CN107600313A - 一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统，通过网络连接分段涂装生产设计系统输入分段除锈涂装CAD图，完成机器人小车XYZ移动路径规划设计；再根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图以及数据库选用合适的分段涂装机器人路径平台工装设计，完成机器人路径平台工装设计图；根据分段涂装车间实际情况、分段涂装施工要求和根据脚手架零件图库，设计组合式脚手架完成分段涂装脚手架零件设计图；最后根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图、机器人路径平台工装设计图和分段涂装脚手架零件设计图完成分段涂装机器人路径平台工装制作和安装，以及分段涂装脚手架组合安装。本发明提高了喷涂效率并且在一定程度上减少了喷漆等材料对施工人员的危害。

Description

一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统

技术领域

本发明涉及船体分段涂装CAD/CAM( Computer Aided Design /Computer AidedManufacturing，计算机辅助设计/计算机辅助制造)领域，更具体地，涉及一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统。

背景技术

船舶和海洋工程装备制造，有一个很重要的工序就是需要对其船体分段和海工模块进行防腐蚀的涂装工作。同样钢结构桥梁、钢结构建筑、大型化工机械和大型起重机械等重型机械制造也需要进行防腐蚀的涂装工作。涂装工作主要是喷钢丸除锈和喷防腐油漆。为达到很好的防腐效果，船舶和海洋工程装备制造的船体分段和海工模块都要求在一个封闭的涂装车间内进行涂装工作。

目前，涂装车间内的涂装工作主要是依靠人工操作进行喷钢丸除锈和喷防腐油漆。由于在喷钢丸除锈时产生大量的有害粉尘，以及在喷油漆时也会产生对人有害的漆雾和有机溶剂气味，所以油漆工人要全身穿着劳动保护服装和戴上厚实的防护口罩。因此在这种艰苦和恶劣的环境下工作，愿意干这种油漆工的人越来越少。

另外，因为现在一般的喷丸除锈和喷漆的机器人主要是依赖示教编程，大多数是采用固定机械手和使用工装夹具、变位器等，应用在少品种大批量生产的产品制造上，所以五金加工、摩托车、汽车等小构件加工的轻工家电和汽车制造等行业使用较多。由于船舶和海洋工程装备制造行业，以及钢结构桥梁、钢结构建筑、大型化工机械和大型起重机械等重型机械制造行业都是小批量多品种，并且一是产品外形结构复杂，外表面有的是不规则的复杂弯曲面，内部结构有的是半封闭或全封闭的舱室空间复杂结构；二是产品结构外形尺寸大，重量重。所以使到机器人的应用很少。

另外，由于船体分段和海工模块内部结构有的是半封闭或全封闭的舱室空间复杂结构，有的船体肋板或壁板结构仅是开个人孔，人要跨腿弯腰才穿越过去。在这种半封闭或全封闭的空间复杂结构内涂装工人要进行喷丸除锈和喷漆是非常艰苦的工作，而现有的喷丸除锈和喷漆机器人不适用，并且要开发这种高度智能和高度仿真人的机器人，一是还没有，二是开发成本也是这种制造行业无法承受得起。因此需要针对这种半封闭或全封闭的空间复杂结构开发一种既简单又实用，成本不高的智能涂装机器人系统，而船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统是船体分段智能涂装机器人系统的关键。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统，解决目前造船、海洋工程、桥梁钢结构、钢结构建筑、化工机械和起重机械等重型机械制造行业的涂装很少使用或无法应用除锈和喷漆机器人的问题。特征是创新提出船体分段除锈和喷漆智能机器人系统，利用船体分段除锈和喷漆智能机器人小车运动路径XYZ坐标信息和运动路径平台工装，使用智能机器人无人化船体分段涂装车间系统，通过其计算机总控制系统，按照船体分段除锈和喷漆智能机器人小车运动路径XYZ坐标，控制船体分段除锈和喷漆智能机器人小车在运动路径平台工装上移动到需要除锈或喷漆位置，再通过视觉控制机械手运动完成船体分段除锈和喷漆。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统，包括船体分段涂装机器人小车XYZ移动路径规划设计、分段涂装施工脚手架设计、分段涂装机器人运动路径平台工装设计、数据库以及分段涂装机器人路径平台工装制安；所述的数据库包括分段涂装脚手架零件图库和分段涂装机器人路径平台工装图库；所述的分段涂装机器人路径平台工装制安包括机器人小车XYZ路径平台工装安装、机器人路径平台工装设计制造以及分段涂装施工脚手架设计制造；通过网络连接分段涂装生产设计系统输入分段除锈涂装CAD图，完成机器人小车XYZ移动路径规划设计；再根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图以及数据库选用合适的分段涂装机器人路径平台工装设计，完成机器人路径平台工装设计图；根据分段涂装车间实际情况、分段涂装施工要求和根据脚手架零件图库，设计组合式脚手架完成分段涂装脚手架零件设计图；最后根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图、机器人路径平台工装设计图和分段涂装脚手架零件设计图完成分段涂装机器人路径平台工装制作和安装，以及分段涂装脚手架组合安装。

在一种优选的方案中，所述的机器人小车XYZ运动路径规划设计是根据船体分段结构情况、分段涂装施工要求和机器人施工要求规划设计的，目的是规划机器人小车XYZ运动路线，完成机器人小车XYZ运动路径规划设计图。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统，通过网络连接分段涂装生产设计系统输入分段除锈涂装CAD图，完成机器人小车XYZ移动路径规划设计；再根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图以及数据库选用合适的分段涂装机器人路径平台工装设计，完成机器人路径平台工装设计图；根据分段涂装车间实际情况、分段涂装施工要求和根据脚手架零件图库，设计组合式脚手架完成分段涂装脚手架零件设计图；最后根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图、机器人路径平台工装设计图和分段涂装脚手架零件设计图完成分段涂装机器人路径平台工装制作和安装，以及分段涂装脚手架组合安装。本发明的船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统是船体分段智能涂装机器人系统的关键，辅助开发一种既简单又实用，成本不高的智能涂装机器人系统，提高了喷涂效率并且在一定程度上减少了喷漆等材料对施工人员的危害。

附图说明

图1为本发明实施例1 的船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统流程图。

图2为本发明实施例1的机器人路径平台工装制作安装和脚手架零件组合安装侧视图。

图3为本发明实施例1的机器人路径平台工装制作安装和脚手架零件组合安装俯视。

其中：1、常规的平台工装；2、可自动升降的平台工装；3、可侧移的平台工装4、智能机器人小车；5、人孔；6、隔壁板；7、侧壁板；8、基本高度或开孔高度；9、底板；10、角钢。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

根据图1所示，一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统，包括船体分段涂装机器人小车XYZ移动路径规划设计、分段涂装施工脚手架设计、分段涂装机器人运动路径平台工装设计、数据库以及分段涂装机器人路径平台工装制安；所述的数据库包括分段涂装脚手架零件图库和分段涂装机器人路径平台工装图库；所述的分段涂装机器人路径平台工装制安包括机器人小车XYZ路径平台工装安装、机器人路径平台工装设计制造以及分段涂装施工脚手架设计制造；通过网络连接分段涂装生产设计系统输入分段除锈涂装CAD图，完成机器人小车XYZ移动路径规划设计；再根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图以及数据库选用合适的分段涂装机器人路径平台工装设计，完成机器人路径平台工装设计图；根据分段涂装车间实际情况、分段涂装施工要求和根据脚手架零件图库，设计组合式脚手架完成分段涂装脚手架零件设计图；最后根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图、机器人路径平台工装设计图和分段涂装脚手架零件设计图完成分段涂装机器人路径平台工装制作和安装，以及分段涂装脚手架组合安装。

在具体实施过程中，所述的机器人小车XYZ运动路径规划设计是根据船体分段结构情况、分段涂装施工要求和机器人施工要求规划设计的，目的是规划机器人小车XYZ运动路线，完成机器人小车XYZ运动路径规划设计图。

如图2~3所示，平台工装分为三种，包括常规的平台工装1、可自动升降的平台工装2以及可侧移的平台工装3；辅助施工人员根据运动路径平台工装CAD图形和XYZ坐标信息分开搭设。以常规的平台工装1为基础，先确定基本高度8进行搭设；基本高度8一般是以机器人小车穿越开孔高度8为参考。可自动升降的平台工装2是依据涂装智能机器人需要提升或下降到一定高度涂装要求搭设。可侧移的平台工装3是依据涂装智能机器人需要侧移要求搭设。

在具体实施过程中，所述的常规的平台工装1高度能够手动调节，在涂装施工过程高度保持不变；所述的可自动升降的平台工装2高度能够自动升降，在涂装施工过程高度由计算机系统控制自动升降；所述的可侧移的平台工装3能够向左或向右侧移，在涂装施工过程由计算机系统控制自动向左或向右侧移；其中，智能机器人小车4在所述的平台工装运动；所述的平台工装底部贴着底板9，由角钢10固定；隔壁板6与侧壁板7相连接，且隔壁板7中开有人孔5供施工人员进入施工平台。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统，其特征在于，包括船体分段涂装机器人小车XYZ移动路径规划设计、分段涂装施工脚手架设计、分段涂装机器人运动路径平台工装设计、数据库以及分段涂装机器人路径平台工装制安；所述的数据库包括分段涂装脚手架零件图库和分段涂装机器人路径平台工装图库；所述的分段涂装机器人路径平台工装制安包括机器人小车XYZ路径平台工装安装、机器人路径平台工装设计制造以及分段涂装施工脚手架设计制造；通过网络连接分段涂装生产设计系统输入分段除锈涂装CAD图，完成机器人小车XYZ移动路径规划设计；再根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图以及数据库选用合适的分段涂装机器人路径平台工装设计，完成机器人路径平台工装设计图；根据分段涂装车间实际情况、分段涂装施工要求和根据脚手架零件图库，设计组合式脚手架完成分段涂装脚手架零件设计图；最后根据机器人小车XYZ移动路径规划设计图、机器人路径平台工装设计图和分段涂装脚手架零件设计图完成分段涂装机器人路径平台工装制作和安装，以及分段涂装脚手架组合安装。

2.根据权利要求1所述的船体分段机器人除锈和喷漆施工设计系统，其特征在于，所述的机器人小车XYZ运动路径规划设计是根据船体分段结构情况、分段涂装施工要求和机器人施工要求规划设计的，目的是规划机器人小车XYZ运动路线，完成机器人小车XYZ运动路径规划设计图。