一種海上風機吊裝控制方法和系統技術方案

本發明專利技術公開了一種海上風機吊裝控制方法，包括以下步驟：(1)建立需要安裝的風機部件的三維模型以及環境模型，并依據風機部件的三維模型以及環境模型，計算風機部件的模擬吊裝軌跡；(2)在需要安裝的風機部件上標記定位點；(3)吊裝需要安裝的風機部件，根據定位點實時獲取風機部件的位置信息，將該位置信息與模擬吊裝軌跡進行對比，以修正風機部件的實際吊裝軌跡，直至完成風機部件的安裝。本發明專利技術還公開了一種海上風機吊裝控制系統。本發明專利技術一種海上風機吊裝控制方法和系統能夠實現海上風機吊裝路徑的最優化，使操作人員準確知道風機部件的吊點位置和空間形態，能夠保證風機部件的完整性，提高風機吊裝的準確性和風機安裝的效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及海上風機安裝領域，具體涉及一種海上風機吊裝控制方法和系統。
技術介紹
海上風機吊裝是一項復雜的系統工程，采用自升式風機安裝船進行安裝時，一般 過程如下自升式海上安裝船裝載一臺或多臺海上風機部件(包括塔筒，已安裝好兩個葉片 的機艙以及第三葉片)至安裝地點，海上安裝平臺上升至海面以上一定高度，起重機就位 后，首先吊起塔筒至風機基礎上方，直接安裝在風機基礎上，然后將機艙(已安裝好兩個葉 片)吊起至塔筒上方，安裝機艙，最后吊起第三葉片至機艙上方，完成風機的安裝，海上安裝 平臺降下高度，移動至下一個風機安裝位置，進行風機安裝。申請號為201010122462. 2的專利技術公開了一種海上風機葉片安裝方法，包括步驟 A、在地面上將輪轂和其中兩個葉片預裝在機艙上，并在輪轂上第三個葉片的安裝孔內安裝 一個工裝套筒；B、運至海上安裝現場；C、在工裝套筒上預設一根吊繩和一根拉繩；D、將機 艙吊裝到風機塔筒的頂端；E、在用拉繩向下拉住工裝套筒的同時，轉動輪轂使工裝套筒的 軸線沿水平方向；F、將輪轂鎖緊；G、用吊鉤鉤住工裝套筒上的吊繩，拆除工裝套筒；H、將第 三個葉片水平地插入輪轂上的安裝孔內并固定。在起重機吊運風機部件的過程中，操作人員在起重機底部的駕駛室內操作，風機 安裝現場的指揮人員通過對講機和旗語與操作人員進行交流，指揮操作人員完成風機吊裝 工作，在這種操作模式下，容易出現以下問題(I)自升式風機安裝船上的空間有限，需要吊裝的風機部件放置在風機安裝船的 夾板上且尺寸較大，吊裝過程對起重機的操作精度要求很高，容易出現不必要的碰撞而對 風機部件造成損傷；(2)由于風機部件比較脆弱，指揮人員和操作員通過對講機和旗語進行交流，會出 現延時，在風機部件將要發生碰撞時，不能夠及時進行處理，容易造成安全事故。因此，需要提供一種海上風機吊裝控制方法和系統，使操作人員準確知道吊裝的 風機部件的吊點位置和空間形態，保證風機部件的完整性，提高風機吊裝的準確性和風機 安裝的效率。
技術實現思路
本專利技術提供了一種海上風機吊裝控制方法和系統能夠實現海上風機吊裝路徑的 最優化，使操作人員準確知道風機部件的吊點位置和空間形態，能夠保證風機部件的完整 性，提高風機吊裝的準確性和風機安裝的效率。一種海上風機吊裝控制方法，包括以下步驟(I)建立需要安裝的風機部件的三維模型以及環境模型，并依據風機部件的三維 模型以及環境模型，計算風機部件的模擬吊裝軌跡；(2)在需要安裝的風機部件上標記定位點；(3)吊裝需要安裝的風機部件，根據定位點實時獲取風機部件的位置信息，將該位 置信息與模擬吊裝軌跡進行對比，以修正風機部件的實際吊裝軌跡，直至完成風機部件的安裝。作為優選，步驟(I)中，所述環境模型至少包括風機安裝船、起重機和風機基礎的 相應信息。步驟(I)中，所述環境模型還包括對風機部件吊裝過程能夠形成干涉的構筑物 的相應信息。所述環境模型包括在風機部件吊裝過程中，可能對風機部件構成干涉的所有物體 的三維模型以及這些物體相互之間的位置關系，以便于模擬吊裝軌跡時，能夠避開這些物 體的干擾。作為優選，步驟(I)中，所述風機部件的三維模型包括塔筒的三維模型、機艙的三 維模型以及葉片的三維模型。需要吊裝的風機部件通常包括塔筒、已安裝好兩個葉片的機艙以及、第三葉片，通 過對塔筒、機艙以及葉片進行三維建模，可以得到需要吊裝的風機部件的三維模型，并將這 些需要吊裝的風機部件的三維模型依據實際情況置于環境模型中，計算這些風機部件的三 維模型在環境模型中的模擬吊裝軌跡。作為優選，步驟(I)中，建立風機部件的三維模型時，針對各個風機部件標識出對 應的虛擬定位點，所述風機部件的模擬吊裝軌跡為各個虛擬定位點的運行軌跡。實際吊裝過程中，通過風機部件上的定位點獲取風機部件的位置信息，在風機部 件的三維模型上相應標記虛擬定位點，在模擬吊裝軌跡時，相應得到虛擬定位點的運行軌 跡，依據該定位點的運行軌跡修正風機部件的吊裝位置以及吊裝形態。作為優選，步驟(I)中，計算風機部件的模擬吊裝軌跡時，將每一個風機部件的吊 裝進程分為起重機就位、吊鉤起吊、吊裝風機部件和安裝就位四個環節，并針對每一環節輔 以相應的文字和語音提示。在模擬吊裝軌跡時，確定吊裝過程中每一個動作細節和定位點的運行軌跡，例如， 起重機底座的旋轉角度，吊鉤的旋轉角度，吊臂的仰角，吊鉤的下降位置以及距離等信息， 并給出相應的文字和語音提示，保證吊裝過程的順利高效進行。作為優選，步驟(2)中，所述定位點為對應風機部件的吊點和/或端點。定位點需要選取風機部件上能夠體現風機部件形狀和空間形態的定位點，例如， 圓柱形的塔筒可以在兩端取點，已安裝好兩個葉片的機艙，可以在機艙的吊點和兩端以及 葉片的端部取點，第三葉片，可以在吊點和第三葉片的兩端取定位點，通過定位點的位置即 可確定風機部件的位置和空間形態。作為優選，步驟(2)中，定位點的數目至少為兩個。定位點的數目越多，則相應的風機部件的位置和空間形態判斷越準確，但是，定位 點的數目過多，則定位點與模擬吊裝軌跡中對應的虛擬定位點比對時，運算量也越大，相應 地效率會有所降低。作為優選，步驟(3)中，吊裝需要安裝的風機部件時，攝取需安裝的風機部件的圖 像，捕捉圖像中的定位點信息，確定該圖像中的定位點與模擬吊裝軌跡中對應的虛擬定位 點的關系，并依據該關系發出修正指令，直至完成風機部件的安裝。吊裝需要安裝的風機部件時，起重機依據指令由初始位置移動至起吊位置，降下吊鉤，將需要安裝的風機部件吊起，在吊裝過程中，依據模擬吊裝軌跡中對應的虛擬定位點 調整風機部件的空間形態，直至風機部件實際的定位點位置與虛擬定位點重合，直至完成 風機部件的吊裝。本專利技術還提供了一種海上風機吊裝系統，包括帶有起重機的風機安裝船，還設 有第一角度傳感器，用于測量所述起重機的吊臂水平轉角；第二角度傳感器，用于測量所述起重機的吊臂豎向轉角；位置傳感器，用于測量所述起重機的吊鉤位置；攝像機，用于攝取需要安裝的風機部件的圖像；控制單元，用于構建需要安裝的風機部件的三維模型以及環境模型，依據環境模 型以及風機部件的三維模型計算風機部件的模擬吊裝軌跡，并在吊裝過程中，依據所述攝 像機攝取的圖像確定風機部件的位置信息，并與模擬吊裝軌跡進行對比，以修正風機部件 的實際吊裝軌跡。利用第一角度傳感器和第二角度傳感器得到起重機的吊臂的轉動角度，確定吊臂 所在位置，利用位置傳感器確定吊鉤的位置，并依據該數據更新環境模型，利用攝像機拍攝 風機部件的圖像，控制單元依據所述攝像機攝取的圖像確定風機部件的位置信息，并與模 擬吊裝軌跡進行對比，以修正風機部件的實際吊裝軌跡。本專利技術一種海上風機吊裝控制方法和系統通過在風機部件上標記定位點，模擬定 位點的運行軌跡，通過控制吊裝過程中風機部件實際的定位點軌跡與模擬定位點的運行軌 跡相吻合，保證風機部件在吊裝過程中不會因碰撞而損傷，提高風機吊裝的準確性。附圖說明圖1為本專利技術海上風機吊裝系統工作時的示意圖2為本專利技術海上風機吊裝系統工作時的俯視圖3為風機部件已安裝好兩個葉片的機艙的示意圖4為風機部件第三葉片的示意圖5為風機部件塔筒的示意圖。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術一種海上風機吊裝控制方法和系統做詳細描述。如圖1所示本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種海上風機吊裝控制方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)建立需要安裝的風機部件的三維模型以及環境模型，并依據風機部件的三維模型以及環境模型，計算風機部件的模擬吊裝軌跡；(2)在需要安裝的風機部件上標記定位點；(3)吊裝需要安裝的風機部件，根據定位點實時獲取風機部件的位置信息，將該位置信息與模擬吊裝軌跡進行對比，以修正風機部件的實際吊裝軌跡，直至完成風機部件的安裝。

【技術特征摘要】
1.一種海上風機吊裝控制方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)建立需要安裝的風機部件的三維模型以及環境模型，并依據風機部件的三維模型以及環境模型，計算風機部件的模擬吊裝軌跡； (2)在需要安裝的風機部件上標記定位點； (3)吊裝需要安裝的風機部件，根據定位點實時獲取風機部件的位置信息，將該位置信息與模擬吊裝軌跡進行對比，以修正風機部件的實際吊裝軌跡，直至完成風機部件的安裝。2.如權利要求1所述的海上風機吊裝控制方法，其特征在于，步驟(I)中，所述環境模型至少包括風機安裝船、起重機和風機基礎的相應信息。3.如權利要求1所述的海上風機吊裝控制方法，其特征在于，步驟(I)中，所述環境模型還包括對風機部件吊裝過程能夠形成干涉的構筑物的相應信息。4.如權利要求1所述的海上風機吊裝控制方法，其特征在于，步驟(I)中，所述風機部件的三維模型包括塔筒的三維模型、機艙的三維模型以及葉片的三維模型。5.如權利要求1所述的海上風機吊裝控制方法，其特征在于，步驟(I)中，建立風機部件的三維模型時，針對各個風機部件標識出對應的虛擬定位點，所述風機部件的模擬吊裝軌跡為各個虛擬定位點的運行軌跡。6.如權利要求1所述的海上風機吊裝控制方法，其特征在于，步驟(I)中，計算風機部件的模擬吊裝軌跡時，將每一個風...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程鵬，白勇，宋潔人，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：