在碳达峰和碳中和战略目标背景下，风电产业的大规模、高质量发展是落实双碳目标的重要战略选择，风电能源行业近年来呈现出显著的增长趋势。风车轮毂是风力发电机组的关键部件之一，轮毂拧紧在风电装备制造产业中具有至关重要的作用。正确的拧紧操作可以确保机组的结构安全、稳定运行和高效发电，降低维护成本和安全风险，提高能源利用率。

螺栓拧紧装配工艺

1.扭矩拧紧法：通过对螺母施加较大的扭矩，来完成螺母紧固。但大螺栓装配中，螺母与法兰盘面的摩擦力会大大阻碍螺母的紧固效果，其中扭矩的90%会用来抵消摩擦力，只有10%左右的扭矩会真正作用到螺母螺栓上，完成拧紧；

2.拉伸拧紧法：跟扭矩拧紧法相比，它的工序更为复杂，需要更专业的设备，通过液压对螺栓进行拉伸，使得螺母能够离开法兰盘面，减小螺母与法兰盘面的摩擦力，此时只需要较小的扭矩，即可完成对螺母的拧紧紧固要求。

目前，风车轮毂拧紧的工作主要依赖人工作业，存在高强度螺栓拧紧难度大、拧紧力矩控制精度要求高、登高作业安全隐患大、人工作业效率低等诸多缺陷。急需采用自动化、智能化的解决方案，以提高螺栓拧紧的质量和效率，降低维护成本和安全风险。

△ 人工作业场景

为解决行业痛点，视比特推出了基于3D视觉引导的智能螺栓拧紧装配工作站，采用高精度3D视觉引导算法和视觉辅助的高精度工件标定技术，视觉定位精度可达到±0.2mm，结合螺栓拧紧工艺，能够实现以40-50s/个螺栓的节拍完成轮毂装配，整体装配效率提升50%以上。该产品可应用于大螺栓拧紧的装配场景，如风电轮毂螺栓拧紧等。

智能螺栓拧紧装配工作站能够实现风电轮毂螺栓拧紧的高效率、高精度装配，主要依据以下优势：

自主研发高精度视觉系统

基于风电轮毂螺栓拧紧工艺要求，视比特自研高精度视觉系统，采用高精度3D相机对螺栓进行识别定位，结合使用灰度图与深度图的信息实现对螺栓的高精度定位计算，视觉定位精度达±0.2mm。

△ 拧紧枪及3D视觉系统

3D视觉辅助高精度工具标定

机器人完成视觉识别后，需将坐标转换到末端拧紧工具坐标系下，本系统采用自研的高精度工具标定方法，通过定制工装，结合高精度视觉系统实现快速高效且高精度的工具标定，标定精度达到±0.1mm，每次仅需10分钟即可完成标定，大大提升了工作效率。

工艺仿真及终端控制软件系统

基于视比特自主研发的坤吾平台，配套运用SpeedBuilder数字孪生系统可自动生成不同尺寸轮毂的机械臂运动轨迹，高效地完成轮毂螺栓的装配作业；终端控制软件通过低代码装配工艺包，调用3D视觉定位算法，引导机械臂进行作业，同时控制末端拧紧工具的拧紧角度及旋入距离等工艺参数，使自动拧紧过程达到装配作业工艺要求。
软件系统可提供数据统计及分析功能，通过自动化流程及全自动的拧紧设备的监控，对每颗螺栓的扭矩及螺母旋转角度等数据进行汇总统计，并能够生成数据报表，提供给现场生产人员进行生产质量核对验证。

△视比特坤吾平台界面-工艺仿真规划

应用案例

案例一：拉伸拧紧

此项目在2023年落地应用于国内某风电设备制作龙头企业，现场装配的轮毂直径为5米左右，共有3个面，每一面各有104颗螺栓。

现场采用液压拉伸螺栓并拧紧螺母的人工装配方案，但人工作业存在较多缺陷，因此客户要求升级为智能化高精装配方案。通过机械臂自动化作业代替传统人工作业，将单个轮毂装配时间缩短至6小时，提高生产效率，降低安全风险。

本项目难点在于一是基于装配场景的特殊工艺，需要定制自动化控制的液压拉伸拧紧工具，完成对螺母的拧紧紧固；二是配置的智能化设备需搭载高精度视觉系统，确保装配能够精准、稳定、高效进行。

△ 轮毂液压拉伸拧紧现场作业

现场采用2台机械臂协同作业，每完成一个面的螺栓拧紧工作时间可控制在1小时30分钟左右，机器人工作5小时即可完成传统作业模式下3个工人需花费10小时的工作量，装配效率提升50%左右。并且视比特提供的高精度视觉系统可达到视觉定位精度±0.2mm，完全满足现场的装配需求，该项目已验收并稳定投产。

案例二：直接扭矩拧紧

此项目于2025年上半年落地应用于国内某海上风电设备龙头企业，装配的轮毂直径5m，重量百余吨，扭矩要求将近5000Nm。轮毂共三个面，每个面螺栓数量多达178颗。

△ 直接扭矩拧紧现场作业

此项目解决方案采用视比特智能螺栓拧紧系统，包含一台机器人、大扭矩拧紧枪、3D视觉系统、反力工装、快换套筒等。系统采用直接扭矩拧紧工艺，基于高精度视觉定位，引导机器人搭载拧紧枪进行精确拧紧。同时，通过机器人智能任务、轨迹规划，拧紧枪柔性控制、反力释放工艺、防撞设计等实现全自动的生产制造过程，大大提高了生产效率和质量。