本实用新型涉及机械制造技术领域，具体涉及一种用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备。
背景技术：
近年来，随着煤炭、石油等不可再生资源的逐步枯竭，新生能源越来越受到人们的重视，其中，风能作为一种清洁能源，在世界各地都得到大力发展，但企业仍然面临订单和产能不匹配的矛盾。面对风电装配制造中产能不足和劳动力成本的持续增加，提升风电机组装配的自动化水平成为风电制造企业发展的必然趋势。然而，由于风电设备装配具有尺寸大、重量重、结构复杂等特点，目前，风电装配多采用人工吊装装配，劳动强度大，装配效率低，且需要多名工人相互配合。人工装配的不足已成为制约产能进一步提升的瓶颈。因此，迫切需要提高风电装配的自动化水平，改变风电机组装配中以人工为主的局面。
针对风电等大部件自动化装配，国内外研究较多集中在大飞机、航天器和运载火箭等自动化装配。大部件结构复杂和尺寸巨大，不同于一般的工业产品的自动化装配，装配过程容易受到执行器误差、大部件装配定位误差、装配件加工误差、分布式累计误差和环境变化等不确定因素带来的影响，由此大部件装配中面临公差巨大难题，使得装配对正难度大大增加。且由于装配件本身尺寸巨大和复杂的结构，造成装配过程中装配状态难以在线完整监测。这些问题是大部件自动化装配中面临的共性问题。
当前对于风电设备中的螺栓拉伸紧固的技术方法普遍分为3种情况：
一、完全人工作业，存在以下问题：
由于液压拉伸器工作时会产生600-1000bar的高压，一旦设备出现泄漏或者使用者操作不当则会产生严重的安全事故；
生产效率低下，由于工作对象即叶浆轴承的半径普遍在1米以上并且采用垂直摆放，如此就形成了一个高度2米的垂直作业区。一般液压拉伸器的重量都在20kg以上，作业时必须遵循对角作业的方式。工人携带工具在作业区内上下左右往复来回，劳动强度巨大。一般的对策是用2人分边作业，如此虽能减少一半的工作量，但又无形中增加了人力成本；
人为因素造成质量隐患，由于人工作业存在随机性和不确定性，通常会造成工作遗漏、不按顺序作业，拉伸压力不够等质量问题，特别是作业顺序问题是无法通过检测识别出的。
二、不带视觉补偿的自动化设备，存在以下问题：
柔性化程度不够，往往只能生产单一工件，设备利用率低，投资回报差；
对工装定位要求较高，20吨轮毂的转运通常是借助行车吊装完成的，而吊装作业的精度往往难以保证，稍许偏差就容易造成后续自动化作业的卡壳；
工作连续性差，如果只是依靠伺服转台定位而缺少了视觉补偿，即使转台精度做到了0.1度也会因为轮毂半径巨大而在作业面形成2毫米的直线偏差，这样的情况在拉伸器使用中是绝对不允许的。所以缺少了视觉补偿只能采用人工二次吊装再定位的方式，如此无法实现轮毂面自动翻面和连续运作；
无法彻底解决大型零部件装配环节中公差链长，公差大，定位难得的问题。
三、 液压扳手，存在以下问题：
使用液压扳手紧固螺栓，其载荷系数不如液压拉伸器来的好。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，可以实现螺栓拉伸紧固的完全自动化作业，降低劳动强度，提高生产效率。
为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，其特征是，包含：
平台；
伺服电机，设置在平台内；
回转支承，其回转轴连接伺服电机的驱动轴；
轮毂，通过定位工装固定在回转支承上，轮毂上具有待紧固的螺栓；
底座，设置在平台表面；
机械臂，一端连接底座；
液压拉伸器，连接机械臂另一端；
视觉传感设备，设置在液压拉伸器上。
上述的用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，其中：
所述的视觉传感设备包含1个二维相机。
上述的用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，其中：
所述的视觉传感设备还包含1个十字交叉的激光传感器。
上述的用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，其中：
所述的机械臂采用6关节型机械臂。
上述的用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，其中，还包含：
高压泵，用于向所述的液压拉伸器提供液压动力；
数据处理器，连接视觉传感设备；
控制器，连接伺服电机、机械臂、高压泵以及数据处理器。
上述的用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，其中：
所述的视觉传感设备设置在液压拉伸器的侧面。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：实现螺栓拉伸紧固的完全自动化作业，降低劳动强度，提高生产效率；利用机械臂代替人工作业，解决安全生产问题；通过机械臂和视觉定位技术相结合解决大型零部件定位难的问题；从根本上避免操作人员图快图省事的弊病，强化质量管理，杜绝人为因素造成的质量隐患；使用转台实现轮毂自动翻转和连续化作业。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的实施例中液压拉伸器的主视图；
图3为本实用新型的实施例中液压拉伸器的右视图；
图4为本实用新型的实施例中的视觉传感设备的工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。
螺栓紧固时，需要使用到拉伸器，从安装拉伸器，到拉伸器工作后将螺栓拉长，再拧紧螺母后泄压取下拉伸器，这个过程中，螺纹套筒和螺栓之间的配合间隙大约之后0.2-0.3mm，由于拉伸器是高压的缘故，需要确保螺纹套筒旋入螺栓60mm以上。
根据上述要求，本实用新型提出了一种用于实现螺栓紧固的新型柔性化制造设备，其包含：平台1；伺服电机2，设置在平台1内；回转支承3，其回转轴连接伺服电机2的驱动轴；轮毂5，通过定位工装4固定在回转支承3上，轮毂5上具有待紧固的螺栓；底座9，设置在平台1表面；机械臂8，一端连接底座；液压拉伸器7，连接机械臂8另一端的末端执行机构上；视觉传感设备10，设置在液压拉伸器7上。本实用新型通过采用机械臂配合视觉传感设备，利用机械臂移动范围大、自由度高的特点，通过多点检测克服视觉传感设备单一视野无法覆盖工件全部的问题，对检测的结果数据进行转化运算最终还原轮毂的定位坐标。
本实施例中，所述的视觉传感设备10包含1个二维相机102，本实施例中，二维相机102是一个130w像素的相机，较佳的，还可以包含1个十字交叉的激光传感器101，以实现2D（二维相机）和3D（激光传感器）相结合的定位模式，如图2、3所示，所述的视觉传感设备10设置在液压拉伸器7的侧面。激光传感器101在二维相机102焦平面上投射2道十字交叉的激光线，利用三角反射原理得到垂直方向的数据集，通过将2D数据（笛卡尔坐标中的X、Y、Rz，以感知物体在平面上的位置情况）和3D数据（笛卡尔坐标中的Z、Rx、Ry，以感知物体的倾斜角度）拟合叠加最终得到一个6参量（笛卡尔坐标系的X、Y、Z、Rx、Ry、Rz）的三维空间坐标。本实施例中，如图4所示，采用的是先3D后2D的定位方式，先采用3D通过3个点找到轮毂平面，由于加工和装配原因，所有的螺栓和理论上的位置都会有正负1mm的偏差，所以我们再借助2D对每一颗螺栓进行补正，上述定位方式属于现有技术。
本实施例中，所述的机械臂8采用6关节型机械臂，移动范围大、自由度高。
本实施例中，还设置高压泵和数据处理器以及控制器，数据处理器以及控制器可以通过PLC来实现。高压泵用于向所述的液压拉伸器提供液压动力；数据处理器，连接视觉传感设备10；控制器，连接伺服电机、机械臂、高压泵以及数据处理器。
本实用新型的工作原理是：
伺服电机2和回转支承3组成了转台子系统，通过编码器脉冲反馈和伺服驱动技术控制转台转动。根据轮毂3个面的作业要求分别实现0度、120度和240度定位控制。转台系统的主要工作就是旋转轮毂5以便机械臂8可以在一个固定位置实施作业，再者就是通过精确的位置控制将轮,5定位在视觉传感设备10的狭小监测范围中，防止由于相邻错位导致传感器误识别误判定。
底座9则是将机械臂8调整到一个合适的作业位置，一方面使得机械臂8能够覆盖垂直工作面上所有的螺栓，另一方面通过位置及高度调整影响6关节型机械臂8的J3和J5轴的数值，使得机械臂8在工作位置时具备良好的刚性状态。
液压拉伸器7是借助超高压泵提供的液压动力，利用材料允许的弹性幅度，在其弹性变形区内将螺栓拉伸，达到紧固或拆卸螺栓的目的，实现自动的旋螺杆，升压，旋拨紧螺母等以前手工才能完成工作流程。作业过程中将全程记录下工艺数据并将数据上传。
工作时，将轮毂5吊装至转台上，转台回到零度位置，启动机械臂8；首先是视觉3D定位，机械臂8将移动到指定位置对叶片轴承上3个120度分度角的螺栓进行拍照检测，将得到的3组数据通过方程联立求出三角形的外接圆圆心，该圆心坐标的转动参量则是工作面的法相基准。然后是视觉2D定位，机械臂8会根据作业顺序利用2D相机对叶片轴承上的每一颗螺栓依次拍照检测，得到螺栓在工作面上的平动参量。最终后将3D定位中的转动参量和2D定位中的平动参量进行叠加拟合，形成一个完整的6参量笛卡尔坐标。通过精确标定后的拉伸器工具坐标TCP（ToolCenterPoint）即可实现精确定位。
机械臂8通过“3步走”实现最终的定位，具体如下：第一步接近目标点（ApproachPosition），确保之后的移动不会造成设备之间的碰撞干涉。第二步到达目标点上方（UpPosition），确保拉伸器的工具坐标和工件的定位坐标的转动参量完全重叠，即拉伸器的中心线和螺栓的中心线完全同轴。第三步到达目标点（FinalPosition），通过进给，使得拉伸器的支撑面和轮毂面完全贴合，至此完成所有的定位工作。
之后液压拉伸开始工作，通过旋入套筒扣紧螺栓，升压，拨紧螺母，泄压，旋出套筒分离螺栓5个步骤完成对螺栓的最终紧固。
操作过程中系统可以将记录下压力值，保压时间，螺母拨紧的角度以及最终拨紧后的扭矩，根据对这些数据的综合判断，确认螺栓紧固是否达到预定的工艺要求。
螺栓拉伸完毕后机械臂8按原路退出，在完成1个平面的螺栓紧固后，机械臂8回到安全区，转台旋转至下一个工作面，然后重复以上的流程，直到3个面的螺栓全部完成紧固。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。