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      打磨機(jī)器人在風(fēng)電葉片生產(chǎn)線中的應(yīng)用

      2019-05-21 04:53:14童輝柳謙李俊陽(yáng)童波
      關(guān)鍵詞:生產(chǎn)線

      童輝 柳謙 李俊陽(yáng) 童波

      摘 要:近年來(lái),我國(guó)風(fēng)電行業(yè)發(fā)展迅速,我國(guó)已經(jīng)成為全球風(fēng)力發(fā)電規(guī)模最大、增長(zhǎng)最快的國(guó)家。然而,我國(guó)風(fēng)電行業(yè)裝備制造業(yè)卻發(fā)展緩慢,象風(fēng)電葉片打磨工序,仍然長(zhǎng)期依靠人工打磨,效率低下,車間粉塵污染嚴(yán)重。因此,將打磨機(jī)器人引入風(fēng)電葉片生產(chǎn)線,是切合實(shí)際生產(chǎn)需求和智能制造發(fā)展需要的。該文將就打磨機(jī)器人在風(fēng)電葉片生產(chǎn)線中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

      關(guān)鍵詞:打磨機(jī)器人;風(fēng)電葉片;生產(chǎn)線

      中圖分類號(hào):TP242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

      0 引言

      由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片尺寸大、曲面復(fù)雜,打磨拋光十分不易,長(zhǎng)期以來(lái)一直依靠人工打磨,人工打磨效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、打磨質(zhì)量難以保證且粉塵污染嚴(yán)重,作業(yè)環(huán)境惡劣。將打磨機(jī)器人引入風(fēng)電葉片生產(chǎn)線上,可以有效提高打磨效率、改善車間打磨環(huán)境。

      1 打磨機(jī)器人的主要構(gòu)成和特征

      1.1 主要構(gòu)成

      打磨機(jī)器人的主要構(gòu)成包括AGV、打磨頭、機(jī)械手、升降系統(tǒng)、激光導(dǎo)航、吸塵系統(tǒng)、電控柜、空壓機(jī)、卷線盤。

      1.2 主要特征

      打磨機(jī)器人的打磨頭上裝備有力控系統(tǒng)和紅外線測(cè)距感應(yīng)器,打磨頭能自動(dòng)跟隨葉片曲面變化軌跡打磨葉片,既能保證打磨的均勻性,又不損傷葉片。AGV可以全方位移動(dòng),采用激光導(dǎo)航,打磨路徑由程序控制,可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)打磨。打磨機(jī)器人配備有吸塵系統(tǒng),可以吸收打磨葉片過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵,有利于改善打磨工作環(huán)境,避免操作員工與粉塵接觸,保證操作人員的身體健康。

      2 風(fēng)電葉片打磨機(jī)器人的應(yīng)用

      2.1 工作流程

      葉片由用戶的通用移動(dòng)設(shè)備移至打磨車間,將風(fēng)電葉片的根部和尖部進(jìn)行支撐固定。如圖1所示,以葉片中心線為界線,將葉片分為上下2片區(qū)域,打磨先從中心線下面的區(qū)域開始。首先啟動(dòng)打磨機(jī)器人,AGV駝?shì)d打磨機(jī)器人行駛至臨近葉片根部的第一個(gè)打磨位置點(diǎn),到達(dá)指定位置之后,機(jī)械手和打磨頭開始動(dòng)作。打磨工作從葉片下邊緣開始從下往上打磨,打磨至葉片中線位置停止,一次打磨寬度大概為1.0 m左右,打磨完第一片區(qū)域,AGV將運(yùn)行至第二個(gè)打磨位置點(diǎn)(與第一位置點(diǎn)距離大概1.0 m)開始打磨。打磨路徑如圖中箭頭所示,先打磨葉片中心線下面的區(qū)域,從葉根打磨至葉尖;然后打磨葉片中心線上面的區(qū)域,從葉尖打磨至葉根。打磨完葉片PS面再打磨SS面,打磨完一個(gè)50 m葉片所需的時(shí)間大概為4 h~5 h。

      葉片打磨部分調(diào)式程序如下:

      NOP

      -------------Blade_1------------

      'Close flap sanding tool a off

      DOUT OT#(3) OFF

      DOUT OT#(4) OFF

      'Wait flap opened

      WAIT IN#(8)=ON T=0.50

      WAIT IN#(9)=ON T=0.50

      'Set the side to be sanding

      DOUT OG#(24) 1

      SET S010 "SANDING"

      SET S011 "PS"

      SET S012 "DOWN"

      'Sanding

      'Laser ON

      DOUT OT#(6) ON

      'Sanding tool ON

      DOUT OT#(10) ON

      '-----------Reset Var------------

      'D037-> Sanding width

      SET D037 380000

      'B001->Number of section

      SET B001 0

      SET B002 0

      SET D026 -20000

      SET I006 1500

      'Beginning between sections

      *Inicio

      MOVJ C00000 BC00000 VJ=50.00 ACC=40 DEC=40 //Ponto descanso virado para a pa

      PAUSE

      'Robot is sanding

      MSG "Wait R1 in Safe"

      WAIT SOUT#(58)=ON

      MSG ""

      SFTOF

      'Inc number of section

      ADD B001 1

      'WAIT ORDER TO AGV

      'DESATIVA A ORDEM PARA DESPOLIR

      'Coloque aqui o cursor

      'S000->Section number

      DOUT OG#(255) B001

      VAL2STR S001 B001

      CAT$ LS000 "S" S001

      JUMP LABEL: LS000

      JUMP *ERRO

      'Sanding Sections

      *S1

      'Section 1

      'Request for AGV movement

      MACRO1 MJ#(1) ARGF-352 ARGF-1253 ARGF116

      'Request AGV correctly position

      WAIT IN#(553)=ON

      TIMER T=1.00

      WAIT IN#(566)=ON

      PAUSE

      'BOO1->Number of section

      SET B001 1

      'D029-> Height of section

      SET D029 1100000

      'B025-> Number of passages

      SET B025 3

      'D027->limit low/fast increment

      SET D027 400000

      '->Starting Point of section

      MOVL C00001 BC00001 V=1000.0

      MOVL C00002 BC00002 V=700.0 //Initial_Position_Robot

      'Jump to sanding loop

      JUMP *next

      *next

      'Loop Sanding

      GETS PX023 $PX001

      GETE D036 P023 (3)

      'Turn on laser

      DOUT OT#(6) ON

      'Counter Passages

      SET B020 1

      *Seccao

      'Call orientation

      CALL JOB:ORIENTATION

      'Open flap sanding tool

      DOUT OT#(3) ON

      DOUT OT#(4) ON

      'Wait flap sanding tool close

      WAIT IN#(8)=OFF T=1.00

      WAIT IN#(9)=OFF T=1.00

      GETS PX020 $PX001

      GETE D000 P020 (4)

      GETE D003 P020 (3)

      SET D004 EXPRESS D003 + 100000

      SETE P005 (1) 0

      SETE P005 (2) 0

      SETE P005 (3) 0

      SETE P005 (4) 0

      SETE P005 (5) 0

      SETE P005 (6) 0

      SET B002 0

      SET I005 200

      *loop

      GETS PX006 $PX001

      'Positont Acf sanding tool

      GETREG I024 MREG#(5)

      DIV I024 10

      'RX NEW Calculation tool

      SET R003 EXPRESS ( D095 - D089 ) / 746

      ATAN R004 R003

      SET D035 R004

      IFTHENEXP D035>5 OREXP D035<-5

      SET D035 0

      ENDIF

      MUL D035 10000

      DIV D035 2

      SETE P005 (4) D035

      'RY NEW Calculation tool

      SET R000 EXPRESS ( 105 - D084 ) / 177

      ATAN R001 R000

      SET D034 R001

      MUL D034 10000

      DIV D034 2

      IFTHEN D034<-40000 ORIF D034>40000

      SET D034 0

      ENDIF

      SETE P005 (5) D034

      'Z aproximate calculation

      SET I021 EXPRESS ( 25 - I024 ) / 4

      SET D025 EXPRESS I021 * 1000

      SETE P005 (3) D025

      'Sanding advance

      SETE P005 (1) D026

      SFTON P005 TF

      MOVL P006 V=I005 NWAIT

      JUMP *Speed IF I005>I006

      ADD I005 75

      *Speed

      'Maximum height to sanding

      GETS PX021 $PX001

      GETE D028 P021 (3)

      IFTHEN D028<=D027

      '--------------LOW-----------

      SET I006 2000

      SET D026 -15000

      ELSE

      '------------FAST-------------

      SET I006 2500

      SET D026 -20000

      ENDIF

      CALL JOB:MEMOUT_R1

      JUMP *loop2 IF IN#(11)=OFF

      JUMP *loop IF D028<=D029

      *loop2

      'Close flap sanding tool

      DOUT OT#(3) OFF

      DOUT OT#(4) OFF

      'Wait flap closed sanding tool

      WAIT IN#(8)=ON T=1.00

      WAIT IN#(9)=ON T=1.00

      CALL JOB:MOVE_OUT_PS

      '-----Advance calculation-------

      GETE D030 P020 (1)

      SET D030 EXPRESS D037 * 1 + D030

      SETE P020 (1) D030

      JUMP *Inicio IF B020>=B025

      '>-New passage

      SETE P005 (3) 100000

      SFTON P005 TF

      MOVL P020 V=500.0 PL=5

      INC B020

      JUMP *Seccao IF B020<=B025

      2.2 AGV“自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車”的應(yīng)用。

      打磨機(jī)器人配備有一個(gè)自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(AGV)。該AGV能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、自轉(zhuǎn)、橫移、任意角度斜行等全方位移動(dòng),運(yùn)行速度30 m/min,能夠越過(guò)高度差為10 mm的障礙,能通過(guò)30 mm寬的溝槽。AGV裝備有激光導(dǎo)航系統(tǒng),能自行設(shè)置行駛路徑,重復(fù)定位誤差為± 10 mm。

      2.3 智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

      智能控制系統(tǒng)內(nèi)置有先進(jìn)的力控系統(tǒng),該系統(tǒng)功能相當(dāng)于“人的觸覺”,能實(shí)時(shí)“觀察測(cè)量監(jiān)控”風(fēng)電葉片的尺寸、表面狀態(tài)、加工余量及打磨工具的尺寸狀態(tài)等,并實(shí)時(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算,隨時(shí)對(duì)路徑進(jìn)行糾偏和修正,邊打磨邊自動(dòng)補(bǔ)償各種誤差,能充分確保風(fēng)電葉片打磨拋光達(dá)到最高精度,保證打磨后葉片表面光滑、光潔,無(wú)須人工再做處理。

      另外,打磨頭上裝備有紅外線測(cè)距感應(yīng)器,其感應(yīng)距離為200 mm,貼合距離20 mm,能實(shí)時(shí)監(jiān)控葉片的尺寸、表面狀態(tài)等,確保打磨的精度。

      同時(shí),打磨系統(tǒng)可存儲(chǔ)30多種葉型的加工程序,更換葉型后,只需在機(jī)器人示教器選擇相應(yīng)的打磨程序,即可實(shí)現(xiàn)不同葉型打磨程序的切換。

      2.4 吸塵系統(tǒng)的應(yīng)用

      該系統(tǒng)可吸收葉片打磨過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵,吸塵效率在90 %以上。粉塵被集中在吸塵系統(tǒng)的集塵箱(70 L),一周清理一次即可。該吸塵系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效吸收打磨過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵,達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求,保證操作人員的身體健康。

      2.5 安全系統(tǒng)的應(yīng)用

      AGV對(duì)角裝備有2個(gè)避障傳感器,每個(gè)傳感器的掃描范圍為270°,檢測(cè)距離1 m。另外在車頭車尾裝有安全觸邊防撞機(jī)構(gòu)。該安全系統(tǒng)可以監(jiān)控在行進(jìn)路程中,AGV和其他物體之間任何意想不到的碰撞,該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)任何碰撞后將立即停止機(jī)器人/打磨頭和其他AGV上的移動(dòng)部件。

      3 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,通過(guò)打磨機(jī)器人的應(yīng)用,成功實(shí)現(xiàn)了由機(jī)器人代替人工,并實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化,達(dá)到了解放操作員工的目的,為風(fēng)電葉片的加工生產(chǎn)提供了先進(jìn)的自動(dòng)化解決方案,該自動(dòng)化打磨系統(tǒng)屬于世界首創(chuàng),是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電葉片智能化及自動(dòng)化加工的一大進(jìn)步。

      參考文獻(xiàn)

      [1]王召莉.基于關(guān)節(jié)空間評(píng)估的機(jī)器人工作單元布局優(yōu)化[D].上海:上海交通大學(xué),2009.

      [2]王淼,楊宜民,李凱格,等.拋光打磨機(jī)器人智能控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2015(12):94-96.

      [3]汪源,朱偉,沈惠平.一種復(fù)雜曲面打磨機(jī)器人自適應(yīng)貼合柔性機(jī)構(gòu)研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2015(8):1171-1176.

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