二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置的制作方法

本实用新型属于风机叶片精密定位技术领域，具体涉及一种二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置。

背景技术：

单段式风机只有一个叶轮，结构相对简单，生产制造成本较低，但是不能满足大型风机的设计要求，二段式风机则是在满足单段的需求上设计有两个叶轮，可满足大风量、大风压、高转速的需要。随着风力发电机大型化的发展趋势，二段式的风机已成为大型风力发电机的主力。

二段式大型风机叶片的精准定位连接是风力发电机安装工作中的一个关键技术问题，风机叶片连接精度的高低直接影响风力发电机的效率和现场安全。目前，二段式风机叶片安装方式主要有两种：整机整体运输到现场安装和在现场进行风机各部件分体安装，截止目前，在风机各部件分体安装中，国内外还没有研发出一种能够将二段式大型风机叶片进行精准定位连接的设备。国内在安装二段式风力发电机叶片时，通常是通过起重机或者塔吊将大型风机叶片悬吊在空中，通过人工观察二段风机叶片的位置，通过对讲机不断地给起重机或者塔吊操作司机提示，相互配合进行安装，这种方法的缺点是现场地形和环境的复杂，操作起来非常麻烦而且还花费了大量的人力和物力，达不到预期的效果，并且通过人工来判断二段叶片的相对位置，叶片连接定位精度并不高，影响了风力发电机的工作效率和运行安全。

目前，与本实用新型最接近的二段式大型风机叶片定位装置是法兰轴孔自动对接系统，其采用液压动力原理，实现了对叶片根部螺栓与轮毂法兰孔对接过程中的法兰周向与径向精定位调节。但是，此方法数据采集和计算处理过程十分复杂，没有直接标定风机叶片的中心轴线和水平线，使安装调整时间较长。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种结构简单，定位精度准确，工作效率高的二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置，其要点在于：包括依次排列的第一支架、第二支架、第三支架和第四支架，在所述第一支架上设置有至少一个第一激光发射器；在所述第二支架上设置有与所述第一激光发射器数量相应的第一激光接收定位靶，该第一激光接收定位靶用于接收和定位第一激光发射器发出的激光束，并集成有第二激光发射器，该第二激光发射器发出的激光束与第一激光发射器发出的激光束平行；在所述第三支架上设置有与所述第一激光发射器数量相应的第二激光接收定位靶和用于监测该第二激光接收定位靶的第一摄像头，所述第二激光接收定位靶用于接收和定位第一激光发射器和第二激光发射器发出的激光束，并集成有激光约束准直系统；在所述第四支架上设置有与所述第一激光发射器数量相应的第三激光接收定位靶和用于监测该第三激光接收定位靶的第二摄像头，所述第三激光接收定位靶用于接收和定位第一激光发射器和第二激光发射器发出的激光束。

采用以上结构，通过第一激光发射器、第二激光发射器、第一激光接收定位靶、第二激光接收定位靶和第三激光接收定位靶的相互配合，形成激光引导定位，使二段式风机叶片能够在复杂的现场地形和环境下完成快速、高效的对接；并且通过第一摄像头和第二摄像头能够清晰地观察到第一激光发射器、第二激光发射器发出的激光在第一激光接收定位靶、第二激光接收定位靶和第三激光接收定位靶上的位置，进而通过人工操作调整第一支架、第二支架、第三支架和第四支架的相对位置，实现快速定位；激光约束准直系统能够约束激光束的发散性，保证激光束的准直度，进一步提高引导定位的精确度。

作为优选：所述第一支架由第一基座和第一限位环组成，所述第一激光发射器为两个，其中，一个第一激光发射器固定安装在所述第一基座上，另一个第一激光发射器固定安装在第一限位环上。采用以上结构，第一限位环用于固定风机叶片，结构简单、可靠，采用两个第一激光发射器分别标识出支架的中心轴线和风机叶片的中心轴线，使引导定位更加地精确。

作为优选：所述第二支架由第二基座和第二限位环组成，所述第一激光接收定位靶为两个，其中，一个第一激光接收定位靶固定安装在所述第二基座上，另一个第一激光接收定位靶固定安装在所述第二限位环上。采用以上结构，第二限位环用于固定风机叶片，结构简单、可靠，两个第二激光发射器发出的激光束均与第一激光发射器发出的激光束，相互参照配合，提高引导定位的精确性。

作为优选：所述第三支架由第三基座和第三限位环组成，所述第二激光接收定位靶为两个，其中，一个第二激光接收定位靶固定安装在所述第三基座上，另一个第二激光接收定位靶固定安装在所述第三限位环上。采用以上结构，第三限位环用于固定风机叶片，结构简单、可靠，第二激光接收定位靶配合第一激光发射器和第二激光发射器发出的激光束完成引导定位。

作为优选：所述第四支架均由第四基座和第四限位环组成，所述第三激光接收定位靶为两个，其中，一个第三激光接收定位靶固定安装在所述第四基座上，另一个第三激光接收定位靶固定安装在所述第四限位环上。采用以上结构，第四限位环用于固定风机叶片，结构简单、可靠，第三激光接收定位靶配合第一激光发射器和第二激光发射器发出的激光束完成引导定位。

作为优选：所述第二激光发射器为两个，其分别集成安装在所述第一激光接收定位靶的正上方，并在该第一激光接收定位靶上集成有所述激光约束准直系统。采用以上结构，激光约束准直系统约束第一激光发射器发出的激光在传输过程中的发散性，保证激光束的准直度，提高风机叶片定位精度。

作为优选：所述激光约束准直系统采用隧道式激光约束准直系统。采用以上结构，结构简单可靠，易于制造。

作为优选：所述第一摄像头为两个，均固定安装在所述第三基座上，两个所述第一摄像头各对准一个所述第二激光接收定位靶。采用以上结构，通过第一摄像头能够清晰地观察到第一激光发射器、第二激光发射器发出的激光在第二激光接收定位靶上的位置，进而通过人工操作调整第三支架的姿态和位置，实现快速精确地定位。

作为优选：所述第二摄像头为两个，均固定安装在所述第四基座上，两个所述第二摄像头各对准一个所述第三激光接收定位靶。采用以上结构，通过第二摄像头能够清晰地观察到第一激光发射器、第二激光发射器发出的激光在第三激光接收定位靶上的位置，进而通过人工操作调整第四支架的姿态和位置，实现快速精确地定位。

作为优选：所述第一支架、第二支架、第三支架和第四支架均为六自由度的三维调整架。采用以上结构，大大提高了对支架姿态调整的便捷性，缩短了调整时间，提高了二段式风机叶片的对准速度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置，结构简单，易于实现，定位精度高，工作效率高，能够在复杂现场地形和环境下引导二段式风机叶片进行精准定位连接。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为第二激光接收定位靶的原理图；

图3为第三激光接收定位靶的原理图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置，包括依次排列的第一支架1、第二支架2、第三支架3和第四支架4，所述第一支架1、第二支架2、第三支架3和第四支架4均为六自由度的三维调整架，大大提高了对支架姿态调整的便捷性，缩短了调整时间，提高了二段式风机叶片的对准速度。

请参见图1，所述第一支架1由第一基座12和第一限位环13组成，在所述第一支架1上设置有两个第一激光发射器11，其中，一个第一激光发射器11固定安装在所述第一基座12上，另一个第一激光发射器11固定安装在第一限位环13上。

请参见图1和图2，所述第二支架2由第二基座22和第二限位环23组成，在所述第二支架2上设置有与所述第一激光发射器11数量相应的第一激光接收定位靶21，即第一激光接收定位靶21为两个，其中，一个第一激光接收定位靶21固定安装在所述第二基座22上，另一个第一激光接收定位靶21固定安装在所述第二限位环23上。第一激光接收定位靶21用于接收和定位第一激光发射器11发出的激光束，并且，每个第一激光接收定位靶21上均集成有一个第二激光发射器24，该第二激光发射器24发出的激光束与第一激光发射器11发出的激光束平行，第一激光发射器11和第二激光发射器24发出的激光共同构成一个平面，进一步提高整个装置的定位精度。即所述第二激光发射器24集成安装在所述第一激光接收定位靶21的正上方，并且，在该第一激光接收定位靶21上集成有所述激光约束准直系统5，激光约束准直系统5采用隧道式激光约束准直系统，其能够约束第一激光发射器11，发出的激光在传输过程中的发散性，保证激光束的准直度，提高风机叶片定位精度。

请参见图1和图3，所述第三支架3由第三基座33和第三限位环34组成，所述第二激光接收定位靶31为两个，其中，一个第二激光接收定位靶31固定安装在所述第三基座33上，另一个第二激光接收定位靶31固定安装在所述第三限位环34上。在所述第三支架3上设置有两个第二激光接收定位靶31和用于监测该第二激光接收定位靶31的第一摄像头32，所述第二激光接收定位靶31用于接收和定位第一激光发射器11和第二激光发射器24发出的激光束，并集成有激光约束准直系统5，激光约束准直系统5采用隧道式激光约束准直系统，其能够约束第一激光发射器11和第二激光发射器24，发出的激光在传输过程中的发散性，保证激光束的准直度，提高风机叶片定位精度。所述第一摄像头32为两个，均固定安装在所述第三基座33上，两个所述第一摄像头32各对准一个所述第二激光接收定位靶31。通过第一摄像头32能够清晰地观察到第一激光发射器11、第二激光发射器24发出的激光在第二激光接收定位靶31上的位置，进而通过人工操作调整第三支架3的姿态和位置，实现快速精确地定位。

请参见图1，所述第四支架4均由第四基座43和第四限位环44组成，所述第三激光接收定位靶41为两个，其中，一个第三激光接收定位靶41固定安装在所述第四基座43上，另一个第三激光接收定位靶41固定安装在所述第四限位环44上。在所述第四支架4上设置有两个第三激光接收定位靶41和用于监测该第三激光接收定位靶41的第二摄像头42，所述第三激光接收定位靶41用于接收和定位第一激光发射器11和第二激光发射器24发出的激光束。所述第二摄像头42为两个，均固定安装在所述第四基座43上，两个所述第二摄像头42各对准一个所述第三激光接收定位靶41。通过第二摄像头42能够清晰地观察到第一激光发射器11、第二激光发射器24发出的激光在第三激光接收定位靶41上的位置，进而通过人工操作调整第四支架4的姿态和位置，实现快速精确地定位。

本实用新型的工作过程如下：

步骤1：利用水平仪，对第一支架1进行基础水平校正。首先，根据第一支架1上的两个第一激光发射器11发出的两束激光束的相对位置来精确校正第一支架1的第一基座12和第一限位环13的位置，确定第一支架1的中心轴线的精确位置，即精确定位第一支架1上的风机叶片的中心轴线。

步骤2：利用水平仪，对第二支架2进行基础水平校正，根据第二支架2上的两个第二激光发射器24发出的两束激光束的相对位置来精确校正第二支架2的第二基座22和第二限位环23的位置，确定第二支架2的中心轴线的精确位置，即精确定位第二支架1上的风机叶片的中心轴线。

步骤3：调整第一支架1的位置，使两个第一激光发射器11发出的两束激光准确定位到第二支架2上的两个第一激光接收定位靶21的十字中心位置并使其穿过正中心，即完成第一支架1、第二支架2和第一激光发射器11、第二激光发射器24发出的激光束以及风机叶片中心轴线的基准水平校正。

步骤4：通过第三支架3上安装的两个第一摄像头32，使其分别对准第三支架3上的两个第二激光接收定位靶31，通过视频监控系统观察激光束在第二激光接收定位靶31上的位置，通过人工控制第三支架的六自由度伺服系统，使第一激光发射器11和第二激光发射器24发出的四束激光束准确定位到第三支架3的第二激光接收定位靶31的十字中心位置并使其穿过正中心，即完成了风机叶片中心轴线在第三支架3的位置标定，并以此为坐标基准，控制风机叶片的精准定位。

步骤5：在第四支架4上安装有两个第二摄像头42，使其分别对准第四支架4上的两个第三激光接收定位靶41，通过视频监控系统观察激光束在第三激光接收定位靶41上的位置，通过人工控制第三支架的六自由度伺服系统，使第一激光发射器11和第二激光发射器24发出的四束激光准确定位到第四支架4的第三激光接收定位靶41的十字中心，即完成了风机叶片中心轴线在第四支架的位置标定。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。