CN115350846A - 基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，涉及喷涂设备技术领域。本发明包括龙门架、喷枪和若干扫描相机，龙门架横跨在钢构件上方并可沿钢构件轴向移动，喷枪通过直线模组固定安装在横梁的一侧面，扫描相机固定安装在横梁上，当龙门架沿钢构件轴向移动时，扫描相机对钢构件的表面形状进行扫描成像。本发明通过设置扫描相机，工作时，向控制系统中导入钢构件的模型，创建可执行的轨迹，也可通过扫描相机的扫描，分析面与面的结构，并创建出一个立体图形，在模拟仿真、离线编程软件下，形成可执行的程序，驱动喷涂设备运行动作指令，实现自动驱动喷涂装置对钢构件表面进行喷涂作业。
Description
技术领域
本发明属于喷涂设备技术领域，特别是涉及基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置。
背景技术
吊车梁、工作平台梁、多层建筑中的楼面梁和屋顶结构中的標条等重型设备对其钢构件的强度要求很高。钢构件在组装前需经过反复多次的表面处理工序，包括表面清洗处理、防腐蚀涂装、防火涂装、底漆、中间漆及面漆的喷涂。由于支撑钢构件的重量较重，难以像较轻较小的钢构件一样在电机驱动的流水线上进行自动喷涂。因此，支撑钢构件的喷涂一般采用将钢构件依次摆放在喷漆场地内，人工拿持高压喷涂机对钢构件进行逐个逐面的喷涂处理，该喷涂方式效率较低，占据钢构件生产周期的大部分时间和场地，限制了工厂的生产力。此外，喷涂作业产生的有毒气体对喷涂工人的身体健康也产生了一定的损害。
现有公开号为CN214347450U的中国实用新型专利，公开了一种钢梁的自动喷漆设备，包括括传送装置、喷漆舱、喷漆装置和废气处理装置；传送装置包括悬轨、挂钩、电机以及位置传感器，挂钩的一端可移动地设置在悬轨上，电机用于带动挂钩移动，悬轨延伸并穿过喷漆舱；喷漆舱包括框架、包覆在框架外周的门帘，喷漆舱设置有供悬轨和挂钩穿过的入口和出口，入口和出口处设置有自动感应门；喷漆装置包括储漆舱、定位导轨、喷枪机构、油漆输出管和压力泵，定位导轨固定于喷漆舱的内部的上方，喷枪机构可移动地设置于定位导轨上。该方案的自动喷漆设备实现对钢梁的不同位置进行均匀的喷漆。但该方案单次仅能对一根钢梁进行喷漆作业，喷涂效率较低，且难以适用于多种类型的钢梁喷涂，使用场景受限。
发明内容
本发明的目的在于提供基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，通过采用龙门架式喷涂装置，包括龙门架、喷枪和若干扫描相机，钢构件摆放在龙门架下方，工作时，向控制系统中导入钢构件的模型，并结合扫描相机对钢构件的扫描成像，实现自动驱动喷涂装置对钢构件表面进行喷涂作业，解决了现有喷漆设备喷涂效率较低，且难以适用于多种类型的钢梁喷涂，使用场景受限的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，包括龙门架、喷枪和若干扫描相机，所述龙门架包括横梁，所述横梁下方垂直于横梁摆放有若干待喷涂的钢构件；所述龙门架横跨在钢构件上方并可沿钢构件长度方向移动。所述喷枪通过直线模组固定安装在横梁的一侧面。若干所述扫描相机固定安装在横梁上，当龙门架沿钢构件长度向移动时，所述扫描相机对钢构件的表面形状进行扫描成像。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括钢轨，所述龙门架的两端设有底座小车，所述底座小车与钢轨滚动连接，实现带动龙门架沿钢轨移动，保障龙门架移动的平稳性，提升喷漆精度。
作为本发明的一种优选技术方案，所述直线模组包括横移直线模组和升降直线模组。所述横移直线模组包括滑轨和沿滑轨滑动的滑台，所述滑轨固定在横梁一侧面并沿横梁长度方向设置；所述升降直线模组与滑台固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述滑台上固定安装有驱动电机，所述横梁安装有滑轨的一侧面也安装有与滑轨长度相当的齿条，所述驱动电机的输出端固定连接有齿轮，所述齿轮与齿条啮合，驱动滑台沿滑轨滑动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述滑轨的横截面采用“工”形，所述滑台的背面固定连接有与滑轨形状适配的滑块，所述滑块与滑轨滑动连接，形成限位，避免滑台脱落。
作为本发明的一种优选技术方案，所述升降直线模组的下端固定安装有旋转电机，所述喷枪与旋转电机的输出轴固定连接，所述旋转电机带动喷枪的转动方向为垂直于龙门架的移动方向，实现喷涂范围覆盖钢构件的周侧。
作为本发明的一种优选技术方案，所述横梁在安装有喷枪的一侧固定安装有扫描相机支架，若干所述扫描相机均匀排布固定在扫描相机支架上。沿龙门架喷涂时移动方向，所述扫描相机支架将扫描相机架设在喷枪前方，实现在喷涂前对钢构件进行扫描。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括控制系统，所述控制系统用于接收扫描相机传回的图像信息，并根据图像信息控制喷涂装置运行。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括用于安装控制系统的控制柜。
作为本发明的一种优选技术方案，所述横梁的上表面设有观测平台，所述龙门架的一侧设有用于攀登观测平台的扶梯，便于操作人员从上方观测装置的喷涂质量，同时便于设备检修。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过采用龙门架式喷涂装置，包括龙门架、喷枪、若干扫描相机和控制系统，控制系统用于接收扫描相机传回的图像信息，并根据图像信息控制喷涂装置运行，龙门架横跨在钢构件上方并可沿钢构件长度方向移动，工作时，向控制系统中导入钢构件的模型，创建可执行的轨迹；也可通过扫描相机的视觉扫描分析面与面的结构，并创建出一个立体图形，在模拟仿真、离线编程软件下，形成可执行的程序，驱动喷涂设备运行动作指令，实现自动驱动喷涂装置对钢构件表面进行喷涂作业。
2、本发明通过在横梁安装有喷枪的一侧固定安装有扫描相机支架，扫描相机均匀排布固定在扫描相机支架上。当龙门架移动方向，扫描相机支架将扫描相机架设在喷枪前方，对钢构件表面形状进行实时扫描拍照并与导入的数模或参数化调取的模型进行对比，提前发现突变的位置，立刻将信号发送到控制系统，执行预先编辑好的躲避指令，避免设备出现碰撞工件的可能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的喷涂装置工作状态的结构示意图；
图2为喷涂装置的正视图；
图3为喷涂装置另一视角的结构示意图；
图4为直线模组的结构示意图；
图5为图4中A处的局部放大示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100-龙门架，1-横梁，101-观测平台，102-扶梯，2-钢构件，3-喷枪，4-扫描相机，401-扫描相机支架，5-钢轨，6-底座小车，7-横移直线模组，701-滑轨，702-滑台，703-驱动电机，704-滑块，8-升降直线模组，9-旋转电机，10-控制柜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
请参阅图1-图3所示，本实施例提供了一种基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，包括龙门架100、钢轨5、喷枪3和多个扫描相机4，龙门架100的两端设有底座小车6，底座小车6与钢轨5滚动连接，实现带动龙门架100沿钢轨5移动。龙门架100包括横梁1，横梁1下方垂直于横梁1摆放有多根待喷涂的钢构件2，钢构件2通过支架架起。其中，扫描相机4的数量与横梁1下允许放置的钢构件2的最大数量相同。龙门架100横跨在钢构件2上方，并在底座小车6的带动下沿钢构件2的长度向移动。
请参阅图4和图5所示，喷枪3通过直线模组固定安装在横梁1的一侧面。直线模组包括横移直线模组7和升降直线模组8，横移直线模组7包括滑轨701和沿滑轨701滑动的滑台702，滑轨701固定在横梁1一侧面并沿横梁1长度方向设置。升降直线模组8与滑台702固定连接。滑台702上固定安装有驱动电机703，横梁1安装有滑轨701的一侧面也安装有与滑轨701长度相当的齿条704，驱动电机703的输出端固定连接有齿轮，齿轮与齿条704啮合，驱动滑台702沿滑轨701滑动。其中，滑轨701的横截面采用“工”形，滑台702的背面固定连接有与滑轨701形状适配的滑块704，滑块704与滑轨701滑动连接。其中，在升降直线模组8的下端固定安装有旋转电机9，喷枪3与旋转电机9的输出轴固定连接，旋转电机9带动喷枪3的转动方向为垂直于龙门架100的移动方向。
请参阅图1或图3所示，扫描相机4通过扫描相机支架401固定安装在横梁1上。扫描相机4均匀排布固定在扫描相机支架401上，其安装间距对应每根钢构件2的摆放间距，实现每个扫描相机4对一根钢构件2进行扫描成像。沿龙门架100喷涂作业时移动方向，扫描相机支架401将扫描相机4架设在喷枪3前方，实现在喷涂前对钢构件2进行扫描。
龙门架100的一侧安装有控制柜10，整个装置通过安装在控制柜10内的控制系统进行操控。控制系统用于接收扫描相机4传回的图像信息，并根据图像信息控制喷涂装置运行。
使用时，首先，将待喷涂的钢构件2排列放置到龙门架100的横梁1下方。随后，通过tekla或者SolidWorks等数模软件将待喷涂钢构件2的模型导入控制系统中，控制系统以离线编程或参数化的库读取，创建可执行的轨迹，进而控制系统控制龙门架100沿钢构件2运动，喷枪3在横移直线模组7、升降直线模组8和旋转电机9的带动下，完成对所有钢构件2的表面喷涂作业。
作为另一种实现方案，也可采用逆向建模的方式生产待喷涂的钢构件2的模型。在待喷涂的钢构件2排列放置到龙门架100的横梁1下方后，首先通过龙门架100带动扫描相机4沿钢构件2扫描，分析面与面的结构并创建出一个立体图形，在模拟仿真、离线编程软件下，形成可执行的程序，驱动喷涂装置运行动作指令，实现自动驱动喷涂装置对钢构件2表面进行喷涂作业。在本实施方式中，扫描相机4可采用知象光电科技开发的Tracer P1扫描3D相机，并配合TracerStudio软件,Tracer P1采用面扫描3D相机拍照获取工件完整3D点云，快速识别工件的3D特征，输出喷涂轨迹和姿态，结合本方案中的龙门架100式喷涂装置，即实现自动喷涂。
作为另一种优选方案，在喷涂作业时，龙门架100沿钢轨5运动，扫描相机支架401将扫描相机4架设在喷枪前方，对钢构件2表面形状进行实时扫描拍照并与导入的数模或参数化调取的模型进行对比，提前发现突变的位置，立刻将信号发送到控制系统，执行预先编辑好的躲避指令，避免设备出现碰撞工件的可能。
此外，在横梁1的上表面设有观测平台101，观测平台101上铺有橡胶防滑垫，两侧设有护栏，龙门机100的一侧设有用于攀登观测平台101的扶梯102。从而便于操作人员从上方俯视观测刚构件的喷涂效果，同时便于设备检修。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，包括：
龙门架(100)，所述龙门架(100)包括横梁(1)，所述横梁(1)下方垂直于横梁(1)摆放有若干待喷涂的钢构件(2)；所述龙门架(100)横跨在钢构件(2)上方并可沿钢构件(2)长度向移动；
喷枪(3)，所述喷枪(3)通过直线模组固定安装在横梁(1)的一侧面；
若干扫描相机(4)，若干所述扫描相机(4)固定安装在横梁(1)上，当龙门架(100)沿钢构件(2)轴向移动时，所述扫描相机(4)对钢构件(2)的表面形状进行扫描成像。
2.根据权利要求1所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，还包括钢轨(5)，所述龙门架(100)的两端设有底座小车(6)，所述底座小车(6)与钢轨(5)滚动连接，实现带动龙门架(100)沿钢轨(5)移动。
3.根据权利要求2所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，所述直线模组包括横移直线模组(7)和升降直线模组(8)；
所述横移直线模组(7)包括滑轨(701)和沿滑轨(701)滑动的滑台(702)，所述滑轨(701)固定在横梁(1)一侧面并沿横梁(1)长度方向设置；所述升降直线模组(8)与滑台(702)固定连接。
4.根据权利要求3所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，所述滑台(702)上固定安装有驱动电机(703)，所述横梁(1)安装有滑轨(701)的一侧面也安装有与滑轨(701)长度相当的齿条(704)，所述驱动电机(703)的输出端固定连接有齿轮，所述齿轮与齿条(704)啮合，驱动滑台(702)沿滑轨(701)滑动。
5.根据权利要求4所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，所述滑轨(701)的横截面采用“工”形，所述滑台(702)的背面固定连接有与滑轨(701)形状适配的滑块(704)，所述滑块(704)与滑轨(701)滑动连接。
6.根据权利要求4所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，所述升降直线模组(8)的下端固定安装有旋转电机(9)，所述喷枪(3)与旋转电机(9)的输出轴固定连接，所述旋转电机(9)带动喷枪(3)的转动方向为垂直于龙门架(100)的移动方向。
7.根据权利要求1所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，所述横梁(1)在安装有喷枪(3)的一侧固定安装有扫描相机支架(401)，若干所述扫描相机(4)均匀排布固定在扫描相机支架(401)上；
沿龙门架(100)喷涂作业时移动方向，所述扫描相机支架(401)将扫描相机(4)架设在喷枪(3)前方，实现在喷涂前对钢构件(2)进行扫描。
8.根据权利要求1所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统用于接收扫描相机(4)传回的图像信息，并根据图像信息控制喷涂装置运行。
9.根据权利要求8所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，还包括用于安装控制系统的控制柜(10)。
10.根据权利要求1所述的基于视觉系统的免示教智能龙门架式喷涂装置，其特征在于，所述横梁(1)的上表面设有观测平台(101)，所述龙门机(100)的一侧设有用于攀登观测平台(101)的扶梯(102)。
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