CN107486356B - 一种海工装备环保涂装作业系统及其控制方法 - Google Patents

一种海工装备环保涂装作业系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海工装备环保涂装作业系统，包括爬壁机器人、涂装系统、移动平台、图像监控处理系统和控制系统，涂装系统安装在爬壁机器人上，涂装系统和控制系统电连接；图像监控处理系统安装在爬壁机器人上，图像监控处理系统和控制系统电连接，爬壁机器人和控制系统电连接；所述涂装系统包括高压水除盐装置、激光除锈装置和喷漆装置。同时还公开了该系统的控制方法。本发明用于完成整个涂装作业的各项工作。涂装作业的各个流程是通过不同的作业设备完成的，如：高压水除盐设备、激光除锈/除漆(油漆面拉毛)设备、喷漆设备等。本系统采用自动化式的运行方式，能够为海工装备进行除锈、除漆、喷漆，无需工作人员进行高空作业，实现涂装机械化作业。

Description

一种海工装备环保涂装作业系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种海工装备环保涂装作业系统及其控制方法，用于船舶、海洋平台等海工装备的除盐、除锈、除漆，或在原有漆面上拉毛。
背景技术
在建造或维修船舶、海洋平台等海工装备的过程中，对钢结构表面的涂装处理是延长船舶、海洋平台等海工装备使用寿命的重要手段。涂装工作包括：除盐、除锈、除漆（或在原有漆面上拉毛）、喷漆等工作。在传统涂装作业中，除锈、除漆（或在原有漆面上拉毛）等工作都是采用喷砂的方法。喷砂法会产生很大的灰尘，严重污染空气、周边水域，同时对操作者的健康也有很大的损害。基于此，为船舶外板除锈、除漆（或在原有漆面上拉毛）、喷漆作业提供一种环保、健康、省力的作业方式成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种海工装备环保涂装作业系统，采用自动化式的运行方式，能够为海工装备进行除锈、除漆、喷漆，无需工作人员进行高空作业，实现涂装机械化作业。即可以除盐、除锈、除漆（或在原有漆面上拉毛），也可以进行喷漆作业，一职多能，环保、健康、省力。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种海工装备环保涂装作业系统，包括爬壁机器人、涂装系统、移动平台、图像监控处理系统和控制系统，涂装系统安装在爬壁机器人上，涂装系统和控制系统电连接；图像监控处理系统安装在爬壁机器人上，图像监控处理系统和控制系统电连接，爬壁机器人和控制系统电连接；所述涂装系统包括高压水除盐装置、激光除锈装置和喷漆装置；所述图像监控处理系统包括机器视觉系统、视频处理系统。高压水除盐装置能够喷射出高压水柱，用于清洗海工装备表面的盐分。由于海工装备长时间接触海水，导致海工装备的表面具有大量的盐分，而这些盐分会严重影响后期的喷漆作业。高压水除盐装置能够将海工装备表面的盐分冲洗干净。
在作业过程中，机器视觉系统自动判别锈蚀区域、锈蚀等级和非锈蚀区域 ，并反馈到远程控制系统。控制系统设有除锈2.5、除锈2.0、除漆和油漆面拉毛四种作业模式，操作者根据机器视觉系统反馈回的不同的锈蚀等级，选择对应的清洗模式（除锈2.5、除锈2.0、除漆、油漆面拉毛）进行作业。
前述的一种海工装备环保涂装作业系统中，所述移动平台包括平移装置和升降装置，升降装置安装在平移装置上，升降装置上设有作业平台。所述作业平台上设有第一监控装置，移动平台的操控室内设有第一显示装置，第一监控装置和第一显示装置电连接；爬壁机器人上设有第二监控装置，爬壁机器人的控制装置上设有第二显示装置，第二监控装置和第二显示装置电连接。作业平台上的监控装置用于监控爬壁机器人的移动情况，以便于通过控制平移装置和升降装置使爬壁机器人和海工装备表面保持在指定的距离，从而满足爬壁机器人上搭载的涂装设备的工作要求；爬壁机器人上的监控装置用于监控涂装系统的作业状况。
前述的一种海工装备环保涂装作业系统中，所述控制系统包括高压水除盐装置的设备主体，高压水除盐装置的喷枪安装在爬壁机器人上，高压水除盐装置的设备主体位于地面上；所述控制系统还包括激光除锈装置的设备主机，激光除锈装置的激光发射头安装在爬壁机器人上，激光除锈装置的设备主机位于升降装置的作业平台上；所述控制系统还包括喷漆装置的设备主机，喷漆装置的喷枪安装在爬壁机器人上，喷漆装置的设备主机位于升降装置的作业平台上；所述控制系统还包括爬壁机器人的控制装置，爬壁机器人的控制装置位于操控室内。
前述的一种海工装备环保涂装作业系统中，所述爬壁机器人的底部安装有履带，履带上镶嵌有永磁体，所述爬壁机器人的底部还安装有辅助吸盘，以增加爬壁机器人的吸附力。履带相较于其他类型的驱动结构具有更大的接触面积，有利于提高设备的吸附能力，使设备能够更加稳定的运行。
一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，包括下述步骤：S100：确定需要除锈的区域，将爬壁机器人驱动至该区域，同时驱动移动平台移动至该区域的附近；S200：通过图像监控处理系统采集该区域表面图像信息，根据所述表面图像信息确定高压水除盐装置的输出水压；S300：通过操作控制系统对所述该区域进行高压水除盐。
一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，包括下述步骤：A100：确定需要除锈的区域，将爬壁机器人驱动至该区域，同时驱动移动平台移动至该区域的附近；A200：通过图像监控处理系统采集该区域表面图像信息，根据所述表面图像信息确定激光除锈装置的输出激光功率；A300：通过操作控制系统对所述该区域进行激光除锈、除漆、或在原有漆面上拉毛。
前述的一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法中，还包括下述方法：通过操作控制系统控制喷漆装置对指定区域进行喷漆作业。
与现有技术相比，本发明用于完成整个涂装作业的各项工作。涂装作业的各个流程是通过不同的作业设备完成的，如：高压水清洗设备、激光除锈/除漆（或在原有漆面上拉毛）设备、喷漆设备等。本系统采用自动化式的运行方式，能够为海工装备进行除锈、除漆、喷漆，无需工作人员进行高空作业，实现涂装机械化作业。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的运行方式示意图；
图2是本发明的部分电路系统图；
图3是本发明的一种实施例的运行方式图。
附图标记：1-平移装置，2-升降装置，3-控制系统，4-爬壁机器人，5-船体，6-高压水除盐装置，7-激光除锈装置，8-喷漆装置，9-涂装系统， 10-图像监控处理系统。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：一种海工装备环保涂装作业系统，包括爬壁机器人4、涂装系统9、移动平台、图像监控处理系统10和控制系统3，涂装系统9安装在爬壁机器人4上，涂装系统9和控制系统3电连接；图像监控处理系统10安装在爬壁机器人4上，图像监控处理系统10和控制系统3电连接，爬壁机器人4和控制系统3电连接；所述涂装系统9包括高压水除盐装置6、激光除锈装置7和喷漆装置8。其中爬壁机器人4用于承载图像监控处理系统10和涂装系统9，接收控制系统3的控制信号，并移动至指定的位置。移动平台的作业平台用于搭载激光除锈装置7的设备主机和喷漆装置8的设备主机，本实施例中所述移动平台为高空作业车，高空作业车上设有作业平台，之所以这样设计是因为爬壁机器人的承载能力较弱，所以通过移动平台搭载重量较重的设备，解决爬壁机器人4承载能力弱的问题。具体的，所述控制系统3包括高压水除盐装置6的设备主体，高压水除盐装置6的喷枪安装在爬壁机器人4上，高压水除盐装置6的设备主体位于地面上；所述控制系统3还包括激光除锈装置7的设备主机，激光除锈装置7的激光发射头安装在爬壁机器人4上，激光除锈装置7的设备主机位于升降装置2的作业平台上；所述控制系统3还包括喷漆装置8的设备主机，喷漆装置8的喷枪安装在爬壁机器人4上，喷漆装置8的设备主机位于升降装置2的作业平台上；所述控制系统3还包括爬壁机器人4的控制装置，爬壁机器人4的控制装置位于地面上。
本实施例中，图像监控处理系统10主要技术参数如下
Figure 590008DEST_PATH_IMAGE002
所述移动平台包括平移装置1和升降装置2，升降装置2安装在平移装置1上，升降装置2上设有作业平台。通过平移装置1实现水平移动，通过升降装置实现竖直方向的移动，从而降低控制系统3和涂装系统9之间的线路长度，进而减轻爬壁机器人4的负载。
所述爬壁机器人4的底部安装有驱动轮，驱动轮和爬壁机器人4的驱动系统相连，驱动轮为中空的弹性材料，驱动轮上设有固定槽，固定槽内安装有永磁体。
图像监控处理系统10包括机器视觉系统、视频处理系统。在涂装作业时，操作者坐在操控室内，根据机器视觉系统传回来的图像、远程控制爬壁机器人和移动平台的运动即控制清洗作业路线。所述作业平台上设有第一监控装置，移动平台的操控室内设有第一显示装置，第一监控装置和第一显示装置电连接；爬壁机器人上设有第二监控装置，爬壁机器人4的控制装置上设有第二显示装置，第二监控装置和第二显示装置电连接。其中，移动平台上设置的监控器主要用于监控爬壁机器人的运行状况，以便于通过控制平移装置和升降装置使爬壁机器人和海工装备表面保持在指定的距离，从而满足爬壁机器人上搭载的涂装设备的工作要求；爬壁机器人上的监控器用于监控激光作业头的作业质量。
实施例2：一种海工装备环保涂装作业系统，包括爬壁机器人4、涂装系统9、移动平台、图像监控处理系统10和控制系统3，涂装系统9安装在爬壁机器人4上，涂装系统9和控制系统3电连接；图像监控处理系统10安装在爬壁机器人4上，图像监控处理系统10和控制系统3电连接，爬壁机器人4和控制系统3电连接；所述涂装系统9包括高压水除盐装置6、激光除锈装置7和喷漆装置8。其中爬壁机器人4用于承载图像监控处理系统10和涂装系统9，接收控制系统3的控制信号，并移动至指定的位置。移动平台用于搭载激光除锈装置7的设备主机、喷漆装置8的设备主机，之所以这样设计是因为爬壁机器人的承载能力较弱，所以通过移动平台搭载重量较重的设备，解决爬壁机器人承载能力弱的问题。具体的，所述控制系统3包括高压水除盐装置6的设备主机，高压水除盐装置6的喷枪安装在爬壁机器人4上，高压水除盐装置6的设备主体位于地面上；所述控制系统3还包括激光除锈装置7的设备主机，激光除锈装置7的激光发射头安装在爬壁机器人4上，激光除锈装置7的设备主机位于升降装置2的作业平台上；所述控制系统3还包括喷漆装置8的设备主机，喷漆装置8的喷枪安装在爬壁机器人4上，喷漆装置8的设备主机位于升降装置2的作业平台上；所述控制系统3还包括爬壁机器人4的控制装置，爬壁机器人4的控制装置位于地面上。
所述移动平台包括平移装置1和升降装置2，升降装置2安装在平移装置1上，升降装置2上设有作业平台。通过平移装置1实现水平移动，通过升降装置实现竖直方向的移动，从而降低控制系统3和涂装系统9之间的线路长度，进而减轻爬壁机器人4的负载。所述爬壁机器人4的底部安装有履带，履带上镶嵌有永磁体，所述爬壁机器人4的底部还安装有辅助吸盘。通过安装有永磁体的履带和辅助吸盘使爬壁机器人4吸附在船体5上。
以上实施例所述的一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，包括下述步骤：S100：确定需要除锈的区域，将爬壁机器人4驱动至该区域，同时驱动移动平台移动至该区域的附近；S200：通过图像监控处理系统10采集该区域表面图像信息，根据所述表面图像信息确定高压水除盐装置6的输出水压；S300：通过操作控制系统3对所述该区域进行高压水除盐。高压水除盐过程中喷出的水的压力为0.8～1Mpa。
完成高压水除盐后，A100：确定需要除锈的区域，将爬壁机器人4驱动至该区域，同时驱动移动平台移动至该区域的附近；A200：通过图像监控处理系统10采集该区域表面图像信息，根据所述表面图像信息确定激光除锈装置7的输出激光功率；A300：通过操作控制系统3对所述该区域进行激光除锈。根据船体表面锈蚀程度的不同，采用的输出水压为8-10MPa，锈蚀越严重，采用的输出水压越高，采用本系统能够将锈蚀的船体表面除锈至GB/T8923.2-2008《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第2部分 已涂覆过的钢材表面局部清除原有涂层后的处理等级》中的Sa2.0级～Sa2.5级。通过操作控制系统3控制喷漆装置8对指定区域进行喷漆作业。
以上实施例所述的一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，包括下述步骤：A100：确定需要除锈的区域，将爬壁机器人4驱动至该区域，同时驱动移动平台移动至该区域的附近；A200：通过图像监控处理系统10采集该区域表面图像信息，根据所述表面图像信息确定激光除锈装置7的输出激光功率；A300：通过操作控制系统3对所述该区域进行激光除锈。通过操作控制系统3控制喷漆装置8对指定区域进行喷漆作业。

Claims (6)

1.一种海工装备环保涂装作业系统，其特征在于，包括爬壁机器人(4)、涂装系统(9)、移动平台、图像监控处理系统(10)和控制系统(3)，涂装系统(9)安装在爬壁机器人(4)上，涂装系统(9)和控制系统(3)电连接；图像监控处理系统(10)安装在爬壁机器人(4)上，图像监控处理系统(10)和控制系统(3)电连接，爬壁机器人(4)和控制系统(3)电连接；所述涂装系统(9)包括高压水除盐装置(6)、激光除锈装置(7)和喷漆装置(8)；
所述移动平台包括平移装置(1)和升降装置(2)，升降装置(2)安装在平移装置(1)上，升降装置(2)上设有作业平台；
所述控制系统(3)包括高压水除盐装置(6)的设备主体，高压水除盐装置(6)的喷枪安装在爬壁机器人(4)上，高压水除盐装置(6)的设备主体位于地面上；所述控制系统(3)还包括激光除锈装置(7)的设备主机，激光除锈装置(7)的激光发射头安装在爬壁机器人(4)上，激光除锈装置(7)的设备主机位于升降装置(2)的作业平台上；所述控制系统(3)还包括喷漆装置(8)的设备主机，喷漆装置(8)的喷枪安装在爬壁机器人(4)上，喷漆装置(8)的设备主机位于升降装置(2)的作业平台上；所述控制系统(3)还包括爬壁机器人(4)的控制装置，爬壁机器人(4)的控制装置位于操控室内；
所述作业平台上设有第一监控装置，移动平台的操控室内设有第一显示装置，第一监控装置和第一显示装置电连接；爬壁机器人上设有第二监控装置，爬壁机器人(4)的控制装置上设有第二显示装置，第二监控装置和第二显示装置电连接。
2.根据权利要求1所述的一种海工装备环保涂装作业系统，其特征在于，所述爬壁机器人(4)的底部安装有履带，履带上镶嵌有永磁体，所述爬壁机器人(4)的底部还安装有辅助吸盘。
3.权利要求1至2任一项所述的一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：S100：确定需要除锈的区域，将爬壁机器人(4)驱动至该区域，同时驱动移动平台移动至该区域的附近；S200：通过图像监控处理系统(10)采集该区域表面图像信息，根据所述表面图像信息确定高压水除盐装置(6)的输出水压；S300：通过操作控制系统(3)对所述该区域进行高压水除盐。
4.根据权利要求3所述的一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，其特征在于，还包括下述方法：通过操作控制系统(3)控制喷漆装置(8)对需要除锈的区域进行喷漆。
5.权利要求1至2任一项所述的一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：A100：确定需要除锈的区域，将爬壁机器人(4)驱动至该区域，同时驱动移动平台移动至该区域的附近；A200：通过图像监控处理系统(10)采集该区域表面图像信息，根据所述表面图像信息确定激光除锈装置(7)的输出激光功率；A300：通过操作控制系统(3)对所述该区域进行激光除锈。
6.根据权利要求5所述的一种海工装备环保涂装作业系统的控制方法，其特征在于，还包括下述方法：通过操作控制系统(3)控制喷漆装置(8)对需要除锈的区域进行喷漆。
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