CN110694813A - 自主行走智能喷涂装置及纠偏方法、喷涂质量监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自主行走智能喷涂装置及纠偏方法、喷涂质量监控方法,包括依次连接的移动平台I和移动平台II，还包括：设置于所述移动平台I上的增压系统，用于使涂料获得高压；设置于所述移动平台I或者移动平台II上的控制系统，用于接收和发送指令；驱动系统，设置于所述移动平台II底部，用于使所述移动平台II移动；质量检测系统，设置于所述移动平台I或者移动平台II上，与所述控制系统连接，用于保证喷涂施工的质量；喷涂装置，设置于所述移动平台II远离所述移动平台I的一端，用于实施喷涂施工。本发明开发了一种自主行走智能喷涂装置，其能有效减少施工质量对人员的依赖性，显著提高了施工质量，且整个设备具有自主行走功能，施工灵活方便。

Description

自主行走智能喷涂装置及纠偏方法、喷涂质量监控方法

技术领域

本发明涉及自动化领域，具体的，涉及自主行走智能喷涂装置及其纠偏方法、喷涂质量监控方法。

背景技术

钢桥面防水是解决桥面板防腐安全及使用耐久性的有效措施，国内二十几年钢桥面防水铺装施工经验表明，甲基丙烯酸树脂防水涂料具有施工方便、材料性能突出、使用耐久性好的优点，现已广泛应用于各种钢桥面防水铺装。以国外相同材料成功应用经验来看，甲基丙烯酸树脂防水涂料基本能达到与桥面板钢结构同寿命的使用要求，然而，近年国内已经出现了极少数桥梁钢桥面铺装因甲基丙烯酸树脂防水涂料层间剥离导致的铺装破损病害，修补发现，此时大面积甲基丙烯酸树脂防水涂料并未出现显著劣化，究其原因，破坏来源于局部防水涂料施工质量缺陷处，比如两层甲基丙烯酸树脂防水涂料中出现了层厚偏差较大的情况，过薄和过厚的地方均存在材料固化不良的情况，过薄材料不能有效固化，过厚材料生热爆聚固化强度不足；另外施工基面温度过高，材料表面固化不良，给层间粘接制造了弱界面等，这些都是显著影响材料使用耐久性的施工质量缺陷。

目前，为尽量减少上述施工质量缺陷的发生，更多的还是依赖对施工人员的管理，面对诸如钢桥面板甲基丙烯酸树脂防水涂料喷涂工序，往往需求人员较多，人员配合协作频繁，工作劳动强度大，且材料飞散对人员健康具有明显危害的情况下，常常不得已以进度要求为主、质量次之来进行控制。鉴于此，钢桥面板防水涂料自动化喷涂需求应运而生。

中国专利CN 205399217 U公开了一种桥面喷涂装置，其在沿桥宽方向设置了支撑架，支撑架两端底部安装有车轮，支撑架上方设置可朝支撑架两端移动的喷涂装置，该喷涂装置可实现对桥面的自动化喷涂，提高喷涂效率，节约人工成本，并可避免涂料对人体的伤害。该装置基本实现了桥面防水自动化喷涂目的，但搭载设备体量较大，安装精度及牢靠性均可能影响到施工质量，同时施工完毕后设备清理回收困难，资源浪费大，同时该喷涂设备缺乏施工质量控制环节，即使和人工喷涂一样采用事后控制，施工缺陷发生后依然无法弥补。

中国专利CN 207032048 U公开了一种钢桥面自动喷涂施工系统，其采用桁架搭载横向轨道，喷涂装置设置在横向轨道之上，可沿轨道朝两端移动，桁架的两端底部设置有行走履带，该设备也可实现对桥面的自动化喷涂，且设备的行走稳定性好于中国专利CN205399217 U中车轮式的行走方式，但同样存在搭载设备体量较大，施工完毕后设备清理回收困难，资源浪费大，缺乏施工质量缺陷的实时监控与纠偏措施。

中国专利CN 208449663 U公开了一种双组份防水涂料智能喷涂机，该设备通过集成雷达、摄像等感知传感器，实现了设备的自主灵活移动，省时省力，对于喷涂效果也安装了第二摄像头进行观测，该设备的智能性具有较大的改观，同时对喷涂效果有了基本的观测，但并不能有效监测出大多数施工质量缺陷，仅对于明显的漏涂提供了事后补救的依据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供自主行走智能喷涂装置及纠偏方法、喷涂质量监控方法，针对涂料喷涂存在的施工质量缺陷、人员健康伤害等问题，提供一种智能性的解决方案，减少人员主观控制，采用智能监控方式实现实时发现缺陷实时补救的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

自主行走智能喷涂装置,包括依次连接的移动平台I和移动平台II，还包括：

设置于所述移动平台I上的增压系统，用于使涂料获得高压；

设置于所述移动平台I或者移动平台II上的控制系统，用于接收和发送指令；

驱动系统，设置于所述移动平台II底部，用于使所述移动平台II移动；

质量检测系统，设置于所述移动平台I或者移动平台II上，与所述控制系统连接，用于保证喷涂施工的质量；

喷涂装置，设置于所述移动平台II远离所述移动平台I的一端，用于实施喷涂施工。

进一步，所述增压系统包括通过连接气管连接的空压机和高压无气喷涂机。

进一步，所述控制系统包括逻辑编程处理器PLC系统控制柜，所述逻辑编程处理器PLC系统控制柜连接有导航系统和行走速度角度传感器。

进一步，所述喷涂装置通过连接组件与所述移动平台II连接。

进一步，所述连接组件包括沿着所述移动平台II后退方向依次连接的挡板和导轨，所述导轨上设置可以沿着所述导轨轴向方向往复运动的竖向导杆。

进一步，所述竖向导杆远离所述横向导轨一侧连接有横杆，所述横杆连接有喷涂装置。

进一步，所述质量检测系统包括质量检测设备集成柜，所述质量检测设备集成柜连接有风速测量设备、钢板基面温湿度测量设备和设置在所述横杆上，位于所述喷涂装置一侧的非接触式在线涂膜厚度测试仪。

进一步，所述驱动系统在所述移动平台II或者移动平台I的后退方向依次包括从动轮、转向轮和驱动轮，所述驱动轮连接有减速驱动电机，所述转向轮连接有速度角度微调控制模块和转向电机，用于调整移动的角度。

基于上文，所述纠偏方法具体为：

行走速度角度传感器将行走的速度或者角度与导航控制器设定的原行走轨迹的具体偏差值通过编码器上传至逻辑编程处理器PLC控制系统，逻辑编程处理器PLC控制系统根据具体偏差值将调整指令下发至减速驱动电机或者速度角度微调控制模块，以调整行进速度或者行进角度。

基于上文，所述喷涂质量监控方法具体为：

非接触式在线涂膜厚度测试仪将检测到的喷涂的厚度信息实时上传至逻辑编程处理器PLC控制系统，当逻辑编程处理器PLC控制系统判断为正偏差时，则下发指令至减速驱动电机和喷涂装置，用以加快行走速度和降低喷涂流量；当逻辑编程处理器PLC控制系统判断为负偏差时，则下发指令至速度角度微调控制模块和喷涂装置，以改变行进角度，对产生负偏差的喷涂段重新喷涂。

本发明的有益效果是：

本发明开发了自主行走智能喷涂装置，其能有效减少施工质量对人员的依赖性，施工参数实时可控，显著提高了施工质量，且整个设备具有自主行走功能，施工灵活方便，同时，本发明基于该装置，设计了纠偏方法和喷涂质量控制方法，出现误差可及时纠偏和改变喷涂质量。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为自主行走智能喷涂装置结构示意图；

图2为双组份高压无气喷涂机结构示意图；

图3为自主行走智能喷涂装置工作示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提出了自主行走智能喷涂装置，用于喷涂钢桥面，包括移动平台I和移动平台II，本实施例选择载运货车15为移动平台I，自主导引车AGV 19为移动平台II，还包括设置于载运货车15上的增压系统，用于使涂料获得高压；设置于自主导引车AGV19的控制系统，用于接收和发送指令；驱动系统，设置于自主导引车AGV 19底部，用于使自主导引车AGV 19移动；质量检测系统，设置于自主导引车AGV 19上，与控制系统连接，用于保证喷涂施工的质量；喷涂装置，设置于自主导引车AGV 19远离载运货车15的一端，用于实施喷涂施工，本实施例中，喷涂装置包括2个沿桥面纵向并联设置两台喷枪32，纵向间距20～60cm，喷枪32设置于横杆30上，横杆30通过依次连接的挡板26、导轨28、竖向导杆29与自主导引车AGV 19的一端连接，竖向导杆29高度60～80cm，可通过滑动竖向导杆29在导轨28上的位置改变喷枪32离地高度，离地高度范围为25～75cm。喷枪32为双组份高压无气自动喷枪，喷嘴采用扁型喷嘴，喷出形状呈扇形，为配合后续喷涂设备的自动清洗，优先采用旋转自清洗喷嘴。

作为进一步改进，增压系统包括通过连接气管连接的空压机17和双组份高压无气喷涂机18，空压机17远离双组份高压无气喷涂机18的一侧设置装载甲基丙烯酸树脂防水涂料材料储罐16，其中空压机17为双组份高压无气喷涂机18的动力设备，两者通过接气管33连通。

如图2所示，双组份高压无气喷涂机18，包括A料进料泵7和B料进料泵6，A料进料泵7出口通过A料喷漆管13连接分料器11，B料进料泵6出口通过B料喷漆管10连接分料器11，分料器11通过管路34连接喷枪32；A料进料泵7与分料器11之间设置A料加压泵8，B料进料泵6与分料器11之间设置B料加压泵9；的A料加压泵8和B料加压泵9由同一个加压空气泵5加压；A料喷漆管13与B料喷漆管10直接与分料器11连接，并在分料器11中混合；A料喷漆管13合并前通过管路连接溶剂清洗泵14，B料喷漆管10合并前通过管路连接溶剂清洗泵14；A料喷漆管13和B料喷漆管10上设置阀门2；A料喷漆管13与溶剂清洗泵14连接支管上设置阀门2，B料喷漆管10与溶剂清洗泵14连接支管上设置阀门2；A料进料泵7、B料进料泵6、溶剂清洗泵14均为柱塞泵且由空气泵驱动；喷涂系统中的所有空气泵的空气进口分别连接管路，这些管路再合并为一条管路与外界大气连通，该条合并后的管路上设置阀门2和油过滤器3；各空气泵的空气进口连接的合并前的管路上分别设置阀门2和气压表4；A料喷漆管和B料喷漆管10上分别设置压力表。

作为进一步改进，控制系统包括逻辑编程处理器PLC系统控制柜20，逻辑编程处理器PLC系统控制柜20连接有导航系统21和行走速度角度传感器22，导航系统21采用全球定位导航系统GPS结合激光定位扫描系统、惯性导航系统、视觉定位导航系统或航位推算系统组成，GPS导航提供绝对的位置信息，辅助导航系统补偿GPS导航出现的误差和信号断续点，从而保证车载平台行走轨迹的精确性。全球定位导航系统GPS采用载波相位差分进行实时定位，可消除系统中固有的卫星误差、星历误差、电离层误差和对流层误差等，进而提高定位精度，达到±0.02m。导航系统21主要用于设定行走轨迹；行走速度角度传感器22用于感知行进途中的行走速度和角度，通过导航系统21对自主导引车AGV 19行走速度角度传感器22采集到的信息进行比对，实时调整，保证自主导引车AGV 19行走轨迹的准确性，从而保证喷涂涂膜的覆盖均匀性。

作为进一步改进，质量检测系统包括质量检测设备集成柜24，质量检测设备集成柜24连接有风速测量设备25、钢板基面温湿度测量设备27和设置在横杆30上，位于喷涂装置一侧的非接触式在线涂膜厚度测试仪31，用于实时喷涂已完成工作面之上，在喷涂完成的同时，非接触式在线涂膜厚度测试仪31即可测试出喷涂厚度值，出现偏差可实时调整，非接触式在线涂膜厚度测试仪31，其采用红外光学测试原理，通过标准物标定时获得材料固化过程中的热性质，实时采集涂膜热性质直接得出涂膜干膜厚度。还包括喷涂设备压力表、电磁阀流量计和车载平台移动速度测试表。逻辑编程处理器PLC系统控制柜20与质量检测设备集成柜24之间搭载废料和清洗溶剂储罐23。

作为进一步改进，驱动系统在自主导引车AGV 19的后退方向依次包括2个从动轮37、1个转向轮36和2个驱动轮35，驱动轮35连接有减速驱动电机，用于提供驱动动力，转向轮36连接有速度角度微调控制模块和转向电机，两者配合用于调整移动的角度，速度角度微调控制模块采用不易受外界干扰的稳定的速度角度传感器采集速度、角度信息。自主导引车AGV19沿桥面横向移动喷涂时采用驱动轮35驱动，自主导引车AGV 19转向前移时采用转向轮36驱动、驱动轮35辅助。

作为进一步改进，基于上文，纠偏方法具体为：

行走速度角度传感器22将行走的速度或者角度与导航系统21设定的原行走轨迹的具体偏差值通过编码器上传至逻辑编程处理器PLC控制系统，逻辑编程处理器PLC控制系统根据具体偏差值将调整指令下发至减速驱动电机或者速度角度微调控制模块，以调整行进速度或者行进角度。

作为进一步改进，基于上文，喷涂质量监控方法具体为：

非接触式在线涂膜厚度测试仪31将检测到的喷涂的厚度信息实时上传至逻辑编程处理器PLC控制系统，当逻辑编程处理器PLC控制系统判断为正偏差时，则下发指令至减速驱动电机和喷涂装置，用以加快行走速度和降低喷涂流量；当逻辑编程处理器PLC控制系统判断为负偏差时，则下发指令至速度角度微调控制模块和喷涂装置，以改变行进角度，对产生负偏差的喷涂段重新喷涂。

本发明的实施过程为：

步骤1：按照图1安装好喷涂设备，然后根据桥面位置、形状、尺寸信息，并结合甲基丙烯酸树脂防水涂料喷涂工艺，设置好喷涂程序及控制参数，包括空压机17进气压力、提料泵压力、流量、涂料喷幅宽度、走枪速度或自主导引车AGV 19移动速度；

步骤2：设备清洗与试喷，喷枪32预先人工清洗后安装至喷涂装置上，将自动喷嘴扳至清洗位，开启清洗泵，进行设备自动清洗，清洗完毕空喷结束后进行试喷。试喷时先设定拟定的喷涂线路，采用非接触式在线涂膜厚度测试31测定干膜厚度，达到拟定干膜厚度后固定上述参数，并确定流量与走枪速度或自主导引车AGV 19的移动速度的关系，为后续提高喷涂效率提供控制参数；

步骤3：材料准备，将A、B组份材料分别搅拌均匀后分别装入各组分材料储罐中，并将储罐放置于装运货车15中，材料不足时工作人员及时补料；

步骤4：喷涂，按照上述试喷工艺参数进行设备设置，然后按照图3所示单运动物体单自由度喷涂控制，设备及材料准备一切就绪后，钢桥面防水自主行走智能喷涂装置从桥面横宽的一端开始，起始时自主导引车AGV 19固定，喷枪32从中心沿导轨28向边缘均匀喷涂，喷涂装置喷完边缘后喷嘴(电磁流量阀)关闭或调小，喷枪32立刻回到导轨28中心点，自主导引车AGV 19开始沿桥面横向匀速移动，此时喷枪32固定，到达另一端后，自主导引车AGV 19固定喷涂装置从中心沿导轨28向边缘均匀喷涂，喷完边缘后喷嘴(电磁流量阀)关闭或调小，喷涂装置立刻回到导轨28中心点，自主导引车AGV 19开始沿桥面纵向移动搭接喷福宽度，而后自主导引车AGV 19停止，喷枪32从中心沿导轨28向边缘均匀喷涂，喷完边缘后喷嘴(电磁流量阀)关闭或调小，喷涂装置立刻回到导轨28中心点，自主导引车AGV 19开始沿桥面横向匀速移动，如此往复，完成全桥面的喷涂工作。

步骤5：设备清洗，施工中断或结束时，先关闭加压空气泵和物料管路，卸完压力后将自动喷嘴扳至清洗位，开启清洗泵，进行设备自动清洗，清洗完毕后进行空喷，彻底排空清洗溶剂，清洗溶剂及废料采用废料和清洗溶剂回收系统处理，通过过滤、沉淀的方式分离出滤渣和干净溶剂，将滤渣作为固废积存，干净溶剂重新打回溶剂罐备用，完工后积存的滤渣按照环保标准统一处理。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.自主行走智能喷涂装置,其特征在于：包括依次连接的移动平台I和移动平台II，还包括：

设置于所述移动平台I上的增压系统，用于使涂料获得高压；

设置于所述移动平台I或者移动平台II上的控制系统，用于接收和发送指令；

驱动系统，设置于所述移动平台II底部，用于使所述移动平台II移动；

质量检测系统，设置于所述移动平台I或者移动平台II上，与所述控制系统连接，用于保证喷涂施工的质量；

喷涂装置，设置于所述移动平台II远离所述移动平台I的一端，用于实施喷涂施工。

2.根据权利要求1所述的自主行走智能喷涂装置，其特征在于：所述增压系统包括通过连接气管连接的空压机和高压无气喷涂机。

3.根据权利要求1所述的自主行走智能喷涂装置，其特征在于：所述控制系统包括逻辑编程处理器PLC系统控制柜，所述逻辑编程处理器PLC系统控制柜连接有导航系统和行走速度角度传感器。

4.根据权利要求1所述的自主行走智能喷涂装置，其特征在于：所述喷涂装置通过连接组件与所述移动平台II连接。

5.根据权利要求4所述的自主行走智能喷涂装置，其特征在于：所述连接组件包括沿着所述移动平台II后退方向依次连接的挡板和导轨，所述导轨上设置可以沿着所述导轨轴向方向往复运动的竖向导杆。

6.根据权利要求5所述的自主行走智能喷涂装置，其特征在于：所述竖向导杆远离所述横向导轨一侧连接有横杆，所述横杆连接有喷涂装置。

7.根据权利要求6所述的自主行走智能喷涂装置，其特征在于：所述质量检测系统包括质量检测设备集成柜，所述质量检测设备集成柜连接有风速测量设备、钢板基面温湿度测量设备和设置在所述横杆上，位于所述喷涂装置一侧的非接触式在线涂膜厚度测试仪。

8.根据权利要求1所述的自主行走智能喷涂装置，其特征在于：所述驱动系统在所述移动平台II或者移动平台I的后退方向依次包括从动轮、转向轮和驱动轮，所述驱动轮连接有减速驱动电机，所述转向轮连接有速度角度微调控制模块和转向电机，用于调整移动的角度。

9.基于权利要求1-8任一所述的自主行走智能喷涂装置的纠偏方法，其特征在于：所述纠偏方法具体为：

行走速度角度传感器将行走的速度或者角度与导航控制器设定的原行走轨迹的具体偏差值通过编码器上传至逻辑编程处理器PLC控制系统，逻辑编程处理器PLC控制系统根据具体偏差值将调整指令下发至减速驱动电机或者速度角度微调控制模块，以调整行进速度或者行进角度。

10.基于如权利要求1-8任一所述的自主行走智能喷涂装置的喷涂质量监控方法，其特征在于：所述喷涂质量监控方法具体为：

非接触式在线涂膜厚度测试仪将检测到的喷涂的厚度信息实时上传至逻辑编程处理器PLC控制系统，当逻辑编程处理器PLC控制系统判断为正偏差时，则下发指令至减速驱动电机和喷涂装置，用以加快行走速度和降低喷涂流量；当逻辑编程处理器PLC控制系统判断为负偏差时，则下发指令至速度角度微调控制模块和喷涂装置，以改变行进角度，对产生负偏差的喷涂段重新喷涂。

Images