CN114226358A - 一种用于铁塔除锈和喷漆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铁塔除锈和喷漆的方法，包括安装维护设备、驱动维护组件沿钢丝绳的长度方向往复直线运动、判断铁塔生锈部位、铁塔生锈部位进行除锈和补漆等操作；相较于传统的纯人工检测与维护铁塔工作，本方案中的用于铁塔除锈和喷漆的维护设备，自动化程度高，对于铁塔的检测，除锈与喷漆等作业，除前期安装和地面操作需要人工实现外，实际维护作业都是自动化完成，不需要施工人员的参与，可大量减少劳动力用工需求，极大的降低了施工人员的劳动强度，运维作业效率提高，野外施工人员的安全风险得到很大的保障。

Description

一种用于铁塔除锈和喷漆的方法

技术领域

本发明涉及输电线路铁塔的维护设备技术领域，特别是涉及一种用于铁塔除锈和喷漆的方法。

背景技术

输电线路铁塔是输电用的塔状建筑物，他们的机构特点是各种塔型均属于空间桁架结构，杆件主要由单根等边角钢或组合角钢组成。由于输电线路长时间的暴露在自然环境中，尤其是潮湿、高温、高盐气候非常容易引起铁塔塔身出现生锈腐蚀等现象，因此输电线路铁塔的防腐工作是确保安全供电的重要维护工程。目前的主要防腐蚀方式是采用热镀锌，由人工刷漆完成，但是其防腐寿命仅为三年左右，维护频繁且工程量大。铁塔的防腐作业又属于高空带电作业，施工人员的作业条件恶劣，劳动强度大，稍有不慎就容易引发安全事故。为了改变这一需要人工操作的现状，能够实现自动喷漆目标，美国、德国、瑞典、日本、中国等国的学者曾先后开展了喷漆机器人的研究。

本专利提出了一种能够用于输电线铁塔自动检测并定位生锈部分，完成除锈工作，最后进行喷漆维护的方法。该方法利用驱动装置作为动力源，带动安装固定在塔顶的定滑轮与驱动装置之间的钢丝绳来回移动，除锈与喷漆装置固定在钢丝绳上，与钢丝绳一并上下移动，从而实现对输电线铁塔的除锈与喷漆工作。

中国专利文献CN201811006928.5公开了一种《一种除锈且灵活固定的铁塔维护用喷漆设备》，其中包括了喷漆面板、装置箱体和固定卡槽。其利用设置的油漆箱与输送泵的配合，实现对于油漆喷涂的输送，并在输送泵的控制下，通过输漆管道将油漆输入喷漆口实现铁塔的喷漆。

但是，该技术方案仍存在不足。该设备只能通过人工将整套设备固定在铁塔上的某处，然后实现除锈以及喷漆工作，这还是会投入许多人力，尤其是需要对铁塔的顶部等高处部分进行维护工作的情况，还需要施工人员将该设备一同带上去，增加了施工人员的工作强度。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种用于铁塔除锈和喷漆的方法，解决了现有技术中的铁塔维护用喷漆设备在对铁塔进行除锈和喷漆工作时，仍需要施工人员的参与，导致浪费人力物力且维护铁塔效率低下的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于铁塔除锈和喷漆的方法，其包括：

步骤1：安装维护设备：将可伸缩固定装置安装在铁塔顶部，滑轮组安装在连接杆上，驱动装置和上位机安装固定在地面上，钢丝绳分别套设在滑轮组和驱动装置的输出轴上；

步骤2：维护组件通过锁紧卡扣固定在钢丝绳上，使维护组件相对于钢丝绳静止不动，保证维护组件在运动过程中发生偏移和抖动，维护组件包括视觉系统模块、除锈装置和喷漆装置；

步骤3：维护组件的往复运动：钢丝绳在驱动装置的驱动下，带动维护组件沿钢丝绳长度方向往复直线运动；

步骤4：判断铁塔生锈部位：视觉系统模块对铁塔进行拍照，并将拍照的实时数据传输给上位机，上位机进行图像处理判断铁塔是否有生锈部分；若有生锈部分，则进入步骤3；否则返回步骤2；

步骤5：对铁塔生锈部位进行除锈工作：上位机控制驱动装置停止转动，上位机控制激光发射器工作，并通过激光头发射出激光，将金属表面的锈迹等杂物烧掉，完成对生锈部位的除锈任务；

步骤6：对铁塔除锈后的部位进行喷漆：上位机控制充气泵向漆料箱充气加压，漆料箱内的油漆经输送管道输送至喷漆装置，通过漆料喷枪均匀喷洒至铁塔除锈后的部位；启动驱动装置继续转动；

步骤7：视觉系统模块采集整个铁塔图像信息，上位机根据整个铁塔图像信息判断是否完成了喷漆除锈工作，若是则进入步骤7，否则返回步骤2；

步骤8：结束本次铁塔维护工作。

进一步地，视觉系统模块包括无人机检测系统和工业机器视觉系统，步骤3中，视觉系统模块的使用方法包括：

步骤3.1：将工业机器视觉系统固定安装在除锈装置或喷漆装置；

步骤3.2：使用无人机检测系统并初定位铁塔生锈位置；

步骤3.3：驱动装置驱动除锈装置与工业机器视觉系统移动至铁塔生锈位置；

步骤3.4：通过工业机器视觉系统准确定位生锈部分并将采集到的图像信息回传至上位机；

步骤3.5：上位机控制除锈装置对铁塔生锈位置进行除锈工作。

本方案中的用于铁塔除锈和喷漆的方法是基于一种铁塔除锈和喷漆的维护设备的，维护设备包括驱动装置、设置在铁塔顶部的滑轮组和设置在地面的上位机；驱动装置中的驱动电机与上位机电性连接；驱动装置上设置有环形封闭的钢丝绳，钢丝绳一端套设于驱动装置的输出轴上，另一端套设于滑轮组上；驱动装置驱动钢丝绳做往复直线运动；

钢丝绳上固定连接有维护组件，维护组件包括视觉系统模块、除锈装置和喷漆装置；

视觉系统模块用于采集铁塔生锈部位信息数据，并将生锈信息数据反馈至上位机，上位机根据生锈信息数据控制除锈装置和喷漆装置工作。

进一步地，本方案中的一种用于铁塔除锈和喷漆的维护设备还包括设置在铁塔顶部的可伸缩固定装置，所述可伸缩固定装置包括与铁塔顶部固定连接的固定座，所述固定座上设置有伸缩杆，所述伸缩杆穿过固定座并与其活动连接，伸缩杆靠近铁塔的一端上设置有限位块，另一端上设置有水平的连接杆，所述连接杆的轴线方向与伸缩杆的轴线方向垂直；所述滑轮组与连接杆圆周外壁连接。

进一步地，作为视觉系统模块的一种具体实施方式，所述视觉系统模块包括工业镜头和工业镜头电性连接的通讯模块，工业镜头通过通讯模块与所述上位机电性连接。

进一步地，作为除锈装置的一种具体实施方式，所述除锈装置包括与所述钢丝绳固定连接的第一防护罩，所述第一防护罩内设置有激光发生器、用于将所述激光发生器产生激光能力发射出去的激光头和用于控制激光发生器工作的激光控制器，所述激光控制器与所述上位机电性连接。

优选地，为了实现激光头的位置可以进行调节，提高激光除锈范围，所述第一防护罩内还设置有第一移动机构，第一移动机构包括与所述上位机电性连接的第一驱动电机，所述第一驱动电机与第一防护罩内壁固定连接，第一驱动电机的输出轴上连接有第一丝杆，所述第一丝杆上螺纹连接有第一支柱，所述激光头设置于所述第一支柱顶部，第一防护罩内设置有用于限制第一支柱转动的第一限位槽，第一支柱底部与第一限位槽滑动连接。

进一步地，作为喷漆装置的一种具体实施方式，所述喷漆装置包括与所述钢丝绳固定连接的第二防护罩，所述第二防护罩内设置有漆料喷枪，第二防护罩外部设置有漆料箱，所述漆料喷枪通过漆料管与漆料箱连通；

漆料箱上设置有用于向其内部供气的加压系统，加压系统包括充气泵、用于控制充气泵启动或停止的喷漆控制器，喷漆控制器与所述上位机电性连接。

优选地，为了实现漆料喷枪的位置可以进行调节，提高漆料喷枪喷漆的范围，所述第二防护罩还设置有第二移动机构，第二移动机构包括与所述上位机电性连接的第二驱动电机，所述第二驱动电机与第二防护罩内壁固定连接，第二驱动电机的输出轴上连接有第二丝杆，所述第二丝杆上螺纹连接有第二支柱，所述漆料喷枪设置于所述第二支柱顶部，第二防护罩内设置有用于限制第而支柱转动的第二限位槽，第而支柱底部与第二限位槽滑动连接。

本发明的有益效果为：相较于传统的纯人工检测与维护铁塔工作，本方案中的用于铁塔除锈和喷漆的维护设备，自动化程度高，对于铁塔的检测，除锈与喷漆等作业，除前期安装和地面操作需要人工实现外，实际维护作业都是自动化完成，不需要施工人员的参与，可大量减少劳动力用工需求，极大的降低了施工人员的劳动强度，运维作业效率提高，野外施工人员的安全风险得到很大的保障。

附图说明

图1为一种用于铁塔除锈和喷漆的方法的流程示意图。

图2为视觉系统模块的使用方法的流程示意图。

图3为一种用于铁塔除锈和喷漆的维护设备的结构示意图。

图4为可伸缩固定装置的结构示意图。

图5为除锈装置的结构示意图。

图6为喷漆装置的结构示意图。

其中，1、铁塔；2、驱动装置；3、滑轮组；4、钢丝绳；5、维护组件；6、除锈装置；601、第一防护罩；602、激光发生器；603、激光头；604、激光控制器；605、第一驱动电机；606、第一丝杆；607、第一支柱；7、喷漆装置；701、第二防护罩；702、漆料喷枪；703、漆料箱；704、加压系统；705、第二驱动电机；706、第二丝杆；707、第二支柱；8、可伸缩固定装置；801、固定座；802、伸缩杆；803、限位块；804、连接杆。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1～图2所示，本发明提供了一种用于铁塔除锈和喷漆的方法，其包括：

步骤1：安装维护设备：将可伸缩固定装置安装在铁塔1顶部，滑轮组3安装在连接杆804上，驱动装置2和上位机安装固定在地面上，钢丝绳4分别套设在滑轮组3和驱动装置5的输出轴上，维护组件8通过锁紧卡扣固定在钢丝绳4上，使维护组件8相对于钢丝绳4静止不动，保证维护组件8在运动过程中不会发生偏移和抖动；

步骤2：维护组件8的往复运动：钢丝绳4在驱动装置2的驱动下，带动维护组件8沿钢丝绳4长度方向往复直线运动；

步骤3：判断铁塔1生锈部位：视觉系统模块对铁塔1进行拍照，并将拍照的实时数据传输给上位机，上位机进行图像处理判断铁塔1是否有生锈部分；若有生锈部分，则进入步骤3；否则返回步骤2；

步骤4：对铁塔生1锈部位进行除锈工作：上位机控制驱动装置2停止转动，上位机控制激光发射器602工作，并通过激光头603发射出激光，将金属表面的锈迹等杂物烧掉，完成除锈；

步骤5：对铁塔1除锈后的部位进行喷漆：上位机控制充气泵向漆料箱703充气加压，漆料箱703内的油漆经输送管道输送至喷漆装置，通过漆料喷枪702均匀喷洒至铁塔1除锈后的部位；启动驱动装置2继续转动；

步骤6：视觉系统模块采集整个铁塔1图像信息，上位机根据整个铁塔1图像信息判断是否完成了喷漆除锈工作，若是则进入步骤7，否则返回步骤2；

步骤7：结束本次铁塔维护工作。

进一步地，视觉系统模块包括无人机检测系统和工业机器视觉系统，步骤3中，视觉系统模块的使用方法包括：

步骤3.1：将工业机器视觉系统固定安装在除锈装置或喷漆装置；

步骤3.2：使用无人机检测系统并大致定位铁塔生锈位置；

步骤3.3：驱动装置驱动除锈装置与工业机器视觉系统移动至铁塔生锈位置；

步骤3.4：通过工业机器视觉系统准确定位生锈部分并将采集到的图像信息回传至上位机；

步骤3.5：上位机控制除锈装置对铁塔生锈位置进行除锈工作。

如图1～图6，本方案中的用于铁塔除锈和喷漆的方法是基于一种铁塔除锈和喷漆的维护设备的，维护设备包括驱动装置2、设置在铁塔1顶部的滑轮组3和设置在地面的上位机；驱动装置2中的驱动电机与上位机电性连接；上位机用于控制驱动装置2的启动和停止。驱动装置2可以为地面卷扬机。

驱动装置2上设置有环形封闭的钢丝绳4，钢丝绳4一端套设于驱动装置2的输出轴上，另一端套设于滑轮组3上；驱动装置2驱动钢丝绳4做往复直线运动；钢丝绳4上固定连接有维护组件5，钢丝绳4在驱动装置2的驱动下，带动维护组件5沿钢丝绳4直线往复直线运动。

维护组件5包括视觉系统模块、除锈装置6和喷漆装置7；视觉系统模块用于采集铁塔1生锈信息数据，并将生锈信息数据反馈至上位机，上位机根据生锈信息数据控制除锈装置6和喷漆装置7工作。

铁塔1顶部还设置有的可伸缩固定装置8，可伸缩固定装置8包括与铁塔1顶部固定连接的固定座801，固定座801上设置有伸缩杆802，伸缩杆802穿过固定座801并与其活动连接，伸缩杆802靠近铁塔1的一端上设置有限位块803，另一端上设置有水平的连接杆804，连接杆804的轴线方向与伸缩杆802的轴线方向垂直；滑轮组3与连接杆804圆周外壁连接。在驱动装置2拉动钢丝绳4时，会造成钢丝绳4紧绷，紧绷的钢丝绳4可以通过连接杆804向远离铁塔1的方向拉动伸缩杆802，可以增大钢丝绳4的倾斜角度，避免钢丝绳4以及钢丝绳4上的维护组件5与铁塔1产生碰撞，进而达到可以保护钢丝绳4以及钢丝绳4上的维护组件5的目的。

本方案的基本原理为：本方案中的用于铁塔除锈和喷漆的维护设备可以采用单元化、模块化的设计理念，各部分为可拼装、可拆卸单元，从而满足野外现场运输、人工驮运、快速安装功能。首先将可伸缩固定装置8和滑轮组3安装在铁塔1顶的一处，然后在地面安放一个驱动装置2，驱动装置2可以为双轴卷扬机；将两根钢丝绳4拉在驱动装置2与滑轮组3之间，使两根钢丝绳4能够在卷扬机的驱动下，不停的做往复直线运动。完成上述的调试工作后，在地面上将维护组件5安装固定在钢丝绳4上，通过驱动装置2的驱动，来带动维护组件5在钢丝绳4上进行往复运动。其通过视觉系统模块对铁塔1进行拍照将实时数据传输给上位机，上位机进行图像处理与检测判断铁塔1是否有生锈部分，如果有生锈部分，上位机控制除锈装置6对生锈部分进行除锈，除锈工作完成后，控制喷漆装置7完成喷涂工作。

作为视觉系统模块的一种具体实施方式，视觉系统模块包括工业镜头和工业镜头电性连接的通讯模块，工业镜头通过通讯模块与上位机电性连接。

作为除锈装置6的一种具体实施方式，除锈装置6包括与钢丝绳4固定连接的第一防护罩601，第一防护罩601内设置有激光发生器602、用于将激光发生器602产生激光能力发射出去的激光头603和用于控制激光发生器602工作的激光控制器604，激光控制器604与上位机电性连接。当上位机判断出铁塔1有生锈部位后，上位机控制激光发生器602工作，并且产生的激光能量通过激光头603发射至生锈部位，达到对生锈部位除锈的目的。

优选地，为了实现激光头603的位置可以进行调节，提高激光除锈范围，第一防护罩601内还设置有第一移动机构，第一移动机构包括与上位机电性连接的第一驱动电机605，第一驱动电机605与第一防护罩601内壁固定连接，第一驱动电机605的输出轴上连接有第一丝杆606，第一丝杆606上螺纹连接有第一支柱607，激光头603设置于第一支柱607顶部，第一防护罩601内设置有用于限制第一支柱607转动的第一限位槽，第一支柱607底部与第一限位槽滑动连接。第一驱动电机605可以带动第一丝杆606转动，进而实现第一支柱607在第一丝杆606的轴向方向往复直线运动，带动第一支柱607上的激光头603运动，提高激光头603的除锈范围。

作为喷漆装置7的一种具体实施方式，喷漆装置7包括与钢丝绳4固定连接的第二防护罩701，第二防护罩701内设置有漆料喷枪702，第二防护罩701外部设置有漆料箱703，漆料喷枪702通过漆料管与漆料箱703连通；

漆料箱703上设置有用于向其内部供气的加压系统704，加压系统704包括充气泵、用于控制充气泵启动或停止的喷漆控制器，喷漆控制器与上位机电性连接。

当对生锈部位除锈完成后，上位机控制充气泵向漆料箱703内充气，进而实现漆料箱703内的油漆进入漆料喷枪702，并将漆料均匀喷洒至铁塔除锈后的部位，完成喷漆工序，达到预防铁塔1锈蚀的目的。

为了实现漆料喷枪702的位置可以进行调节，提高漆料喷枪702喷漆的范围，第二防护罩701还设置有第二移动机构，第二移动机构包括与上位机电性连接的第二驱动电机705，第二驱动电机705与第二防护罩701内壁固定连接，第二驱动电机705的输出轴上连接有第二丝杆706，第二丝杆706上螺纹连接有第二支柱707，漆料喷枪702设置于第二支柱707顶部，第二防护罩701内设置有用于限制第而支柱转动的第二限位槽，第而支柱底部与第二限位槽滑动连接。

综上所述，相较于传统的纯人工检测与维护铁塔1工作，本方案中的用于铁塔除锈和喷漆的维护设备，自动化程度高，对于铁塔1的检测，除锈与喷漆等作业，除前期安装和地面操作需要人工实现外，实际维护作业都是自动化完成，不需要施工人员的参与，可大量减少劳动力用工需求，极大的降低了施工人员的劳动强度，运维作业效率提高，野外施工人员的安全风险得到很大的保障。

Claims (2)

1.一种用于铁塔除锈和喷漆的方法，其特征在于，包括：

步骤1：安装维护设备：将可伸缩固定装置安装在铁塔顶部，滑轮组安装在连接杆上，驱动装置和上位机安装固定在地面上，钢丝绳分别套设在滑轮组和驱动装置的输出轴上；

步骤2：维护组件通过锁紧卡扣固定在钢丝绳上，使维护组件相对于钢丝绳静止不动，维护组件包括视觉系统模块、除锈装置和喷漆装置；

步骤3：维护组件的往复运动：钢丝绳在驱动装置的驱动下，带动维护组件沿钢丝绳长度方向往复直线运动；

步骤4：判断铁塔生锈部位：视觉系统模块对铁塔进行拍照，并将拍照的实时数据传输给上位机，上位机进行图像处理判断铁塔是否有生锈部分；若有生锈部分，则进入步骤3；否则返回步骤2；

步骤5：对铁塔生锈部位进行除锈工作：上位机控制驱动装置停止转动，上位机控制激光发射器工作，并通过激光头发射出激光，将铁塔金属表面上的锈迹烧掉，完成对铁塔生锈部位的除锈任务；

步骤6：对铁塔除锈后的部位进行喷漆：上位机控制充气泵向漆料箱充气加压，漆料箱内的油漆经输送管道输送至喷漆装置，通过漆料喷枪均匀喷洒至铁塔除锈后的部位；启动驱动装置继续转动；

步骤7：视觉系统模块采集整个铁塔图像信息，上位机根据整个铁塔图像信息判断是否完成了喷漆除锈工作，若是则进入步骤7，否则返回步骤2；

步骤8：结束本次铁塔维护工作。

2.根据权利要求1所述的用于铁塔除锈和喷漆的方法，其特征在于，视觉系统模块包括无人机检测系统和工业机器视觉系统，步骤3中，视觉系统模块的使用方法包括：

步骤3.1：将工业机器视觉系统固定安装在除锈装置或喷漆装置；

步骤3.2：使用无人机检测系统并初定位铁塔生锈位置；

步骤3.3：驱动装置驱动除锈装置与工业机器视觉系统移动至铁塔生锈位置；

步骤3.4：通过工业机器视觉系统准确定位生锈部分并将采集到的图像信息回传至上位机；

步骤3.5：上位机控制除锈装置对铁塔生锈位置进行除锈工作。

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