一种磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置的制作方法

1.本发明涉及风电塔筒生产检测技术领域，尤其指一种磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置。


背景技术：

2.由于风力发电机组塔筒的高度和直径较大，无法一体成型，现有的风力发电机组塔筒都是由多段圆柱筒体或锥形筒体单元连接组成，在每个筒体单元的两端设计有大尺寸法兰，筒体单元之间通过这些大尺寸法兰和高强度紧固螺栓配合连接。显然，这些大尺寸法兰的平面度是影响塔筒拼接的重要因素，如果法兰的平面度达不到要求，风力发电机组塔筒拼接后，会严重影响塔筒的安全性和使用寿命。
3.目前，现有的指示器法等传统检测手段已经满足不了风电塔筒生产的检测需求，越来越多的公司开始采用3d工业相机进行法兰平面度的检测。中国专利文献cn202010282278公开了一种风力发电机组塔筒法兰的平面度检测方法，其中采用的平面度检测装置包括机架、升降模块、旋转模块、线性模块、3d视觉检测模块和总控模块等多个部件，整个设备较复杂，且其中的旋转臂长度与塔筒法兰的直径相当，导致整个设备的尺寸相当大，搬运起来十分不便且占用空间大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置，该装置结构简单，尺寸小，搬运方便。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置，包括通过磁力吸附在塔筒外壁上并能够绕其周面移动的移动单元以及用于采集法兰端面的平面数据的检测单元，所述检测单元安装在移动单元上并在移动单元的带动下沿法兰周向移动以采集法兰端面的平面数据。
6.优选的，所述移动单元上连接有推抵件，所述移动单元移动过程中所受静摩擦力与法兰端面存在夹角，所述静摩擦力在平行于法兰轴线方向的分力促使推抵件抵靠住法兰的端面。
7.优选的，所述移动单元包括支架和用于支撑并带动支架移动的滚轮，所述滚轮具有磁力，所述支架上设有用于驱动滚轮转动的驱动电机和电源，所述滚轮在塔筒外壁上移动时，其轴线与所述法兰的轴线之间存在夹角。
8.优选的，所述移动单元连接有用于在移动单元于塔筒外壁上移动时夹住法兰或塔筒的内周面和外周面以防止其掉落的夹持组件。
9.优选的，所述移动单元包括支架和用于支撑并带动支架移动的滚轮，所述滚轮具有磁力，所述支架上设有用于驱动滚轮转动的驱动电机和电源，所述检测单元通过安装杆固定在支架上，所述夹持组件连接支架。
10.优选的，所述夹持组件包括间距可调节的两个夹板，所述夹板的工作面上设有第
一凸起部，籍由所述第一凸起部与法兰或塔筒的内周面和外周面接触以减少夹持组件与法兰或塔筒之间的摩擦阻力。
11.优选的，所述推抵件的工作面上设有第二凸起部，籍由所述第二凸起部与法兰端面接触以减少推抵件与法兰之间的摩擦阻力。
12.优选的，所述安装杆上安装有套管，所述套管中可滑动安装有移动杆，两个所述夹板分别固定在套管和移动杆上。
13.优选的，所述检测单元为3d相机。
14.上述磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置通过磁吸的方式将移动单元吸附在塔筒外壁上，并在移动单元的带动下，使得检测单元沿法兰周向移动，从而采集法兰整个端面的平面数据。该装置不仅结构简单，操作方便，而且相较于现有技术中使用长度与法兰直径相当的旋转臂的平面度检测装置而言，本发明的装置尺寸可大幅缩小，使其在各个待测塔筒法兰之间的搬运工作将显得更加方便，占用空间也更小。
附图说明
15.图1为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置的立体图；图2为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置的后视图；图3为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置的侧视图；图4为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置的俯视图；图5为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置在塔筒法兰上使用的立体图；图6为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置在塔筒法兰上使用的主视图；图7为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置在塔筒法兰上使用的侧视图；图8为磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置在塔筒法兰上使用的俯视图。
16.图中：1——法兰
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2——塔筒
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3——移动单元3a——支架
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3b——滚轮
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3c——驱动电机3d——电源
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4——检测单元
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5——安装杆6——夹板
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7——套管
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8——移动杆9——推抵件
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10——信号处理模块11——移动单元的运动方向12——与法兰端面平行的基准线。
具体实施方式
17.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、
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内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“多个”表示两个以上（包含两个）。
18.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
19.针对因风电塔筒法兰尺寸过大而导致其平面度检测难的问题，本实施例提供了一
种磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置，能够让大尺寸法兰3的平面度检测变得轻松简单。如图1～8所示，该装置包括通过磁力吸附在塔筒2外壁上并能够绕其周面移动的移动单元3以及用于采集法兰1端面的平面数据的检测单元4，检测单元4安装在移动单元3上并在移动单元3的带动下沿法兰1周向移动以采集法兰1端面的平面数据。上述磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置改变现有的常规设计，不再将平面度检测设备与法兰1进行分离，而是采用磁吸的方式将检测设备直接附在塔筒2上，通过移动单元3在塔筒2上做圆周运动来实现检测单元4对整个法兰1端面的数据采集，不仅工作效率更高，而且实现方式更为简单，所需的设备成本也更低，可以适用于小、中、大、超大型等各种尺寸的塔筒法兰的平面度检测，使得检测设备的适用范围得到有效扩大，而且使用起来不受塔筒法兰的摆放位置限制，其横置和纵置时均可以使用该装置，并且在实际生产过程中，还可以相应地减少调整塔筒法兰位置的工序，使得风电塔筒的制造成本进一步降低。不仅如此，由于该装置尺寸缩小，重量减轻，使其在各待测塔筒法兰之间的搬运移动将更加方便，即便在空间受限的车间中也可以很好地搬运移动，可以降低工作人员的搬运强度。而且，在现有的空间有限的厂房当中，该装置的占用空间很小，无需为此预留过多的放置空间，使得厂房空间得以有效利用，可以进一步降低工厂的生产成本。
20.在本实施例中，检测单元4为3d相机，3d相机可以是3d工业相机，比如smartray相机。其中，移动单元3上连接有推抵件9，移动单元3移动过程中所受静摩擦力与法兰1端面存在夹角，静摩擦力在平行于法兰1轴线方向的分力促使推抵件9抵靠住法兰1的端面。其中，由于移动单元3移动过程中所受静摩擦力与法兰1端面存在夹角，因此该静摩擦力包括垂直于法兰1轴线方向的分力，用于促使移动单元2移动，和平行于法兰1轴线方向的分力，用于促使推抵件9抵靠住法兰1的端面。该推抵件9可用于限制3d相机沿法兰1轴向方向偏移，以保持3d相机与法兰1平面的距离恒定。而且，推抵件9的工作面上还可以设置第二凸起部，籍由第二凸起部与法兰1端面接触以减少推抵件9与法兰1之间的摩擦阻力。
21.具体来说，移动单元3包括支架3a和用于支撑并带动支架3a移动的滚轮3b，滚轮3b具有磁力，支架3a上设有用于驱动滚轮3b转动的驱动电机3c和电源3d，滚轮3b在塔筒2外壁上移动时，其轴线与法兰1的轴线之间存在夹角，使得移动单元3朝着偏离法兰1端面的方向移动，从而拉动推抵件9抵靠住法兰1端面。
22.需要说明的是，本实施例中的移动单元3可以看作磁吸小车，由于磁吸小车可贴附在塔筒2表面移动，因此，其尺寸无需过大，只需能够带动检测单元4一同移动即可，如此便可以让整个设备的尺寸得以缩小，相较于现有技术中需要长度与法兰1直径相当的旋转臂来带动3d视觉检测模块移动而言，本实施例的装置尺寸将大幅缩小，所需的驱动力变小，使得所需电机的选型要求也能够相应降低，从而降低设备成本。另一方面，由于整个装置的体积缩小，故其质量也能够得以减轻，便使得整个装置能够方便在各待测部件之间进行搬运移动，从而减轻工作人员的劳动强度。
23.另一方面，通常情况下，磁吸小车只需沿着平行于法兰端面方向移动，保持其移动方向不变，便能避免3d相机发生轴向偏移而引起相机与法兰面之间的间距变化，但是，本实施例为了进一步避免磁吸小车在移动过程中引起3d相机的轴向偏移，做出了上述设置，让滚轮3b在塔筒2外壁上移动时，其轴线与法兰1的轴线之间存在夹角，使得磁吸小车朝着偏离法兰1端面一定角度的方向移动，拉动推抵件9抵靠住法兰1端面，从而保持3d相机与法兰
1面的间距不变，同时还可以降低磁吸小车掉落的风险。其中，可参见图8，磁吸小车的运动方向11与法兰1端面（也可以是与法兰1端面平行的基准线12）之间具有夹角α，这个角度很小，可以是0～3度或其他大小的角度，具体大小可根据实际情况调整。
24.在本实施例中，移动单元3连接有用于在移动单元3于塔筒2外壁上移动时夹住法兰1或塔筒2的内周面和外周面以防止其掉落的夹持组件。其中，检测单元4通过安装杆5固定在支架3a上，夹持组件连接支架3a，安装杆5可采用l型杆。具体来说，夹持组件包括间距可调节的两个夹板6，夹板6的工作面上设有第一凸起部，籍由第一凸起部与法兰1或塔筒2的内周面和外周面接触以减少夹持组件与法兰1或塔筒2之间的摩擦阻力。两个夹板6的间距可调节有利于适应不同尺寸的法兰1。另外，两个夹板6也可以做成形状与法兰1形状相当的弧形状。
25.值得一提的是，本实施例中的磁吸小车以偏离法兰1端面的方向运动，并配合推抵件9和夹持组件，不仅可以有效防止磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置从塔筒法兰1上掉落，还可以限制3d相机的径向和轴向移动，保证3d相机采集数据的过程中，3d相机与法兰1端面的距离保持不变。
26.为了使装置的结构更加紧凑，还可以做出如下设置：安装杆5上安装有套管7，套管7中可滑动安装有移动杆8，两个夹板6分别固定在套管7和移动杆8上，通过移动移动杆8便可调节两个夹板6之间的间距。并且，推抵件9设在套管7底部并位于两个夹板6之间。
27.另外，本实施例中的磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置还可以包括作为控制器的上位机和信号处理模块10，信号处理模块10具有信号接收处理、数据发送等功能，并负责接收上位机发出指令并发出相应的信号给驱动电机3c和3d相机，同时负责将3d相机采集到的数据发送至上位机。使用时，磁吸小车通过磁力吸附在塔筒2表面之上，然后通过上位机发出指令让驱动电机3c工作，带动磁吸小车在塔筒2表面进行圆周运动，在这个过程中，3d相机对法兰1平面进行数据采集，待采集完成之后通过信号处理模块10将数据发送至上位机中进行平面度处理计算。
28.上述的磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置使用时，滚轮3b通过磁力吸附在塔筒2表面并在驱动电机3c驱动下贴壁行驶，在行驶过程中，移动单元3（即磁吸小车）以偏离法兰1端面一定角度的方向行驶，从而拉动推抵件9贴紧法兰1，在推抵件9和夹持组件的共同作用下限制3d相机的轴向和径向移动，并带动3d相机沿法兰1周向移动，采集法兰1的平面数据。上述操作步骤简单方便，不仅可以保持3d相机与法兰1端面之间的间距不变，保证数据采集的准确性，而且可以避免装置从塔筒法兰上脱落，保证其稳定性。不仅如此，上述磁吸式塔筒法兰平面数据采集装置不仅结构简单，操作方便，而且相较于现有技术中使用长度与法兰1直径相当的旋转臂的平面度检测装置而言，该装置尺寸可大幅缩小，使其在各个待测塔筒法兰之间的搬运工作将显得更加方便，占用空间也更小。
29.以上所述，仅为本发明的较佳实施而已，并非本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已为较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明产品形态和样式，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，均仍属于本发明技术方案的专利范畴内。