CN116700088A - 一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统 - Google Patents

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李建
王生海
陈海泉
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Abstract

本发明公开了一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,包括视觉系统,用于将清洗作业情况实时反馈至控制系统;包括控制系统,用于实时控制各子系统工作;包括运动系统,用于使喷淋系统始终位于作业面前方;包括喷淋系统,用于清洗作业面。通过各子系统之间的紧密配合,便可高效的完成船舶货舱智能清洗作业。该系统实现了自动化船舱清洗作业,从源头上解决了人员的作业安全性问题。

Description

一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统
技术领域
本发明涉及清洗装备控制领域,具体涉及一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统。
背景技术
当前,船舱内壁的清洗作业主要由人工完成,暂无适用于船舶货舱清洗的自动化、高效装备。人工清洗的作业流程为:作业人员通过安全绳悬吊至作业面处,手持高压水枪对作业面进行清洗。由于舱壁面积较大,人工清洗作业很难实现无死角作业,长期的清洗作业也会使工人作业效率降低。此外,受到海浪的激励作用,船舶发生六自由度运动,极大地威胁了作业人员的生命安全。
发明内容
根据现有技术存在的问题,本发明公开了一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,包括视觉系统、运动系统、喷淋系统以及控制系统;所述视觉系统用于监测清洗作业并将实时画面传送至控制系统,所述运动系统用于搭载喷淋系统至作业区域并调节高压水枪喷口方向与俯仰角度,所述喷淋系统用于将水加压变为空化射流喷至作业面,进而完成清洗作业,所述控制系统用于处理视觉系统的图像、视频等信号,并控制运动系统和喷淋系统。
进一步的,所述视觉系统包括摄像头位姿控制云台、3D摄像头(双目)以及视觉系统无线信号传输模块,所述摄像头位姿控制云台用于调节3D摄像头的图像采集角度,所述3D摄像头安装在摄像头位姿控制云台上方,用于实时监测船舶货舱的清洗状况,所述视觉系统无线信号传输模块与3D摄像头(双目)相连,用于将采集到的图像信息无线传输至控制系统。
进一步的,所述运动系统包括剪压式高空作业车、液压支腿、水平滑台、高速承重云台、六自由度运动平台以及运动系统远程控制模块,所述剪压式高空作业车用于改变整个系统的位置,使其位于作业面区域,所述液压支腿与剪压式高空作业车相连,用于支撑剪压式高空作业车,防止其在清洗作业时出现倾覆现象,所述水平滑台安装于剪压式高空作业车上方,用于使六自由度运动平台水平运动,所述高速承重云台安装在水平滑台上方,用于支撑六自由度运动平台,所述六自由度运动平台安装在高速承重云台上方,用于调整双头高压水枪的姿态,所述运动系统远程控制模块与剪压式高空作业车相连,用于远端接收控制系统的控制信号,进而调整运动系统各子单元的运动状态。
进一步的,所述喷淋系统包括射流空化泵、双头高压水枪以及喷淋系统远程控制模块,所述射流空化泵安装在剪压式高空作业车上方,用于改变空化射流水的水压及出水口流速,所述双头高压水枪安装在六自由度运动平台上方,用于将空化射流水喷射至作业面,所述喷淋系统远程控制模块与射流空化泵相连,用于远端接收控制系统的控制信号,进而控制射流空化泵的转速。
进一步的,所述控制系统包括控制柜、数据采集模块、数据处理模块以及通讯模块,所述数据采集模块、数据处理模块以及通讯模块安装在控制柜内,所述数据采集模块用于采集来自视觉系统的图像信息,所述数据处理模块与数据采集模块相连,用于输入、输出控制信号,并实时处理控制信号,所述通讯模块与数据采集模块相连,用于将控制信号输出至运动系统远程控制模块和喷淋系统远程控制模块。
由于采用了上述技术方案,本发明提供的一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,该系统中采用视觉系统、运动系统、喷淋系统以及控制系统之间的配合作用,每个子系统间相互联系又独立运行,实现了大范围、高效的清洗作业。与传统作业方式相比,通过应用剪压式高空作业车结合水平滑台的结构形式,双头高压水枪可实现大跨度、快速的运动,进而缩短清洗作业时间并提高清洗作业效率。本系统通过采用视觉系统,进一步实现了无人化、自动化清洗作业,从源头上解决了人员的作业安全性问题。此外,通过将各子系统的控制模块集成于控制系统,便于操作人员集中操控作业流程。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中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申请中记载的一些实施例,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是本发明的船舶货舱的智能清洗装备示意图。
图2是本发明的船舶货舱的智能清洗装备的具体结构框图。
图3是本发明的船舶货舱的智能清洗装备的具体结构框图。
图4是本发明的具体实施方式中控制系统工作示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面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的描述:
如图1所示的船舶货舱智能清洗系统,本发明对常规的船舶货舱清洗作业方式进行改进,加入视觉系统1、控制系统2、运动系统3与喷淋系统4,实现无人化、自动化货舱清洗作业。在智能清洗过程中,视觉系统1将作业面实时画面传送至控制系统2,控制系统2将信号传送至运动系统3,运动系统3将喷淋系统4移动至作业面区域进行清洗作业,实现船舶货舱作业面无人化自主清洗。
如图2所示,一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,包括视觉系统、运动系统、喷淋系统以及控制系统;所述视觉系统采用3D摄像头(双目)监测清洗作业并将实时画面传送至控制系统,所述运动系统用于搭载喷淋系统至作业区域并调节双头高压水枪喷口方向与俯仰角度,所述喷淋系统用于将水加压变为空化射流喷至作业面,进而完成清洗作业,所述控制系统用于处理视觉系统的图像、视频等信号,并通过通信模块将控制信号传输至运动系统和喷淋系统。
进一步的,如图3和图4所示,控制系统通过数据采集模块实时采集来自3D摄像头(双目)的图像信息,通过数据处理单元进行数据处理,结合操作人员的指令输出控制信号,控制信号经由通讯模块传送至远程系统控制模块以及喷淋系统远程控制模块,通过控制剪压式高空作业车位置,使系统位于作业面前方;控制水平滑台上的高速承重云台位置,从而实现双头高压水枪的大范围横向运动;控制六自由度运动平台位姿,进而调整双头高压水枪位姿,使空化水射流始终可喷射至作业面处;待双头高压水枪位于作业面前方时,控制射流空化泵运行,从而喷射空化水射流至作业面,以进行清洗作业。
进一步的,所述控制系统包括数据采集模块、数据处理模块以及通讯模块,所述数据采集模块用于实时采集来自3D摄像头的图像信息,所述数据处理模块与数据采集模块相连,用于处理图像信息以及操作人员指令,并进一步输出控制信号,所述通讯模块与数据处理模块相连,用于输出控制信号至程系统控制模块以及喷淋系统远程控制模块,所述数据采集模块、数据处理模块以及通讯模块安装在控制柜内。
进一步的,所述视觉系统包括视觉系统无线信号传输模块、摄像头位姿控制云台以及3D摄像头(双目),所述视觉系统无线信号传输模块与3D摄像头(双目)相连,用于实时传输控制系统的控制信号以及反馈至控制系统的图像信号,所述3D摄像头(双目)安装于摄像头位姿控制云台上方,可跟随摄像头位姿控制云台的运动改变位姿,使得3D摄像头(双目)始终可拍摄作业画面。
进一步的,所述运动系统包括运动系统远程控制模块、剪压式高空作业车、水平滑台、液压支腿、高速承重云台及六自由度运动平台,所述运动系统远程控制模块与剪压式高空作业车相连,用于传递来自于控制系统的信号,进而控制减压式高空作业车位置、液压支腿收放、水平滑台位置及六自由度运动平台位姿,所述剪压式高空作业车用于改变整个系统的空间位置,保证系统位于作业面前方,所述液压支腿与剪压式高空作业车相连,在清洗作业前展开,用于保持剪压式高空作业车稳定作业,防止其倾覆,所述水平滑台安装于剪压式高空作业车上方,用于大范围横向移动六自由度运动平台,进而扩大双头高压水枪的喷射范围,所述高速承重云台安装于水平滑台上方,用于支撑六自由度平台,所述六自由度运动平台安装在高速承重云台上方,可跟随高速承重云台横向移动,用于改变双头高压水枪位姿,使其可始终喷射至作业面。
进一步的,喷淋系统包括喷淋系统远程控制模块、射流空化泵及双头高压水枪,所述喷淋系统远程控制模块与射流空化泵,用于传输控制系统的控制信号,以进一步控制射流空化泵是否运行,所述射流空化泵安装于剪压式高空作业车上方,用于改变空化水射流水压,使得水射流始终可喷射至作业面,所述双头高压水枪安装于六自由度运动平台上方,用于喷射空化水射流至作业面处。
本发明公开的系统在实现清洗作业具体采用如下步骤:
根据已知的作业面位置,改变剪压式高空作业车位置,使其位于作业面前方,进一步展开液压支腿准备开始清洗作业。清洗作业开始前,通过六自由度运动平台调整双头高压水枪出水口方向,使其可喷射至作业面。进一步控制系统输出控制信号,射流空化泵运行,空化水射流喷射至作业面。水平滑台配合六自由度运动平台运动,改变双头高压水枪位姿,进而实现局部清洗作业。待局部清洗作业结束后,剪压式高空作业车升降,重复局部清洗作业流程,完成局部竖面清洗作业。待竖面清洗作业结束后,剪压式高空作业车移动至下一作业地点,重复局部清洗作业、局部竖面清洗作业流程,实现全局清洗作业。通过视觉系统实时反馈作业面的清洗状态,确认清洗质量满足要求后,清洗作业结束。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,其特征在于包括:
视觉系统,用于实时监测船舶货舱的清洗状况的视频信息;
喷淋系统,用于向作业面喷射空化射流水从而进行船舱的清洗作业;
运动系统,用于将喷淋系统移动至视觉系统实时监测作业点;
控制系统,接收视觉系统传送的视频信息、并对喷淋系统和运动系统的工作过程进行远程调控。
2.根据权利要求1所述的一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,其特征在于:所述视觉系统包括摄像头位姿控制云台、3D摄像头和视觉系统无线信号传输模块,所述摄像头位姿控制云台用于调节3D摄像头的图像采集角度,所述3D摄像头安装在摄像头位姿控制云台的上方、用于实时监测船舶货舱的清洗状况,所述视觉系统无线信号传输模块与3D摄像头相连接、用于将采集到的图像信息传输至控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,其特征在于:所述运动系统包括剪压式高空作业车、液压支腿、水平滑台、高速承重云台、六自由度运动平台以及运动系统远程控制模块,所述剪压式高空作业车用于改变整个系统的位置使其位于作业面区域,所述液压支腿与剪压式高空作业车相连接、用于支撑剪压式高空作业车,所述水平滑台安装于剪压式高空作业车的上方、用于使六自由度运动平台水平运动,所述高速承重云台安装在水平滑台上方、用于支撑六自由度运动平台,所述六自由度运动平台安装在高速承重云台上方、用于调整喷淋系统位姿,所述运动系统远程控制模块与剪压式高空作业车相连接,用于远端接收控制系统的控制信号,进而调整运动系统各子单元的运动状态。
4.根据权利要求1所述的一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,其特征在于:所述喷淋系统包括射流空化泵、双头高压水枪和喷淋系统远程控制模块,所述射流空化泵安装在剪压式高空作业车上方、用于改变空化射流水的水压及出水口流速,所述双头高压水枪安装在六自由度运动平台上方、用于将空化射流水喷射至作业面,所述喷淋系统远程控制模块与射流空化泵相连接,用于远端接收控制系统的控制信号、进而控制射流空化泵的转速。
5.根据权利要求1所述的一种应用于船舶货舱的智能清洗装备的控制系统,其特征在于:所述控制系统包括控制柜、数据采集模块、数据处理模块以及通讯模块,所述数据采集模块、数据处理模块以及通讯模块安装在控制柜内,所述数据采集模块用于采集来自视觉系统的图像信息,所述数据处理模块与数据采集模块相连接,用于输入、输出控制信号,并实时处理控制信号,所述通讯模块与数据采集模块相连接、用于将控制信号输出至运动系统和喷淋系统。
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