CN110843408A - 一种墙面自动绘图机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种墙面自动绘图机，包括行走装置、活动平台、剪叉架、笔盘、角度调整机构、位置调整装置、笔盘驱动机构、颜料供给装置及STM32控制板，活动平台设在行走装置的上方，剪叉架设在车架上且驱动活动平台升降。角度调整机构包括设在活动平台上的两个翻叠杆，每个翻叠杆的一侧设有第二电动推杆。位置调整装置设在两个翻叠杆之间，其两侧分别与两个翻叠杆转动相连。笔盘驱动机构设在位置调整装置顶部，笔盘设在笔盘驱动机构上，笔盘上布置有多个绘图笔，绘图笔与颜料供给装置相连。本发明结构巧妙，自动化及智能化程度高，替代人工完成墙面绘图，绘图笔更换快速、便捷，省时省力，节省人工成本，提高安全性能，提升工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种墙面自动绘图机。
背景技术
目前大多数墙面绘图是由人工完成，人工绘图需要借助吊装设备或升降设备，人工站立在绘图设备的平台上，需要经常在平台上挪动位置，吊装设备或升降设备也需要不断变换位置，存在较大的安全隐患，另外，人工绘图费时费力，劳动强度大，人工绘图效率低，成本高，冬天要承受室外的严寒，夏天经受烈日的炙烤，工作环境恶劣。随着技术不断进步，出现了机器，代替人工完成绘图的工作，这种机器常被称为“墙面喷绘机”。现有的墙面绘图机通常以喷涂的方式工作，利用“X、Y轴运动式原理”，即该机器设置有X轴轨道和Y轴轨道，喷头既可以安装在X轴轨道上，也可以安装在Y轴轨道上，并且可以沿着X、Y轴轨道滑动。当喷头安装在Y轴轨道上时，喷头可以在Y轴轨道上滑动，同时Y轴轨道可以在X轴轨道上滑动，将喷头沿Y轴轨道滑动的轨迹与Y轴轨道沿X轴轨道滑动的轨迹合成，即可得到喷头的实际运动轨迹，喷头可以定位到X轴轨道长度和Y轴轨道长度所限定范围内的任意一点，进行喷绘。虽然这种方案是可行的，但是仍有缺陷和不足，绘图面积受限于X轴轨道和Y轴轨道的长度，若增加X轴轨道和Y轴轨道的长度，整体体积较大，墙面喷绘机结构复杂，维护和保养不便，不能在狭小空间内画图，而且携带不便，移动不灵活。喷绘的喷头属于易损件，一旦损坏导致颜料泄漏，会毁坏图形，使其必须重新喷涂。因此，现有技术亟待进一步改进。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种墙面自动绘图机，解决人工墙面绘图需站立在升降设备来回移动存在较大安全隐患，人工墙面绘图存在费时费力，劳动强度大，成本高，绘图效率低等缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种墙面自动绘图机，包括行走装置、活动平台、剪叉架、笔盘、角度调整机构、位置调整装置、笔盘驱动机构、颜料供给装置及STM32控制板，行走装置包括车架及多个行走轮，行走轮设在车架的底部。
活动平台位于车架的上方，车架通过剪叉架与活动平台的底部相连，剪叉架驱动活动平台相对于车架升降。
角度调整机构包括设在活动平台上的两个翻叠杆，每个翻叠杆的一侧配置有一个第二电动推杆，两个第二电动推杆同步伸缩。
位置调整装置设置在两个翻叠杆之间，其两侧分别与两个翻叠杆转动相连。
笔盘驱动机构设置在位置调整装置的顶部，所述笔盘设置在笔盘驱动机构上，笔盘的外侧间隔布置有多个绘图笔，绘图笔与颜料供给装置相连。
优选地，所述行走轮有四个，且均为麦克纳姆轮，四个行走轮分别安装在车架的四角。每个行走轮的内侧均配置有一个伺服电机，各伺服电机的信号端与STM32控制板电连接。
优选地，剪叉架的底部一侧与车架铰接，其另一侧与车架横向滑动配合。剪叉架的顶部一侧与活动平台横向滑动配合，其另一侧与车架铰接，所述剪叉架的下部配置有第一电动推杆。
优选地，两个翻叠杆平行相对布置在活动平台上方，翻叠杆的下端与活动平台铰接。
两个第二电动推杆位于两个翻叠杆的同一侧，第二电动推杆与活动平台铰接，其伸缩端与对应的翻叠杆的中部铰接，所述第二电动推杆的信号端与STM32控制板电连接。
优选地，所述位置调整装置包括第一导向架、第二导向架、滑动块及滑块驱动机构，第一导向架和第二导向架采用十字相交的方式设置在滑动块上。
第一导向架的两端分别与两个翻叠杆的上部转动相连，其中一个翻叠杆上设有涡轮蜗杆减速电机，涡轮蜗杆减速电机的输出端与第一导向架的对应端相连，涡轮蜗杆减速电机的信号端与STM32控制板电连接。
优选地，所述第一导向架具有相对平行间隔布置的两个第一导杆，滑动块与两个第一导杆滑动配合。
第二导向架具有相对平行间隔布置的两个第二导杆，第二导杆与第一导杆异面垂直，所述滑动块与两个第二导杆滑动配合。
优选地，滑块驱动机构包括两个主动轮、四个调向轮、一个从动轮及同步带，第一导向架的左右两侧均配置有一个步进电机，两个主动轮分别设置在两个步进电机的输出端上，STM32控制板通过步进电机控制两个主动轮同步转动。
四个调向轮采用方阵的形式布置在滑动块内，从动轮设置在第二导向架的上端。
所述同步带为双面同步带，同步带的一端与第二导向架的下端相连，其另一端依次绕过位于左下方的调向轮、左侧的主动轮、左上方的调向轮、从动轮、右上方的调向轮、右侧的主动轮及右下方的调向轮，与第二导向架的下端相连。
优选地，笔盘驱动机构包括第一舵机、舵机安装架及两个第三导杆，两个第三导杆相对平行固定在第二导向架的上端，舵机安装架的下部与两个第三导杆滑动配合。
每个第三导杆位于舵机安装架的外侧均设有一个弹簧，舵机安装架的内侧设有凸轮，所述凸轮由设置在第二导向架上端的第二舵机驱动。
第一舵机固定于在舵机安装架的顶部，其输出端驱动笔盘转动，第一舵机和第二舵机的信号端分别与STM32控制板电连接。
优选地，所述颜料供给装置包括设置在车架上的颜料盒，颜料盒内具有与绘图笔数量相等且一一对应的颜料槽。
绘图笔通过输送管与对应的颜料槽相连，所述输送管上配置有蠕动泵，蠕动泵的信号端与STM32控制板电连接。
优选地，所述车架为钢制的立体框架结构。
通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明的结构巧妙，制造成本低，自动化及智能化程度高，替代人工完成墙面绘图，不同颜色和线宽的绘图笔更换快速、便捷，省时省力，节省人工成本，提高安全性能，提升工作效率。
附图说明
图1是本发明一种墙面自动绘图机的结构原理示意图。
图2是本发明一种墙面自动绘图机的左视结构示意图。
图3是图1中本发明某一部分的结构示意图，示出的是滑块驱动机构。
图4是图1中本发明另一部分的结构示意图，示出的是笔盘驱动机构及相关部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
结合图1至图4，一种墙面自动绘图机，包括行走装置1、活动平台2、剪叉架3、笔盘4、角度调整机构5、位置调整装置、笔盘驱动机构7、颜料供给装置及STM32控制板，行走装置1包括车架11及四个行走轮12，所述车架11为钢制的立体框架结构，行走轮12设在车架11的底部。所述行走轮12有四个，四个行走轮12均为麦克纳姆轮，四个行走轮12分别安装在车架11底部的四个角上。每个行走轮12的内侧均配置有一个伺服电机13，伺服电机13的动力输出端与对应的行走轮12固定相连，并驱动与其相连的行走轮12转动，各所述伺服电机13的信号端与STM32控制板电连接。所述车架11上安装有蓄电池，蓄电池为伺服电机13和墙面自动绘图机的其他用电部件供电。
活动平台2位于车架11的正上方，车架11通过剪叉架3与活动平台2的底部相连，剪叉架3驱动活动平台2相对于车架11上升或下降。所述剪叉架3的底部一侧与车架11铰接，其底部另一侧与车架11横向滑动配合，所述车架11上固定有下安装板32，所述下安装板32上开有第一导向槽33，剪叉架3底部另一侧固定安装的第一销轴，位于第一导向槽内且与下安装板32滑动配合。剪叉架3的顶部一侧与活动平台2的底部横向滑动配合，剪叉架3的顶部另一侧与活动平台2的底部铰接，活动平台2的底部一侧固定有上安装板34，所述上安装板34上开有第二导向槽35，剪叉架3顶部另一侧固定安装有第二销轴，位于第二导向槽35内且与上安装板34滑动配合。
所述剪叉架3的下部配置有第一电动推杆31，所述第一电动推杆31的缸体与车架11铰接，第一电动推杆31的伸缩端与剪叉架3的下部铰接，第一电动推杆31驱动剪叉架3升降。
角度调整机构5包括设在活动平台2上的两个翻叠杆51，两个翻叠杆51平行相对布置在活动平台2上方，翻叠杆51的下端与活动平台2铰接。每个翻叠杆51的一侧配置有一个第二电动推杆53，第一电动推杆31与活动平台2铰接，其伸缩端与对应的翻叠杆51的中部铰接，所述第二电动推杆53的信号端与STM32控制板电连接，每个所述第二电动推杆53均由所述蓄电池为其供电。两个第二电动推杆53位于两个翻叠杆51的同一侧，两个第二电动推杆53同步伸缩，驱动两个翻叠杆51绕其下端与活动平台2的铰接处同步摆动。
位置调整装置设置在两个翻叠杆51之间，其两侧分别与两个翻叠杆51转动相连。两个第二电动推杆53同步伸缩，驱动两个翻叠杆51绕其下端同步摆动，调节位置调整装置相对于墙面的距离。所述位置调整装置包括第一导向架61、第二导向架62、滑动块63及滑块驱动机构64，第一导向架61和第二导向架62采用十字相交的方式设置在滑动块63上。第一导向架61的两端分别与两个翻叠杆51的上部转动相连，其中一个翻叠杆51上设有涡轮蜗杆减速电机52，涡轮蜗杆减速电机52的输出端与第一导向架61的对应端相连，涡轮蜗杆减速电机52的信号端与STM32控制板电连接。
所述第一导向架61具有相对平行间隔布置的两个第一导杆611，两个第一导杆611的同一端分别通过一个第一连接座612固定相连，滑动块63与两个第一导杆611滑动配合。两个第一导杆611横向布置，第一导向架61通过其两端的第一连接座612分别与两个翻叠杆51转动相连，其中一个第一连接座612与涡轮蜗杆减速电机52相连。第二导向架62具有相对平行间隔布置的两个第二导杆621，两个第二导杆621的同一端分别通过一个第二连接座622固定相连，两个所述第二导杆621竖向布置，所述滑动块63与两个第二导杆621滑动配合。第二导杆621与第一导杆611异面垂直，滑动块63可相对于第一导杆611横向运动，同时，第二导杆621可相对于滑动块63竖向滑动。
滑块驱动机构64包括两个主动轮641、四个调向轮642、一个从动轮643及同步带644，位于第一导向架61左右两侧的两个第一连接座612上，分别固定安装有一个步进电机645，两个主动轮641分别安装在两个步进电机645的动力输出端，每个步进电机645可驱动与其相连的主动轮641转动，STM32控制板控制步进电机645驱动主动轮641转动。四个调向轮642采用方阵的形式布置在滑动块63内，从动轮643设置在第二导向架62的上端。所述同步带为双面同步带，同步带644的一端与第二导向架62的下端相连，其另一端依次绕过位于左下方的调向轮642、左侧的主动轮641、左上方的调向轮642、从动轮643、右上方的调向轮642、右侧的主动轮641及右下方的调向轮642，与第二导向架62的下端相连。
笔盘驱动机构7设置在位置调整装置的顶部，所述笔盘4设置在笔盘驱动机构7上，笔盘4的外侧间隔布置有多个绘图笔41，绘图笔41与颜料供给装置相连。工作状态下，当两个主动轮641的转动方向一致时，滑动块63和第二导向架62沿着第一导向架61横向运动，滑动块63与第二导向架62保持相对静止，当两个主动轮641的转动方向相反时，滑动块63与第一导向架61保持相对静止，第二导向架62相对于滑动块63上下运动，通过两个步进电机645控制绘图笔41的位置调整。
笔盘驱动机构7包括第一舵机71、舵机安装架72及两个第三导杆73，两个第三导杆73相对平行固定在第二导向架62的上端，舵机安装架72的下部与两个第三导杆73滑动配合。每个第三导杆73位于舵机安装架72的外侧均设有一个弹簧74，第三导杆73设置有对弹簧74起限位作用的限位块77，舵机安装架72的内侧设有凸轮75，所述凸轮75由设置在第二导向架62上端的第二舵机76驱动。第一舵机71固定于在舵机安装架72的顶部，其输出端驱动笔盘4转动，第一舵机71和第二舵机76的信号端分别与STM32控制板电连接。
需要更换绘图笔41时，凸轮75驱动舵机安装架72后退，第一舵机71驱动笔盘4转动至要更换的绘图笔41垂直墙面时停止，凸轮75再次转动，舵机安装架72在弹簧74的驱动下前进，更换后的绘图笔41与墙面接触，绘图过程中，弹簧74可对绘图笔41起到保护作用，STM32控制板可通过程序控制笔盘4转动，选择不同颜色和不同宽度线条的绘图笔41。所述颜料供给装置包括设置在车架11上的颜料盒81，颜料盒81内具有与绘图笔41数量相等且一一对应的颜料槽，每个颜料槽内放置不同的颜料。绘图笔41通过输送管与对应的颜料槽相连，所述输送管上配置有蠕动泵82，蠕动泵82将颜料槽内的颜料供给对应的绘图笔41，蠕动泵82的信号端与STM32控制板电连接。
用数据线将预装有inkscape绘图软件的笔记本电脑与STM32控制板相连，用绘图软件将所需绘制的图片离散成点的坐标，并通过数据线将其输入到STM32控制板中，并由其中的控制程序获取坐标点，控制两个步进电机转动，实现对绘图笔41位置的控制和调节，使绘图笔画出图形。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种墙面自动绘图机，包括行走装置、活动平台、剪叉架、笔盘、角度调整机构、位置调整装置、笔盘驱动机构、颜料供给装置及STM32控制板，其特征在于，行走装置包括车架及多个行走轮，行走轮设在车架的底部；
活动平台位于车架的上方，车架通过剪叉架与活动平台的底部相连，剪叉架驱动活动平台相对于车架升降；
角度调整机构包括设在活动平台上的两个翻叠杆，每个翻叠杆的一侧配置有一个第二电动推杆，两个第二电动推杆同步伸缩；
位置调整装置设置在两个翻叠杆之间，其两侧分别与两个翻叠杆转动相连；
笔盘驱动机构设置在位置调整装置的顶部，所述笔盘设置在笔盘驱动机构上，笔盘的外侧间隔布置有多个绘图笔，绘图笔与颜料供给装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，所述行走轮有四个，且均为麦克纳姆轮，四个行走轮分别安装在车架的四角；
每个行走轮的内侧均配置有一个伺服电机，各伺服电机的信号端与STM32控制板电连接。
3.根据权利要求1所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，剪叉架的底部一侧与车架铰接，其另一侧与车架横向滑动配合；
剪叉架的顶部一侧与活动平台横向滑动配合，其另一侧与车架铰接，所述剪叉架的下部配置有第一电动推杆。
4.根据权利要求1所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，两个翻叠杆平行相对布置在活动平台上方，翻叠杆的下端与活动平台铰接；
两个第二电动推杆位于两个翻叠杆的同一侧，第二电动推杆与活动平台铰接，其伸缩端与对应的翻叠杆的中部铰接，所述第二电动推杆的信号端与STM32控制板电连接。
5.根据权利要求1所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，所述位置调整装置包括第一导向架、第二导向架、滑动块及滑块驱动机构，第一导向架和第二导向架采用十字相交的方式设置在滑动块上；
第一导向架的两端分别与两个翻叠杆的上部转动相连，其中一个翻叠杆上设有涡轮蜗杆减速电机，涡轮蜗杆减速电机的输出端与第一导向架的对应端相连，涡轮蜗杆减速电机的信号端与STM32控制板电连接。
6.根据权利要求5所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，所述第一导向架具有相对平行间隔布置的两个第一导杆，滑动块与两个第一导杆滑动配合；
第二导向架具有相对平行间隔布置的两个第二导杆，第二导杆与第一导杆异面垂直，所述滑动块与两个第二导杆滑动配合。
7.根据权利要求5所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，滑块驱动机构包括两个主动轮、四个调向轮、一个从动轮及同步带，第一导向架的左右两侧均配置有一个步进电机，两个主动轮分别设置在两个步进电机的输出端上，STM32控制板通过步进电机控制两个主动轮同步转动；
四个调向轮采用方阵的形式布置在滑动块内，从动轮设置在第二导向架的上端；
所述同步带为双面同步带，同步带的一端与第二导向架的下端相连，其另一端依次绕过位于左下方的调向轮、左侧的主动轮、左上方的调向轮、从动轮、右上方的调向轮、右侧的主动轮及右下方的调向轮，与第二导向架的下端相连。
8.根据权利要求5所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，笔盘驱动机构包括第一舵机、舵机安装架及两个第三导杆，两个第三导杆相对平行固定在第二导向架的上端，舵机安装架的下部与两个第三导杆滑动配合；
每个第三导杆位于舵机安装架的外侧均设有一个弹簧，舵机安装架的内侧设有凸轮，所述凸轮由设置在第二导向架上端的第二舵机驱动；
第一舵机固定于在舵机安装架的顶部，其输出端驱动笔盘转动，第一舵机和第二舵机的信号端分别与STM32控制板电连接。
9.根据权利要求1所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，所述颜料供给装置包括设置在车架上的颜料盒，颜料盒内具有与绘图笔数量相等且一一对应的颜料槽；
绘图笔通过输送管与对应的颜料槽相连，所述输送管上配置有蠕动泵，蠕动泵的信号端与STM32控制板电连接。
10.根据权利要求1所述的一种墙面自动绘图机，其特征在于，所述车架为钢制的立体框架结构。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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