船體外曲面噴漆爬行車裝置的制作方法

本實用新型涉及一種船體外曲面噴漆爬行車裝置，屬于船舶與海洋工程的機器人噴漆技術領域。

背景技術：

船體在合攏完成后便要在船塢內進行外板噴涂作業，現在船廠外板噴涂作業基本為工人站在高架車上進行噴涂作業，由于船舶尺度大、船舶舷側外板型深大，所以這部分工作屬于高空作業極易發生危險。且由于船體首尾部外板多為曲面板，工人站在高架車上作業時由于高架車移動的不穩定性易于發生碰撞，從而對工人人身安全產生危害且可能對已經噴涂作業完成的涂層造成損傷。因為這些原因工人在外板首尾部進行噴涂作業時效率會降低許多。現在已有的能夠在船體外板上進行爬壁噴涂作業的機器人基本無法在具有一定曲率的外板上進行噴涂作業。所以實現船體外板曲面板高效自動化噴涂作業是亟待解決的問題，以降低船舶外板噴涂所占的工期和保護施工人員。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種船體外曲面噴漆爬行車裝置，該噴漆爬行車裝置應將噴漆作業工人從噴涂作業一線解放出來，同時與其它爬行車裝置不同的是，該爬行車能夠在船體首尾部等有曲率的外板上進行噴涂作業，增加爬行車工作的適用范圍，從而提高了船舶外板噴涂作業的效率。

本實用新型采用的技術方案是：一種船體外曲面噴漆爬行車裝置，它包括磁力座、漆霧回收裝置和防墜快吸機構，它還包含兩個爬行車框架，所述爬行車框架上承載著安裝有漆霧回收裝置、油漆供料管以及漆霧回收管的支撐框架；合頁分布在兩個爬行車框架之間；漆霧回收裝置與外部漆霧處理系統相連接，油漆供料管與供料泵相連接；磁力座和永磁體均勻安裝在爬行車框架靠近船體外板一側的位置；在每一個爬行車框架靠近外板一側均安裝合適數量的能夠受控轉向主動輪，并在必要位置安裝自由轉向的從動輪；在爬行車框架遠離外板一側安裝有信號處理控制器、姿態傳感器、信號傳輸電纜、路徑視覺規劃傳感器、環境監測傳感器；漆霧回收裝置上安裝有噴涂質量視覺傳感器和膜厚傳感器；整個噴漆爬行車裝置的連接形式為：兩個爬行車框架通過多個合頁連接；姿態傳感器、路徑視覺規劃傳感器、環境監測傳感器、噴涂質量視覺傳感器、膜厚傳感器與信號處理控制器相連接，信號處理控制器與受控轉向主動輪相連接，同時信號處理控制器連出信號傳輸電纜與外部控制設備相連接。

上述技術方案的進一步說明，爬行車采用兩個型材框架作為爬行車主體，在靠近爬行車端部的一個型材框架上安裝有用于支撐伸出爬行車側面的噴漆管的框架，并且在伸出的噴漆管上方安裝漆霧回收裝置。噴漆管及漆霧回收裝置相關的管線分別通過框架的另一端分別與供料系統及漆霧回收裝置相連。爬行車型材框架之間通過合頁進行連接，合頁的轉動能夠使得兩個型材框架之間呈一定夾角以貼合船舶外板。

在爬行車裝置的每一個型材框架底部安裝有能夠獨立受控轉向的主動輪負責為爬行車的移動提供動力以及調整爬行車裝置的行走方向。除此之外型材框架附近安裝有可轉動的從動輪，為爬行車型材提供支撐作用。

爬行車裝置與船體外板的吸附力一部分由爬行車型材底部的永磁體提供，另一部分由安裝在爬行車裝置框架上的磁力座提供。磁力座的磁力可以通過開關來調整磁力，以方便爬行車從船體外板上工作完成后取下來。而爬行車裝置與船體外板的摩擦力便由這兩部分的吸力來產生。同時在每一個型材合適位置安裝有磁力防墜快吸模塊來在意外墜落發生時緊急彈出吸附在船體外板上。

爬行車回收罩裝置兩側均安裝有膜厚探測器，可以在不同噴涂方向時均能采集噴涂膜厚參數。結合爬行車裝置上安裝的環境狀態監測傳感器可以將噴涂質量與環境狀態同時記錄下來，為以后改進噴涂參數積累數據。回收罩系統上方安裝有噴涂質量視覺傳感器。在回收罩裝置所在的爬行車型材上安裝有路徑規劃視覺傳感器，負責采集爬行車移動的路徑視覺信號。在型材上還安裝有爬行車行走姿態傳感器來監測爬行車裝置移動姿態。以上傳感器的信號均傳入爬行車中的信號處理器中經過處理后由處理器發出信號來調整主動輪的移動方向以及移動速度進而控制爬行車的行走路徑。與此同時爬行車內的信號也可以通過電纜傳入爬行車控制器中供噴涂作業控制人員監測以及及時介入控制。

本實用新型的有益效果是：采用合頁將不同的框架組合起來作為爬行車的行走機構主體，使得爬行車能夠時刻貼合船體外板來進行噴涂作業，從而保證噴涂質量并能夠降低噴涂工人的工作強度。同時它可以在平板以及小曲率曲面板上進行噴涂作業克服了部分噴涂機器人無法在曲面板上進行噴涂作業的缺點，提高工作效率。工人不用接近油漆可以降低噴涂作業對工人身體健康的危害。

附圖說明

圖1是船體外曲面噴漆爬行車裝置的立體視圖。

圖2是船體外曲面噴漆爬行車裝置的仰視圖。

圖3是噴漆爬行車裝置的工作狀態示意圖。

圖4是噴漆爬行車裝置的方向控制流程框圖。

圖5是噴漆爬行車裝置的工作路徑示意圖。

圖中：1、磁力座，2、受控轉向主動輪，3、永磁體，4、爬行車框架，5、防墜快吸機構，6、合頁，7、信號處理控制器，8、姿態傳感器，9、信號傳輸電纜，10、漆霧回收管，11、油漆供料管，12、路徑規劃視覺傳感器，13、支撐框架，14、漆霧回收裝置，15、噴涂質量視覺傳感器，16、膜厚傳感器，17、環境監測傳感器，18、從動輪，19、油漆噴嘴。

具體實施方式

圖1、2示出了一種船體外曲面噴漆爬行車裝置的結構圖。圖中，這種適用于船體簡單曲面無需掉頭的噴漆爬行車裝置包括磁力座1、漆霧回收裝置14、防墜快吸機構5和兩個爬行車框架4，爬行車框架4上承載著安裝有漆霧回收裝置14、油漆供料管11以及漆霧回收管10的支撐框架13。合頁6分布在兩個爬行車框架4之間；漆霧回收裝置14與外部漆霧處理系統相連接，油漆供料管11與供料泵相連接。磁力座1和永磁體3均勻安裝在爬行車框架4靠近船體外板一側的位置，在每一個爬行車框架4靠近外板一側均安裝合適數量的能夠受控轉向主動輪2，并在必要位置安裝自由轉向的從動輪18。在爬行車框架遠離外板一側安裝有信號處理控制器7、姿態傳感器8、信號傳輸電纜9、路徑視覺規劃傳感器12、環境監測傳感器17。漆霧回收裝置14上安裝有噴涂質量視覺傳感器15和膜厚傳感器16。整個噴漆爬行車裝置的連接形式為：兩個爬行車框架4通過多個合頁6連接。姿態傳感器8、路徑視覺規劃傳感器12、環境監測傳感器17、噴涂質量視覺傳感器15、膜厚傳感器16與信號處理控制器7相連接，信號處理控制器7與受控轉向主動輪2相連接，同時信號處理控制器7連出信號傳輸電纜9與外部控制設備相連接。

在開始工作時，將爬行車框架4放置在船體外板上，通過永磁體3首先產生部分吸附力，緊接著打開所有的磁力座1裝置開關，這樣整個爬行車裝置便完全吸附在船體外板上。接下來可以將油漆工料管11和漆霧回收管10分別于供料系統和漆霧回收系統連接上，信號傳輸電纜9也與工人操作控制器相連接。這樣爬行車裝置噴涂作業的準備工作便完成了。

開始噴涂作業后從油漆噴嘴19中噴出漆霧，噴涂作業開始同時膜厚傳感器16開始監測所噴涂層的質量，噴涂質量視覺傳感器15檢查所噴涂層與相鄰已經噴涂完成涂層的覆蓋比例，姿態傳感器8將檢查爬行車的移動方向與重力方向的夾角，路徑規劃視覺傳感器12將通過視覺檢查爬行車所在外板的位置為確定轉向時機提供信號支持。以上四種傳感器的信號傳入信號處理控制器7來判斷噴涂過程的噴涂質量進而控制受控轉向主動輪2的移動速度與角度來調整爬行車的移動軌跡，爬行車裝置整個系統的控制流程示意圖如圖4所示。整個噴涂作業過程中環境監測傳感器17均要監測周圍環境為調整噴涂質量提供數據支持。

在具有簡單曲率的外板上移動時，爬行車框架4通過合頁6來調整自身的形狀，保證爬行車框架4上安裝的永磁體3和磁力座1能夠提供足夠的吸附力使得爬行車機構能夠緊緊地吸附在船舶外板上，工作狀態如圖3示意。而固定在支撐框架13上的漆霧回收裝置14及其內部的油漆噴嘴19能夠始終與船舶外板保持合適的間距和角度。

當發生意外墜落情況時，通過姿態傳感器8將將要墜落的信號傳入信號處理控制器7，信號處理控制器7發出控制信號給防墜快吸機構5，使得該裝置能夠迅速彈出緊緊吸附在船體外板上來避免墜落危險。

爬行車的移動軌跡按照如圖5所示的方法進行行走，當爬行車行走至外板邊界時，路徑規劃視覺傳感器12探測到邊界線則將信號傳輸給信號處理控制器7，受控轉向主動輪2在信號處理控制器7的控制下偏轉90度角，向身側橫移一個噴涂軌道寬度的距離，過程中帶動從動輪18轉動，然后受控轉向主動輪2再繼續偏轉90度角繼續下一條軌跡的噴涂作業。兩次噴涂作業軌跡之間會保證一定的重復噴涂部分以保證不會遺漏外板。

在噴涂作業完成后，爬行車裝置需要從船舶外板上卸下時通過關閉磁力座1的開關，降低爬行車裝置與船舶外板之間的吸附力，方便工人移動。