一种飞机零部件局部涂层修复设备及其修复方法与流程

1.本发明属于喷涂技术领域，具体涉及一种飞机零部件局部涂层修复设备及其修复方法。


背景技术：

2.目前，国内飞机涂层的局部修复主要依靠人工喷涂和机器人喷涂进行修复。但是人工喷涂时涂料中一般都含有大量的苯、甲苯、二甲苯等具有较强危害性的化学成分，会对喷涂人员的身体健康将会造成较大的影响，而采用机器人喷涂，则可以避免工作人员直接接触大量化学物质。除此之外，随着技术的进步，对涂层使用性能和可维护性都提出了更高的要求，人工喷涂在漆膜性能、喷涂效率、涂料利用率方面高度依赖工作人员的经验，瓶颈日益显现，而且人工修复涂层质量不稳定，已经无法满足日益提高的飞机涂装工艺发展要求。
3.机器人喷涂凭借其优异的运动学控制和喷涂工艺参数的快速精确控制能够在很大程度上弥补人工喷涂的劣势，通过涂料流量、雾化空气压力、扇形空气压力、机器人行走速度的协同控制，保证了涂膜的性能及均匀一致性。机器人行走轨迹精度高、速度均匀，扇形叠加量一致，有效避免了过喷、漏喷及无效喷涂现象，提高了提高工作效率、喷涂质量和涂料利用率，同时也能够降低人力物力资源的浪费。
4.目前飞机零部件涂层损伤多为小区域局部损伤，采用机器人进行自动修复，设备成本高、组成复杂、操作难度大，存在管路长、线路多、涂料浪费、输入参数多、编程复杂、气路与涂料控制滞后等问题，难以对飞机零部件涂层局部损伤进行针对性修复。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供了一种飞机零部件局部涂层修复设备及其修复方法，解决现有技术中飞机涂层修复设备组成复杂、成本高，存在管路长、线路多、输入参数多、操作难度大、反应慢、控制滞后、可靠性不高等问题。
6.为实现上述目的本发明采用如下技术方案：
7.一种飞机零部件局部涂层修复设备，包括喷涂机器人、移动喷涂平台、喷涂组件和操控台；
8.所述喷涂机器人的一端与移动喷涂平台固定连接且其另一端与用于喷涂飞机零部件涂层的喷涂组件连接；
9.所述移动喷涂平台包括平台和多个滑轮，多个所述滑轮用于移动平台位置并安装在平台下方；
10.所述操控台分别与喷涂组件和喷涂机器人电连接，所述操控台包括电源、控制接触器、plc控制系统和触摸屏，所述电源、控制接触器、plc控制系统和触摸屏电连接，所述电源通过控制接触器为plc控制系统、喷涂机器人和喷涂组件供电，所述plc控制系统根据触摸屏传递的喷涂区域、喷涂遍数、涂料型号选择喷涂高度、运动速度、横向喷涂预备间距、纵
向喷涂预备间距、前后喷涂路线间距和喷涂高度控制喷涂机器人和喷涂组件进行涂层修复工作。
11.优选的，所述操控台还包括与plc控制系统连接的急停按钮、状态灯和断路器，所述急停按钮用来在紧急情况下通过plc控制系统和喷涂机器人控制设备停止工作，所述状态灯用来显示飞机零部件局部涂层修复设备的工作状态，所述断路器用来保护电路。
12.这种结构，操控台用于控制喷涂机器人的运动轨迹，并且反馈给作业人员设备的工作状态，保证设备的安全稳定运行。
13.优选的，所述喷涂机器人包括依次连接的第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴、第四转动轴、第五转动轴和第六转动轴，所述喷涂组件安装在第六转动轴端面上，所述喷涂机器人带动喷涂组件按照指定路径进行移动。
14.优选的，所述喷涂组件包括安装在固定支架上的自动喷枪和涂料罐，所述固定支架与第六转动轴的端部固定连接，所述自动喷枪与固定支架远离第六转动轴的一端固定连接，所述涂料罐与自动喷枪的涂料接口螺纹连接；
15.所述喷涂机器人带动自动喷枪按照指定路径进行移动。
16.这种结构，涂料安装于自动喷枪侧方，采用重力供料，结构简单，可以减少涂料输运距离，不需要隔膜泵等供料设备。
17.优选的，还包括安装在固定支架远离第六转动轴一端的激光测距模块，所述激光测距模块的下端面与自动喷枪的喷口所在平面位于同一高度。
18.这种结构，采用激光测距模块自动测量喷涂距离。
19.优选的，还包括用于控制自动喷枪并与第三转动轴固定连接防爆电磁阀，所述防爆电磁阀的一端通过高压软管与供气管口连接且其另一端通过三通分别与自动喷枪的控制气流接口和雾化气流接口连接。
20.这种结构，利用喷涂机器人内部线路和气路进行供气和传输信号，提高可靠性和防爆性能；防爆电磁阀安装于机械臂上，靠近自动喷枪，缩短了供气距离，提高控制速度、缩短了控制时间。
21.作为另一种具体的方案，还包括设置在第四转动轴上的信号线接口，所述防爆电磁阀的信号线通过信号线接口与操控台电连接。
22.优选的，还包括设置在平台下方的用于将平台升起的多个升降支撑，多个所述升降支撑与多个滑轮配合设置。
23.这种结构，升降支撑采用可调整高度的支撑结构，滑轮用于移动喷涂平台的位置转换。升降支撑用于将移动喷涂平台升起，滑轮离开地面并保持系统平衡稳定，防止喷涂时移动喷涂平台移动。
24.一种飞机零部件局部涂层修复方法，根据所述的一种飞机零部件局部涂层修复设备，包括以下步骤：
25.s1：清洗飞机零部件表面的油污、锈蚀、损坏涂层，并使用胶带将防护纸粘贴到涂层损伤区域周围，防止涂料溅射到完好涂层上，防护纸的内边界与损伤区域外边界紧密贴合，防护纸的外边界与损伤区域外边界之间的距离大于200mm；
26.s2：使用丙酮处理零部件损伤区域表面1-3遍；
27.s3：打开操控台电源开关，系统自检，机械臂移动到原始位置(x0，y0，z0)，激光测距
模块打开并提供红外测线；
28.s4：将飞机零部件放置于移动喷涂平台上，红外测线位于飞机零部件损伤区域的几何中心；
29.s5：自检完毕并放置飞机零部件后，启动预喷涂程序，plc控制系统控制喷涂机器人到达预喷涂区域，打开防爆电磁阀，进行预喷涂；
30.s6：预喷涂完毕后，根据涂层类型和损伤区域大小在触摸屏上设置涂料型号、喷涂区域和喷涂遍数，确认无误后启动喷涂程序；
31.s7：plc控制系统根据触摸屏传递的喷涂参数自动规划喷涂路线，所述喷涂参数包括喷涂区域、喷涂遍数、涂料型号选择喷涂高度、运动速度、横向喷涂预备间距、纵向喷涂预备间距、前后喷涂路线间距、喷涂高度；之后生成喷枪点位(xn，yn，zn)，控制喷涂机器人和喷涂组件按照从左到右，从上到下进行往复式喷涂；
32.喷枪左侧点位(xn，yn，zn)的计算公式为：
33.xn＝x
0-l/2-l
1-l2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(1)
34.yn＝y0 d/2 d
1-(n-1.5)
×
d2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(2)
35.zn＝z
0-z1 z2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(3)
36.喷枪右侧点位(xn，yn，zn)的计算公式为：
37.xn＝x0 l/2 l
1-l2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(4)
38.yn＝y0 d/2 d
1-(n-1.5)
×
d2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(5)
39.zn＝z
0-z1 z2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(6)
40.公式中，x0为喷涂机器人原始横坐标，y0为喷涂机器人原始纵坐标，z0为喷涂机器人原始高度，坐标l为喷涂区域长度，d为喷涂区域宽度，l1为横向喷涂预备间距，d1为纵向喷涂预备间距，d2为前后喷涂路线间距，z1为激光测距模块的测量结果，z2为喷涂高度；
41.s8：喷涂完成后，涂料桶内更换为清洗溶剂，然后启动清洗程序，plc控制系统控制喷涂机器人到达清洗区域，打开防爆电磁阀，进行设备管路的清洗，防止管路堵塞。
42.具体地，所述横向喷涂预备间距的范围是50mm-150mm，纵向喷涂预备间距的范围是5mm-20mm，前后喷涂路线间距的范围是10mm-40mm，喷涂高度的范围是200mm-500mm。
43.这种结构，预设喷涂区域、喷涂参数与喷涂路径，自动规划喷涂轨迹，降低了操作的复杂性，使用方便快捷。
44.本发明的有益效果：
45.1.本发明涂料罐安装于自动喷枪侧方，采用重力供料，结构简单，可以减少涂料输运距离，不需要隔膜泵等供料设备；
46.2.本发明防爆电磁阀安装于机械臂上，靠近喷枪，缩短了供气距离，提高控制速度、缩短了控制时间；
47.3.本发明利用喷涂机器人内部线路和气路进行供气和传输信号，提高可靠性和防爆性能；
48.4.本发明预设喷涂区域、喷涂参数与喷涂路径，自动规划喷涂轨迹，降低了操作的复杂性，使用方便快捷；
49.5.本发明采用激光测距模块自动测量喷涂距离，减少人工测量的过程，方便快捷。
附图说明
50.图1是本发明一种飞机零部件局部涂层修复设备的结构示意图；
51.图2是本发明中喷涂组件和喷涂机器人连接的结构示意图；
52.图3是本发明中移动喷涂平台的结构示意图；
53.图4是本发明中操纵台的工作原理示意图。
54.附图标记：
55.1-喷涂机器人、110-第一转动轴、120-第二转动轴、130-第三转动轴、140-第四转动轴、150-第五转动轴、160-第六转动轴、11-供气管口、12-信号线接口；
56.2-移动喷涂平台、210-平台、220-滑轮、221-升降支撑；
57.3-喷涂组件、310-固定支架、320-自动喷枪、330-涂料罐、340-激光测距模块；
58.4-操控台、5-防爆电磁阀。
具体实施方式
59.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
60.实施例1
61.如图1所示，一种飞机零部件局部涂层修复设备，包括喷涂机器人1、移动喷涂平台2、喷涂组件3和操控台4，所述喷涂机器人1的一端与移动喷涂平台2固定连接且其另一端与用于喷涂飞机零部件涂层的喷涂组件3连接；
62.所述移动喷涂平台2包括平台210和多个滑轮220，多个所述滑轮220用于移动平台位置并安装在平台210下方；
63.优选的，还包括设置在平台下方的用于将平台升起的多个升降支撑221，多个所述升降支撑221与多个滑轮220配合设置。
64.这种结构，升降支撑221采用可调整高度的支撑结构，滑轮220用于移动喷涂平台2的位置转换。升降支撑221用于将移动喷涂平台2升起，滑轮220离开地面并保持系统平衡稳定，防止喷涂时移动喷涂平台2移动。
65.如图3所示，移动喷涂平台2由平台、滑轮220、升降支撑221组成。平台为喷涂机器人1的支撑平台和待修复飞机零部件的喷涂平台。在移动喷涂平台2上设置有机器人安装孔，机器人安装孔有4个，用于安装喷涂机器人1。喷涂机器人1的底座通过四根螺栓固定到移动喷涂平台2上。4个滑轮220用于移动喷涂平台2的位置转换。升降支撑221用于将移动喷涂平台2升起，滑轮220离开地面并保持系统平衡稳定，防止喷涂时移动喷涂平台2移动。
66.所述操控台4分别与喷涂组件3和喷涂机器人1电连接，所述操控台4包括电源、控制接触器、plc控制系统和触摸屏，所述电源、控制接触器、plc控制系统和触摸屏电连接，所述电源通过控制接触器为plc控制系统、喷涂机器人1和喷涂组件3供电，所述plc控制系统根据触摸屏传递的喷涂区域、喷涂遍数、涂料型号选择喷涂高度、运动速度、横向喷涂预备间距、纵向喷涂预备间距、前后喷涂路线间距和喷涂高度控制喷涂机器人1和喷涂组件3进行涂层修复工作。
67.优选的，所述操控台4还包括与plc控制系统连接的急停按钮、状态灯和断路器，所述急停按钮用来在紧急情况下通过plc控制系统和喷涂机器人1控制设备停止工作，所述状态灯用来显示飞机零部件局部涂层修复设备的工作状态，所述断路器用来保护电路。
68.如图4所示，操控台4由触摸屏、plc控制系统、电源、急停按钮、状态灯、断路器、接触器及相关线路组成。触摸屏用来选择喷涂区域、喷涂遍数、涂料型号，启动预喷涂程序、喷涂程序、清洗程序。plc控制系统根据触摸屏传递的喷涂区域、喷涂遍数、涂料型号选择喷涂高度(200mm-500mm)、运动速度(500mm/s-1200mm/s)、横向喷涂预备间距(50mm-150mm)、纵向喷涂预备间距(5mm-20mm)，前后喷涂路线间距(10mm-40mm)、喷涂高度(200mm-500mm)等参喷涂数，控制喷涂机器人1和喷涂组件3进行涂层修复工作。电源通过控制接触器来为触摸屏、plc控制系统、喷涂机器人1、激光测距模块340、防爆电磁阀5及其他电子元器件供电。急停按钮用来在紧急情况下直接通过plc和喷涂机器人1来停止系统设备工作。状态灯用来显示飞机零部件局部涂层修复设备的工作状态(工作中、待机、报警)。喷涂机器人1内部存储有不同大小喷涂区域，对应不同喷涂机器人1运动轨迹。
69.如图2所示，喷涂组件3包括激光测距模块340、固定支架310、自动喷枪320、涂料罐330以及防爆电磁阀5。防爆电磁阀5通过两个直径6mm的螺纹固定于喷涂机器人1的第三转动轴130上侧，用于控制自动喷枪320，防爆电磁阀5左侧接口通过8mm的高压软管与供气管口11，防爆电磁阀5右侧接口通过三通分为两路分别与自动喷枪320的控制气流接口和雾化气流接口相连。固定支架310通过4个m6螺钉固定到喷涂机器人1的第六转动轴160末端端面上。激光测距模块340通过2个m6螺钉固定到固定支架310左侧，用于测量自动喷枪320到飞机零部件的距离和使用红外射线标定喷涂中心位置，激光测距模块340的下端面与自动喷枪320喷口所在平面位于同一高度。自动喷枪320通过1个m6螺钉固定到固定支架310右侧，自动喷枪320前侧为喷幅调节旋钮，上侧为流量调节旋钮，可以喷涂的喷幅和流量，自动喷枪320后侧右控制气流接口和雾化气流接口，自动喷枪320右侧为涂料接口。涂料罐330通过螺纹固定到自动喷枪320右侧涂料接口，用于为喷涂组件3提供涂料。
70.使用时，也可以去掉激光测距模块，由人工输入自动喷枪320到飞机零部件的距离，并将飞机零部件放置到自动喷枪320的正下方。
71.这种结构，操控台4用于控制喷涂机器人1的运动轨迹，并且反馈给作业人员设备的工作状态，保证设备的安全稳定运行。
72.优选的，所述喷涂机器人1包括依次连接的第一转动轴110、第二转动轴120、第三转动轴130、第四转动轴140、第五转动轴150和第六转动轴160，所述喷涂组件3安装在第六转动轴160端面上，所述喷涂机器人1带动喷涂组件3按照指定路径进行移动。
73.优选的，所述喷涂组件3包括安装在固定支架310上的激光测距模块340、自动喷枪320和涂料罐330，所述固定支架310与第六转动轴160的端部固定连接，所述激光测距模块340和自动喷枪320均与固定支架310远离第六转动轴160的一端固定连接，所述涂料罐330与自动喷枪320的涂料接口螺纹连接；
74.所述喷涂机器人1带动自动喷枪320按照指定路径进行移动。
75.优选的，所述激光测距模块340的下端面与自动喷枪320的喷口所在平面位于同一高度。
76.优选的，还包括用于控制自动喷枪320并与第三转动轴130固定连接防爆电磁阀5，
所述防爆电磁阀5的一端通过高压软管与供气管口11连接且其另一端通过三通分别与自动喷枪320的控制气流接口和雾化气流接口连接。
77.作为另一种具体的方案，还包括设置在第四转动轴140上的信号线接口12，所述防爆电磁阀5的信号线通过信号线接口12与操控台4电连接。
78.实施例2
79.在实施例1的基础上，如图1-4所示，一种飞机零部件局部涂层修复方法，根据所述的一种飞机零部件局部涂层修复设备，包括以下步骤：
80.s1：清洗飞机零部件表面的油污、锈蚀、损坏涂层，并使用胶带将防护纸粘贴到涂层损伤区域周围，防止涂料溅射到完好涂层上，防护纸的内边界与损伤区域外边界紧密贴合，防护纸的外边界与损伤区域外边界之间的距离大于200mm；
81.s2：使用丙酮处理零部件损伤区域表面1-3遍；
82.s3：打开操控台4电源开关，系统进自检，机械臂移动到原始位置(x0，y0，z0)，激光测距模块340打开并提供红外测线；
83.s4：将飞机零部件放置于移动喷涂平台2上，红外测线位于飞机零部件损伤区域的几何中心；
84.s5：自检完毕并放置飞机零部件后，启动预喷涂程序，plc控制系统控制喷涂机器人1到达预喷涂区域，打开防爆电磁阀5，进行预喷涂；
85.s6：预喷涂完毕后，根据涂层类型和损伤区域大小在触摸屏上设置涂料型号、喷涂区域和喷涂遍数，确认无误后启动喷涂程序；
86.s7：plc控制系统根据触摸屏传递的喷涂参数自动规划喷涂路线，所述喷涂参数包括喷涂区域、喷涂遍数、涂料型号选择喷涂高度、运动速度、横向喷涂预备间距、纵向喷涂预备间距、前后喷涂路线间距、喷涂高度；之后生成喷枪点位(xn，yn，zn)，控制喷涂机器人1和喷涂组件3按照从左到右，从上到下进行往复式喷涂；
87.喷枪左侧点位(xn，yn，zn)的计算公式为：
88.xn＝x
0-l/2-l
1-l2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(1)
89.yn＝y0 d/2 d
1-(n-1.5)
×
d2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(2)
90.zn＝z
0-z1 z2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(3)
91.喷枪右侧点位(xn，yn，zn)的计算公式为：
92.xn＝x0 l/2 l
1-l2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(4)
93.yn＝y0 d/2 d
1-(n-1.5)
×
d2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(5)
94.zn＝z
0-z1 z2(n＝1,2，
…
,d/d2 1)(6)
95.公式中，x0为喷涂机器人1原始横坐标，y0为喷涂机器人1原始纵坐标，z0为喷涂机器人1原始高度，坐标l为喷涂区域长度，d为喷涂区域宽度，l1为横向喷涂预备间距，d1为纵向喷涂预备间距，d2为前后喷涂路线间距，z1为激光测距模块340的测量结果，z2为喷涂高度；
96.s8：喷涂完成后，涂料桶内更换为清洗溶剂，然后启动清洗程序，plc控制系统控制喷涂机器人1到达清洗区域，打开防爆电磁阀5，进行设备管路的清洗，防止管路堵塞。
97.具体地，所述横向喷涂预备间距的范围是50mm-150mm，纵向喷涂预备间距的范围是5mm-20mm，前后喷涂路线间距的范围是10mm-40mm，喷涂高度的范围是200mm-500mm。
98.实施例3
99.在实施例1或2的基础上，如图1-4所示，以飞机调整片的喷涂修复为例：
100.飞机零部件局部涂层修复设备的使用过程是：
101.(1)清洗飞机零部件表面的油污、锈蚀、损坏涂层，并使用胶带将防护纸粘贴到涂层损伤区域周围，防止涂料溅射到完好涂层上。防护纸的内边界与损伤区域外边界紧密贴合，防护纸的外边界与损伤区域外边界之间的距离在200mm以上。
102.(2)使用丙酮处理零部件损伤区域表面1-3遍。
103.(3)打开操控台4电源开关，系统进自检，机械臂移动到原始位置(0，0，0)，激光测距模块340打开并提供红外测线。
104.(4)将飞机零部件放置于移动喷涂平台2上，红外测线位于飞机零部件损伤区域的几何中心。
105.(5)自检完毕并放置好飞机零部件后，启动预喷涂程序，plc控制程序控制喷涂机器人1到达预喷涂区域，打开防爆电磁阀5，进行预喷涂。
106.(6)预喷涂完毕后，根据涂层类型和损伤区域大小(50mm
×
20mm)在触摸屏上设置涂料型号、喷涂区域和喷涂遍数，确认无误后启动喷涂程序。
107.(7)plc控制程序根据触摸屏传递的喷涂区域、喷涂遍数、涂料型号选择喷涂高度400mm、运动速度900mm/s、横向喷涂预备间距50mm、纵向喷涂预备间距5mm，前后喷涂路线间距10mm、喷涂高度400mm等参喷涂数自动规划喷涂路线，生成喷枪点位(xn，yn，zn)，控制喷涂机器人1和喷涂组件3按照从左到右，从上到下进行往复式喷涂。
108.喷枪左侧点位(xn，yn，zn)的计算公式为：
109.xn＝-75(n＝1,2,3)
110.yn＝30-10
×
n(n＝1,2,3)
111.zn＝400(n＝1,2,3)
112.喷枪右侧点位(xn，yn，zn)的计算公式为：
113.xn＝25(n＝1,2,3)
114.yn＝30-10
×
n(n＝1,2,3)
115.zn＝400(n＝1,2,3)
116.公式中，x0为喷涂机器人1原始横坐标，y0为喷涂机器人1原始纵坐标，z0为喷涂机器人1原始高度，坐标l为喷涂区域长度，d为喷涂区域宽度，l1为横向喷涂预备间距，d1为纵向喷涂预备间距，d2为前后喷涂路线间距，z1为激光测距模块340的测量结果，z2为喷涂高度。
117.(8)喷涂完成后，涂料桶内更换为清洗溶剂，然后启动清洗程序，plc控制程序控制喷涂机器人1到达清洗区域，打开防爆电磁阀5，进行设备管路的清洗，防止管路堵塞。
118.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。