(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210927030.1 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 新疆洁净能源技 术研究院 地址 839000 新疆维吾尔自治区哈密市伊 州区城北街道北京路哈密科技创业孵 化园313室 (72)发明人 杨学军　韩胜超　 (74)专利代理 机构 北京卓岚智财知识产权代理 有限公司 1 1624 专利代理师 沈煜华 (51)Int.Cl. B23P 19/06(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种风电螺 栓装配机器人系统 (57)摘要 本发明提供一种风电螺栓装配机器人系统， 该系统包括： 轮毂定位设备， 变桨轴承夹具和螺 栓装配机器人， 机器人包括： 第一组传感器模块， 用于采集待装配螺栓和/或待装配变桨轴承的特 征信息； 螺栓装配控制器， 螺栓装配控制器包括： 螺栓识别模块， 用于根据待装配螺栓的特征信 息， 确定待装配螺栓是否与当前的螺栓装配作业 相匹配； 轴承识别模块， 用于根据待装配变桨轴 承的特征信息， 确定待装配变桨轴承 是否与当前 的螺栓装配作业相匹配； 螺栓装配控制模块， 用 于当待装配螺栓或者待装配变桨轴承与当前的 螺栓装配作业不匹配时， 控制停止执行当前的螺 栓装配作业， 并输出异常提示信息。 该方案可提 高对风电物料的识别准确率和装配效率。 权利要求书3页 说明书17页 附图11页 CN 115302235 A 2022.11.08 CN 115302235 A 1.一种风电螺 栓装配机器人系统， 其特 征在于， 包括： 轮毂定位设备， 用于将待装配 轮毂进行固定； 变桨轴承夹具， 用于将待装配 变桨轴承夹持在所述待装配 轮毂的轴承 装配面； 螺栓装配机器人， 所述螺 栓装配机器人包括： 第一组传感器模块， 用于采集所述待装配螺 栓和/或所述待装配 变桨轴承的特 征信息； 螺栓装配控制器， 所述螺 栓装配控制器包括： 螺栓识别模块， 用于根据所述待装配螺栓的特征信息， 确定所述待装配螺栓是否与当 前的螺栓装配作业相匹配； 轴承识别模块， 用于根据所述待装配变桨轴承的特征信息， 确定所述待装配变桨轴承 是否与当前的螺 栓装配作业相匹配； 螺栓装配控制模块， 用于当所述待装配螺栓或者所述待装配变桨轴承与当前的螺栓装 配作业不匹配时， 控制停止执 行当前的螺 栓装配作业， 并且输出异常提 示信息。 2.根据权利要求1所述的风电螺 栓装配机器人系统， 其特 征在于， 所述第一组传感器模块包括： 第二图像传感器， 用于采集当前所述待装配变桨轴承的 第二图像； 以及， 直径检测传感器， 用于测量当前待装配 变桨轴承的直径值； 所述轴承识别模块包括： 第二相似度对比分析子模块， 用于将当前待装配变桨轴 承的第二图像与预设的当前的 螺栓装配作业的变桨轴承的标准图像进行相似度分析， 获得相似度值， 当所述相似度值高 于预设的相似度阈值时， 生成第一轴承识别 信号； 特征提取统计子模块， 用于从当前待装配变桨轴承的第二图像中提取多个目标特征， 并且统计多个目标特征的数量， 当所述目标特征的数量与预设的当装配作业的变桨轴承的 目标特征的数量相匹配时， 生成第二轴承识别 信号； 直径对比分析子模块， 用于将当前待装配变桨轴承的直径值， 与预设的当前的装配作 业的变桨轴承的标准直径值或标准直径范围进行对比， 如果当前待装配变桨轴承的直径等 于所述标准 直径值或者处于标准 直径范围内时， 生成第三轴承识别 信号； 轴承确定子模块， 用于判断是否同时接收到所述的第一轴承识别信号、 所述第二轴承 识别信号和所述第三轴承识别信号， 如果是， 则确定所述待装配变桨轴承与当前装配作业 相匹配； 如果 不是， 则输出错 误信号或异常信号， 提 示维护人员进行检查。 3.根据权利要求2所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 所述第 一组传感器模 块， 还包括： 称重传感器， 用于检测当前待装配 变桨轴承的重量 值； 所述轴承识别模块， 还 包括： 重量对比分析子模块， 用于根据当前待装配变桨轴承的重量值， 与预设的当前装配作 业的变桨轴承的标准重量值或标准重量范围进行对比， 如果当前待装配变桨轴承的直径值 等于所述标准 直径值或者处于标准重量范围内时， 生成第四轴承识别 信号； 所述轴承确定子模块， 还用于判断是否接收到所述第一轴承识别信号、 所述第二轴承 识别信号、 所述第三轴承识别信号和所述第四轴承识别信号， 如果是， 则确定当前待装配变 桨轴承与当前螺 栓装配作业相匹配； 如果 不是， 则输出异常提 示信息。 4.根据权利要求2所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 所述直径检测传感器权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115302235 A 2包括： 激光扫描直径检测传感器， C CD投影直径检测传感器， 或者激光 衍射直径检测传感器； 所述直径检测传感器， 具体用于检测当前待装配变桨轴承沿第一方向、 第 二方向、 以及 第三方向的直径， 根据沿第一方向、 第二方向、 以及第三方向的直径确定所述装配对象的最 终直径； 所述特征提取统计子模块， 用于从当前待装配变桨轴承的图像中提取多个目标特征， 并且统计多个目标特征的数量， 所述目标特征是所述当前待装配变桨轴承的图像中包含的 螺栓孔， 计算确定所述当前待装配变桨轴承的中包含的螺栓孔数量， 当所述螺栓孔数量与 预设的当前装配作业的变 桨轴承的螺 栓孔数量相匹配时， 生成第二识别 信号。 5.根据权利要求1所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 还包括： 第二组传感 器模块， 其包括： 力矩传感器； 所述力矩传感器， 用于检测螺 栓装配过程中的螺 栓力矩数据； 所述螺栓装配控制模块， 包括： 装配异常自检子模块， 用于根据 所述螺栓力矩数据绘制 螺栓力矩变化曲线， 将绘制的螺栓力矩变化曲线与预设的一个或多个标准螺栓力矩变化曲 线进行对比分析， 以确定所述螺栓力矩数据是否发生异常， 当发生异常时， 输出用于指示螺 栓装配异常的报警信号。 6.根据权利要求5所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 所述装配异常自检子 模块， 还用于根据所述当前的螺栓力矩变化曲线相对于标准螺栓力矩变化曲线的偏离程 度， 确定第一螺栓装配异常类型； 其中， 所述第一螺栓装配异常类型包括如下中的任意一种 或多种： 螺 栓断裂、 螺 栓裂纹、 或者螺纹损坏。 7.根据权利要求6所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 所述第 二组传感器模 块， 还包括： 角度传感器， 用于检测所述待装配螺 栓在装配过程中的转角值； 温度传感器， 用于实时检测所述待装配螺 栓在装配过程中的温度值； 所述装配异常自检子模块， 用于根据所述螺栓力矩数据、 所述转角值和所述温度值， 基 于预建立的螺栓装配故障分类模型， 确定第二螺栓装配异常类型； 根据所述第一螺栓装配 异常类型和第二螺 栓装配异常类型， 确定最终的螺 栓装配异常类型。 8.根据权利要求7所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 还包括： 螺栓装配执 行器， 用于根据所述螺 栓装配控制器的控制信号执 行螺栓装配作业； 所述装配异常 自检子模块还用于： 当确定螺栓装配异常的报 警信号为螺纹损坏或螺栓 裂纹时， 发送螺纹损坏的报警信号至异常螺 栓更换控制子模块； 所述螺栓装配控制模块， 包括： 异常螺栓更换控制子模块， 用于控制螺栓装配执行器对 所述发生装配异常的螺栓执行反向旋转， 以取出所述发生装配异常的螺栓， 控制所述螺栓 装配执行器抓取正常螺栓； 并且控制螺栓装配执行器对所述 发生装配异常的螺栓邻近的预 设数量的螺栓均取出， 以更换为正常螺栓； 控制所述螺栓装配执行器对所述正常螺栓重新 进行螺栓装配作业。 9.根据权利要求1所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 所述螺栓装配机器人 上配置有激光对中传感器， 用于将待装配螺栓与待装配的螺栓孔的各自中心轴线进行对 准， 生成轴线对齐 检测信号。 10.根据权利要求9所述的风电螺栓装配机器人系统， 其特征在于， 所述变桨轴承夹具权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115302235 A 3