CN107914467B - 用于轮廓表面的致动打印头组件 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了用于轮廓表面的致动打印头组件。一种用于处理轮廓表面的涂布器组件，包括附接框架，被配置为固定和定位涂布器头。在一些实施例中，涂布器头被配置为对轮廓表面施加表面处理。涂布器组件进一步包括至少一个传感器，操作地耦接到附接框架并且被配置为扫描轮廓表面并产生轮廓数据集。另外，涂布器组件包括涂布器致动器，可操作地耦接到附接框架并且被配置为操纵附接框架，使得涂布器组件保持涂布器组件相对于轮廓表面的方位。

Description

用于轮廓表面的致动打印头组件
技术领域
本公开总体上涉及自动表面处理系统和方法，更具体地涉及用于轮廓表面的致动打印头。
背景技术
处理和涂覆机器(诸如商用飞机)的结构表面是一个冗长而繁重的过程。表面处理通常需要涂覆包括各种大型轮廓表面的结构表面。此外，涂覆结构表面包括涂布多层用于工程性能的涂层，以及涂布装饰性涂装。使用复杂的工艺涂布装饰性涂装，该复杂的工艺需要一系列掩模操作，然后在需要的地方涂上彩色涂料或涂层。这些掩模和涂色操作被连续重复，直到外表面处理完成。因此，在具有各种轮廓表面的大区域上执行这些过程需要大量的时间和资源。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了一种用于处理轮廓表面的涂布器组件。涂布器组件包括附接框架，被配置为固定和定位涂布器头。在一些实施例中，涂布器头被配置为对轮廓表面施加表面处理。涂布器组件进一步包括至少一个传感器，可操作地耦接到附接框架并且被配置为扫描轮廓表面并产生轮廓数据集。另外，涂布器组件包括涂布器致动器，可操作地耦接到附接框架并且被配置为操纵附接框架，以使得涂布器组件保持涂布器组件相对于轮廓表面的方位(orientation，方向)。
根据本公开的另一方面，公开了用于处理轮廓表面的表面处理阵列。该表面处理阵列包括可调节基座，具有至少第一半径和第二半径。表面处理阵列进一步包括多个涂布器组件，耦接到所述可调节基座，并且每个涂布器组件具有被配置为支撑和定位涂布器头的附接框架。此外，至少一个传感器可操作地耦接到每个附接框架，并且每个传感器被配置为扫描轮廓表面并产生轮廓数据集。表面处理阵列进一步包括可调节基座致动器，可操作地耦接到可调节基座并且被配置为在至少第一半径和第二半径之间操纵可调节基座。另外，表面处理阵列包括涂布器致动器，可操作地耦接到每个附接框架，并且被配置为操纵附接框架，以使得每个涂布器组件保持相对于轮廓表面的方位。此外，表面处理阵列包括控制器，可通信地耦接到可调节基座致动器并被编程以操作可调节基座致动器以在至少第一半径和第二半径之间操纵可调节基座，并且选择性地操作每个涂布器组件以对轮廓表面施加表面处理。
根据本公开的又一方面，公开了一种用表面处理阵列处理轮廓表面的方法。表面处理方法包括在可调节基座上提供多个涂布器组件，并且每个涂布器组件被配置为对轮廓表面施加表面处理。所述方法进一步包括确定轮廓表面的现有形状以及基于所确定的轮廓表面的现有形状，用可调节基座致动器将可调节基座操纵到期望的基座轮廓，从而相对于轮廓表面定位每个涂布器组件。此外，处理轮廓表面的方法进一步包括操纵可操作地耦接到每个涂布器组件的涂布器致动器，以保持每个涂布器组件相对于轮廓表面的方位。另外，处理轮廓表面的方法包括选择性地操作多个涂布器组件以沿着轮廓表面施加表面处理。
本文公开的特征、功能和优点可在各种实施例中独立地实现，或者可在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可更好地理解其细节。
附图说明
图1是根据本公开构造的示例性交通工具的透视图；
图2是根据本公开的示例性轮廓表面和表面处理阵列的透视图；
图3是根据本公开的以第一半径调节的示例性表面处理阵列的透视图；
图4是根据本公开的以第二半径调节的表面处理阵列的另一实施例的侧视图；
图5是根据本公开的结合到图3和图4的表面处理阵列中的示例性涂布器组件的透视图；
图6是根据本公开的结合到图3和图4的表面处理阵列中的涂布器组件的附加实施例的透视图；
图7是根据本公开的图6的涂布器组件的致动器的放大透视图；
图8是根据本公开的示例性控制和通信系统的示意图；和
图9是示出根据本公开的处理轮廓表面的示例性方法的流程图。
应当理解，附图不一定按比例绘制，并且所公开的实施例以图解的方式示意性地示出，并且在一些情况下以局部视图示出。在某些情况下，可省略对于理解公开的方法和装置不需要的细节或者使其他细节难以察觉的细节。应当进一步理解，以下详细描述仅仅是示例性的，并不意图限制其应用或用途。因此，尽管本公开是出于在说明性实施例中方便地描绘和描述的说明的目的，但是本公开可在许多其他实施例中以及在本文未示出或描述的各种系统和环境中实现。
具体实施方式
下面的详细描述旨在提供用于实施本公开的设备和方法。本公开的实际范围由所附权利要求限定。
参考图1，示出了交通工具20。交通工具20的一个非限制性实例是飞机；但是，本公开也适用于其他类型的交通工具和机器。如图所示，交通工具20配置有机体，包括机身24、机翼26和尾部28。在一些实施例中，一个或多个推进单元30耦接到每个机翼26，以便将交通工具20向行进的方向推进。此外，机翼26固定地附接到机身24，并且推进单元30 附接到机翼26的下侧表面，但是推进单元30的其他附接位置是可能的。在一些实施例中，机翼26定位在沿着机身24基本中心的位置，并且机翼 26被配置为包括多个翼片32、前缘设备34和周边边缘设备36(即，小翼)。此外，在交通工具20的操作期间，翼片32、前缘设备34和周边边缘设备 36能够在多个位置中被调节，以便控制和稳定交通工具20。例如，翼片 32和前缘设备34可在几个不同位置调节以产生机翼26的期望升力特性。另外，机体22的尾部28包括提供交通工具20的其他稳定性和机动性功能的组件，诸如升降舵38、方向舵40、垂直尾翼42和水平尾翼44。
图2示出了附接有尾部28的机身24的一个非限制性实例。通常，交通工具20的机身24和其他组件由铝、铝合金、钛、碳复合材料或其它已知材料构成。此外，机身24形成交通工具20的管状结构。在一些实施例中，鼻部46被指定为机身24的前部，尾部28被指定为机身24的后部。另外，机身24是一种管状结构，其沿着鼻部46和尾部28之间的机身24 的长度呈现变化的尺寸和形貌。结果，机身24通常被描述为具有轮廓外形或表面48。在一个实施例中，轮廓表面48包括由交通工具20的机身 24和其他组件的一系列变化的表面几何形状形成的各种表面外形。例如，沿着机身24从鼻部46移动到尾部28，轮廓表面48表现出变化的几何形状和外形，诸如但不限于直径的增加或减小、凸面、凹面或其他这种表面几何形状和外形或其组合。
在交通工具20制造和/或维修期间，交通工具的机身24和其他组件被定位在工作区域50内并准备用于一个或多个制造或安排的维修步骤。在一些实施例中，交通工具20的制造和/或维修包括向沿着交通工具20的机身24、机翼26、尾部28或其它部分的轮廓表面48提供一个或多个表面处理。通常，轮廓表面48的表面处理包括轮廓表面48的清洁、打磨、底漆、涂色、保护，修复或其它已知的表面处理中的一个或多个。此外，轮廓表面48的处理的一个非限制性实例包括涂布装饰性涂装涂层。涂装涂层提供防御交通工具20遇到的恶劣环境条件的表面保护，以及机身24上的装饰设计用于帮助识别和区分一个交通工具20与另一交通工具。
如图2进一步所示，通过在将机翼26和其他组件附接或以其他方式耦接到交通工具20之前将机身24定位在工作区域50内，来使机身24准备用于表面处理。但是，在替代实施例中，诸如但不限于，在交通工具20 的维修或维护期间，可以对已经附接到交通工具20的机翼26、尾部28 和其他组件进行表面处理。在表面处理开始之前，机身24由多个自动导向车52(AGV)传送到工作区域50。在一些实施例中，AGV 52沿着机身24的下侧定位，以在AGV52将机身24移动到处理位置时提供足够的支撑。图2示出了使用四个AGV 52，但是AGV 52的替代数量(即，更少或更多)肯定是可行的。
在AGV 52将机身移动到工作区域50之后，沿着机身24的下侧定位一个或多个结构以在表面处理期间提供支撑。在一些实施例中，鼻部支撑结构54位于机身24的鼻部46的下侧，并且中心支撑结构56位于机身24 的中心部分的下方。另外，尽管在图2中示出鼻部支撑结构54和中心支撑结构56，但是一个或多个附加的支撑结构可放置沿着机身24需要支撑的其他位置，诸如但不限于，尾部28的下方。
在一个非限制性实施例中，鼻部支撑结构54和中心支撑结构56由一组支撑结构轨道58可滑动地支撑，并且鼻部支撑结构54和中心支撑结构 56沿着支撑结构轨道58滑动并且位于机身24的下方以确保交通工具20 的机身24或其他组件被适当地支撑。此外，鼻部支撑结构54和中心支撑结构56被配置为使得它们能够沿着支撑结构轨道58移动而不妨碍AGV52。因此，AGV 52能够与鼻部支撑结构54和中心支撑结构56一起使用，以便在表面处理期间提供对交通工具20的机身24和/或其他组件的支撑。尽管图2示出了使用AGV 52和鼻部支撑结构54和中心支撑结构56来运输和支撑交通工具20的机身24和其他组件，但是本领域技术人员将会知道，其他定位、支撑和运输交通工具20的机身24和其他组件的方式是可能的。
如图2进一步所示，工作区域50配备有表面处理组件60，其被配置为将表面处理层61涂布(apply，施加)到交通工具20的轮廓表面48上。在一些实施例中，表面处理组件60附接到台架62，台架62被配置为提供表面处理组件60在工作区域50内的支撑和移动。在一个非限制性实例中，台架62附接到架空结构，该架空结构在工作区域50的长度L-L延伸，所述工作区域50在表面处理期间容纳交通工具20的机身24或其他组件。台架62被配置为在表面处理组件60处理交通工具20的轮廓表面48时，使表面处理组件60沿着工作区域50的长度L-L移动。
可替代地，代替使用台架62，表面处理组件60安装在表面处理AGV 64上，类似于用于将机身移入和移出工作区域50的AGV 52。表面处理 AGV 64被配置为在表面处理组件60处理交通工具20的轮廓表面48时，沿着工作区域50的长度L-L移动。在一个实施例中，表面处理AGV 64 耦接到一组AGV轨道66，其与机身24并排横向定位并且被配置为沿着工作区域50的长度L-L延伸。此外，一些实施例包括在工作区域50内间隔开的两组AGV轨道66，使得机身24被定位并且大致居中于两组AGV 轨道66之间。结果，一个或多个表面处理组件60能够在轮廓表面48的表面处理期间定位在机身24的任一侧上。在替代实施例中，表面处理AGV64配置有不需要安装在AGV轨道66上的一组轮子或其它地面接合元件，并且表面处理AGV64沿着工作区域50的地板行进，同时表面处理组件 60处理交通工具20的轮廓表面48。
现在参考图3和图4，并继续参考图2，图3和图4示出了示例性表面处理组件60。在一些实施例中，表面处理组件60可在至少第一位置(即第一半径)和第二位置(即第二半径)之间调节。例如，图3示出了表面处理组件60向下折叠(collapseed)以处理机身24的第一直径，而图4 示出了表面处理组件60被扩张以处理机身24的第二直径。结果，为了便于在机身24的可变几何形状之间的调节，表面处理组件60包括可调节基座68、耦接到可调节基座68的一个或多个支撑臂70和可操作地耦接到表面处理组件60的一个或多个支撑臂70的可调节基座致动设备72。
在一些实施例中，可调节基座致动设备72被配置成使表面处理组件 60的可调节基座68适应以符合并跟随沿着机身24或交通工具20的其他组件的轮廓表面48遇到的各种表面几何形状和外形(即，增加/减小的直径和凸/凹表面)。此外，在示例性配置中，可调节基座68被配置为将多个涂布器组件74附接到表面处理组件60。另外，多个涂布器组件74附接到可调节基座68，使得多个涂布器组件74形成表面处理阵列76。
如图3进一步所示，表面处理组件60可通过可调节基座致动设备72 得以调节，以折叠表面处理阵列76，使得多个涂布器组件74能够以小直径处理轮廓表面48的一部分，或其他这种几何和/或表面外形。可替代地，如图4进一步所示，并继续参考图2，表面处理组件60可由可调节基座致动设备72调节以扩张或以其它方式调节表面处理阵列，使得多个涂布器组件74能够处理轮廓表面48的具有增加的直径的一部分，或其它这样的几何和/或表面外形。虽然图3和图4示出了表面处理组件60的两个可调节位置，应当理解的是，可调节基座68和可调节基座致动设备72能够将表面处理组件60调节到若干位置以适应机身24的轮廓表面48的各种几何形状和表面外形。
此外，在表面处理组件60的某些位置，表面处理阵列76布置成交错的形式，并且多个涂布器组件74中的每一个可被独立地控制，以保持每个涂布器组件74相对于轮廓表面48的期望方位。多个涂布器组件74在表面处理阵列76中的交错布置允许表面处理组件60针对轮廓表面48的各种表面几何形状和外形对多个涂布器组件74进行实时调节。例如，每个涂布器组件74是可调节的，以便在涂布器组件74和轮廓表面48之间保持垂直(normal)或正交方位，从而在涂布器组件74和轮廓表面48之间保持指定的间隙(即，5毫米)，或任何其他这样的调节，其将保持每个涂布器组件74相对于轮廓表面48的期望方位。另外，表面处理阵列76 的交错配置提供了多个涂布器组件的重叠和/或冗余，这允许表面处理组件 60在跨越轮廓表面48的各种表面几何形状和外形提供均匀的涂层。
如图3和图4进一步所示，表面处理组件60的表面处理阵列76由多个涂布器组件74组成。在一些实施例中，多个涂布器组件74包括多个喷墨喷嘴或其它这样的流体分配设备，被配置为在交通工具20的机身24或其他组件的轮廓表面48上分配表面涂层(即油墨、底漆、涂色、透明涂层)。此外，在一些实施例中，为了补充表面处理组件60的可调节基座68 的可调节性，表面处理阵列76还具有调节能力以应对轮廓表面48变化的几何形状。在一个非限制性实例中，多个涂布器组件74可根据机身24的轮廓表面48的变化的尺寸和形貌独立地调节。
返回参考图2，表面处理组件60将表面处理层61涂布到交通工具20 的机身24或其他组件的轮廓表面48上。在一个实施例中，随着表面处理组件60被台架62、表面处理AGV 64或其它这样的设备从机身24的尾部 28移动到鼻部46，表面处理阵列76的多个涂布器组件74将表面处理层 61涂布到轮廓表面48。可替代地，表面处理组件60通过台架62、表面处理AGV 64或其它这样的设备被定位在沿着机身24的中间位置，并且表面处理阵列76的多个涂布器组件74将表面处理层61涂布在机身24的轮廓表面48的至少一部分上。
表面处理组件60能够被配置为涂布多个涂层，其单独地或组合地构成表面处理层61。例如，表面处理组件60能够涂布多个表面涂层，诸如但不限于表面保护层、粘合促进层、底漆层、底涂层、顶涂层、透明涂层、装饰性涂装涂层或其它已知涂层。此外，表面处理组件60被配置为随着表面处理组件60沿着机身24的轮廓表面48移动，将表面处理层61以一次通过的方式喷射、喷涂、印刷或以其他方式涂布到轮廓表面48上。
在一些实施例中，表面处理层61由单个表面涂层组成，并沿着轮廓表面48以一次通过的方式分配。但是，根据需要执行附加数量的通过以便沿着轮廓表面48涂布表面处理层61。在一个非限制性实例中，表面处理组件60被配置为涂布多个涂层，其被组合以形成表面处理层61，并且表面处理组件60被配置为沿着机身的轮廓表面48一次分配一个涂层。结果，表面处理组件60进行一次或多次通过以分配构成表面处理层61的多个涂层中的每一个。可替代地，两个或更多个表面处理组件60被配置为随着两个或更多个表面处理组件60中的每一个沿着机身24的轮廓表面48 移动时，均涂布单个涂层，以分配构成表面处理层61的多个涂层。
现在参考图5，示出了示例性涂布器组件74。如上所述，在一个非限制性实例中，多个涂布器组件74耦接到可调节基座68并且布置成形成表面处理阵列76。通常，表面处理阵列76的每个涂布器组件74包括附接框架80，其被配置为保持并定位涂布器头82，涂布器头82进而被配置为将表面处理层61涂布在轮廓表面48上。此外，在一些实施例中，涂布器组件74的涂布器头82包括多个喷墨喷嘴或其他这种流体分配设备，被配置为在交通工具20的机身24或其他组件的轮廓表面48上分配表面处理层 61(即油墨、底漆、涂色、透明涂层)。
另外，附接框架80包括具有涂布器开口86的涂布器表面84，涂布器开口86被配置为将涂布器头82定位并固定在附接框架80内。例如，一个或多个附接孔88形成在涂布器表面84中，并且附接设备90(诸如螺钉、销或其他这样的设备)插入每个附接孔88中，以将涂布器头82紧固并固定到附接框架80。结果，涂布器头82被定位并且对齐以与涂布器表面84 大致在同一平面上。在一些实施例中，每个附接设备90包括附接设备弹簧92和附接突片94，以将涂布器头82保持并定位在附接框架80内。此外，附接设备90与附接设备弹簧92和附接突片94对准并插入到附接孔 88中。附接设备90被紧固或以其他方式固定，使得弹簧92和附接突片 94在涂布器头82上施加固定压力，这用于将涂布器头保持在附接框架80 内。
附接框架80进一步包括至少一个传感器96，安装在或以其他方式结合在涂布器表面84上或涂布器组件74的附接框架80上的其它位置。在一个非限制性实例中，至少一个传感器96是表面扫描激光器，被配置为扫描和收集轮廓表面48和周围区域的表面形貌数据。此外，每个传感器 96被配置成收集计量和其它表面外形数据，诸如但不限于表面粗糙度数据、表面成像数据、位置/定位数据、高度感测数据、角度方位数据和与表面处理组件60的控制和调节相关的任何其它这样的表面数据。应当理解，激光扫描传感器是要使用的一种类型的传感器96，但是，其它传感器和/或不同传感器(诸如干涉仪、电容传感器、相机或其它这样的传感器)的组合可与附接框架80结合，并且被配置为收集表面处理组件60的调节和控制所需的数据。
如上所述，表面处理阵列76的每个涂布器组件74是可独立调节的，以保持每个涂布器组件74相对于轮廓表面48的期望方位。例如，由与每个涂布器组件74结合的至少一个传感器96收集的数据被表面处理组件60 用于进行实时调节以保持涂布器组件74与轮廓表面48之间的垂直方位以及涂布器组件74与轮廓表面48之间的指定间隙。另外，可使用由至少一个传感器96收集的数据以用于任何其他这样的调节，从而确保表面处理层61沿着轮廓表面48的均匀涂布。
在一个非限制性实例中，涂布器组件74进一步包括线性致动设备98，其包括至少两个线性杆100和一个或多个致动设备102(即，压电致动器、滚珠螺旋致动器或其它线性致动器)。线性致动设备98被配置为提供对表面处理阵列76的每个涂布器组件74的所需的独立调节和控制。在一些实施例中，线性杆100在杆第一端104处可旋转地耦接到附接框架80，并且在杆第二端106处可旋转地耦接到致动设备102。在一些非限制性实例中，每个杆第二端106定位在滑动帽槽(truck)107或其它滑动设备内。杆第二端106和滑动帽槽107定位成与致动设备102相邻并且被配置为滑动、旋转和以其它方式致动涂布器组件74。另外，附接框架80包括被配置为围绕万向架110枢转和/或旋转的附接框架基座108。在一些实施例中，致动设备102被控制以致动线性杆100，使得万向架110围绕第一涂布器组件轴线112和第二涂布器组件轴线113枢转或旋转附接框架80。此外，至少两个线性杆100、致动设备102和万向架110被配置为提供几个自由度，用于调节附接框架80以相对于轮廓表面保持垂直方位，以及涂布器组件 74和轮廓表面48之间的指定间隙。
现在参考图6和7，示出了涂布器组件74的另外的实施例。如上所述，多个涂布器组件74耦接到可调节基座68并且被布置成形成表面处理阵列 76。通常，涂布器组件74包括附接框架80，其被配置为保持并定位涂布器头82，涂布器头82进而被配置为将表面处理层61涂布在轮廓表面48 上。在一些实施例中，附接框架80包括涂布器表面84，其具有被配置为将涂布器头82定位并固定在附接框架80内的涂布器开口86(图5所示)。例如，一个或多个附接孔88形成在附接框架80中，并且附接设备90(诸如螺钉、销或其它这样的设备)插入每个附接孔88以将涂布器头82保持在附接框架80内。结果，涂布器头82被定位并且被对齐以与涂布器表面 84大致在同一平面内。另外，在一些实施例中，每个附接设备90包括附接设备弹簧92和附接突片94，以将涂布器头82保持并定位在附接框架 80内。此外，每个附接设备90与附接设备弹簧92和附接突片94对准并插入到附接孔88中。附接设备90被紧固或以其他方式固定，使得附接设备弹簧92和附接突片94在涂布器头82上施加固定压力，该固定压力将涂布器头保持在附接框架80内。
附接框架80进一步包括至少一个传感器96，结合在涂布器表面84 上或结合在涂布器组件74的附接框架80上的其他位置。在一个非限制性实例中，至少一个传感器96是表面扫描激光器，被配置为扫描和收集轮廓表面48和周围区域的表面形貌和其他表面外形数据。此外，至少一个传感器96被配置为收集计量和其它表面外形数据，诸如但不限于表面粗糙度、表面成像数据、位置/定位数据、高度感测数据、角度方位数据以及与表面处理组件60的控制和调节相关的任何其它这样的表面数据。应当理解，虽然激光扫描传感器是要使用的一种类型的传感器96，但是其它传感器和/或不同传感器(诸如干涉仪、电容换能器、相机或其他这样的传感器)的组合可与附接框架80结合并且被配置为收集表面处理组件60的调节和控制所需的数据。
如上所述，表面处理阵列76的每个涂布器组件74是独立可调节的，以便保持表面处理阵列76的每个涂布器组件74关于轮廓表面48的期望方位。例如，由为每个涂布器组件74提供的至少一个传感器96收集的数据由表面处理组件60使用，以进行实时调节从而保持相对于轮廓表面48 的垂直方位以及涂布器组件74和轮廓表面48之间的指定间隙。另外，由至少一个传感器96收集的数据可用于任何其它此类调节，以确保表面处理层61沿着轮廓表面48的均匀涂布。
在图6至图7中最佳示出的一个非限制性实例中，涂布器组件74进一步包括微轮致动设备114，其包括一个或多个微致动设备。在一个非限制性实例中，微轮致动设备114包括可旋转地耦接到第一电机118的第一微轮116和可旋转地耦接到第二电机122的第二微轮120。但是应当理解，可根据需要将更少或更多数量的微轮和电机与微轮致动设备114结合。微轮致动设备114被配置为提供对表面处理阵列76的每个涂布器组件74的必要的独立调节和控制。结果，在一个非限制性实例中，第一电机118和第二电机122被配置为分别独立地驱动第一微轮116和第二微轮120。此外，在一些实施例中，第一微轮116的圆周具有第一轮表面124，并且第二微轮120的圆周具有第二轮表面126。另外，第一轮表面124和第二轮表面126中的每一个包括轮微纹理128，其被配置为与万向架110的表面上的微纹理接合。
另外，附接框架80包括被配置为围绕万向架110枢转和/或旋转的附接框架基座108，并且第一轮116的第一轮表面124和第二轮120的第二轮表面126耦接到万向架110的表面。如上所述，在一些实施例中，第一电机118和第二电机122被独立地控制以可旋转地驱动第一轮116和第二轮120。此外，第一轮表面124和第二轮表面126上的轮微纹理128与万向架110的表面上的万向架纹理130相互作用，使得万向架110允许附接框架80围绕第一涂布器组件轴线112和/或第二涂布器组件轴线113枢转或旋转。此外，微轮致动设备114被配置为提供几个自由度，该几个自由度可用于调节附接框架80以保持涂布器组件74与轮廓表面48之间的垂直方位和涂布器组件74与轮廓表面48之间的指定间隙。
图8示出了控制和通信系统132的示意图，控制和通信系统132被配置为操作和监控表面处理组件60。控制和通信系统132包括控制器134 和可通信地耦接到控制器134的输入/输出端136。此外，控制器134被编程以控制表面处理组件60的移动，以及控制表面处理阵列76的每个涂布器组件74的独立移动和调节。在一些实施例中，控制器134和输入/输出端136远离工作区域50定位。结果，控制器134、输入/输出端136和表面处理组件60之间的通信使用射频网络、计算机数据网络、Wi-Fi数据网络、蜂窝数据网络、卫星数据网络或任何其他已知的数据通信网络建立。可替代地，控制器134和输入/输出端136被配置为近端定位在工作区域 50中并且设置在与表面处理组件60相邻的位置。在近端定位的配置中，控制器134和输入/输出端136类似地被配置为使用射频网络、计算机数据网络、Wi-Fi数据网络、蜂窝数据网络、卫星数据网络或任何其他已知的通信网络通信。
控制和通信系统132的用户(诸如操作员、主管或其他有关的人员) 可使用输入/输出端136访问控制器134。在一些实施例中，输入/输出端 136允许通过键盘、鼠标、拨盘、按钮、触摸屏、麦克风或其他已知输入设备输入命令和其他指令。此外，由控制和通信系统132和控制器134产生的数据和其他信息将通过用户的监控器、触摸屏、扬声器、打印机或其他已知的输出设备输出到输入/输出端136。在一些实施例中，输入/输出端136通过有线连接可通信地耦接到控制器134。可替代地，输入/输出端 136通过无线通信网络可通信地耦接到控制器134，无线通信网络诸如蓝牙、近场通信、射频网络、计算机数据网络、Wi-Fi数据网络、蜂窝数据网络、卫星数据网络或任何其他已知的数据通信网络。在一些实施例中，输入/输出端136是手持移动设备，诸如平板计算机、智能电话设备或其他此类移动设备，并且手持移动设备无线地耦接到控制器134。结果，控制和通信系统132的一个或多个用户可访问控制器134，每个用户具有远离控制器134和/或表面处理组件60设置的不同的手持输入/输出端136。这种配置将允许在处理机身24的轮廓表面48期间监控和操作控制和通信系统132的灵活性。
在一些实施例中，控制和通信系统132的控制器134由能够执行控制机制和/或软件的一个或多个计算设备组成，控制机制和/或软件允许用户引导和控制表面处理组件60。控制器134的一个或多个计算设备被编程为控制台架62、表面处理AGV 64或其它移动设备的移动。另外，控制器 134被编程以控制表面处理组件60在工作区域50内的移动和操作。此外，控制器134的一个或多个计算设备被编程以控制表面处理组件60的致动和调节以控制表面处理层61在轮廓表面48上的涂布。在控制和通信系统 132的一个示例性应用中，操作员或其他用户能够利用输入/输出端136来控制控制器134以编程用于表面处理组件60执行的图案(pattern)或过程，同时沿着轮廓表面48涂布表面处理层61。此外，控制器134、输入/输出端136和表面处理组件60通过通信网络可通信地耦接允许用于控制和通信系统132与表面处理组件60之间的双向通信。例如，由控制器134发送的命令由表面处理组件60接收，并且由表面处理组件60收集的数据被发送到控制器134并由控制器134接收。
在一个实施例中，安装在或以其他方式结合在表面处理组件60上的至少一个传感器96可通信地耦接到控制器134和输入/输出端136。在一个非限制性实例中，表面处理阵列76的每个涂布器组件74包括至少一个传感器96。另外或可替代地，多个传感器96安装在表面处理组件60的其他各种位置上。由传感器96收集的数据被发送到控制器134并由控制器134利用。另外，控制器134被编程为存储、分析由至少一个传感器96 收集的数据并从由至少一个传感器96收集的数据中提取信息，并且使用所提取的信息来控制和调节表面处理组件60。例如，至少一个传感器96 包括传感器，诸如但不限于视觉传感器(即相机)、激光扫描形貌和表面高度感测传感器(即激光雷达和/或干涉仪)和其他这样的表面计量传感器。
另外，控制器134和表面处理组件60可操作地彼此耦接以实现对表面处理阵列76的每个涂布器组件74的实时调节。例如，控制器134接收并分析由安装在或以其他方式结合在每个涂布器组件74的至少一个传感器96收集的数据。此外，每个传感器96被配置成检测机身24的半径的变化、收集轮廓表面48的成像和视觉数据、提供轮廓表面48的形貌图、提供表面处理组件60的定位和位置数据并且提供收集的任何其他这样的表面数据。控制器134将控制信号或其它这样的命令集发送到台架62或表面处理AGV 64、可调节基座致动设备72和每个涂布器致动设备138(即，线性致动设备98或微轮致动设备114)，以便对表面处理组件60的控制和操作进行调节。此外，控制器134将控制信号或其它这样的命令集发送到表面处理阵列76中的每个涂布器组件的涂布器头82，以便将表面处理层 61涂布到轮廓表面48上。
另外，用户能够查看由输入/输出端136上的传感器96收集的数据，并且如果需要的话，将对从控制器134发送的控制信号命令的调节输入到表面处理组件60。在一些实施例中，控制和通信系统132能够通过在表面处理组件60和控制和通信系统132之间建立的双向通信链路对表面处理组件60进行实时调节。
现在参考图9并且继续参考图1至图7，图9示出了处理轮廓表面的示例性表面处理方法或过程140的流程图。在轮廓表面处理过程140的第一框142中，准备了具有轮廓表面48的结构(诸如飞机机身24)用于表面处理并且将其定位在工作区域50中。在一个非限制性实例中，表面准备包括去除轮廓表面48上的任何保护性或预先涂覆的涂层，掩蔽轮廓表面48的不被处理的某些区域，打磨、清洁和干燥轮廓表面48，以及在处理轮廓表面48之前所需的任何其它表面准备。此外，在轮廓表面处理过程140开始之前，包括轮廓表面48的结构(即，机身24)被移动到工作区域50内的处理位置。在一个非限制性实例中，机身24通过一个或多个 AGV 52被运送到工作区域50中并且被输送到鼻部支撑结构54、中心支撑结构56和/或用于支撑机身24的其他支撑结构。在轮廓表面处理过程 140期间，机身24由鼻部支撑结构54和中心支撑结构56、一个或多个 AGV 52以及可能需要的任何其它支撑结构支撑。
在轮廓表面处理过程140的下一框144中，表面处理组件60定位在工作区域50内，并且沿着机身24的轮廓表面48进行调节和对准。在一个非限制性实例中，在调节和对准表面处理组件60期间，安装在或以其他方式结合在表面处理组件60上的至少一个传感器96被配置成扫描和收集轮廓表面48的表面形貌数据。表面形貌数据被发送到控制和通信系统132的控制器134并由其接收，并且控制器134将控制信号发送到表面处理组件60，其对可调节基座68和表面处理阵列76进行调节。另外，由至少一个传感器96收集的数据由控制器134用来产生并发送控制信号到表面处理阵列76的多个涂布器组件74中的每一个。由多个涂布器组件74 中的每一个接收的控制信号进行调节以确保表面处理层61的均匀涂布。例如，调节每个涂布器组件74以保持每个涂布器头82和轮廓表面48之间的垂直的方位和每个涂布器头82和轮廓表面48之间的合适的分配间隙。但是，根据需要做出其他调节以确保表面处理层61的均匀涂布。
根据下一个方框146，在涂布表面处理层61之前，执行调节检查以确认表面处理组件60相对于轮廓表面48被适当调节和对齐。在一些实施例中，调节检查包括确认轮廓表面48和每个涂布器组件74之间的合适的分配间隙。另外，调节检查确认每个涂布器组件74相对于轮廓表面48处于垂直或正交方位。未能相对于轮廓表面48对表面处理组件60进行适当的调节和对准将导致表面处理层61的不均匀涂布或其他这样的缺陷。因此，如果检查不符合输入到控制器134中的一组预先确定的调节标准，则表面处理组件60继续对表面处理阵列76的多个涂布器组件74中的每一个进行调节和对准，以校正任何调节误差。在一些实施例中，表面处理组件的操作员或其他使用者将被通知调节误差，并且能够通过将命令或其它这样的指令输入到控制和通信系统132的输入/输出端136来校正表面处理组件 60的调节和对准。
一旦表面处理组件60被适当地调节和对准，则在下一框148中，表面处理组件60开始涂布表面处理层61。表面处理层61包括多个保护性和准备材料和涂层中的至少一种，诸如但不限于表面保护涂层、粘合促进涂层、底漆涂层、底涂层、溶胶-凝胶涂层、顶层涂层、装饰性涂装涂层、透明涂层和/或其他保护性和/或准备涂料。在一些实施例中，表面处理组件60开始在交通工具20的尾部28处涂布表面处理层61，并朝向机身24 的鼻部46移动。随着表面处理组件60沿着机身24移动，每个涂布器组件74分配多个保护性和准备性涂层中的一个，诸如但不限于表面保护涂层、粘合促进涂层、底漆涂层、底涂层、溶胶-凝胶涂层、顶层涂层、装饰性涂装涂层、透明涂层和/或其它保护性和/或准备性涂层。可替代地，表面处理组件60在尾部28和鼻部46之间的中间位置处开始涂布表面处理层61，并且表面处理组件60在被导向的位置处分配表面处理层61。
在下一框150中，随着表面处理组件60沿着轮廓表面48移动，附接到涂布器组件74或表面处理组件60的一部分的传感器96继续扫描并收集轮廓表面48形貌的数据。在一些实施例中，由传感器96收集的数据由控制器134进行分析，以在其分配表面处理层61时对表面处理组件60做出实时调节。例如，每个涂布器组件74被独立地调节以保持相对于轮廓表面48的垂直方位或正交方位。此外，随着表面处理组件60沿着机身24 的轮廓表面48继续移动时，控制器134继续接收和分析由多个表面处理组件传感器90收集的表面形貌数据。
结果，在下一个框152中，控制和通信系统132的控制器134和其他组件连续执行对准检查，以确认每个涂布器组件74被适当地调节、对准和定向。在一些实施例中，如果一个或多个涂布器组件74缺少调节、对准和/或定向，则表面处理组件60将重新调节这些涂布器组件74。例如，控制器134将向每个涂布器组件74发送控制信号并且指示每个涂布器组件74的涂布器致动设备138(即，线性致动设备98或微轮致动设备114) 进行必要的调节和重新对准。
在下一框154中，如果确定表面处理阵列76缺少对准，则表面处理组件60停止沿着机身24的轮廓表面48移动，以便执行重新调节。在一些实施例中，轮廓表面处理过程140返回到框152以用于对每个涂布器组件74的重新调节和重新对准。在替代实施例中，表面处理组件60以较慢的速度继续沿着轮廓表面48移动，以执行每个涂布器组件74的重新调节和重新对准。
如果表面处理组件60通过连续调节、对准和定向检查，则在下一个框156中，随着表面处理组件60沿着轮廓表面48移动，表面处理组件60 将继续分配表面处理层61。在下一个框158中，当表面处理组件60到达鼻部46或沿着机身24的其他预定的停止点时，控制器134确定是否需要另一表面涂层。如果需要另一涂层，则在一个非限制性实例中，轮廓表面处理过程140返回到框144，并且表面处理组件60定位在指定的开始位置 (即，鼻部46、尾部28或替代的预定起点)，并且准备沿着机身24的轮廓表面48分配下一个涂层。在一些实施例中，相同的表面处理组件60用于涂布表面处理层61的后续涂层或层，并且重复涂布过程，直到构成表面处理层61的所有涂层或层已经涂布到轮廓表面48。可替代地，在其他实施例中，使用一个或多个附加的表面处理组件60或其他表面处理设备将后续层涂布到轮廓表面48。一旦构成了表面处理层61的所有所需的涂层或层已经被涂布，则在下一框160中，表面处理过程被确定为完成，并且机身24移动到下一个制造或维修步骤。
虽然已经针对某些特定实施例给出并提供了上述详细描述，但是应当理解，本公开的范围不应该限于这些实施例，而是简单地为实现和最佳模式目的提供这些实施例。本公开的宽度和精神比所具体公开的并包含在所附权利要求内的实施例更广泛。此外，虽然结合某些具体实施例描述了一些特征，但是这些特征并不限于仅与其描述的实施例一起使用，而是可与结合替代实施例公开的其它特征一起使用或与分开使用。

Claims (10)

1.一种用于处理轮廓表面的涂布器组件，所述涂布器组件包括：
附接框架，被配置为固定和定位涂布器头，所述涂布器头被配置为对所述轮廓表面施加表面处理；
至少一个传感器，可操作地耦接到所述附接框架并且被配置为扫描所述轮廓表面并产生轮廓数据集；以及
涂布器致动器，可操作地耦接到所述附接框架并且被配置为操纵所述附接框架，使得所述涂布器组件保持所述涂布器组件相对于所述轮廓表面的方位，
其中，所述涂布器致动器进一步包括第一轮和第二轮，所述第一轮具有可操作地耦接到所述涂布器致动器的万向架的表面的第一圆周表面，所述第二轮具有可操作地耦接到所述万向架的表面的第二圆周表面，并且所述第一轮和所述第二轮由电机可旋转地驱动，以使所述附接框架围绕所述涂布器组件的轴线旋转，从而根据所述轮廓表面保持所述涂布器组件的所述方位。
2.一种用于处理轮廓表面的表面处理阵列，所述表面处理阵列包括：
可调节基座，具有至少第一半径和第二半径；
多个根据权利要求1所述的涂布器组件，耦接到所述可调节基座；
可调节基座致动器，可操作地耦接到所述可调节基座并且被配置为在至少所述第一半径和所述第二半径之间操纵所述可调节基座以及
控制器，通信地耦接到所述可调节基座致动器并被编程以操作所述可调节基座致动器以在至少所述第一半径和所述第二半径之间操纵所述可调节基座，并且选择性地操作每个涂布器组件以对所述轮廓表面施加表面处理。
3.根据权利要求2所述的表面处理阵列，其中，所述控制器通信地耦接到所述涂布器致动器和每个传感器，并且所述控制器被进一步配置为基于所述轮廓数据集来操作每个涂布器组件。
4.根据权利要求3所述的表面处理阵列，其中，每个传感器包括被配置为扫描所述轮廓表面以产生所述轮廓数据集的表面扫描激光器，并且所述轮廓数据集包括轮廓表面外形和每个涂布器组件与所述轮廓表面之间的距离。
5.根据权利要求2所述的表面处理阵列，其中，所述第一轮的第一圆周表面垂直于所述第二轮的第二圆周表面定向，并且所述第一轮和第二轮由所述电机独立地驱动，使得所述万向架使所述附接框架围绕多个旋转自由度旋转，从而保持每个涂布器组件相对于所述轮廓表面的方位。
6.根据权利要求2所述的表面处理阵列，其中，每个涂布器头包括喷墨打印头，所述喷墨打印头被配置为将所述表面处理施加到所述轮廓表面，并且所述表面处理包括装饰层。
7.一种用根据权利要求2至6中任一项所述的表面处理阵列处理轮廓表面的方法，所述方法包括：
在所述可调节基座上提供多个所述涂布器组件，多个所述涂布器组件中的每个涂布器组件被配置为对所述轮廓表面施加表面处理；
确定所述轮廓表面的现有形状；
基于所确定的所述轮廓表面的现有形状，用所述可调节基座致动器将所述可调节基座操纵到期望的基座轮廓，从而相对于所述轮廓表面定位每个涂布器组件；
操纵可操作地耦接到每个涂布器组件的所述涂布器致动器，以保持每个涂布器组件相对于所述轮廓表面的方位；以及
选择性地操作多个所述涂布器组件以沿着所述轮廓表面施加所述表面处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，操纵所述涂布器致动器包括使每个附接框架围绕相关联的涂布器组件的轴线旋转。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，确定所述轮廓表面的现有形状包括用所述至少一个传感器扫描所述轮廓表面以产生轮廓数据集。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，每个涂布器组件包括喷墨打印头，并且选择性地操作多个所述涂布器组件包括沿着所述轮廓表面涂布装饰层。
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