CN112922282A - 建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统及自动喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统及方法，此系统包括机器人、运动机构、喷涂机构和浆料厚度检测机构；所述运动机构包括滑动小车、升降导轨和升降驱动件，所述升降导轨安装于所述滑动小车上；所述机器人，安装于所述升降导轨上并在所述升降驱动件的驱动下沿所述升降导轨上下升降；所述喷涂机构，安装于所述机器人上，用于向待喷涂墙面喷涂浆料；所述浆料厚度检测机构，用于检测墙面上浆料的厚度，以调整所述喷涂机构的喷涂作业来保证墙面喷涂浆料的平整性。本发明具有自动化程度高、施工效率高、施工质量高、人工成本低且安全可靠等优点。

Description

建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统及自动喷涂方法

技术领域

本发明主要涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统及自动喷涂方法。

背景技术

建筑物表面的浆料(如水泥砂浆、灰浆、腻子粉、漆料、硅藻泥等等)涂抹覆盖工序是建筑领域中的一个重要的施工项目，主要是通过对建筑物的墙体表面进行浆料的涂抹以达到改善建筑物室内环境或者提高建筑物的隔热、防潮和防风化等建筑性能的目的。传统的浆料涂抹覆盖工序主要是由人工手握专用工具(如喷射浆料的喷枪)将浆料涂抹在坯墙表面，其工作量大、工作效率低、劳动强度高、施工质量(如墙面平整度等)难以得到保证；对于墙面上方部位，需要搭设脚手架等平台，人工在高位平台上施工，存在跌落等安全风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种自动化程度高、施工效率以及施工质量高的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统及自动喷涂方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，包括机器人、运动机构、喷涂机构和浆料厚度检测机构；

所述运动机构包括滑动小车、升降导轨和升降驱动件，所述升降导轨安装于所述滑动小车上；

所述机器人，安装于所述升降导轨上并在所述升降驱动件的驱动下沿所述升降导轨上下升降；

所述喷涂机构，安装于所述机器人上，用于向待喷涂墙面喷涂浆料；

所述浆料厚度检测机构，用于检测墙面上浆料的厚度，以调整所述喷涂机构的喷涂作业来保证墙面喷涂浆料的平整性。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述滑动小车的底部安装有滑轮和用于升起以对滑动小车进行定位的支撑腿。

所述滑动小车上设有定位单元，用于对滑动小车的位置进行定位以使其位于平行于成墙理论面的平面内。

所述机器人为六轴机器人。

所述喷涂机构包括喷枪和浆料储存罐，所述喷枪通过管道与所述浆料储存罐相连。

所述浆料厚度检测机构包括超声波传感器，安装于所述喷枪的正上方。

本发明还公开了一种基于如上所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统的自动喷涂方法，包括步骤：

1)将滑动小车推行至待喷涂墙面的前方，使滑动小车所在的平面与待喷涂墙面的成墙理论面相互平行，再固定好滑动小车；其中滑动小车所在的平面为基准面，成墙理论面通过勘测毛坯墙而得到；

2)通过控制运动机构的升降驱动件的升降运动和机器人的运动，使得喷涂机构在平行于基准面的工作面内运动，同时喷涂机构在运动的过程中向毛坯墙喷涂浆料；

3)在喷涂机构喷涂浆料的过程中，所述浆料厚度检测机构检测喷涂位置浆料的厚度，并根据浆料厚度调整所述喷涂机构的喷涂作业来保证墙面喷涂浆料的平整性。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤3)中，所述浆料厚度检测机构通过检测其运动面与墙面之间的距离，换算得到浆料的厚度，最终得到还需要喷涂浆料的厚度。

在步骤3)中，具体通过还需要喷涂浆料的厚度，调整所述喷涂机构喷涂浆料的量来实现墙面喷涂浆料的平整性；其中浆料量的调整通过对喷涂流量或喷涂时间或喷涂轨迹进行调整来实现。

在步骤2)中，喷涂机构的整体喷涂轨迹呈S形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，通过运动机构的滑动小车，从而快速移动至对应位置，提高操作的简便性和快速性；通过机器人自身的运动以及在升降导轨上的升降运动，可以实现对大区域内的毛坯墙面的喷涂，其整体喷涂效率高且易于实现；其中采用机器人喷涂的方式，操作灵活且自动化程度高；在进行喷涂的过程中，通过浆料厚度检测机构检测浆料厚度，再根据浆料厚度控制喷涂机构的喷涂作业(如开启或关闭)来保证墙面喷涂浆料的平整性；相对于人工的方式，上述自动喷涂机器人系统的整体自动化程度高、施工效率高、施工质量高、人工成本低且安全可靠。

附图说明

图1为本发明的系统在具体应用时的立体结构示意图。

图2为本发明的系统在具体应用时的主视结构示意图。

图3为本发明的系统在具体应用时的侧视结构示意图。

图4为本发明中的运动小车在实施例的结构示意图。

图5为本发明中的喷枪以及浆料厚度检测机构在实施例的结构示意图。

图6为本发明的方法在实施例的流程图。

图7为本发明中各个面在实施例的示意图。

图中标号表示：1、机器人；2、运动机构；201、滑动小车；2011、滑轮；2012、支撑腿；2013、扶手；2014、定位单元；202、升降导轨；203、升降驱动件；3、喷涂机构；301、喷枪；4、浆料厚度检测机构；401、超声波传感器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1～3所示，本实施例的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，包括机器人1(如六轴机器人)、运动机构2、喷涂机构3和浆料厚度检测机构4；运动机构2包括滑动小车201、升降导轨202和升降驱动件203，升降导轨202安装于滑动小车201上；机器人1安装于升降导轨202上并在升降驱动件203的驱动下沿升降导轨202上下升降；即通过上述机器人1自身的运动以及升降运动，从而实现喷涂机构3在较大的范围内运动；在上述机器人1运动的过程中，安装于机器人1上的喷涂机构3则向待喷涂墙面喷涂浆料(如水泥砂浆、灰浆、腻子粉、漆料、硅藻泥等等)；浆料厚度检测机构4，用于检测墙面上喷涂浆料的厚度，以调整喷涂机构3的喷涂作业(如开启或关闭)来保证墙面喷涂浆料的平整性，如达到浆料厚度则停止喷涂机构3的喷涂。

本发明的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，通过运动机构2的滑动小车201，从而快速移动至对应位置，提高操作的简便性和快速性；通过机器人1自身的运动以及在升降导轨202上的升降运动，可以实现对大区域毛坯墙面的喷涂，其整体喷涂效率高且易于实现；其中采用机器人1喷涂的方式，操作灵活且自动化程度高；在进行喷涂的过程中，通过浆料厚度检测机构4检测浆料厚度，再根据浆料厚度控制喷涂机构3的喷涂作业(如开启或关闭)来保证墙面喷涂浆料的平整性；相对于人工的方式，上述自动喷涂机器人系统的整体自动化程度高、施工效率高、施工质量高、人工成本低且安全可靠。

在一具体实施例中，如图4所示，滑动小车201的底部安装有滑轮2011和支撑腿2012，滑动小车201的顶部安装有激光定位单元2014，滑动小车201的两侧还设置有扶手2013。在具体工作时，通过扶手2013推动小车到达待喷涂墙面的正前方，然后打开激光定位单元2014(如激光器)，通过激光定位单元2014对滑动小车201的位置进行定位，调整滑动小车201的位置以使其位于基准面内(与成墙理论面平行的平面)；定位完成后，再将滑动小车201底部的四件支撑腿2012(如伸缩油缸)伸出，以架起滑动小车201而使其不再移动，同时对各伸缩油缸的伸缩距离进行调整以保证滑动小车201处于水平状态。上述滑动小车201的整体结构简单、移动方便且便于固定，有利于提高整体的施工效率。

在一具体实施例中，如图5所示，喷涂机构3包括喷枪301和浆料储存罐(图中未示出)，喷枪301通过管道与浆料储存罐相连；其中浆料存储罐位于相于地面上，通过管道与位于机器人1上的喷枪301相连，喷枪301可以实现对浆料喷涂的开始、停止、浆料的流量、喷涂时间等进行控制，从而实现后续对墙面平整性的精准控制。

在一具体实施例中，如图5所示，浆料厚度检测机构4包括超声波传感器401，位于喷枪301的上方或下方，用于检测其感应面与墙面之间的距离h4，其中感应面与毛坯面之间的距离h2是预先确定的，感应面与成墙理论面之间的距离(h5)也是预先确定的，h2-h4即得到浆料已经喷涂的厚度，在当超声波传感器401检测的距离h4等于h5时，则认为上述区域的墙面已经达到成墙理论面。当然，上述超声波传感器401也可以采用激光传感器或距离传感器或视觉检测系统(如工业相机)来代替，数量根据实际情况进行选择。

在一具体实施例中，喷枪301是转动安装于六轴机器人1上的，如喷枪301可以通过角度控制器(常规结构，图中未示出)安装于机器人1上，通过对角度调节器的控制，可以控制上述喷枪301方向的调整，从而实现喷涂方向的调整。具体在，如在对阴角等部位进行喷涂时，由于运动机构2的安装限制，喷枪301无法到达阴角等位置，此时则可以通过调整喷枪301的喷射角度，实现对上述特殊区域的喷涂。

如图6所示，本发明还公开了一种基于如上所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统的自动喷涂方法，包括步骤：

1)将滑动小车201推行至待喷涂墙面的前方，使滑动小车201所在的平面与待喷涂墙面的成墙理论面相互平行，再固定好滑动小车201；其中滑动小车201所在的平面为基准面，成墙理论面通过勘测毛坯墙而得到；

2)通过控制运动机构2的升降驱动件203的升降运动和机器人1的运动，使得喷涂机构3在平行于基准面的工作面内运动，同时喷涂机构3在运动的过程中向毛坯墙喷涂浆料；

3)在喷涂机构3喷涂浆料的过程中，所述浆料厚度检测机构4检测喷涂位置浆料的厚度，并根据浆料厚度控制所述喷涂机构3的喷涂作业来保证墙面喷涂浆料的平整性。

在一具体实施例中，在步骤3)中，浆料厚度检测机构4通过检测其运动面与墙面之间的距离，换算得到浆料的厚度，最终得到还需要喷涂浆料的厚度。具体地，如图7所示，上述过程通过以下步骤得到：

通过人工勘测毛坯墙面A，确定成墙理论面B,此时曲面A距离垂直面B的距离h3即为墙体需要喷涂的厚度；人工通过成墙理论面B平移距离h得到垂直面D，垂直面D即为基准面；装配在喷枪301上的超声波传感器401的运动轨迹面(感应面C)平行于B面以及D面，并且C面距离D面的距离为h1；

故还需要喷涂浆料的厚度则为h3＝h2-(h-h1)；其中h3为毛坯墙需要喷涂的厚度，h2为超声波传感器401检测到感应面(即C面)距离墙面的距离，h为成墙理论面与基准面的距离,h1为基准面与感应面之间的距离；

即通过超声波传感器401实时反馈得到毛坯墙还需要喷多厚的浆料，直到h3＝0时，此区域墙面喷涂已达到成墙理论厚度，则喷涂完成。

在一具体实施例中，在步骤3)中，具体通过还需要喷涂浆料的厚度，控制喷涂机构3喷涂浆料的量来实现墙面喷涂浆料的平整性；其中浆料量的控制通过对喷涂流量或喷涂时间或喷涂轨迹进行控制来实现。

在一具体实施例中，在步骤2)中，喷涂机构3的运动轨迹整体呈S形。具体可以从上至下沿S形轨迹进行喷涂，或者从下至上沿S形轨迹进行喷涂，或者从左至右沿S形轨迹进行喷涂，或者从右至左沿S形轨迹进行喷涂。上述呈S形的喷涂轨迹，能够提高整体的喷涂效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，其特征在于，包括机器人(1)、运动机构(2)、喷涂机构(3)和浆料厚度检测机构(4)；

所述运动机构(2)包括滑动小车(201)、升降导轨(202)和升降驱动件(203)，所述升降导轨(202)安装于所述滑动小车(201)上；

所述机器人(1)，安装于所述升降导轨(202)上并在所述升降驱动件(203)的驱动下沿所述升降导轨(202)上下升降；

所述喷涂机构(3)，安装于所述机器人(1)上，用于向待喷涂墙面喷涂浆料；

所述浆料厚度检测机构(4)，用于检测墙面上浆料的厚度，以调整所述喷涂机构(3)的喷涂作业来保证墙面喷涂浆料的平整性。

2.根据权利要求1所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，其特征在于，所述滑动小车(201)的底部安装有滑轮(2011)和用于升起以对滑动小车(201)进行定位的支撑腿(2012)。

3.根据权利要求2所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，其特征在于，所述滑动小车(201)上设有定位单元(2014)，用于对滑动小车(201)的位置进行定位以使其位于平行于成墙理论面的平面内。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，其特征在于，所述机器人(1)为六轴机器人。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，其特征在于，所述喷涂机构(3)包括喷枪(301)和浆料储存罐，所述喷枪(301)通过管道与所述浆料储存罐相连。

6.根据权利要求5所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统，其特征在于，所述浆料厚度检测机构(4)包括超声波传感器(401)，安装于所述喷枪(301)的正上方。

7.一种基于权利要求1～6中任意一项所述的建筑墙面浆料自动喷涂机器人系统的自动喷涂方法，其特征在于，包括步骤：

1)将滑动小车(201)推行至待喷涂墙面的前方，使滑动小车(201)所在的平面与待喷涂墙面的成墙理论面相互平行，再固定好滑动小车(201)；其中滑动小车(201)所在的平面为基准面，成墙理论面通过勘测毛坯墙而得到；

2)通过控制运动机构(2)的升降驱动件(203)的升降运动和机器人(1)的运动，使得喷涂机构(3)在平行于基准面的工作面内运动，同时喷涂机构(3)在运动的过程中向毛坯墙喷涂浆料；

3)在喷涂机构(3)喷涂浆料的过程中，所述浆料厚度检测机构(4)检测喷涂位置浆料的厚度，并根据浆料厚度调整所述喷涂机构(3)的喷涂作业来保证墙面喷涂浆料的平整性。

8.根据权利要求7所述的自动喷涂方法，其特征在于，在步骤3)中，所述浆料厚度检测机构(4)通过检测其运动面与墙面之间的距离，换算得到浆料的厚度，最终得到还需要喷涂浆料的厚度。

9.根据权利要求8所述的自动喷涂方法，其特征在于，在步骤3)中，具体通过还需要喷涂浆料的厚度，调整所述喷涂机构(3)喷涂浆料的量来实现墙面喷涂浆料的平整性；其中浆料量的调整通过对喷涂流量或喷涂时间或喷涂轨迹进行调整来实现。

10.根据权利要求7～9中任意一项所述的自动喷涂方法，其特征在于，在步骤2)中，喷涂机构(3)的整体喷涂轨迹呈S形。

Images