一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置及方法

本发明涉及靶标自动铺贴技术，具体涉及一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置及方法。

背景技术：

1、目前船厂大多采用巨型总段建造法对船舶进行建造和装配，在两个总段装配的过程中，需要实现对总段测量关键点的高精度测量，为了更加精确的测量，通常需要在测量点放置靶标，靶标通常由球棱镜与磁性靶座组成。但船舶体型大，靶标不易放置，且放置不精准会导致测量的误差较大，重新放置靶标进行测量，耗时耗力，所以靶标放置的效率和精度，决定了总段对接过程的工作时间和最终对接精度。

2、现阶段靶标的放置过程通常由人工进行，存在以下不足：(1)人工放置靶标时，需要搭建且移动脚底支架，效率较低；(2)船舶总段的结构大、体积大，导致了工人劳动强度大，靶标放置困难；(3)靶标放置位置较高，人工放置具有安全隐患。所以通过智能机器人放置靶标，提高效率和精度以及减小工人的安全隐患，是船厂测量发展的必然要求。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于提供一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置及方法，解决人工放置靶标过程中所存在的效率低，靶标放置困难，具有安全隐患的问题。

2、技术方案：本发明的一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，包括曲面自适应磁吸式爬壁机构，安装在曲面自适应磁吸式爬壁机构上表面的仿象鼻柔性多自由度展臂机构，安装在仿象鼻柔性多自由度展臂机构末端的气动棘轮式靶标自动铺贴机构；

3、所述曲面自适应磁吸式爬壁机构的移动机构外圈安装若干永磁铁，曲面自适应磁吸式爬壁机构通过永磁铁吸附在船舶总段表面，并通过移动机构在船舶总段上移动；

4、所述仿象鼻柔性多自由度展臂机构用于对气动棘轮式靶标自动铺贴机构进行多自由度的位姿调整；

5、所述气动棘轮式靶标自动铺贴机构上装载有若干靶标，通过气动棘轮式靶标自动铺贴机构将若干靶标铺贴在船舶总段上。

6、进一步的，所述曲面自适应磁吸式爬壁机构包括行走机构外壳，固定连接于行走机构外壳的行走机构保型架，对称设置在行走机构外壳两侧的链条行走机构，安装在行走机构外壳内部的uwb定位模块和plc控制模块；

7、所述链条行走机构的链条外周布置若干永磁铁，链条行走机构与船舶总段表面相接触并在在船舶总段上移动；

8、所述uwb定位模块用于曲面自适应磁吸式爬壁机构在船舶总段表面的定位，plc控制模块用于控制装置的整体运行。

9、进一步的，所述链条行走机构内部设置曲率自适应机构；所述曲率自适应机构包括弹簧，弹簧一端通过弹簧支座安装在行走机构外壳上，其另一端与转动杆的活动端连接；

10、所述转动杆一端安装行走机构外壳上，其另一端为活动端，活动端上安装有小链轮，小链轮与链条啮合连接，弹簧伸缩带动转动杆的转动，从而调整小链轮位置，链条随之向外凸出或向内凹陷，实现对船舶曲面的自适应。

11、进一步的，所述仿象鼻柔性多自由度展臂机构包括设置在其底部的可旋转底座，可旋转底座在驱动装置的作用下实现旋转，从而带动仿象鼻柔性多自由度展臂机构旋转；

12、所述仿象鼻柔性多自由度展臂机构还包括间隔布置在可旋转底座上方的若干法兰盘，穿设于若干法兰盘的多个硅胶气囊，穿设于若干法兰盘中心并与首尾两个法兰盘固定连接的万向节；通过控制多个硅胶气囊的的充气量，来控制硅胶气囊的弯曲程度。

13、进一步的，所述曲面自适应磁吸式爬壁机构上表面安装储气气缸，储气气缸与每一硅胶气囊之间均设置输气管与电磁阀，通过电磁阀控制硅胶气囊的充气量。

14、进一步的，所述气动棘轮式靶标自动铺贴机构包括铺贴机构外壳，固定安装在铺贴机构外壳上的靶标顶升机构和靶标放置旋转装置；

15、所述靶标放置旋转装置上开设若干圆孔，用于放置若干靶标，靶标顶升机构位于靶标放置旋转装置下方，用于将靶标放置旋转装置的圆孔中的靶标顶出并吸附。

16、进一步的，所述气动棘轮式靶标自动铺贴机构还包括固定安装在铺贴机构外壳上的第二气泵，第二气泵的伸缩杆末端设置棘爪，棘爪与靶标放置旋转装置上的棘轮盘配合，第二气泵伸缩过程中，带动棘爪动作，棘爪推动棘轮盘转动，实现靶标放置旋转装置的旋转。

17、进一步的，所述靶标顶升机构包括平行设置的电机支座和齿轮齿条支座，以及垂直安装在电机支座顶部的靶标顶升机构电机，安装在靶标顶升机构电机输出轴上的齿轮，放置在齿轮齿条支座顶面的靶标托盘；

18、所述齿轮齿条支座内部为中空结构，用于安装齿条，齿条与齿轮啮合；

19、所述靶标托盘底面与齿条顶部固定连接，靶标托盘内设置电磁铁；

20、所述齿轮在靶标顶升机构电机的作用下转动，带动齿条进行顶升运动，靶标托盘向上升，电磁铁对靶标进行吸附。

21、基于相同的发明构思，本发明的一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴方法，应用于上述磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，包括以下步骤：

22、将携带靶标的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置放置在船舶总段上，磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置在船舶总段上行走并通过永磁铁吸附在船舶总段上，利用定位系统对磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置进行整体定位；

23、判断气动棘轮式靶标自动铺贴机构的位姿是否可以通过仿象鼻柔性多自由度展臂机构来调整，若是，则对仿象鼻柔性多自由度展臂机构进行调节，实现气动棘轮式靶标自动铺贴机构位姿的调整；

24、气动棘轮式靶标自动铺贴机构中的靶标顶升机构将靶标顶出，并吸附到船舶总段的关键测量点处；

25、重复上述流程，直至靶标铺贴完成。

26、进一步的，所述定位系统为安装在干船坞左右两内侧的若干组uwb发送模块，根据磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置所在的位置启动不同的uwb发送模块进行定位。

27、有益效果：本发明的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：

28、(1)本发明可实现一次性多个靶标放置，减少人工投入，提高靶标放置效率。

29、(2)本发明可大大减少靶标放置时间，提升测量设备转站效率。

30、(3)本发明自动化的操作可以降低工人劳动强度，提高工作安全系数。

31、(4)采用本发明的靶标放置方法，能够实现对靶标位置的精确铺贴，提高了靶标放置精度。

技术特征：

1.一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：包括曲面自适应磁吸式爬壁机构(1)，安装在曲面自适应磁吸式爬壁机构(1)上表面的仿象鼻柔性多自由度展臂机构(2)，安装在仿象鼻柔性多自由度展臂机构(2)末端的气动棘轮式靶标自动铺贴机构(3)；

2.根据权利要求1所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：所述曲面自适应磁吸式爬壁机构(1)包括行走机构外壳(208)，固定连接于行走机构外壳(208)的行走机构保型架(207)，对称设置在行走机构外壳(208)两侧的链条行走机构(201)，安装在行走机构外壳(208)内部的uwb定位模块(206)和plc控制模块(205)；

3.根据权利要求2所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：所述链条行走机构(201)内部设置曲率自适应机构；所述曲率自适应机构包括弹簧(306)，弹簧(306)一端通过弹簧支座(305)安装在行走机构外壳(208)上，其另一端与转动杆(304)的活动端连接；

4.根据权利要求1所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：所述仿象鼻柔性多自由度展臂机构(2)包括设置在其底部的可旋转底座，可旋转底座(401)在驱动装置的作用下实现旋转，从而带动仿象鼻柔性多自由度展臂机构(2)旋转；

5.根据权利要求4所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：所述曲面自适应磁吸式爬壁机构(1)上表面安装储气气缸(4)，储气气缸(4)与每一硅胶气囊(403)之间均设置输气管与电磁阀，通过电磁阀控制硅胶气囊(403)的充气量。

6.根据权利要求1所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：所述气动棘轮式靶标自动铺贴机构(3)包括铺贴机构外壳(601)，固定安装在铺贴机构外壳(601)上的靶标顶升机构(613)和靶标放置旋转装置；

7.根据权利要求6所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：所述气动棘轮式靶标自动铺贴机构(3)还包括固定安装在铺贴机构外壳(601)上的第二气泵(614)，第二气泵(614)的伸缩杆末端设置棘爪(611)，棘爪(611)与靶标放置旋转装置上的棘轮盘(601)配合，第二气泵(614)伸缩过程中，带动棘爪(611)动作，棘爪(611)推动棘轮盘(601)转动，实现靶标放置旋转装置的旋转。

8.根据权利要求6所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，其特征在于：所述靶标顶升机构(613)包括平行设置的电机支座(701)和齿轮齿条支座(707)，以及垂直安装在电机支座(701)顶部的靶标顶升机构电机(702)，安装在靶标顶升机构电机(702)输出轴上的齿轮(706)，放置在齿轮齿条支座(707)顶面的靶标托盘(703)；

9.一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的磁吸式移动象鼻靶标铺贴方法，其特征在于：所述定位系统为安装在干船坞(810)左右两内侧的若干组uwb发送模块，根据磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置所在的位置启动不同的uwb发送模块进行定位。

技术总结本发明公开了一种磁吸式移动象鼻靶标铺贴装置及方法，该装置包括曲面自适应磁吸式爬壁机构、仿象鼻柔性多自由度展臂机构、气动棘轮式靶标自动铺贴机构；所述曲面自适应磁吸式爬壁机构的移动机构外圈安装若干永磁铁，曲面自适应磁吸式爬壁机构通过永磁铁吸附在船舶总段表面，并通过移动机构在船舶总段上移动；所述仿象鼻柔性多自由度展臂机构用于对气动棘轮式靶标自动铺贴机构进行多自由度的位姿调整；所述气动棘轮式靶标自动铺贴机构上装载有若干靶标，通过气动棘轮式靶标自动铺贴机构将若干靶标铺贴在船舶总段上。本发明能够解决人工放置靶标过程中所存在的效率低，靶标放置困难，具有安全隐患的问题。技术研发人员：邓博,陈庆辉,鲍超杰,沈虹宇,李磊,李光荣,金奕扬,周宏根受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17