CN110331858B - 一种高层建筑涂装平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高层建筑外墙的涂装平台，集中供料供气组件设于待涂装高层建筑顶层；建筑吊篮悬架固定在待涂装高层建筑顶层；伺服横向移动导轨组件固定安装在建筑吊篮的前面顶部内侧；涂装组件固定安装在导轨移动件上；扫描模块的深度广角摄像头一和二固定安装在喷枪夹持件顶部，并位于喷枪的左右两侧；陀螺仪模块固定安装在建筑吊篮的底部正中处；多旋翼系统组件固定安装在建筑吊篮的底部四周。本发明的涂装平台，搭载有升降编码器、伺服横向移动导轨、六轴机械臂、深度广角摄像头、陀螺仪、快拆多旋翼系统、无线通讯、无线远程监控等智能组件，通过搭配相关喷枪可取代人工在高空中完成建筑外墙底漆、中涂漆、多彩漆、真石漆、面漆等涂装作业。

Description

一种高层建筑涂装平台
技术领域
本发明涉及建筑施工器械仪器，具体地，涉及一种高层建筑涂装平台。
背景技术
目前，高层建筑外墙涂装通常采用高空悬挂吊篮人工施工的作业方式。涂装材料含有大量对人体有害成分。高空涂装作业对工人专业要求高，劳动强度大，具有相当程度的危险性。另外建筑工地人员流动性大，管理困难，工人老龄化且少有年轻劳动力补充，外墙涂装行业面临有工人数目严重供不应求的尴尬处境。
目前高层建筑外墙智能涂装机器人平台种类极少，功能单调，智能化程度低，作业质量不稳定，人为介入多，高空悬挂平稳性差、无断电保护、难以应对复杂场景复杂涂装对象，单机使用且对操作人员有较高的专业要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种功能丰富，智能化程度高，作业质量稳定，人为介入少，高空悬挂姿态可实时监测并调整，断电保护，适用于复杂环境复杂涂装对象，可大规模集群应用的高层建筑外墙涂装平台。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高层建筑外墙的涂装平台，包括：
下位机组件，用于平台物理动作远程实时监控并回传上位机组件；
上位机组件，用于与所述下位机组件通讯获取平台状态信息作出相关判断并发出相应动作指令；
无线通讯模块，用于为所述上位机组件与所述下位机组件提供无线通讯信号；
集中供料供气组件，用于涂装作业远程集中供料、供气；
建筑吊篮组件，包括：建筑吊篮悬挂架一、建筑吊篮悬挂架二和建筑吊篮；
伺服横向移动导轨组件，用于承载涂装组件，并提供横向往复运动；
涂装组件，用于墙面涂装作业；
扫描模块，包括深度广角摄像头一和二，深度广角摄像头一用于喷前墙面扫描建模获取墙面初始形态信息并反馈回下位机，深度广角摄像头二用于喷后墙面扫描建模获取墙面喷后漆面形态信息并反馈回所述下位机组件；
陀螺仪模块，用于实时监测所述建筑吊篮高空悬挂姿态并反馈回所述下位机组件；
多旋翼系统组件，用于实时调整所述建筑吊篮高空悬挂姿态，保持平台高空平稳；
所述集中供料供气组件设于待涂装高层建筑顶层；所述建筑吊篮悬架固定在待涂装高层建筑顶层，向下悬垂主副各二根钢丝绳，包括二根主钢丝绳和二根副钢丝绳；所述伺服横向移动导轨组件通过导轨安装件固定安装在所述建筑吊篮的前面顶部内侧；所述涂装组件的六轴机械臂固定安装在所述导轨移动件上；所述扫描模块的深度广角摄像头一和深度广角摄像头二固定安装在喷枪夹持件顶部，并位于喷枪的左右两侧；所述陀螺仪模块固定安装在所述建筑吊篮的底部正中处；所述多旋翼系统组件固定安装在所述建筑吊篮的底部四周；所述无线通讯模块，包括无线收发器一和无线收发器二，所述无线收发器一磁吸在平台电控箱顶部表面上，所述无线收发器二随机放置于所述上位机组件旁，为所述上位机组件和所述下位机组件提供无线通讯信号。
其进一步技术方案为：所述集中供料供气组件，包括压力料罐、气泵、输气管和输料管，通过所述输料管和所述输气管集中向下为涂装作业供料供气。
其进一步技术方案为：建筑吊篮组件，包括建筑吊篮悬架一和二、主钢丝绳一和二、副钢丝绳一和二、建筑吊篮、升降电机一和二、安全锁一和二、升降编码器一和二；所述升降电机一和所述升降电机二通过螺栓固定连接在建筑吊篮内部左右两侧；所述二根主钢丝绳分别穿过所述升降电机一和所述升降电机二，且所述二根主钢丝绳分别与所穿过的电机内部滚轮绳槽啮合；所述二根副钢丝绳分别穿过安全锁一和安全锁二；所述升降电机加装升降编码器用于记录电机内部滚轮的回转圈数并反馈回所述下位机组件。
其进一步技术方案为：伺服横向移动导轨组件，包括导轨模组、导轨安装件、导轨移动件、隔离罩、伺服电机、限位开关一和二、坦克链、坦克链托槽。
其进一步技术方案为：涂装组件包括六轴机械臂、喷枪、微型气缸、喷枪夹持件、供气管一和二；所述喷枪通过喷枪夹持件固定安装在六轴机械臂的第六关节上，所述喷枪底部外接供料管；所述微型气缸通过螺栓固定安装在所述喷枪夹持件的底部，气缸活塞与喷枪压柄零压力接触，微型气缸底部外接供气管一和供气管二，通过所述供气管一、供气管二的进气排气控制气缸活塞的伸缩，从而控制喷枪的开关。
其进一步技术方案为：多旋翼系统组件，包括若干副螺旋桨支架和若干副螺旋桨。
其进一步技术方案为：下位机组件，包括UPS不间断电源、建筑吊篮电控箱、平台电控箱、无线远程监控，用于远程实时监控平台所有物理动作并回传上位机；所述建筑吊篮底部左右两侧各对称安装一副螺旋桨，所述建筑吊篮底部前面中央处安装一副螺旋桨，所述建筑吊篮底部后面左右对称安装两幅螺旋桨；UPS不间断电源通过螺栓固定安装在建筑吊篮内，为平台提供断电保护；所述建筑吊篮电控箱通过螺栓固定安装在所述建筑吊篮后面顶部内侧，为平台提供外接电源；所述平台电控箱通过螺栓固定安装在建筑吊篮内部左侧，用于平台电气控制、接收和处理升降编码器、扫描模块、陀螺仪模块反馈信息。
其进一步技术方案为：所述建筑吊篮左右两侧升降电机各加装有一个升降编码器，记录电机内部滚轮的回转圈数并反馈回下位机。
其进一步技术方案为：建筑吊篮内搭载有伺服横向移动导轨，承载涂装组件，并提供横向往复运动。
其进一步技术方案为：所述上位机组件设置于远离施工现场，通过所述无线通讯模块与所述下位机组件通讯，获取平台状态信息作出相关判断发出相应动作指令。
与现有技术相比的有益效果：
本发明提供的一种高层建筑外墙涂装平台，基于将集中供料供气组件、建筑吊篮组件、伺服横向移动导轨组件、涂装组件、扫描模块、陀螺仪模块、多旋翼系统组件、上、下位机组件和无线通讯模块，众多功能组件及模块集成作业的技术特征，具有涂装平台智能化程度高、功能众多、效率高、安全性高的优点，达到高空涂装作业去人化的目的，节省人力物力及时间成本。本发明提供的涂装平台，真正做到了智能升降、智能扫描、智能涂装和智能评估的全方位智能作业平台。平台内部可搭配不同类型或型号的喷枪以进行不同漆层的涂装，可大规模地集群应用于建筑高层外墙涂装行业。并且对作业人员的配置需求降低，工人操作专业性无硬性要求，对高空建筑行业具有深远影响。
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特性和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的高层建筑外墙涂装平台的整体结构示意图；
图2为图1所示结构的底部视角的结构视图；
图3为图1所示结构的后方视角的结构视图；
图4为伺服横向移动导轨组件轴测图；
图5为涂装组件放大后的结构轴测图；
图6为螺旋桨部分结构视图。
附图标记：
1 建筑吊篮悬架一 2 输料管
3 输气管 4 副钢丝绳一
5 主钢丝绳一 6 安全锁一
7 涂装组件 8 升降电机一
9 平台电控箱 10 建筑吊篮
11 多旋翼系统组件 12 升降编码器二
13 升降电机二 14 上位机组件
15 伺服横向移动导轨组件 16 安全锁二
17 主钢丝绳二 18 副钢丝绳二
19 气泵 20 建筑吊篮悬架二
21 压力料罐 22 建筑吊篮电控箱
23 无线收发器一 24 UPS不间断电源
25 陀螺仪模块 26 升降编码器一
27 隔离罩 28 限位开关一
29 导轨模组 30 坦克链托槽
31 导轨移动件 32 坦克链
33 限位开关二 34 伺服电机
35 深度广角摄像头一 36 喷枪
37 供气管一 38 供料管
39 供气管二 40 六轴机械臂
41 微型气缸 42 喷枪夹持件
43 深度广角摄像头二 44 螺旋桨安装架
45 螺旋桨
具体实施方式
在下面的具体描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实现，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1-6所示，本发明提供的一种高层建筑外墙涂装平台，包括集中供料供气组件，包括压力料罐21、气泵19、输气管3、输料管2等，用于涂装作业远程集中供料、供气；
建筑吊篮组件，包括建筑吊篮悬架一1和建筑吊篮悬架二20、主钢丝绳一5和主钢丝绳二17、副钢丝绳一4和副钢丝绳二18、建筑吊篮10、升降电机一8和升降电机二13、安全锁一6和安全锁二16、升降编码器一26和升降编码器二12等，用于搭载伺服横向移动导轨组件15、涂装组件7、扫描模块、陀螺仪模块25、多旋翼系统组件11、下位机组件等；
伺服横向移动导轨组件15，包括导轨模组29、导轨安装件、导轨移动件31、隔离罩27、伺服电机34、限位开关一28和限位开关二33、坦克链32、坦克链托槽30等，用于承载涂装组件7，并提供横向往复运动；
涂装组件7，包括六轴机械臂40、喷枪36、微型气缸41、喷枪夹持件42、供气管一37和供气管二39等，用于墙面涂装作业；
扫描模块，包括深度广角摄像头一35和深度广角摄像头二43，深度广角摄像头一35用于喷前墙面扫描建模获取墙面初始形态信息并反馈回下位机，深度广角摄像头二43用于喷后墙面扫描建模获取墙面喷后漆面形态信息并反馈回下位机；
陀螺仪模块25，用于实时监测建筑吊篮10高空悬挂姿态并反馈回下位机；
快拆多旋翼系统组件11，包括五副螺旋桨支架和五副螺旋桨45，用于实时调整建筑吊篮10高空悬挂姿态，保持平台高空平稳；
下位机组件，包括UPS不间断电源24、建筑吊篮电控箱22、平台电控箱9、无线远程监控等，用于为平台运行提供断电保护，吊篮电气控制，平台电气控制以及升降编码器、扫描模块、陀螺仪模块25反馈信息接收和处理，平台物理动作远程实时监控并回传上位机；
无线通讯模块，包括无线收发器一23和无线收发器二，无线收发器一23磁吸在平台电控箱9顶部表面上，无线收发器二随放在上位机旁，为上位机与下位机提供无线通讯信号；
上位机组件14，用于与下位机通讯获取平台状态信息作出相关判断并发出相应动作指令。
集中供料供气组件位于高层建筑顶层，通过输料管2和输气管3集中向下为涂装作业供料供气，本实施例中采用在建筑顶部集中向下为涂装作业供料供气方式；建筑吊篮悬架通过压放配重块固定在建筑顶层，向下悬垂主副各二根钢丝绳；升降电机一8和升降电机二13通过螺栓固定连接在建筑吊篮10的左右两侧；二条主钢丝绳分别穿过升降电机一8和升降电机二13，与电机内部滚轮绳槽啮合；二条副钢丝绳分别穿过安全锁一6和安全锁二16；升降电机加装升降编码器记录电机内部滚轮的回转圈数并反馈回下位机，建筑吊篮10左右两侧升降电机各加装有一个升降编码器，记录电机内部滚轮的回转圈数并反馈回下位机；建筑吊篮10内搭载有伺服横向移动导轨，承载涂装组件7，并提供横向往复运动，伺服横向移动导轨组件15通过导轨安装件固定安装在建筑吊篮10的前面顶部内侧。
涂装组件7的六轴机械臂40通过螺栓固定安装在导轨移动件31上，涂装组件7主体为六轴机械臂40，可模拟人工涂装作业的动作和姿态；喷枪36通过喷枪夹持件42固定安装在六轴机械臂的40第六关节上，喷枪36底部外接供料管38；微型气缸41通过螺栓固定安装在喷枪夹持件42的底部，气缸活塞与喷枪36压柄零压力接触，微型气缸41底部外接供气管一37和接供气管二39，通过供气管一37和供气管二39的进气排气控制气缸活塞的伸缩，从而控制喷枪36的开关；扫描模块的深度广角摄像头一35和二通过螺栓固定安装在喷枪夹持件42顶部位于喷枪36的左右两侧，深度广角摄像头一35用于喷前墙面扫描建模获取墙面初始形态信息并反馈回下位机，深度广角摄像头二43用于喷后墙面扫描建模获取墙面喷后漆面形态信息并反馈回下位机。
陀螺仪模块25通过螺栓固定安装在建筑吊篮10的底部正中处，用于实时监测建筑吊篮10高空悬挂姿态信息并反馈回下位机；多旋翼系统组件11通过螺旋桨安装架44和快拆螺栓固定安装在建筑吊篮10的底部四周，吊篮底部左右两侧各对称安装一副螺旋桨45，吊篮底部前面中央处安装一副螺旋桨45，吊篮底部后面左右对称安装两副螺旋桨45；UPS不间断电源24通过螺栓固定安装在建筑吊篮10内，为平台提供断电保护；建筑吊篮10电控箱通过螺栓固定安装在建筑吊篮10后面顶部内侧，为平台提供外接电源；平台电控箱9通过螺栓固定安装在建筑吊篮10内部左端，用于平台电气控制，接收和处理升降编码器、扫描模块、陀螺仪模块25反馈信息。
无线通讯模块，包括无线收发器一23和无线收发器二，无线收发器一23磁吸在平台电控箱9顶部表面上，无线收发器二随放在上位机旁，为上位机与下位机提供无线通讯信号；无线远程监控通过螺栓固定安装在建筑吊篮10后面顶部右端，用于远程实时监控平台物理动作并回传上位机；上位机远离施工现场，通过无线通讯模块与下位机通讯获取平台状态信息，作出相关判断并发出相应动作指令。
本发明提供的高层建筑外墙涂装平台，搭载有升降编码器、伺服横向移动导轨、六轴机械臂、深度广角摄像头、陀螺仪、快拆多旋翼系统、无线通讯模块、无线远程监控、UPS不间断电源等智能组件，通过搭配相关喷枪可取代人工在高空中智能稳定的完成建筑外墙底漆、中涂漆、多彩漆、真石漆、面漆等的涂装作业。且本发明的样机已设计制造成功，并已测试证明了其各项功能的可行性。
综上所述，本发明提供的一种高层建筑外墙涂装平台，基于将集中供料供气组件、建筑吊篮组件、伺服横向移动导轨组件、涂装组件、扫描模块、陀螺仪模块、多旋翼系统组件、上、下位机组件和无线通讯模块，众多功能组件及模块集成作业的技术特征，具有涂装平台智能化程度高、功能众多、效率高、安全性高的优点，达到高空涂装作业去人化的目的，节省人力物力及时间成本。本发明提供的涂装平台，真正做到了智能升降、智能扫描、智能涂装和智能评估的全方位智能作业平台。平台内部可搭配不同类型或型号的喷枪以进行不同漆层的涂装，可大规模地集群应用于建筑高层外墙涂装行业。并且对作业人员的配置需求降低，工人操作专业性无硬性要求，对高空建筑行业具有深远影响。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依照本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，包括：
下位机组件，用于平台物理动作远程实时监控并回传上位机组件；
上位机组件，用于与所述下位机组件通讯获取平台状态信息作出相关判断并发出相应动作指令；
无线通讯模块，用于为所述上位机组件与所述下位机组件提供无线通讯信号；
集中供料供气组件，用于涂装作业远程集中供料、供气；
建筑吊篮组件，包括：建筑吊篮悬挂架一、建筑吊篮悬挂架二和建筑吊篮；
伺服横向移动导轨组件，用于承载涂装组件，并提供横向往复运动；
涂装组件，用于墙面涂装作业；
扫描模块，包括深度广角摄像头一和二，深度广角摄像头一用于喷前墙面扫描建模获取墙面初始形态信息并反馈回下位机，深度广角摄像头二用于喷后墙面扫描建模获取墙面喷后漆面形态信息并反馈回所述下位机组件；
陀螺仪模块，用于实时监测所述建筑吊篮高空悬挂姿态并反馈回所述下位机组件；
多旋翼系统组件，用于实时调整所述建筑吊篮高空悬挂姿态，保持平台高空平稳；
所述集中供料供气组件设于待涂装高层建筑顶层；所述建筑吊篮悬架固定在待涂装高层建筑顶层，向下悬垂主副各二根钢丝绳，包括二根主钢丝绳和二根副钢丝绳；所述伺服横向移动导轨组件通过导轨安装件固定安装在所述建筑吊篮的前面顶部内侧；所述涂装组件的六轴机械臂固定安装在所述导轨移动件上；所述扫描模块的深度广角摄像头一和深度广角摄像头二固定安装在喷枪夹持件顶部，并位于喷枪的左右两侧；所述陀螺仪模块固定安装在所述建筑吊篮的底部正中处；所述多旋翼系统组件固定安装在所述建筑吊篮的底部四周；所述无线通讯模块，包括无线收发器一和无线收发器二，所述无线收发器一磁吸在平台电控箱顶部表面上，所述无线收发器二随机放置于所述上位机组件旁，为所述上位机组件和所述下位机组件提供无线通讯信号。
2.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，所述集中供料供气组件，包括压力料罐、气泵、输气管和输料管，通过所述输料管和所述输气管集中向下为涂装作业供料供气。
3.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，建筑吊篮组件，包括建筑吊篮悬架一和二、主钢丝绳一和二、副钢丝绳一和二、建筑吊篮、升降电机一和二、安全锁一和二、升降编码器一和二；所述升降电机一和所述升降电机二通过螺栓固定连接在建筑吊篮内部左右两侧；所述二根主钢丝绳分别穿过所述升降电机一和所述升降电机二，且所述二根主钢丝绳分别与所穿过的电机内部滚轮绳槽啮合；所述二根副钢丝绳分别穿过安全锁一和安全锁二；所述升降电机加装升降编码器用于记录电机内部滚轮的回转圈数并反馈回所述下位机组件。
4.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，伺服横向移动导轨组件，包括导轨模组、导轨安装件、导轨移动件、隔离罩、伺服电机、限位开关一和二、坦克链、坦克链托槽。
5.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，涂装组件包括六轴机械臂、喷枪、微型气缸、喷枪夹持件、供气管一和二；所述喷枪通过喷枪夹持件固定安装在六轴机械臂的第六关节上，所述喷枪底部外接供料管；所述微型气缸通过螺栓固定安装在所述喷枪夹持件的底部，气缸活塞与喷枪压柄零压力接触，微型气缸底部外接供气管一和供气管二，通过所述供气管一、供气管二的进气排气控制气缸活塞的伸缩，从而控制喷枪的开关。
6.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，多旋翼系统组件，包括若干副螺旋桨支架和若干副螺旋桨。
7.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，下位机组件，包括UPS不间断电源、建筑吊篮电控箱、平台电控箱、无线远程监控，用于远程实时监控平台所有物理动作并回传上位机；所述建筑吊篮底部左右两侧各对称安装一副螺旋桨，所述建筑吊篮底部前面中央处安装一副螺旋桨，所述建筑吊篮底部后面左右对称安装两幅螺旋桨；UPS不间断电源通过螺栓固定安装在建筑吊篮内，为平台提供断电保护；所述建筑吊篮电控箱通过螺栓固定安装在所述建筑吊篮后面顶部内侧，为平台提供外接电源；所述平台电控箱通过螺栓固定安装在建筑吊篮内部左侧，用于平台电气控制、接收和处理升降编码器、扫描模块、陀螺仪模块反馈信息。
8.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，所述建筑吊篮左右两侧升降电机各加装有一个升降编码器，记录电机内部滚轮的回转圈数并反馈回下位机。
9.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，建筑吊篮内搭载有伺服横向移动导轨，承载涂装组件，并提供横向往复运动。
10.根据权利要求1所述的一种高层建筑外墙的涂装平台，其特征在于，所述上位机组件设置于远离施工现场，通过所述无线通讯模块与所述下位机组件通讯，获取平台状态信息作出相关判断发出相应动作指令。
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