智能喷涂装置

1.本发明涉及机械制造技术领域，尤其是涉及一种智能喷涂装置。


背景技术：

2.在航空、汽车等重要制造领域，飞机、汽车等表面涂层质量至关重要，不仅影响设备表面的美观性，更能够保护本体不受腐蚀和老化，影响安全性。相关技术中，在飞机、汽车制造厂采用机器人涂装生产线，通过人工离线编程实现对飞机、汽车表面的自动化喷涂。飞机、汽车在复杂环境中使用一段时间后，往往会因为意外磕碰或者长期侵蚀产生物理性或者化学性损伤，为了避免形成累积腐蚀，需要对不规则的涂层缺陷进行识别与修补。
3.然而，由于飞机、汽车制造厂的固定涂装生产线占地大、费用高、喷涂柔性低，不再适用于飞机、汽车维修厂中目标飞机、汽车类型多样、缺陷位置形状等不确定的表面漆缺陷修补工作。尤其，现有的飞机、汽车维修厂几乎全部采用人工喷涂完整表面补涂，显而易见存在喷涂质量和效率低、油漆浪费多、环境污染严重、人体伤害大等诸多问题，存在改进的空间。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种智能喷涂装置，能够自动识别待喷涂设备的待喷涂位置，且实现自动化地喷涂处理，喷涂质量和效率高。
5.根据本发明实施例的智能喷涂装置，包括：运动小车；喷涂系统，所述喷涂系统安装于所述运动小车，且所述喷涂系统具有可多自由度活动的喷枪；获取系统，所述获取系统用于对待喷涂设备的外部状态信息进行获取；集成控制模块，所述运动小车、所述喷涂系统和所述获取系统均与所述集成控制模块通讯连接，所述集成控制模块用于对所述获取系统获取的所述外部状态信息进行接收和分析，且在识别所述待喷涂设备的待喷涂位置后控制所述喷涂系统运动以使所述喷枪对所述待喷涂位置进行喷涂。
6.根据本发明实施例的智能喷涂装置，可通过获取系统自动检测出待喷涂设备的几何轮廓，并识别出待喷涂设备的缺陷部位，进而控制运动小车和喷涂系统进行动作，从而通过喷枪实现对待喷涂设备的缺陷部位进行喷涂，结构简单，工作空间大、运动灵活且喷涂范围大，能够针对不同类型的待喷涂设备进行补漆作业。
7.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述运动小车包括主框架、行驶机构和升降机构，所述行驶机构用于将所述主框架可活动地支撑于地面，所述升降机构用于调节所述主框架相对于所述地面的高度，所述喷涂系统和所述集成控制模块均安装于所述主框架。
8.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述主框架内具有安装腔，所述集成控制模块安装于所述安装腔内；其中所述安装腔具有安装口，且所述主框架设有可活动的柜门，所述柜门用于选择性地封闭或打开所述安装口。
9.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述行驶机构通过减震器与所述主框架相连，所述行驶机构设有全向轮和驱动件，所述驱动件与所述集成控制模块电连接，所述驱动件的输出端与所述全向轮动力连接且用于驱动所述全向轮相对于所述主框架、所述地面运动。
10.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述升降机构包括电动推杆、支撑架，所述电动推杆连接于所述支撑架和所述主框架之间，且用于驱动所述主框架相对于所述支撑架升起或降落。
11.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述喷涂系统包括机架组件、第一运动支链、第二运动支链和安装杆件，所述机架组件安装于所述运动小车，所述第一运动支链和所述第二运动支链分别与所述机架组件可活动地相连；其中所述第一运动支链背离所述机架组件的一端与所述安装杆件的第一端可活动地相连，所述第二运动支链背离所述机架组件的一端与所述安装杆件的第二端可活动地相连，且所述喷枪安装于所述安装杆件。
12.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述机架组件包括机架、第一运动单元和第二运动单元，所述机架固定安装于所述运动小车，所述第一运动单元与所述机架绕第一轴线可转动地相连，所述第二运动单元与所述第一运动单元绕第二轴线可转动地相连，所述第一运动支链和所述第二运动支链均绕第三轴线可转动地连接于所述第二运动单元。
13.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述第一运动支链包括第一平行四边形机构、第一杆件、第二杆件和第三杆件，所述第一平行四边形机构与所述机架组件可转动地相连，所述第一杆件的第一端和所述第二杆件的第一端分别与所述第一平行四边形机构可转动地相连，且所述第一杆件的第二端、所述第二杆件的第二端和所述第三杆件的第一端可转动地相连，所述第三杆件的第二端与所述安装杆件的第一端可转动地相连。
14.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述第二运动支链包括第二平行四边形机构和第四杆件，所述第二平行四边形机构与所述机架组件可转动地相连，所述第四杆件的第一端与所述第二平行四边形机构可转动地相连，且所述第四杆件的第二端与所述安装杆件的第二端可转动地相连。
15.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述获取系统包括第一拍摄设备、第二拍摄设备、激光雷达和补光灯，所述第一拍摄设备、所述第二拍摄设备安装于所述喷涂系统且邻近所述喷枪设置，所述激光雷达安装于喷涂室，所述补光灯朝向所述待喷涂设备设置；其中所述第一拍摄设备用于对所述待喷涂设备进行局部的、精细的建模，所述第二拍摄设备用于识别所述待喷涂设备的表面上需要喷漆的部位，所述激光雷达用于对所述待喷涂设备进行整体的、初步的建模，所述补光灯用于对所述待喷涂设备所在的空间进行补光。
16.根据本发明一些实施例的智能喷涂装置，所述获取系统还包括保护装置，所述保护装置包括外壳、带传动结构、安装结构和舵机，所述第一拍摄设备安装于所述外壳内，所述外壳可转动地安装于所述安装结构，所述舵机通过所述带传动结构与所述外壳相连且用于驱动所述外壳相对于所述安装结构转动。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本发明实施例的智能喷涂装置的结构示意图；
20.图2是根据本发明实施例的智能喷涂装置的运动小车的结构示意图；
21.图3是根据本发明实施例的智能喷涂装置的喷涂系统的结构示意图；
22.图4是根据本发明实施例的智能喷涂装置的保护装置的结构示意图。
23.附图标记：
24.智能喷涂装置100，
25.运动小车1，主框架11，柜门12，减震器13，行驶机构14，升降机构15，
26.喷涂系统2，机架21，第一运动单元22，第二运动单元23，第一平行四边形机构241，第一杆件242，第二杆件243，第三杆件244，第二平行四边形机构251，第四杆件252，安装杆件26，喷枪27，
27.第一铰链31，第二铰链32，第三铰链33，第四铰链34，第一复合铰链35，第二复合铰链36，第三复合铰链37，第四复合铰链38，第五复合铰链39，
28.获取系统4，第一拍摄设备41，激光雷达42，外壳43，带传动结构44，安装结构45，舵机46，
29.集成控制模块5。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的智能喷涂装置100，该智能喷涂装置100能够对待喷涂设备的外部状态信息进行获取，且进行相应的判断分析，以准确地识别出待喷涂设备的缺陷位置，如在应用于飞机、汽车的维修时，能够自动识别飞机、汽车的表漆修补位置，从而进行相应的喷涂操作，不仅能够提高喷涂的质量和效率，且可减少污染，结构简单，工作空间大、运动灵活，适应性强。
32.如图1-图4所示，根据本发明实施例的智能喷涂装置100，包括：运动小车1、喷涂系统2、获取系统4和集成控制模块5。
33.运动小车1构造为可活动地放置于地面上，且运动小车1能够相对于地面运动至不同的位置处，如运动小车1可放置于喷涂室内，且在喷涂室内相对于待喷涂设备运动，以使运动小车1运动至待喷涂设备周围的不同位置处，以实现运动小车1上的获取系统4和喷涂系统2对待喷涂设备的相应工作处理。
34.喷涂系统2安装于运动小车1，喷涂系统2可固定安装于运动小车1，如在运动小车1上设置多个连接孔，且将喷涂系统2可通过多个连接件分别穿过多个连接孔的固定于运动小车1上，如此不仅利于实现喷涂系统2的拆卸和更换，且可保证喷涂系统2在运动小车1上的位置稳定。
35.且喷涂系统2具有可多自由度活动的喷枪27，即喷涂系统2相对于运动小车1安装
稳定之后，喷枪27可相对于运动小车1实现多自由度的位置调整，如本发明中的喷枪27可相对于运动小车1实现五个自由度的位置调整，由此，使得喷枪27的活动范围更大，灵活性更强，从而适用于多种不同造型设备的外表面的喷涂，且可保证喷涂的效果。
36.获取系统4用于对待喷涂设备的外部状态信息进行获取，其中，外部状态信息包括待喷涂设备的几何轮廓、结构形态以及待喷涂设备的表面色彩等，从而结合外部状态信息的各个特征实现对待喷涂设备的识别分析，进而利于确定出待喷涂设备存在的缺陷部位。如获取系统4用于获取飞机的表面特征或用于获取汽车的表面特征。
37.运动小车1、喷涂系统2和获取系统4均与集成控制模块5通讯连接，这样，在喷涂系统2和获取系统4均可以集成控制模块5实现信息交互，如获取系统4可将获取的待喷涂设备的外部状态信息发送至集成控制模块5，以便于集成控制模块5对接收到的外部状态信息进行分析，如通过待喷涂设备的几何轮廓、结构形态以及待喷涂设备的表面色彩，确定出待喷涂设备存在的缺陷位置，且在识别待喷涂设备的待喷涂位置后控制运动小车1、喷涂系统2运动以使喷枪27对待喷涂位置进行喷涂。
38.由此，本发明中的智能喷涂装置100可通过获取系统4自动检测出待喷涂设备的几何轮廓，并识别出待喷涂设备的缺陷部位，进而控制运动小车1和喷涂系统2进行动作，从而通过喷枪27实现对待喷涂设备的缺陷部位进行喷涂，结构简单，工作空间大、运动灵活且喷涂范围大，能够针对不同类型的待喷涂设备进行补漆作业。
39.在一些实施例中，运动小车1包括主框架11、行驶机构14和升降机构15，其中，如图1和图2所示，主框架11构造为立方体结构，以使主框架11的上表面构造出较为平整的安装平面，这样，可将喷涂系统2安装于安装平面上，以使的喷涂系统2的作业环境较为稳定，且集成控制模块5安装于主框架11，以使集成控制模块5的状态稳定，且利于集成控制模块5以电连接的方式实现与喷涂系统2、获取系统4的通讯连接。
40.其中，如图2所示，在主框架11的底部的四个拐角为分别设置有一个行驶机构14，行驶机构14将主框架11可运动地支撑于地面，以使主框架11能够在行驶机构14的作用下相对于地面运动，进而使得智能喷涂装置100能够运动至喷涂室内的不同空间位置处。且主框架11对应安装的四个行驶机构14可协同作用，如四个行驶机构14均与集成控制模块5通讯连接，以使集成控制模块5同时对四个行驶机构14进行控制，保证主框架11的四个拐角位置协同运行后，主框架11的上表面保持平稳，进而保证喷涂系统2能够对待喷涂位置进行准确地喷涂。
41.以及，如图2所示，在主框架11的底部设置有一个升降机构15，升降机构15用于调节主框架11相对于地面的高度，即升降机构15可驱动主框架11朝远离地面的方向运动，从而增大喷枪27相对于地面的高度，实现对待喷涂设备的较高位置的喷涂，或者升降机构15可驱动主框架11朝靠近地面的方向运动，从而降低喷枪27相对于地面的高度，实现对待喷涂设备的较低位置的喷涂。在喷涂时，升降机构15升起，并将代替行驶机构14实现整个机构与地面支撑的功能，使得喷涂过程的支撑更加稳定；在移动时，升降机构15落下，使得行驶机构14与地面接触，从而实现小车的移动。
42.在一些实施例中，主框架11内具有安装腔，即主框架11构造为中空结构，如主框架11内形成有两大两小的四个空间，集成控制模块5可集成安装于安装腔的四个空间内，从而使得主框架11能够对集成控制模块5起到保护作用。
43.其中，安装腔具有安装口，即安装口在主框架11的一侧敞开，以使安装口用于将安装腔和外部空间连通，这样，操作人员可将集成控制模块5从安装口处装入安装腔内，或者将集成控制模块5从安装口处取出，且如图2所示，主框架11设有可活动的柜门12，柜门12用于选择性地封闭或打开安装口，由此，便于实现集成控制模块5的取放，利于后期对集成控制模块5和更换和维修。
44.在一些实施例中，行驶机构14通过减震器13与主框架11相连，即减震器13弹性支撑于主框架11和行驶机构14之间，以使减震器13能够对主框架11起到减振的作用。这样，运动小车1运动过程中，通过减震器13的设置，极大地减小了运动小车1在运动时的振动，保证喷枪27的状态稳定。
45.其中，行驶机构14设有全向轮和驱动件，驱动件固定安装于主框架11的底部，全向轮可活动地安装于主框架11的底部，且驱动件的输出端与全向轮动力连接，且驱动件用于驱动全向轮相对于主框架11、地面运动。全向轮可以实现垂直于轮轴线方向上的主动移动和平行与轮轴线方向上的被动移动。驱动件与集成控制模块5电连接，即集成控制模块5可对驱动件直接进行控制，其中，驱动件可采用驱动电机，以使驱动电机的电机轴与全向轮的轮轴动力连接，从而在集成控制模块5控制驱动电机运行时驱动全向轮运动。通过集成控制模块5给四个驱动件不同的速度分配，可以实现四个全向轮向任意方向的合成移动。全向轮的合成移动是由垂直于轮轴线方向上的主动移动和平行与轮轴线方向上的被动移动合成得到的。全向轮的线任意方向和合成移动实现了主框架11向任意方向的移动。
46.在一些实施例中，升降机构15包括电动推杆、支撑架，电动推杆的一端与支撑架相连，且另一端与主框架11相连，即电动推杆连接于支撑架和主框架11之间，这样，在电动推杆相对于支撑架伸出或收缩时，能够用于驱动支撑架相对于主框架11降落或升起，用于实现小车在喷涂时代替行驶机构14对地面的支撑。
47.在一些实施例中，喷涂系统2包括机架21组件、第一运动支链、第二运动支链和安装杆件26，机架21组件安装于运动小车1，也就是说，喷涂系统2可通过机架21组件固定安装于运动小车1，第一运动支链和第二运动支链分别与机架21组件可活动地相连，如图3所示，机架21组件的下端与主框架11的上表面固定相连，第一运动支链的下端与机架21组件的上端可转动地相连，同时第二运动支链的下端与机架21组件的上端可转动地相连，以使第一运动支链和第二运动支链均能够相对于机架21组件转动。
48.其中，第一运动支链背离机架21组件的一端与安装杆件26的第一端可活动地相连，第二运动支链背离机架21组件的一端与安装杆件26的第二端可活动地相连，且喷枪27安装于安装杆件26，如图3所示，第一运动支链的上端与安装杆件26的上端转动地相连，且第二运动支链的上端与安装杆件26的下端转动地相连，同时喷枪27与安装杆件26固定相连，这样，可通过驱动第一运动支链和第二运动支链相对于机架21组件运动，可利于调整安装杆件26相对于主框架11的位置，从而调整喷枪27的喷射位置和喷射角度。
49.在一些实施例中，机架21组件包括机架21、第一运动单元22和第二运动单元23。
50.机架21固定安装于运动小车1，其中，如图3所示，机架21构造为包括底部的安装板和上部的支撑板，安装板沿水平方向延伸，且安装板与主框架11的上表面贴合，以使机架21固定于主框架11的上表面，同时，支撑板与安装板相连且朝上延伸设置。第一运动单元22通过第一铰链31可转动地支撑于支撑板，以使第一运动单元22与机架21绕第一轴线可转动地
相连，进而使得第一运动单元22可相对于机架21转动至不同位置处。第二运动单元23通过第二铰链32可转动地连接于第一运动单元22，以使第二运动单元23与第一运动单元22绕第二轴线可转动地相连，进而使得第二运动单元23可相对于机架21转动至不同位置处，第一运动支链和第二运动支链通过第一复合铰链35可转动地连接于第二运动单元23，以使第一运动支链和第二运动支链均绕第三轴线可转动地连接于第二运动单元23，进而使得第一运动支链和第二运动支链可相对于机架21转动至不同位置处。
51.由此，将喷枪27安装于安装杆件26上，且将安装杆件26依次通过第一运动支链和第二运动支链、第二运动单元23、第一运动单元22可转动地安装于机架21，进而将机架21固定安装于主框架11，使得安装杆件26可带动喷枪27相对于主框架11实现多个自由度的运动，极大地扩大了喷枪27的运动区间，增加喷枪27的灵活性。
52.其中，如图3所示，第一轴线与第三轴线平行间隔开，且第二轴线与第一轴线垂直，如第一轴线平行于水平面，第二轴线垂直于水平面，以使得喷涂系统2能够实现在水平面内的转动，且可实现相对于水平面的俯仰角度的调节，结构灵活。
53.在一些实施例中，第一运动支链包括第一平行四边形机构241、第一杆件242、第二杆件243和第三杆件244，其中，第二运动单元23依次通过第一平行四边形机构241、第一杆件242、第二杆件243和第三杆件244与安装杆件26可转动地相连。
54.第一平行四边形机构241与机架21组件可转动地相连，如图3所示第一平行四边形机构241的下端的右侧铰接位置通过第一复合铰链35与第二运动单元23的上端相连，第一杆件242的第一端和第二杆件243的第一端分别与第一平行四边形机构241可转动地相连，如图3所示第一杆件242的下端与第一平行四边形机构241的上端的右侧铰接位置通过第二复合铰链36可转动地相连，且第二杆件243的下端与第一平行四边形机构241的上端的左侧铰接位置通过第三复合铰链37可转动地相连。以及第一杆件242的第二端、第二杆件243的第二端和第三杆件244的第一端可转动地相连，如图3所示第一杆件242的上端、第二杆件243的上端和第三杆件244的左端通过第四复合铰链38可转动地相连，第三杆件244的第二端与安装杆件26的第一端可转动地相连，如第三杆件244的右端与安装杆件26的上端通过第三铰链33相连。
55.同时，第二运动支链包括第二平行四边形机构251和第四杆件252，其中，第二运动单元23也依次通过第二平行四边形机构251、第四杆件252与安装杆件26可转动地相连。
56.其中，第二平行四边形机构251与机架21组件可转动地相连，如图3所示第二平行四边形机构251的下端的右侧铰接位置通过第一复合铰链35与第二运动单元23的上端相连，第四杆件252的第一端与第二平行四边形机构251可转动地相连，如图3所示第四杆件252的左端与第二平行四边形机构251的上端的右侧铰接位置通过第五复合铰链39可转动地相连，且第四杆件252的第二端与安装杆件26的第二端可转动地相连，如图3所示第四杆件252的右端与安装杆件26的下端通过第四铰链34可转动地相连。
57.由此，可实现喷枪27相对于机架21的多自由度的运动，其中，在喷涂系统2也可设置有用于驱动各个杆件转动的驱动电机，同样地，该驱动电机可与集成控制模块5电连接，以使集成控制模块5能够通过驱动电机主动控制各个杆件的运动状态，从而实现喷枪27的喷涂位置的调节。
58.在一些实施例中，获取系统4包括第一拍摄设备41、第二拍摄设备、激光雷达42和
补光灯，其中，第一拍摄设备41、第二拍摄设备安装于喷涂系统2且邻近喷枪27设置，第一拍摄设备41可构造为深度相机，深度相机能够对待喷涂设备的表面结构进行拍摄，即第一拍摄设备41可用于对待喷涂设备进行局部的、精细的建模，第二拍摄设备可构造为彩色相机，以使彩色相机能够获取到待喷涂设备的表面色彩，即第二拍摄设备用于识别待喷涂设备的表面上需要喷漆的部位，补光灯用于对待喷涂设备所在的空间进行补光，即在待喷涂设备所在的空间内的光线较弱时，可开启补光灯进行补光，以保证第一拍摄设备41和第二拍摄设备的拍摄图像清晰、完整。
59.激光雷达42安装于喷涂室，如激光雷达42可设置为多个，且多个激光雷达42可间隔开分布于喷涂室的周围，以使多个激光雷达42同时对待喷涂设备进行激光照射，进而通过反射光线确定待喷涂设备的几何轮廓，即激光雷达42用于对待喷涂设备进行整体的、初步的建模，利于集成控制模块5对待喷涂设备进行分析和识别，从而准确地判断出待喷涂位置。
60.在一些实施例中，获取系统4还包括保护装置，保护装置包括外壳43、带传动结构44、安装结构45和舵机46，其中，外壳43可固定安装于喷涂系统2的末端，且第一拍摄设备41安装于外壳43内，以使外壳43可对第一拍摄设备41起到保护作用，同时，也可将第二拍摄设备集成附带于第一拍摄设备41，以使外壳43能够在喷涂时保护第一拍摄设备41、第二拍摄设备的镜头免受喷漆之污染。
61.外壳43可转动地安装于安装结构45，如外壳43通过转动轴可转动地支撑于安装结构45，舵机46通过带传动结构44与外壳43相连，且舵机46用于驱动外壳43相对于安装结构45转动，即可在舵机46设置驱动轴，以使舵机46在驱动轴处连接带传动结构44，进而驱动外壳43绕转动轴转动，利于实现外壳43的角度调整，实现第一拍摄设备41的拍摄角度的调节。
62.其中，本发明中的集成控制模块5可包括倍福控制模块以及用于驱动喷涂系统2和获取系统4的各个电机驱动器以及其他电子元件构成，从而实现喷枪27、运动小车1以及电动推杆的运动控制，以实现喷涂、移动、升起的功能。由于其集成于小车内部，省去的一般机器人系统必不可少的电控柜，节省了空间。
63.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。
64.在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
65.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
66.在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
67.在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
69.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。