CN113022880B - 一种移动式飞机智能清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式飞机智能清洗系统，包括：AGV移动车体、空化清洗系统、清洁剂配比系统和智能控制系统。空化清洗系统包括气液混合泵、气液分离罐、喷射装置，其中喷射装置具有原位喷头和手持喷枪两种形式；清洁剂配比系统包括配液泵、电磁截止阀、搅拌电机；智能控制系统包括视觉模块、模型处理模块、路径规划模块、运动控制模块、数据库和处理器。本发明通过空化清洗系统实现对飞机表面的微纳米气泡空化流体清洗，设置清洗液配比系统实现清洁剂与清水的比例调节以及搅拌混合，通过智能控制系统实现装置自动识别、运动和清洗的全自动无人化、柔性化清洗过程。系统结构紧凑，可灵活移动，安全可靠，大大减少人工劳动量。

Description

一种移动式飞机智能清洗系统

技术领域

本发明涉及一种移动式飞机智能清洗系统，尤其是一种移动式的、能够通过智能控制系统利用微纳米气泡空化作用自动清洗飞机的清洗系统。

背景技术

飞机在飞行过程中受环境影响产生机体污染，不仅影响美观而且还可能产生对机身的腐蚀导致事故发生。特别是对于在海洋环境中飞行的飞机，由于长期连续在高湿、高盐环境运行中，凝露形成能溶解有机盐分等电解质的水膜、磁场静电引起大气中漂浮污染物集聚而形成的污染以及设备运行过程中产生的各种污染对飞机和机载装备造成较大损害，严重影响飞机的使用寿命，影响飞机的战斗力，更甚者会导致飞机的各种事故发生。

目前国内主要采用人工清洗和高压水射流的方法进行清洗。其中人工清洗劳动强度大，时间长；高压水水射流冲洗可能对飞机表面造成损伤，特别对配有特殊涂层的飞机伤害很大。另外，由于飞机表面的污染物类型复杂，包括灰尘、油脂、盐雾和燃料残留的积碳等，因此需要一种安全、快速且可以针对性清除污染物的飞机清洗装备。

发明内容

本发明的目的是：提供一种适用于飞机清洗，特别是机身表面灰尘、盐雾污染物清洗的移动式式智能清洗装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种移动式飞机智能清洗系统，其特征在于：包括AGV移动车体、空化清洗系统、清洁剂配比系统和智能控制系统；

所述空化清洗系统使用加压溶气原理产生微纳米气泡流体进行清洗作业，空化清洗系统包括水箱、气液混合泵、气液分离罐、调压阀和喷射装置，所述水箱设在AGV移动车体上，水箱上设有清水加注口和清洁剂加注口；所述气液混合泵依靠泵内加压溶入空气至过饱和状态，气液混合泵的进液口和水箱的出口连接，气液混合泵的进液口上设有过滤器；所述气液混合泵的进气口设有单向阀，气液混合泵的出口通过调压阀连接喷射装置，通过喷射装置的文丘里结构流道将过饱和流体降压至常压，流体中溶解空气即以微纳米气泡形式析出，形成微纳米气泡水流进行清洗；

所述清洁剂配比系统与水箱连接，用于配制清洗所需的清洁剂；

所述AGV移动车体上设有液压升降平台，喷射装置设在液压升降平台上，且喷射装置的喷射角度可调；AGV移动车体通过智能控制系统控制移动到需要清洗的位置，所述空化清洗系统、清洁剂配比系统和智能控制系统设在AGV移动车体上，智能控制系统控制空化清洗系统的清洗参数对飞机进行清洗。

优选地，所述清洁剂配比系统包括配液泵和搅拌电机，所述配液泵通过电磁截止阀与水箱的清洁剂加注口连接，所述搅拌电机与设在水箱内的搅拌机构连接用于对水箱内的清水和清洁剂进行搅拌。

优选地，所述智能控制系统包括视觉模块、模型处理模块、路径规划模块、运动控制模块、数据库和处理器；

所述视觉模块用于扫描机身并将扫描得到的数据传输至模型处理模块；

所述模型处理模块搭载逆向建模软件和数学算法，根据视觉模块扫描的数据构建机身三维模型，并将模型信息传输至处理器；

所述处理器将所得模型信息与数据库对照匹配，获取飞机参数信息传输至路径规划模块，并同步调取数据库中储存的预设清洗参数；

所述路径规划模块采用激光扫描器，根据获取的飞机参数信息通过路径引导算法进行路径规划；

所述处理器通过运动控制模块控制AGV移动车体按照路径规划模块规划的路径运动，同时处理器根据数据库中的清洗参数控制喷射装置调整角度、流量和压力对机身进行清洗。

优选地，所述空化清洗系统还包括设在气液混合泵和喷射装置之间的气液分离罐，气液分离罐的进口与气液混合泵连接，气液分离罐的出口通过调压阀与喷射装置连接，所述气液分离罐包括外罐体和内罐体，所述外罐体顶端和内罐体底端开口，外罐体和内罐体连接形成内外双层结构，气液混合流体进入气液分离罐后液位上升，沿内罐体外壁流下时脱除多余的未溶解气泡。

优选地，所述AGV移动车体包括AGV平台、驱动电机和升降平台，所述智能控制系统通过控制驱动电机控制AGV平台运动。

优选地，所述喷射装置包括原位喷头和手持喷枪形式，所述原位喷头设在液压升降平台之上，原位喷头仰角范围为0-90°，轴向可360°旋转；手持喷枪上设置有开关及压力档位。

优选地，所述调压阀的压力调节范围为0-150bar。

优选地，所述视觉模块包括雷达视觉传感器和工控机，通过所述雷达视觉传感器扫描机身，获得点源数据后传输至工控机，所述工控机通过数学算法构建机身三维模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明产生的微纳米气泡空化流体能够清洗飞机表面因凝露形成的能溶解有机盐份等电解质的水膜、磁场静电对大气中漂浮污染物集聚而形成的污染以及设备运行过程中产生的各种污染，且速度快，效果好；

(2)本发明产生的微纳米气泡空化流体在保证清洗效果的同时减小了水流冲击力，可以减少对飞机机身尤其是飞机表面涂层造成损伤；

(3)本发明具有调节清洁剂和清水的比例，同时可以自动混合，提高清洁剂利用率；

(4)本发明通过智能控制系统可实现装置自动识别、运动和清洗的全自动无人化、柔性化清洗过程。

(5)本发明提供的用于飞机清洗的移动式清洗系统，结构紧凑，可灵活移动，安全可靠，同时智能化可提高工作效率，减少人工劳动量。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为空化清洗系统组成示意图；

图3为清洁剂配比系统组成示意图；

图4为智能控制系统组成示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本发明一种移动式飞机智能清洗系统包括AGV移动车体1、空化清洗系统2、清洁剂配比系统3和智能控制系统4。AGV移动车体1包括AGV平台11、驱动电机12和升降平台14，车轮装在AGV移动车体1的底部，AGV平台11由驱动电机12驱动，驱动电机12通过智能控制系统4控制。空化清洗系统2、清洁剂配比系统3和智能系统4安装在AGV平台11上。

如图2所示，空化清洗系统2包括水箱13、气液混合泵21、气液分离罐22、调压阀23和喷射装置24。水箱13装在AGV平台11上，水箱13上加工有清水加注口和清洁剂加注口。清洗系统运行前首先通过清水加注口和清洗剂加注口向水箱13内添加清水和清洗剂。

气液混合泵21的液体入口装有过滤器，并与水箱13的出口相连接。气液混合泵21的进气端装有单向阀，气液混合泵21的出口与气液分离罐22的入口连接，气液分离罐22的出口端装有调压阀23，调压阀23末端连接喷射装置24，调压阀23的压力调节范围为0-150bar。

气液分离罐22包括外罐体和内罐体，外罐顶端和内罐底端开口，外罐体和内罐体连接形成内外双层结构，气液混合流体进入气液分离罐22后液位上升，沿内罐体外壁流下时可脱除多余的未溶解大气泡，提高空化清洗系统运行的稳定性。

AGV移动车体1的壳体上装有液压升降平台14，喷射装置24安装在液压升降平台14上，喷射装置24的喷射角度可调。喷射装置24具有手持喷枪242和原位喷头243两种形式。原位喷头243设置在液压升降平台14上，可360°旋转，仰角范围为0-90°仰角，用于自动清洗过程。软管241末端连接手持喷枪242，手持喷枪242上设置有开关及压力档位。针对复杂形状的表面、需特别处理的区域和自动清洗未能完全清洁干净的部位使用手持喷枪242进行人工操作处理。手持喷枪242其上装有喷嘴，通过螺纹连接，喷嘴具有多种形式，包括：泡沫喷头、直线喷头、扇形喷头、旋转喷头、老鼠喷头，不同喷嘴喷出的流体形式不同，可根据清洗对象和污染物的不同选择适用的喷头类型，灵活性更强。

如图3所示，清洁剂配比系统3包括配液泵31，配液泵31通过电磁截止阀32与水箱13的清洁剂加注口连接。清洁剂配比系统3还包括搅拌电机33，搅拌电机33与设在水箱13内的搅拌机构连接，搅拌机构为搅拌电机33下方安装转轴，转轴的末端安装有叶轮。配液泵31将清水和清洁剂按照一定比例压入水箱13中，搅拌电机33提供动力对水箱13中的清水和清洁剂进行搅拌，使其充分混合，供与清洗系统使用进行清洗操作。

如图4所示，智能控制系统4包括视觉模块41、模型处理模块42、路径规划模块43、运动控制模块44、数据库45和处理器46。

清洗系统按照设定控制方法进行以下过程：

(1)视觉模块41环绕飞机扫描获得点云信息，并通过模型处理模块42建模。

(2)处理器46根据扫描结果匹配数据库45中的飞机信息。

(3)处理器46控制AGV移动车体1运动到机头前起始点，通过路径规划模块43生成清洗过程运动路径。

(4)清洗系统以指定路径运动的同时，配合视觉模块41和数据库45中的清洗参数控制喷射装置24进行清洗。

步骤(1)中的过程具体过程是：视觉模块41通过雷达视觉传感器(工业/智能相机)扫描机身，获得STL格式的点云数据后传输至模型处理模块42，模型处理模块42通过通用的逆向建模软件借助数学算法构建三维模型。

处理器46根据视觉模块41和模型处理模块42所得模型的外形和大小等信息，将所得模型信息与数据库45的数模数据对照，匹配到具体飞机型号，并获取飞机实际的轮廓、尺寸等信息，同步调取数据库45中储存的预设清洗参数(包括出水角度、流量、压力等)。

步骤(3)中路径规划模块43包括激光扫描器和路径引导算法，依靠激光扫描建立环境地图，根据从数据库45中获取的飞机外表轮廓、尺寸等信息，结合激光避障和路径引导算法进行路径规划；运动控制模块44通过处理器46控制驱动电机12进而控制清洗系统按照规划路径完成移动和转向等动作。同时处理器46同样根据从数据库45中获取的飞机外表轮廓、尺寸和口盖位置等信息控制喷射装置24的电磁调节阀，以调整喷射角度、出水流量、压力和温度等工艺参数，喷头依照调取自数据库的预设清洗参数全面清洗飞机表面。

Claims (5)

1.一种移动式飞机智能清洗系统，其特征在于：包括AGV移动车体（1）、空化清洗系统（2）、清洁剂配比系统（3）和智能控制系统（4）；

所述空化清洗系统（2）使用加压溶气原理产生微纳米气泡流体进行清洗作业，空化清洗系统（2）包括水箱（13）、气液混合泵（21）、气液分离罐（22）、调压阀（23）和喷射装置（24），所述水箱（13）设在AGV移动车体（1）上，水箱（13）上设有清水加注口和清洁剂加注口；所述气液混合泵（21）依靠泵内加压溶入空气至过饱和状态，气液混合泵（21）的进液口和水箱（13）的出口连接，气液混合泵（21）的进液口上设有过滤器；所述气液混合泵（21）的进气口设有单向阀，气液混合泵（21）的出口通过调压阀（23）连接喷射装置（24），通过喷射装置（24）的文丘里结构流道将过饱和流体降压至常压，流体中溶解空气即以微纳米气泡形式析出，形成微纳米气泡水流进行清洗；

所述清洁剂配比系统（3）与水箱（13）连接，用于配制清洗所需的清洁剂；

所述AGV移动车体（1）上设有液压升降平台（14），喷射装置（24）设在液压升降平台（14）上，且喷射装置（24）的喷射角度可调；AGV移动车体（1）通过智能控制系统（4）控制移动到需要清洗的位置，所述空化清洗系统（2）、清洁剂配比系统（3）和智能控制系统（4）设在AGV移动车体（1）上，智能控制系统（4）控制空化清洗系统（2）的清洗参数对飞机进行清洗；

所述智能控制系统（4）包括视觉模块（41）、模型处理模块（42）、路径规划模块（43）、运动控制模块（44）、数据库（45）和处理器（46）；

所述视觉模块（41）用于扫描机身并将扫描得到的数据传输至模型处理模块（42）；

所述模型处理模块（42）搭载逆向建模软件和数学算法，根据视觉模块（41）扫描的数据构建机身三维模型，并将模型信息传输至处理器（46）；

所述处理器（46）将所得模型信息与数据库（45）对照匹配，获取飞机参数信息传输至路径规划模块（43），并同步调取数据库（45）中储存的预设清洗参数；

所述路径规划模块（43）采用激光扫描器，根据获取的飞机参数信息通过路径引导算法进行路径规划；

所述处理器（46）通过运动控制模块（44）控制AGV移动车体（1）按照路径规划模块（43）规划的路径运动，同时处理器（46）根据数据库（45）中的清洗参数控制喷射装置（24）调整角度、流量和压力对机身进行清洗；

所述空化清洗系统（2）还包括设在气液混合泵（21）和喷射装置（24）之间的气液分离罐（22），气液分离罐（22）的进口与气液混合泵（21）连接，气液分离罐（22）的出口通过调压阀（23）与喷射装置（24）连接，所述气液分离罐（22）包括外罐体和内罐体，所述外罐体顶端和内罐体底端开口，外罐体和内罐体连接形成内外双层结构，气液混合流体进入气液分离罐（22）后液位上升，沿内罐体外壁流下时脱除多余的未溶解气泡，提高空化清洗系统运行的稳定性。

2.如权利要求1所述的一种移动式飞机智能清洗系统，其特征在于：所述清洁剂配比系统（3）包括配液泵（31）和搅拌电机（33），所述配液泵（31）通过电磁截止阀（32）与水箱（13）的清洁剂加注口连接，所述搅拌电机（33）与设在水箱（13）内的搅拌机构连接用于对水箱（13）内的清水和清洁剂进行搅拌。

3.如权利要求1所述的一种移动式飞机智能清洗系统，其特征在于：所述AGV移动车体（1）包括AGV平台（11）、驱动电机（12）和液压升降平台（14），所述智能控制系统（4）通过控制驱动电机（12）控制AGV平台（11）运动。

4.如权利要求1所述的一种移动式飞机智能清洗系统，其特征在于：所述喷射装置（24）包括原位喷头（243）和手持喷枪（242）形式，所述原位喷头（243）设在液压升降平台（14）之上，原位喷头（243）仰角范围为0-90°，轴向可360º旋转；手持喷枪（242）上设置有开关及压力档位。

5.如权利要求1所述的一种移动式飞机智能清洗系统，其特征在于：所述调压阀（23）的压力调节范围为0-150bar。

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