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)
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