一种用于船体分段喷丸除锈智能机器人集成系统的制作方法

本发明涉及机械制造领域，更具体地，涉及一种用于船体分段喷丸除锈智能机器人集成系统。

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。

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，人要弯腰跨腿才穿越过去。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是非常艰苦的工作，而现有的喷丸除锈机器人不适用，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、便携式、小型化、移动式智能喷丸除锈机器人集成系统。让机器人代替人作喷丸除锈这种艰苦繁重的劳动，而人只作一些轻松的辅助工作。

技术实现要素：

本发明为解决目前造船、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喷丸除锈机器人的问题，提出一种船体分段喷丸除锈智能机器人集成系统。应用船体分段喷丸除锈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，利用智能机器人无人化船体分段涂装车间系统的计算机总控制系统或计算机控制系统，按照船体分段喷丸除锈智能机器人小车运动路径XYZ坐标，控制船体分段喷丸除锈智能机器人小车，在运动路径平台工装上移动到需要喷丸除锈位置，再通过视觉系统控制机械手运动完成船体分段除锈。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于船体分段喷丸除锈智能机器人集成系统，包括机器人小车、机械手、视觉检测设备、钢丸喷枪、空气压缩机、机器人小车运动平台工装以及计算机；所述的机械手安装在机器人小车的顶部；所述的视觉检测设备安装在机械手底座的前方位置；所述的钢丸喷枪安装在机械手的最前端通过管线缆与空气压缩机相连组成一个完整的喷丸除锈设备；所述的计算机与机器人小车、机械手、视觉检测设备、喷丸除锈设备以及机器人小车运动平台工装电连接；所述的计算机控制机器人小车在平台工装上移动到达需要喷丸除锈位置，按照视觉检测设备识别喷丸除锈前和喷丸除锈后的位置及范围以及测量机器人与被喷丸除锈物表面的距离，根据喷丸除锈工艺和标准的要求生成机械手的运动轨迹，通过机械手运动控制喷丸除锈设备进行除锈。

在一种优选的方案中，所述的机器人小车是由伺服电机带驱动机构的一种轮式或履带式滚动小车。由计算机控制系统按照预先规划好的除锈运动路径XYZ坐标，控制机器人小车在平台工装上移动到达需要除锈位置。

在一种优选的方案中，所述的机械手半径约为0.6米，小型化、轻量化。安装在机器人小车上，构成一个可移动式的船体分段喷丸除锈智能小机器人，人手可以携带。

在一种优选的方案中，所述的视觉检测设备包括图像获取装置、图像存储设备、数据处理器以及软件设备。

在一种优选的方案中，所述的喷丸除锈设备包括空气压缩机、气罐、钢丸料斗、管线缆、钢丸喷枪，由计算机自动控制喷丸除锈设备进行喷丸除锈。

在一种优选的方案中，所述的机器人小车运动平台工装是由金属结构件组装的一个供机器人小车移动的通道平台工装。平台工装有多种类型，如一般的平台工装：长（2米、1米、0.8米、0.4米多种规格），宽0.3米，高度可手动调节；可自动升降的平台工装：长0.5米、宽0.3米、高度可自动升降；可侧移的平台工装：长0.5米、宽0.3米、可向左或向右侧移。

在一种优选的方案中，所述的计算机包括机器人小车数控系统和机械手运动控制系统。按照预先规划好的喷丸除锈运动路径XYZ坐标，控制机器人小车在平台工装上移动到达需要喷丸除锈位置。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：一种船体分段喷丸除锈智能机器人集成系统，应用船体分段喷丸除锈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，利用智能机器人无人化船体分段涂装车间系统的计算机总控制系统或计算机控制系统，按照船体分段喷丸除锈智能机器人小车运动路径XYZ坐标，控制船体分段喷丸除锈智能机器人小车，在运动路径平台工装上移动到需要喷丸除锈位置，再通过视觉系统控制机械手运动完成船体分段喷丸除锈，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喷丸除锈机器人的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1用于船体分段喷丸除锈智能机器人集成系统结构图。

图2为本发明实施例1钢材表面锈蚀特征图。

图3为本发明实施例1钢材表面除锈特征图。

其中：1、机器人小车；2、机械手；3、视觉检测设备；4、钢丸喷枪；5、空气压缩机；6、机器人小车运动平台工装；7计算机；8钢丸料斗。

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

如图1所示，一种用于船体分段喷丸除锈智能机器人集成系统，包括机器人小车1、机械手2、视觉检测设备3、钢丸喷枪4、空气压缩机5、机器人小车运动平台工装6、计算机7以及钢丸料斗8；所述的机械手2安装在机器人小车1的顶部；所述的视觉检测设备3安装在机械手2底座的前方位置；所述的钢丸喷枪4安装在机械手2的最前端通过管线缆与空气压缩机5以及钢丸料斗8相连组成一个完整的喷丸除锈设备；所述的计算机7与机器人小车1、机械手2、视觉检测设备3、喷丸除锈设备以及机器人小车运动平台工装6电连接；所述的计算机7控制机器人小车1在平台工装上移动到达需要喷丸除锈位置，按照视觉检测设备3识别喷丸除锈前和喷丸除锈后的位置及范围以及测量机器人与被喷丸除锈物表面的距离，根据喷丸除锈工艺和标准的要求生成机械手的运动轨迹，通过机械手2运动控制喷丸除锈设备进行喷丸除锈。

在具体实施过程中，所述的机器人小车1是由伺服电机带驱动机构的一种轮式或履带式滚动小车。由计算机7按照预先规划好的喷丸除锈运动路径XYZ坐标，控制机器人小车1在平台工装6上移动到达需要喷丸除锈位置。

在具体实施过程中，所述的机械手2半径约为0.6米，小型化、轻量化。安装在机器人小车1上，构成一个可移动式的船体分段喷丸除锈智能小机器人1，人手可以携带。

在具体实施过程中，所述的视觉检测设备3包括图像获取装置、图像存储设备、数据处理器以及软件设备。

在具体实施过程中，所述的喷丸除锈设备包括空气压缩机、气罐、钢丸料斗、管线缆、钢丸喷枪4，由计算机7自动控制喷丸除锈设备进行除锈。

在具体实施过程中，所述的机器人小车运动平台工装6是由金属结构件组装的一个供机器人小车1移动的通道平台工装。平台工装有多种类型，如一般的平台工装：长（2米、1米、0.8米、0.4米多种规格），宽0.3米，高度可手动调节；可自动升降的平台工装：长0.5米、宽0.3米、高度可自动升降；可侧移的平台工装：长0.5米、宽0.3米、可向左或向右侧移。

在具体实施过程中，所述的计算机7包括机器人小车数控系统和机械手运动控制系统。按照预先规划好的喷丸除锈运动路径XYZ坐标，控制机器人小车1在平台工装上移动到达需要喷丸除锈位置。

计算机7控制输入船体分段喷丸除锈智能机器人小车1运动路径XYZ坐标信息和运动平台工装信息，在计算机屏幕显示船体分段喷丸除锈智能机器人小车1运动路径CAD图形和运动平台工装CAD图形。

辅助施工人员按照船体分段喷丸除锈智能机器人小车1运动路径CAD图形和XYZ坐标信息，以及运动平台工装CAD图形和XYZ坐标信息预先搭设好船体分段喷丸除锈智能机器人小车运动平台工装。并把船体分段喷丸除锈智能小机器人1放到运动平台工装上的始点位置，并做好船体分段喷丸除锈的管线连接、拉放等准备工作。

通过计算机7控制系统，按照船体分段喷丸除锈智能机器人小车1运动路径XYZ坐标信息，控制船体分段喷丸除锈智能机器人小车1移动，到达需要喷丸除锈位置；

由计算机7根据视觉检测设备3根据钢材喷丸除锈前表面和钢材喷丸除锈后表面的特征识别喷丸除锈前和喷丸除锈后的位置及范围，以及测量机器人与被喷丸除锈物表面的距离，按照喷丸除锈工艺和标准的要求生成机械手2的运动轨迹，并通过机械手2运动控制系统控制抓住钢丸喷枪4的机械手2进行喷丸除锈。钢丸喷枪4和空气压缩机5以及钢丸料斗8在喷丸除锈的全过程由计算机7自动控制。

如图2~3为钢材表面未除锈和除锈之后的图示。

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。