一种超高压水射流除锈用清洗盘及其控制方法与流程

1.本发明属于船舶除锈技术领域，具体涉及一种超高压水射流除锈用清洗盘。


背景技术：

2.船舶是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具，现代船舶通常采用钢铁等金属材料制成，常年与水接触，容易生锈。因此需要保养除锈，现有的除锈方法主要有手工除锈、化学除锈和机械除锈，手工除锈具有劳动强度大，除锈效率低，难以除去氧化皮等污物，主要应用于局部缺陷的修补，以及狭小舱室、型钢反面角隅边缘等作业困难区域；化学除锈只能在车间内操作；机械除锈的工具和工艺较多，其中最佳的除锈方式就是高压水射流除锈，即利用高压水射流的冲击作用和水撬作用破坏锈蚀和涂层对钢板的附着力，达到优质的表面处理质量。
3.受位置及环境影响，船舶表面锈层性质不同或厚度不相同，导致有些局部地方锈层较为牢固，难以去除，较难直接一次清洗到位，而有些地方锈层较为薄，容易去除，现有的清洗盘喷嘴单一，无法根据实际情况调节，难以达到比较好的清洗效果或者达到比较好清洗效果时比较费时费力，针对此情况，急需设计一种可根据实际锈层情况调节的清洗盘，以此来达到好的清洗效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种超高压水射流除锈用清洗盘，以解决上述背景技术中提出的现有清洗盘喷嘴单一，无法根据实际情况调节的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种超高压水射流除锈用清洗盘，包括清洗盘体，设置在清洗盘体上方的回转机构，贯穿清洗盘体和回转机构的喷杆，固定于喷杆下方的喷架，设置在喷架内且与喷杆连通的水管，设置在水管下方的喷头，用于调节喷头间距的调节机构及工作的控制系统；
7.所述喷架下方设置有用于喷头活动的限位槽；
8.所述水管包括交替设置的折叠管和直管，喷头设置在直管下方；
9.所述调节机构包括固定在喷架的调节电机，与调节电机输出端连接的第二锥齿轮组，与第二锥齿轮组另一端连接的第二传动轴，固定在第二传动轴的第二直齿轮组，固定在第二直齿轮组端面上的限位柱，与限位柱活动连接的t型杆，固定在直管上的导向柱，与导向柱活动连接的剪式架。
10.进一步的，控制系统包括：
11.图像采集模块，用于对除锈区域进行图像采集；
12.识别模块，用于对采集的图形进行滤波、灰度处理，以及根据图像的灰度识别是否有未清洗掉干净的区域；
13.定位模块，对图像中的未清洗干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算；
14.控制模块，根据定位模块确定的位置信息、面积及颜色深度，向爬壁机器人和/或控制调节电机输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头的聚拢程度。
15.进一步的，第二直齿轮组为相同四齿轮通过相邻两齿轮相互啮合连接而成，t型杆上设置有活动槽用于和限位柱活动连接。
16.进一步的，回转机构包括固定在清洗盘体上方的机构外壳，固定在机构外壳内的回转电机，与回转电机输出端连接的第一锥齿轮组，与第一锥齿轮组另一端连接的第一传动轴，固定在第一传动轴上的第一直齿轮组，第一直齿轮组内另一个直齿轮与喷杆固定。
17.进一步的，导向柱包括与第一导向柱和与喷架活动连接的第二导向柱、第三导向柱以及第四导向柱，第二导向柱、第三导向柱和第四导向柱上方设置有滚轮在喷架上的卡槽上滚动连接，t型杆另一端与第二导向柱连接。
18.进一步的，喷架为十字状，喷架下方设置有四组喷头分别位于十字状上的四条边，对称的两组喷头数量相同，相邻的两组喷头数量相差一个且位置间隔设置。
19.进一步的，清洗盘体外固定有万向轮和设置在万向轮上的减震器，清洗盘体底端连接有毛刷。
20.进一步的，清洗盘体上方固定有用于与外接真空回收装置连接的真空回收接头。
21.超高压水射流除锈用清洗盘的控制方法，包括以下步骤：
22.s1在超高压水射流除锈用清洗盘在除锈工作过程中，图像采集模块对正在除锈的工作区域实时进行图像采集；
23.s2识别模块，用于对采集的图形进行滤波、灰度处理，并根据灰度处理后的图像的灰度值识别是否有未清洗掉干净的区域；若存在未清洗掉干净的区域，则定位模块对图像中的未清洗掉干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算，并将结果传输给控制模块；若不存在未清洗掉干净的区域，则进行控制系统直接对爬壁机器人输出控制信号，带动清洗盘进入下一个清洗工作区域；
24.s3控制模块根据定位模块确定的位置信息、面积及颜色深度，向爬壁机器人和/或控制调节电机输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头的聚拢程度。
25.一种超高压水射流除锈系统，包括上述的超高压水射流除锈用清洗盘。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.1、本发明通过设置控制系统在超高压水射流除锈用清洗盘在除锈工作过程中，图像采集模块对正在除锈的工作区域实时进行图像采集，识别模块用于对采集的图形进行滤波、灰度处理，并根据灰度处理后的图像的灰度值识别是否有未清洗掉干净的区域；若存在未清洗掉干净的区域，则定位模块对图像中的未清洗掉干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算，并将结果传输给控制模块；若不存在未清洗掉干净的区域，则进行控制系统直接对爬壁机器人输出控制信号，带动清洗盘进入下一个清洗工作区域，控制模块根据定位模块确定的位置信息、面积及颜色深度，向爬壁机器人和/或控制调节电机输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头的聚拢程度。
28.2、本发明通过设置调节机构，可在控制系统发出控制指令后，控制调节电机通过第二锥齿轮组带动第二传动轴旋转，进而带动第二直齿轮组旋转，带动限位柱旋转，限位柱带动t型杆移动，进而带动第二导向柱移动，配合折叠管的设置，通过剪式架实现调节直管间距调节，进而调节喷头间距，第二直齿轮组的设置可实现四组喷头同时向中心靠拢或者
向外散开，根据实际检测情况来调节喷头的聚拢程度，增强清洗效果。
29.3、通过设置回转机构，实现清洗过程中喷头绕喷杆旋转，增强清洗效果。
30.4、通过喷架结构的设计以及喷头数量及位置的设置增加喷头经过区域的面积，提升工作效率。
附图说明
31.图1为本发明的结构示意图；
32.图2为本发明的仰视图；
33.图3为本发明喷头间距最大时结构示意图；
34.图4为本发明喷头间距最小时结构示意图；
35.图5为本发明的图1中a处放大示意图；
36.图6为本发明的图1中b处放大示意图；
37.图7为本发明的滚轮和卡槽位置关系示意图；
38.图8为本发明的图3中c处放大示意图；
39.图9为本发明的控制系统示意图；
40.图中：1、清洗盘体；11、万向轮；111、减震器；12、毛刷；13、真空回收接头；2、回转机构；21、机构外壳；22、回转电机；23、第一锥齿轮组；24、第一传动轴；25、第一直齿轮组；3、喷杆；4、喷架；41、限位槽；42、卡槽；5、水管；51、折叠管；52、直管；6、喷头；7、调节机构；71、调节电机；72、第二锥齿轮组；73、第二传动轴；74、第二直齿轮组；75、限位柱；76、t型杆；77、导向柱；771、第一导向柱；772、第二导向柱；773、第三导向柱；774、第四导向柱；775、滚轮；78、剪式架。
具体实施方式
41.下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.实施例一
43.下面结合本发明附图1-9，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
44.图1为本发明的结构示意图，一种超高压水射流除锈用清洗盘，包括清洗盘体1，设置在清洗盘体1上方的回转机构2，贯穿清洗盘体1和回转机构2的喷杆3，固定于喷杆3下方的喷架4，设置在喷架4内且与喷杆3连通的水管5，设置在水管5下方的喷头6，用于调节喷头6间距的调节机构7及工作的控制模块。
45.回转机构2包括固定在清洗盘体1上方的机构外壳21，固定在机构外壳21内的回转电机22，与回转电机22输出端连接的第一锥齿轮组23，与第一锥齿轮组23另一端连接的第一传动轴24，固定在第一传动轴24上的第一直齿轮组25，第一直齿轮组25内另一个直齿轮与喷杆3固定，回转电机22启动后通过第一锥齿轮组23带动第一传动轴24旋转，进而通过第一直齿轮组25带动喷杆3旋转，实现清洗过程中喷架4下方的喷头6绕喷杆3旋转，增强清洗效果。
46.喷架4下方设置有用于喷头6活动的限位槽41，水管5包括交替设置的折叠管51和直管52，喷头6设置在直管52下方，折叠管51的设置便于调节直管52间距，进而便于调节喷头6间距，清洗盘体1外固定有万向轮11和设置在万向轮11上的减震器11，便于清洗盘体1在船舶表面所需清洗地方移动和减震，清洗盘体1底端连接有毛刷12，可防止超高压水清洗时锈水飞溅，清洗盘体1上方固定有用于与外接真空回收装置连接的真空回收接头13。
47.结合图2，喷架4为十字状，喷架4下方设置有四组喷头6分别位于十字状上的四条边，对称的两组喷头6数量相同，相邻的两组喷头6数量相差一个且位置间隔设置，工作时当喷头6绕喷杆3旋转，喷头6数量及位置的设置增加喷头6经过区域的面积。
48.结合图3-图8，调节机构7包括固定在喷架4的调节电机71，与调节电机71输出端连接的第二锥齿轮组72，与第二锥齿轮组72另一端连接的第二传动轴73，固定在第二传动轴73的第二直齿轮组74，固定在第二直齿轮组74端面上的限位柱75，与限位柱75活动连接的t型杆76，固定在直管52上的导向柱77，与导向柱77活动连接的剪式架78，第二直齿轮组74为相同四齿轮通过相邻两齿轮相互啮合连接而成，t型杆76上设置有活动槽和限位柱75活动连接，导向柱77包括与第一导向柱771和与喷架4活动连接的第二导向柱772、第三导向柱773以及第四导向柱774，第二导向柱772、第三导向柱773和第四导向柱774上方设置有滚轮775在喷架4上的卡槽42上滚动连接，t型杆76另一端与第二导向柱772连接。
49.调节机构7工作原理为：当需要对喷头6进行调节时，控制调节电机71通过第二锥齿轮组72带动第二传动轴73旋转，进而带动第二直齿轮组74旋转，带动限位柱75旋转，限位柱75带动t型杆76移动，进而带动第二导向柱772移动，配合折叠管51的设置，通过剪式架78实现调节直管52间距调节，进而调节喷头6间距，第二直齿轮组74的设置可实现四组喷头6同时向中心靠拢或者向外散开。
50.图9为本发明控制系统示意图，控制系统包括：
51.图像采集模块，用于对除锈区域进行图像采集；
52.识别模块，用于对采集的图形进行滤波、灰度处理，以及根据图像的灰度识别是否有未清洗掉干净的区域；
53.定位模块，对图像中的未清洗干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算；
54.控制模块，根据定位模块确定的位置信息、面积及颜色深度，向爬壁机器人和/或控制调节电机71输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头6的聚拢程度。
55.超高压水射流除锈用清洗盘的控制方法，包括以下步骤：
56.s1在超高压水射流除锈用清洗盘在除锈工作过程中，图像采集模块对正在除锈的工作区域实时进行图像采集；
57.s2识别模块，用于对采集的图形进行滤波、灰度处理，并根据灰度处理后的图像的灰度值识别是否有未清洗掉干净的区域；若存在未清洗掉干净的区域，则定位模块对图像中的未清洗掉干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算，并将结果传输给控制模块；若不存在未清洗掉干净的区域，则进行控制系统直接对爬壁机器人输出控制信号，带动清洗盘进入下一个清洗工作区域；
58.s3控制模块根据定位模块确定的位置信息、面积及颜色深度，向爬壁机器人和/或控制调节电机71输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头6的聚拢程度。
59.实施例二
60.一种超高压水射流除锈系统，包括实施例一中的超高压水射流除锈用清洗盘。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于：包括清洗盘体(1)，设置在清洗盘体(1)上方的回转机构(2)，贯穿清洗盘体(1)和回转机构(2)的喷杆(3)，固定于喷杆(3)下方的喷架(4)，设置在喷架(4)内且与喷杆(3)连通的水管(5)，设置在水管(5)下方的喷头(6)，用于调节喷头(6)间距的调节机构(7)及工作的控制系统；所述喷架(4)下方设置有用于喷头(6)活动的限位槽(41)；所述水管(5)包括交替设置的折叠管(51)和直管(52)，喷头(6)设置在直管(52)下方；所述调节机构(7)包括固定在喷架(4)的调节电机(71)，与调节电机(71)输出端连接的第二锥齿轮组(72)，与第二锥齿轮组(72)另一端连接的第二传动轴(73)，固定在第二传动轴(73)的第二直齿轮组(74)，固定在第二直齿轮组(74)端面上的限位柱(75)，与限位柱(75)活动连接的t型杆(76)，固定在直管(52)上的导向柱(77)，与导向柱(77)活动连接的剪式架(78)。2.根据权利要求1所述的超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于，所述控制系统包括：图像采集模块，用于对除锈区域进行图像采集；识别模块，用于对采集的图形进行滤波、灰度处理，以及根据图像的灰度识别是否有未清洗掉干净的区域；定位模块，对图像中的未清洗干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算；控制模块，根据定位模块确定的位置信息、面积及颜色深度，向爬壁机器人和/或控制调节电机(71)输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头(6)的聚拢程度。3.根据权利要求1所述的超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于：所述第二直齿轮组(74)为相同四齿轮通过相邻两齿轮相互啮合连接而成，t型杆(76)上设置有活动槽用于和限位柱(75)活动连接。4.根据权利要求1所述的超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于：所述回转机构(2)包括固定在清洗盘体(1)上方的机构外壳(21)，固定在机构外壳(21)内的回转电机(22)，与回转电机(22)输出端连接的第一锥齿轮组(23)，与第一锥齿轮组(23)另一端连接的第一传动轴(24)，固定在第一传动轴(24)上的第一直齿轮组(25)，第一直齿轮组(25)内另一个直齿轮与喷杆(3)固定。5.根据权利要求1所述的超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于：所述导向柱(77)包括与第一导向柱(771)和与喷架(4)活动连接的第二导向柱(772)、第三导向柱(773)以及第四导向柱(774)，第二导向柱(772)、第三导向柱(773)和第四导向柱(774)上方设置有滚轮(775)在喷架(4)上的卡槽(42)上滚动连接，t型杆(76)另一端与第二导向柱(772)连接。6.根据权利要求1所述的超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于：所述喷架(4)为十字状，喷架(4)下方设置有四组喷头(6)分别位于十字状上的四条边，对称的两组喷头(6)数量相同，相邻的两组喷头(6)数量相差一个且位置间隔设置。7.根据权利要求1所述的超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于：所述清洗盘体(1)外固定有万向轮(11)和设置在万向轮(11)上的减震器(111)，清洗盘体(1)底端连接有毛刷(12)。8.根据权利要求1所述的超高压水射流除锈用清洗盘，其特征在于，所述清洗盘体(1)
上方固定有用于与外接真空回收装置连接的真空回收接头(13)。9.根据权利要求1-8中任一项所述的超高压水射流除锈用清洗盘的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1在超高压水射流除锈用清洗盘在除锈工作过程中，图像采集模块对正在除锈的工作区域实时进行图像采集；s2识别模块，用于对采集的图形进行滤波、灰度处理，并根据灰度处理后的图像的灰度值识别是否有未清洗掉干净的区域；若存在未清洗掉干净的区域，则定位模块对图像中的未清洗掉干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算，并将结果传输给控制模块；若不存在未清洗掉干净的区域，则进行控制系统直接对爬壁机器人输出控制信号，带动清洗盘进入下一个清洗工作区域；s3控制模块根据定位模块确定的位置信息、面积及颜色深度，向爬壁机器人和/或控制调节电机(71)输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头(6)的聚拢程度。10.一种超高压水射流除锈系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的超高压水射流除锈用清洗盘。

技术总结
本发明提供了一种超高压水射流除锈用清洗盘，包括清洗盘体，设置在清洗盘体上方的回转机构，贯穿清洗盘体和回转机构的喷杆，固定于喷杆下方的喷架，设置在喷架内且与喷杆连通的水管，设置在水管下方的喷头，用于调节喷头间距的调节机构及工作的控制模块；所述喷架下方设置有用于喷头活动的限位槽；所述水管包括交替设置的折叠管和直管，喷头固定在直管下方；通过设置调节机构和控制系统，可通过控制系统实时图像采集、识别、定位对图像中的未清洗掉干净的区域的位置坐标、面积及颜色深度进行定位和计算，控制模块向爬壁机器人和/或控制调节电机输出控制指令，调整爬壁机器人的位置和/或喷头的聚拢程度，增强清洗效果。增强清洗效果。增强清洗效果。


技术研发人员：王振刚 陈真 邵立宏 陆华 张春林
受保护的技术使用者：南通中远海运船务工程有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/4/17