封板(22)包括上支臂(221)、腰板(220)和下支臂(222)，其中，腰板(220)铰接安装在转动顶块(214)上，上支臂(221)嵌装于抽吸上路(212)内，下支臂(222)设置于抽吸下路(213)的上部；未吸固时，上支臂(221)的顶部凸出吸固盘(21)上端面设置，下支臂(222)底部固定连接有密封板(223)，密封板(223)能够将抽吸下路(213)完全封堵。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：腰板(220)底侧边部与抽吸中路(211)的底部端面间设置有归位弹簧(23)。

5.根据权利要求2所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：负压气源为吸风风机(20)，吸风风机(20)与吸固盘(21)的抽吸腔(210)通过通风管道(201)连通设置。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：检测单元(3)包括有固定安装在底座(1)上的门型架(30)，门型架(30)顶部成型有第一向滑道，第一向滑道上移动安装有检测支撑梁(31)；检测支撑梁(31)侧部固定有支撑梁滑座(310)，支撑梁滑座(310)滑动安装在第一向滑道上；检测支撑梁(31)顶部成型有第二向滑道，第二向滑道上移动安装有检测头安装架(32)；检测头安装架(32)顶部固定有安装架滑座(320)，安装架滑座(320)滑动安装在第二向滑道上；检测头安装架(32)底部固定有检测元件，检测元件为CCD相机。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：吸头固定块(512)为具有柔性的硫化橡胶材质制成。

8.根据权利要求1所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：移料吸头(6)包括与外部风机密封连接的风管(60)，风管(60)的下部密封插接有套管(61)，套管(61)的内部具有气路通道(610)，且下端一体成型有环形端板(611)，环形端板(611)的下部连接有安装块，安装块的内部形成有与气路通道(610)连通的锥形腔，安装块的外部密封连接有吸盘部(62)，吸盘部(62)的下部具有封头，封头的下端面平齐设置，且封头上形成有均匀分布的吸气孔，封头的上端面具有阶梯槽，阶梯槽的外侧固定连接有磁球安装架(63)，磁球安装架(63)的上端插入锥形腔，且磁球安装架(63)和锥形腔(612)之间形成有倾斜气路；磁球安装架(63)中部容置有通电磁球(64)，通电磁球(64)的下部设置有与阶梯槽中心固定连接的弹簧(65)；气路通道(610)、倾斜气路、磁球安装架(63)上的通气孔(630)以及封头上的吸气孔相互连通。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器人技术的转子叶片检测线，其特征在于：通电磁球(64)的下部固定连接有插管(641)，插管(641)插接在弹簧(65)的上端。

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