一種大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大型工件打磨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵核心部件之一，風(fēng)電葉片在能源行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，其制造水平代表著國家制造業(yè)的核心競爭力。風(fēng)電葉片大多采用玻璃纖維增強(qiáng)聚醋樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂以及涂料等難加工復(fù)合材料，設(shè)計(jì)為復(fù)雜的三維扭曲曲面，主要經(jīng)過陽模-翻陰模-鋪層-加熱固化-脫模-打磨表面-噴漆等工藝，周期長、制造難度大。風(fēng)電葉片在脫模完成后，其型面處幾乎普遍需要打磨。目前傳統(tǒng)的風(fēng)電葉片打磨依然主要是采用人工打磨作業(yè)的方式，依靠工人經(jīng)驗(yàn)來操作完成，由此帶來諸如人工打磨生產(chǎn)效率低(需配置多名員工連續(xù)作業(yè)、人工勞動(dòng)強(qiáng)度大)、員工工作環(huán)境惡劣(粉塵危害嚴(yán)重，需佩戴防毒面罩作業(yè))、操作穩(wěn)定性差(打磨效果易受員工狀態(tài)、情緒、熟練程度等的影響)、成本費(fèi)用高等問題。雖然，工業(yè)應(yīng)用中存在一些商品化機(jī)器人打磨系統(tǒng)，但它們均是針對(duì)小型工件。對(duì)于風(fēng)電葉片類大型工件的打磨作業(yè)，由于存在其尺寸范圍大、外形多變，且葉尖部位加工易變形等問題，迄今為止其表面打磨加工尚未出現(xiàn)完善的機(jī)器人自動(dòng)打磨系統(tǒng)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于通過一種大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)及方法，來解決以上【背景技術(shù)】部分提到的問題。
[0004]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)，其包括工件水平導(dǎo)軌、N個(gè)機(jī)器人打磨單元、機(jī)器人控制柜及系統(tǒng)控制柜，其中N為正整數(shù);待打磨葉片安裝在所述工件水平導(dǎo)軌上，所述工件水平導(dǎo)軌的滑動(dòng)帶動(dòng)所述葉片在水平方向移動(dòng);每個(gè)所述機(jī)器人打磨單元均包括兩臺(tái)機(jī)器人及與每臺(tái)機(jī)器人對(duì)應(yīng)的豎直導(dǎo)軌、打磨頭、掃描測量儀、力控裝置，與所述兩臺(tái)機(jī)器人對(duì)應(yīng)的豎直導(dǎo)軌對(duì)稱豎直安裝在所述葉片兩側(cè)，所述兩臺(tái)機(jī)器人各自安裝在與其對(duì)應(yīng)的豎直導(dǎo)軌上，通過豎直導(dǎo)軌帶動(dòng)機(jī)器人沿豎直方向移動(dòng)，所述打磨頭、掃描測量儀、力控裝置安裝在與其對(duì)應(yīng)的機(jī)器人上;所述機(jī)器人打磨單元中的兩個(gè)打磨頭與葉片的接觸位置對(duì)稱分布在該葉片兩側(cè);所述機(jī)器人控制柜與機(jī)器人打磨單元中的兩臺(tái)機(jī)器人連接，生成機(jī)器人移動(dòng)控制指令，控制機(jī)器人帶動(dòng)打磨頭按照規(guī)劃路徑進(jìn)行打磨作業(yè);所述系統(tǒng)控制柜與工件水平導(dǎo)軌、機(jī)器人控制柜、機(jī)器人打磨單元中的豎直導(dǎo)軌連接，控制所述工件水平導(dǎo)軌和所述豎直導(dǎo)軌的伺服電機(jī)的啟動(dòng)、停止及轉(zhuǎn)速。
[0006]特別地，所述大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)還包括葉片夾持裝置，所述待打磨葉片通過所述葉片夾持裝置夾緊固定在工件水平導(dǎo)軌上。
[0007]特別地，根據(jù)所述機(jī)器人打磨單元中機(jī)器人的有效工作范圍，通過路徑規(guī)劃軟件將所述待打磨葉片劃分為若干工段，并將每個(gè)工段劃分為若干打磨區(qū)域;在系統(tǒng)控制柜控制下，所述工件水平導(dǎo)軌帶動(dòng)葉片移動(dòng)以使各工段依次進(jìn)入機(jī)器人工作空間，所述機(jī)器人豎直導(dǎo)軌帶動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)使機(jī)器人依次到達(dá)葉片的各打磨區(qū)域。
[0008]特別地，所述工件水平導(dǎo)軌在系統(tǒng)控制柜控制下移動(dòng)的距離與打磨工段的長度相等，確保下一打磨工段全部進(jìn)入機(jī)器人工作范圍。
[0009]特別地，所述機(jī)器人控制柜包括一套控制系統(tǒng)和兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制、驅(qū)動(dòng)機(jī)器人打磨單元中兩臺(tái)機(jī)器人的協(xié)同作業(yè);所述兩臺(tái)機(jī)器人根據(jù)機(jī)器人控制柜輸出的機(jī)器人移動(dòng)控制指令，帶動(dòng)打磨頭打磨并在打磨完成后同時(shí)離開葉片。
[0010]特別地，所述機(jī)器人打磨單元中兩個(gè)豎直導(dǎo)軌在系統(tǒng)控制柜控制下移動(dòng)的距離由工段劃分的打磨區(qū)域決定，確保下一打磨區(qū)域全部進(jìn)入機(jī)器人工作范圍。
[0011]特別地，所述系統(tǒng)控制柜與機(jī)器人控制柜通訊連接，當(dāng)一個(gè)打磨區(qū)域打磨完成且所有打磨頭都與葉片脫離接觸后，機(jī)器人控制柜與系統(tǒng)控制柜通訊，統(tǒng)控制柜控制豎直導(dǎo)軌帶動(dòng)與其對(duì)應(yīng)的機(jī)器人移動(dòng)，進(jìn)入下一打磨區(qū)域；當(dāng)一個(gè)打磨工段打磨完成且所有打磨頭都與葉片脫離接觸后，機(jī)器人控制柜與系統(tǒng)控制柜通訊，系統(tǒng)控制柜發(fā)出指令控制工件水平導(dǎo)軌帶動(dòng)葉片水平移動(dòng)，使各工段依次進(jìn)入機(jī)器人的工作空間，機(jī)器人豎直導(dǎo)軌帶動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)以使機(jī)器人依次到達(dá)各打磨區(qū)域。
[0012]本發(fā)明還公開了一種基于上述大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)的大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨方法，其包括如下步驟:
[0013]SlOl、根據(jù)葉片CAD模型及機(jī)器人的工作范圍，規(guī)劃打磨路徑；
[0014]S102、通過調(diào)整葉片和機(jī)器人的位置打磨葉片不同工段的不同打磨區(qū)域，按照所述步驟SlOl中規(guī)劃出的打磨路徑完成對(duì)葉片所有工段的打磨。
[0015]特別地，所述步驟S1I具體包括:
[0016]S1010、根據(jù)葉片的CAD模型和根據(jù)機(jī)器人型號(hào)確定工作范圍；
[0017]S1011、根據(jù)葉片CAD模型的長度確定葉片打磨的工段和所需機(jī)器人打磨單元的數(shù)量；
[0018]SlOl 2、在路徑規(guī)劃軟件中規(guī)劃打磨路徑；
[0019]S1013、在RobotStud1仿真軟件中進(jìn)行系統(tǒng)加工仿真；
[0020]S1014、通過仿真判斷是否打磨到位和發(fā)生干涉，規(guī)劃出合理的打磨路徑。
[0021 ]特別地，所述步驟S102具體包括:
[0022]S1020、通過機(jī)器人末端的掃描測量儀分段掃描待打磨葉片；
[0023]S1021、將實(shí)際掃描的模型與理論模型匹配；
[0024]S1022、通過標(biāo)定葉片坐標(biāo)系和打磨頭的坐標(biāo)系，建立機(jī)器人與裝夾后葉片的位置關(guān)系;
[0025]S1023、調(diào)整葉片和機(jī)器人打磨單元的位置，進(jìn)入第i(i>0)工段的打磨區(qū)域；
[0026]S1024、機(jī)器人打磨單元打磨第i工段的第j( j>0)目標(biāo)區(qū)域；
[0027]S1025、調(diào)整機(jī)器人的位置打磨第i工段的j+Ι目標(biāo)區(qū)域；
[0028]S1026、重復(fù)調(diào)整機(jī)器人的位置打磨第i工段的所有打磨區(qū)域；
[0029]S1027、第i工段打磨完成后，調(diào)整葉片和機(jī)器人的位置進(jìn)入葉片i+Ι工段的打磨；
[0030]S1028、重復(fù)調(diào)整葉片和機(jī)器人位置完成對(duì)不同工段所有打磨區(qū)域的打磨；
[0031]S1029、判斷葉片表面是否打磨到位，若到位則葉片的打磨完成，否則重復(fù)打磨不同工段的不同打磨區(qū)域。
[0032]本發(fā)明提出的大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)及方法優(yōu)點(diǎn)如下:(I)機(jī)器人打磨單元的兩臺(tái)機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，兩個(gè)打磨頭與葉片的接觸位置一直對(duì)稱分布在葉片兩側(cè)，且同時(shí)打磨或離開其表面，使兩側(cè)打磨壓力相抵消，減小葉片剛性較弱部位因受力不均產(chǎn)生的變形和位移；(2)根據(jù)葉片長度和打磨效率要求，可以采用不同數(shù)量的打磨單元，系統(tǒng)應(yīng)用靈活；(3)工件水平導(dǎo)軌與機(jī)器人豎直導(dǎo)軌垂直布置的方式，增加了系統(tǒng)的靈活性和打磨范圍，極大滿足大型風(fēng)電葉片的打磨要求；(4)采用PR0FIBUS總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制柜與機(jī)器人控制柜之間的實(shí)時(shí)通信，保證各運(yùn)動(dòng)單元之間的良好協(xié)作。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨方法的路徑規(guī)劃流程圖；
[0035]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的大型風(fēng)電葉片多機(jī)器人協(xié)同打磨方法的具體加工流程圖；
[0036]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)電葉片打磨工段和打磨區(qū)域劃分的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了便于理解本發(fā)明，下