CN109334039A - 一种风电叶片预成型块用裁片的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电叶片预成型块用裁片的定位方法，包括：对各裁片进行拼接设计，并逐一建立各裁片相对于取布装置的坐标关系；建立取布装置相对于裁切机的坐标关系；建立取布装置相对于铺布平台的坐标关系；对纤维布进行裁切，并遵循以上坐标关系；取布装置对裁片进行拾取，首先确定裁片放置于铺布平台上的正方向，在拾取前，通过旋转的方式对裁切完成的裁片相对于正方向的偏移进行补偿，在取布完成后旋转回标准方向对裁片进行转送，从而将所拾取的裁片转运至铺布平台上进行多层裁片的铺设，在拾取和铺设的过程中需遵循上述坐标关系。通过本发明的技术方案，使得各拼接方向的裁片在铺设的过程中能够实现自动精确的定位，从而有效保证最终的产品质量。

Description

一种风电叶片预成型块用裁片的定位方法

技术领域

本发明涉及复合材料成型设备技术领域，特别涉及一种风电叶片预成型块用裁片的定位方法。

背景技术

风电叶片预成型是由很多预成型块组成，而预成型块是由不同裁片，按一定顺序、一定间隔、指定坐标且层层叠加在一起平铺而成；

为了保证最终风电叶片预成型块的尺寸形状，在多层裁片铺设的过程中，其定位精度尤为重要，上述过程如采用人工方式进行，则需耗费大量人力，且在各层裁片铺设的过程中，过多的依赖于操作者的经验和技能水平，必然会导致最终的风电叶片预成型块形状不稳定，严重影响产品的质量。

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设风电叶片预成型块用裁片的定位方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电叶片预成型块用裁片的定位方法，使得风电叶片预成型块的裁片在铺设的过程中能够实现自动精确的定位，从而有效保证最终的产品质量。

本发明的技术方案为：

一种风电叶片预成型块用裁片的定位方法，包括以下步骤：

步骤一：对形成风电叶片预成型块的各个裁片进行拼接设计，并逐一建立各所述裁片相对于取布装置的坐标关系；

步骤二：建立所述取布装置相对于裁切机的坐标关系；

步骤三：建立所述取布装置相对于铺布平台的坐标关系；

步骤四：对所述纤维布进行裁切，在裁切的过程中需遵循步骤一~三中的坐标关系；

步骤五：所述取布装置对裁片进行拾取，具体步骤如下：首先确定裁片放置于所述铺布平台上的正方向，在所述取布装置对裁片进行拾取前，通过旋转的方式对裁切完成的裁片相对于所述正方向的偏移进行补偿，并在补偿后对裁片进行拾取，在取布完成后旋转回标准方向对所述裁片进行转送，从而将所拾取的裁片转运至所述铺布平台上进行多层裁片的铺设，在所述拾取和铺设的过程中需遵循步骤一~三中的坐标关系。

进一步地，步骤一中，建立所设计的裁片相对于所述取布装置的坐标关系包括以下步骤：

步骤1.1：确定所述裁片的最小外接矩形，以所述最小外接矩形的中心点为标准一；

步骤1.2：确定所述取布装置的中心点，以所述中心点为标准二；

步骤1.3：通过所述标准一和标准二的比较，确定所述取布装置相对于所述裁片的坐标关系。

进一步地，裁切完成的裁片相对于所述正方向的偏移量优选180°。

进一步地，所述步骤五中，所述取布装置对所述裁片采用点吸附的方式进行拾取，当所述裁片边缘存在角点时，吸附点至少对各所述角点进行覆盖，当所述裁片的边缘为无角点的光滑曲线结构时，所述吸附点覆盖所述边缘位置。

进一步地，所述吸附点到所述裁片边缘的最小距离小于等于20mm。

进一步地，所述裁片的中间位置至少设置有一吸附点。

进一步地，当所述取布装置对多种形状的裁片进行拾取时，所述吸附点的分布需同时满足多种形状裁片的需要，各所述吸附点按照以下方法进行控制：

对各铺设层的所述裁片铺设时的对应区域进行吸附的吸附点通过同一阀岛控制，且同一阀岛控制范围内各吸附点与不同的电磁阀连接；任一铺设层的所述裁片不同区域的所述吸附点通过不同的阀岛控制。

由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明中多个坐标关系的建立，有效的保证了裁片的裁切、拾取和铺设精度，确保了产品的最终质量，同时可适用于多种裁片的拼接形式，实现自动的角度补偿，精准化的控制降低了生产过程中的人力成本，同时也提高了产品的合格率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中裁片中心点确认过程示意图；

图2是取布装置的中心点示意图；

图3是裁片和取布装置的中心点坐标关系示意图；

图4是裁切机的坐标原点oa示意图；

图5是坐标原点oa和中心点od之间的关系示意图；

图6是铺布平台的坐标原点位置示意图；

图7是坐标原点oc与中心点od之间的关系示意图；

图8是实现风电叶片预成型自动生产的各结构的分布示意图；

图9是裁片的拼接示意图；

图10是无需进行旋转补偿的裁片的转运过程示意图（实现风电叶片预成型自动生产的各结构简化）；

图11是需要进行旋转补偿的裁片的转运过程示意图（实现风电叶片预成型自动生产的各结构简化）；

图12是铺设完成的各裁片的分布示意图；

图13是阀岛的分区形式示意图（局部展示）。

附图标记：1、裁切机；2、铺布平台；3、取布装置；4、机器人；5、裁片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中的风电叶片预成型块自动生产方法需要以下结构，包括：至少一裁切机1、铺布平台2、取布装置3和机器人4；其中，本实施例中，优选采用两台裁切机1，且每台裁切机1对应一个放卷装置，且分别对两种不同材料的玻璃纤维布进行放卷，其中，取布装置3在机器人4的带动下，将由裁切机1裁切完成的纤维布逐一转送至铺布平台2上进行铺布操作，其中两种不同的玻璃纤维布交替铺设。

上述结构准备完毕后，生产方法包括以下步骤：

步骤一：预成型块的裁片5形状设计，其中，为了节省布料，可将至少两种不同的裁片5图形在CAD中进行拼接，在裁切的过程中实现分离，并将各裁片5均与取布装置3建立坐标关系，具体的，本实施例中，建立所设计的裁片5相对于取布装置3的坐标关系包括以下步骤：

步骤1.1：确定裁片5的最小外接矩形，以最小外接矩形的中心点为标准一，如图1所示，裁片5为梯形结构，其最小外接矩形以梯形的高为宽，以梯形的底板为长，中心点of可通过对角线的连线获得；

步骤1.2：确定取布装置3的中心点，如图2所示，中心点为矩形取布框的中心点od，以此中心点为标准二；

步骤1.3：通过标准一和标准二的比较，确定取布装置3相对于裁片5的坐标关系，如图3所示，二者的坐标关系为中心点of和od的相对坐标关系；

步骤二：建立取布装置3相对于裁切机1的坐标关系，其中，裁切机1如图4所示，本实施例中以裁切平面的左下角oa为裁切机1的坐标原点，取布装置3在对裁片5进行拾取的过程中，需遵循裁切机1的坐标原点oa和取布装置3的中心点od之间的坐标关系，其中，如图5所示。

本实施例中，两台裁切机1均需遵循以上坐标关系。

步骤三：建立取布装置3相对于铺布平台2的坐标关系，本实施例中，如图6所示，铺布平台2为包括矩形台面，本实施例中，以距离台面的中心点550mm的oc点为坐标原点，可获得如图7所示的取布装置3和铺布平台2的坐标关系即为坐标原点oc和中心点od之间的坐标关系；

上述各个坐标关系确定后，可在裁切图形确定后，各部分按照严格的坐标关系进行工作，从而保证整个风电叶片预成型过程中各裁片5铺设的位置的确定性，从而有效的保证产品最终的成型精度。

步骤四：对纤维布进行裁切，在裁切的过程中需按照上述的坐标关系进行；

步骤五：取布装置3按照上述的坐标关系对裁片5进行拾取，具体步骤如下：需首先确定裁片5放置于铺布平台2上的正方向，在取布装置3对裁片5进行拾取前，需通过旋转的方式对裁切完成的裁片5相对于正方向的偏移进行补偿，并在补偿后对裁片5进行拾取，在取布完成后旋转回标准方向对裁片5进行转送并将所拾取的裁片5转运至铺布平台2上进行多层裁片5的堆叠，其中，本实施例中的堆叠过程中为两台裁切机1裁切布片的交替铺设过程，如图8所示，机器人4带动取布装置3依次循环往复的对左侧裁切机1和右侧裁切机1上的裁片5进行拾取，拾取后转运至铺布平台2上；如图9中所示，以多个梯形的拼接为例，为了将纤维布的利用率提升至最高，以梯形的下底为根部，使得相邻两个梯形的根部平行颠倒设置，以根部的延伸方向为X方向，以梯形高的方向为Y方向，并以裁片5放置于铺布平台2上的X方向为正方向，本实施例中，对相邻两个梯形进行拾取的过程中，若以一片裁片5的拾取方向为标准方向，则相邻裁片5的拾取则需在对裁片5进行拾取前，取布装置3通过旋转180°对裁片5进行拾取，在取布完成后再旋转180°回到标准方向对裁片5进行转送，这样即可保证相邻两片裁片5在坐标关系中的一致性。

具体的，同样以梯形裁片5的拾取为例，在左侧裁切机1上的梯形裁片5无旋转补偿的情况如图10所示，而需要对梯形裁片5进行180°角度补偿的情况如图11所示。通过上述生产方法堆叠完成的裁片5如图12所述。

其中，当裁片5的形状为其他多种形状时，优选裁切完成的裁片5相对于正方向的偏移量优选180°，即在裁片5的裁切路线进行设计的过程中，优选各裁片5的大端和小端颠倒设置，一方面可节省材料，另一方面可降低取布难度。

作为上述实施例的优选，步骤五中，取布装置3对裁片5采用点吸附的方式进行拾取，当裁片5边缘存在角点时，如上述实施例中的梯形结构，吸附点至少需对梯形的四个角点进行覆盖，从而保证四个角点的有效吸取，当裁片5的边缘为无角点的光滑曲线结构时，如圆形裁片5，吸附点覆盖边缘位置。通过上述吸附方法，可有效保证裁片5在转运过程中的平整性，从而使得转运后的定位精度准确可靠，保证铺布的位置要求，避免在铺布过程中发生褶皱或翻边等情况。优选吸附点到裁片5边缘的最小距离小于等于20mm，此数据可根据纤维布的厚度和柔软度等多方面进行调节，通过距离的控制保证纤维布边缘的弯折程度。

当然，当裁片5的面积较大时，为了降低对吸附点吸附力的要求，可通过增加吸附点设置密度的方式来保证吸附效果，同时还可通过在裁片5的中间位置设置吸附点的方式来有效的增加吸附面积，此处为了降低取布装置3的重量，应在保证吸附效果的情况下尽可能的减少吸附点的设置。

当取布装置3对多种形状裁片5进行拾取时，吸附点的分布需同时满足多种形状裁片5的需要，各吸附点按照以下方法进行控制：对各铺设层的裁片5铺设时的对应区域进行吸附的吸附点通过同一阀岛控制，这样可降低各种形状的裁片5在转换拾取时的控制难度，该阀岛控制范围内各吸附点与不同的电磁阀连接，通过控制不同编号的电磁阀，使得与某一裁片5形状对应吸附点的电磁阀工作即可，即在各种形状的裁片5吸取的过程中，阀岛始终工作，但是通过电磁阀的控制转换实现不同形状裁片5的吸附控制；另外，任一铺设层的裁片5不同区域的吸附点通过不同的阀岛控制，通过此方式可在任一阀岛出现问题时，裁片5吸附的失效区域也仅为局部范围，仍能保证吸附工作的连续性。如图13所示，展示了一种阀岛的分区形式（局部），其中四位数字的前两位为阀岛编号，后两位为电磁阀编号，数字0的部分则不设置吸附点，通过此方式，可根据裁片5形状使得吸附点的设置数量最低，且控制最为简单，同时裁片5拾取失效几率最低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种风电叶片预成型块用裁片的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对形成风电叶片预成型块的各个裁片（5）进行拼接设计，并逐一建立各所述裁片（5）相对于取布装置(3)的坐标关系；

步骤二：建立所述取布装置(3)相对于裁切机(1)的坐标关系；

步骤三：建立所述取布装置(3)相对于铺布平台(2)的坐标关系；

步骤四：对所述纤维布进行裁切，在裁切的过程中需遵循步骤一~三中的坐标关系；

步骤五：所述取布装置(3)对裁片(5)进行拾取，具体步骤如下：首先确定裁片(5)放置于所述铺布平台(2)上的正方向，在所述取布装置(3)对裁片(5)进行拾取前，通过旋转的方式对裁切完成的裁片(5)相对于所述正方向的偏移进行补偿，并在补偿后对裁片(5)进行拾取，在取布完成后旋转回标准方向对所述裁片(5)进行转送，从而将所拾取的裁片(5)转运至所述铺布平台(2)上进行多层裁片(5)的铺设，在所述拾取和铺设的过程中需遵循步骤一~三中的坐标关系。

2.根据权利要求1所述的风电叶片预成型块用裁片的定位方法，其特征在于，步骤一中，建立所设计的裁片(5)相对于所述取布装置(3)的坐标关系包括以下步骤：

步骤1.1：确定所述裁片(5)的最小外接矩形，以所述最小外接矩形的中心点为标准一；

步骤1.2：确定所述取布装置(3)的中心点，以所述中心点为标准二；

步骤1.3：通过所述标准一和标准二的比较，确定所述取布装置(3)相对于所述裁片(5)的坐标关系。

3.根据权利要求1所述的风电叶片预成型块用裁片的定位方法，其特征在于，裁切完成的裁片(5)相对于所述正方向的偏移量为180°。

4.根据权利要求1所述的风电叶片预成型块用裁片的定位方法，其特征在于，所述步骤五中，所述取布装置(3)对所述裁片(5)采用点吸附的方式进行拾取，当所述裁片(5)边缘存在角点时，吸附点至少对各所述角点进行覆盖，当所述裁片(5)的边缘为无角点的光滑曲线结构时，所述吸附点覆盖所述边缘位置。

5.根据权利要求4所述的风电叶片预成型块用裁片的定位方法，其特征在于，所述吸附点到所述裁片(5)边缘的最小距离小于等于20mm。

6.根据权利要求4所述的风电叶片预成型块用裁片的定位方法，其特征在于，所述裁片(5)的中间位置至少设置有一吸附点。

7.根据权利要求4所述的风电叶片预成型块用裁片的定位方法，其特征在于，当所述取布装置(3)对多种形状的裁片(5)进行拾取时，所述吸附点的分布需同时满足多种形状裁片(5)的需要，各所述吸附点按照以下方法进行控制：

对各铺设层的所述裁片(5)铺设时的对应区域进行吸附的吸附点通过同一阀岛控制，且同一阀岛控制范围内各吸附点与不同的电磁阀连接；任一铺设层的所述裁片(5)不同区域的所述吸附点通过不同的阀岛控制。