一种基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台 |
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| 申请号 | CN201710160321.1 | 申请日 | 2017-03-17 | 公开(公告)号 | CN106826770A | 公开(公告)日 | 2017-06-13 |
| 申请人 | 中国民航大学; | 发明人 | 洪振宇; 刘积彧; 张志旭; 许致华; | ||||
| 摘要 | 一种基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台。其包括四根 支撑 立柱、上部平台支撑板、动平台、 喷枪 、第一运动支链、第二运动支链、六条 钢 索、四个视觉 传感器 、下部平台支撑板和 控制器 。本 发明 提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台具有如下有益效果：利用两条并联第一、第二运动支链控 制动 平台和喷枪，可以保证平台在任意 位姿 下，喷枪都能够实现 俯仰 和 偏航 两个 自由度 的转动，保证了喷漆过程的连贯性和均匀性。利用视觉传感器获取 机身 表面轮廓，保证喷枪以固定距离实现自动 喷涂 ，可降低成本。同时，每层漆料喷涂的厚度均匀，时间精确，可避免出现因速度过慢引起的油漆 风 干情况和速度过快引起的“湿边”情况。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台，其特征在于：所述的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台包括四根支撑立柱(1)、上部平台支撑板(2)、动平台(3)、喷枪(4)、第一运动支链(Ⅰ)、第二运动支链(Ⅱ)、六条钢索(5)、四个视觉传感器(6)、下部平台支撑板(17)和控制器；其中四根支撑立柱(1)呈矩形设置，上下端分别连接在上部平台支撑板(2)底面和下部平台支撑板(17)表面的四个角处，由此构成正立方体形结构的主体，并且将主体的一个侧面作为正面；第二运动支链(Ⅱ)的上下端分别固定在动平台(3)的底面中部和下部平台支撑板(17)的表面中部；第一运动支链(Ⅰ)的上下端分别固定在动平台(3)的底面后侧部位和下部平台支撑板(17)的表面后侧部位；两条钢索(5)的一端分别固定在主体正面两侧的两根支撑立柱(1)中部，另四根钢索(5)的一端分别固定在主体背面两侧的两根支撑立柱(1)上下端；四个视觉传感器(6)分别固定在主体正面的四个角部；喷枪(4)固定在动平台(3)的表面，通过管路与外部油漆储罐、砂罐或除漆剂储罐相连，并且喷嘴朝向主体正面；控制器同时与第一运动支链(Ⅰ)、第二运动支链(Ⅱ)的驱动装置以及四个视觉传感器(6)电连接。 |
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| 说明书全文 | 一种基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台技术领域[0001] 本发明属于民航装备技术领域，特别是涉及一种基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台。 背景技术[0002] 正常情况下一架客机平均每5年需要进行一次喷漆维护，再加上航空业频繁合并等因素，客机重新喷漆的周期一般更短。而且不仅要保证喷漆质量，同时也要保证喷漆效率，这样才能不影响航空公司的正常运营，因此对客机喷漆公司提出了更高的要求。目前，很多机构正在致力于缩短飞机整机喷漆周期和飞机喷漆停场时间的研究。2013年，迪拜的一家专业飞机喷漆公司为阿联酋航空的21架飞机，重新设计并粉刷外壳。整个机库昼夜不停地连续工作了273天，总共6552小时。2015年，海南海航斯提斯喷涂服务有限公司实现了首架6天停场整机喷漆飞机按时出场和顺利交付的工作，这是全球范围内完成整机喷涂服务的最短周期。 [0003] 目前，全球飞机喷漆行业主要以人工喷漆为主，喷漆工作面临几大主要问题：①整机喷漆连续工作时间较长，人工喷漆效率较低。②一架飞机整机喷漆需要一个具有专业知识的30人团队，整机褪喷漆技术培养周期通常为3——5年，成本巨大。③整机喷漆后，机表覆盖约1吨重的涂料。在喷漆过程中容易出现机身两侧喷漆不均匀，导致飞机不平衡的问题。④每层漆料喷涂具有固定时间限制，因此喷漆时间难以把握。 发明内容[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台，该平台具有机构简单，拆装方便，喷涂均匀，褪喷漆速度快等优点。 [0005] 为了达到上述目的，本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台包括四根支撑立柱、上部平台支撑板、动平台、喷枪、第一运动支链、第二运动支链、六条钢索、四个视觉传感器、下部平台支撑板和控制器；其中四根支撑立柱呈矩形设置，上下端分别连接在上部平台支撑板底面和下部平台支撑板表面的四个角处，由此构成正立方体形结构的主体，并且将主体的一个侧面作为正面；第二运动支链的上下端分别固定在动平台的底面中部和下部平台支撑板的表面中部；第一运动支链的上下端分别固定在动平台的底面后侧部位和下部平台支撑板的表面后侧部位；两条钢索的一端分别固定在主体正面两侧的两根支撑立柱中部，另四根钢索的一端分别固定在主体背面两侧的两根支撑立柱上下端；四个视觉传感器分别固定在主体正面的四个角部；喷枪固定在动平台的表面，通过管路与外部油漆储罐、砂罐或除漆剂储罐相连，并且喷嘴朝向主体正面；控制器同时与第一运动支链、第二运动支链的驱动装置以及四个视觉传感器电连接。 [0006] 所述的第一运动支链Ⅰ包括虎克铰、第一电机、移动副、球铰和U形连接件；虎克铰的下端固定在下部平台支撑板的表面后侧部位；U形连接件下端的开口铰接在虎克铰的上端；第二电机安装在U形连接件内部，输出轴贯穿U形连接件上端的顶面后向外伸出；移动副的下端连接在第一电机的输出轴上，上端连接球铰的下端，球铰的上端则固定在动平台的底面后侧部位。 [0007] 所述的第二运动支链包括第二电机、减速箱、涡轮蜗杆机构、底部轴承座、中部轴承座、连接杆和转动副；底部轴承座固定在下部平台支撑板的表面中部；连接杆的下端固定在底部轴承座的轴承内孔中；涡轮蜗杆机构中的涡轮中心孔套在连接杆的下部；第二电机的输出轴连接减速箱的输入端，减速箱的输出端与涡轮蜗杆机构中的蜗杆外端连接；中部轴承座上部的轴承内孔套在连接杆的中部，下端固定在下部平台支撑板的表面外侧部位；转动副的上下端分别固定在动平台的底面中部和连接杆的上端。 [0008] 本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台具有如下有益效果：利用两条并联第一、第二运动支链控制动平台和喷枪，可以保证平台在任意位姿下，喷枪都能够实现俯仰和偏航两个自由度的转动，保证了喷漆过程的连贯性和均匀性。利用视觉传感器获取机身表面轮廓，保证喷枪以固定距离实现自动喷涂，可降低成本。同时，每层漆料喷涂的厚度均匀，时间精确，可避免出现因速度过慢引起的油漆风干情况和速度过快引起的“湿边”情况。附图说明 [0009] 图1为本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台结构示意图。 [0010] 图2为本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台中第一运动支链Ⅰ结构示意图。 [0011] 图3为本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台中第二运动支链Ⅱ结构示意图。 [0012] 图4、图5分别为利用本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台进行褪喷漆作业场景立体图和正视图。 具体实施方式[0013] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台进行详细说明。 [0014] 如图1—图3所示，本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机褪喷漆运动平台包括四根支撑立柱1、上部平台支撑板2、动平台3、喷枪4、第一运动支链Ⅰ、第二运动支链Ⅱ、六条钢索5、四个视觉传感器6、下部平台支撑板17和控制器；其中四根支撑立柱1呈矩形设置，上下端分别连接在上部平台支撑板2底面和下部平台支撑板17表面的四个角处，由此构成正立方体形结构的主体，并且将主体的一个侧面作为正面；第二运动支链Ⅱ的上下端分别固定在动平台3的底面中部和下部平台支撑板17的表面中部；第一运动支链Ⅰ的上下端分别固定在动平台3的底面后侧部位和下部平台支撑板17的表面后侧部位；两条钢索5的一端分别固定在主体正面两侧的两根支撑立柱1中部，另四根钢索5的一端分别固定在主体背面两侧的两根支撑立柱1上下端；四个视觉传感器6分别固定在主体正面的四个角部；喷枪4固定在动平台3的表面，通过管路与外部油漆储罐、砂罐或除漆剂储罐相连，并且喷嘴朝向主体正面；控制器同时与第一运动支链Ⅰ、第二运动支链Ⅱ的驱动装置以及四个视觉传感器6电连接。 [0015] 所述的第一运动支链Ⅰ包括虎克铰7、第一电机8、移动副9、球铰10和U形连接件18；虎克铰7的下端固定在下部平台支撑板17的表面后侧部位；U形连接件18下端的开口铰接在虎克铰7的上端；第二电机8安装在U形连接件18内部，输出轴贯穿U形连接件18上端的顶面后向外伸出；移动副9的下端连接在第一电机8的输出轴上，上端连接球铰10的下端，球铰10的上端则固定在动平台3的底面后侧部位。 [0016] 所述的第二运动支链Ⅱ包括第二电机19、减速箱11、涡轮蜗杆机构12、底部轴承座13、中部轴承座14、连接杆15和转动副16；底部轴承座13固定在下部平台支撑板17的表面中部；连接杆15的下端固定在底部轴承座13的轴承内孔中；涡轮蜗杆机构12中的涡轮中心孔套在连接杆15的下部；第二电机19的输出轴连接减速箱11的输入端，减速箱11的输出端与涡轮蜗杆机构12中的蜗杆外端连接；中部轴承座14上部的轴承内孔套在连接杆15的中部，下端固定在下部平台支撑板17的表面外侧部位；转动副16的上下端分别固定在动平台3的底面中部和连接杆15的上端。 [0017] 现将本发明提供的基于宏—微并联机构的飞机自动褪喷涂平台工作方法阐述如下： [0018] 如图4、图5所示，首先由工作人员将主体正面的两条钢索5外端悬于喷漆车间两端中部位置，并且与飞机的机翼齐高；将主体背面的四条钢索5悬于喷漆车间一侧壁的四角部位，此时喷枪4上的喷嘴面对飞机，这样可以保证本平台在喷涂机翼上侧和下侧曲面时持续保持俯、仰的位姿，且在喷涂整机的过程中，本平台在经过机翼时，钢索5不会与机翼发生干涉。可在飞机的两侧各设置一个本平台。在控制器的控制下，利用四个视觉传感器6实时检测本平台与飞机间的距离，然后传给控制器，控制器根据上述信息结合每一层漆料的喷涂时间和漆料厚度，计算出本平台的移动速度和喷漆速度(褪漆过程中的喷砂或喷涂除漆剂的过程相同)。之后利用控制第一运动支链Ⅰ中第一电机8旋转的方法来调节移动副9的长度，由此来调整动平台3的俯仰角度；利用控制第二运动支链Ⅱ中第二电机19旋转，由此通过减速箱11、涡轮蜗杆机构12带动转动副16转动的方法来调整动平台3的偏航角度，由此实现喷枪4两个自由度的转动，使喷枪4前端的喷嘴靠近喷涂曲面中心；之后开始进行喷涂，将来自外部油漆储罐、砂罐或除漆剂储罐的油漆、砂粒或除漆剂通过喷枪4前端的喷嘴喷向飞机表面，在此过程中，利用控制六条钢索5长度的方法来保证本平台实现X、Y、Z三个方向的平动以及俯仰的转动，保证喷涂曲面覆盖在视觉传感器5的范围内，由此实现自动喷涂。 |
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