基于STAR-CCM+的船舶喷涂车间流固耦合模拟对比

目的对辐射采暖和热风采暖下的船舶喷涂车间和车间内固体工件表面温度进行对比分析,为船舶喷涂时选择采暖方式提供参考.方法通过STAR-CCM+5.02中新增的3D-CAD功能建立车间模型,选用软件中的辐射换热模型、对流换热模型以及耦合求解器,结合不同数据,模拟得到适合喷涂的结果.结果辐射采暖车间内温度基本稳定在23~24℃,固体表面温度在20℃左右,车间内气流速度达到0.20~0.30 m/s;热风采暖车间内温度基本稳定在18~23℃,固体表面温度在18~22℃,车间内气流速度达到0.35~0.50 m/s.结论辐射换热下车间内温度分布更均匀,气流组织速度更适合喷涂,而纯热风采暖下车间内温度会产生较大的梯度,气流组织受扰动较大,不利于喷涂.

船舶喷涂机器人扇形喷嘴内射流模拟对比分析

通过对目前船厂船体喷涂工艺的分析,设计船舶喷涂机器人射流系统原理结构。扇形喷嘴是机器人喷涂新方案的关键部件,其内部流场特性的研究非常重要。以船厂目前常用的4种扇形喷嘴为例,应用CFD手段,根据流体理论建立数学模型,并根据应用现场实际,简化了物理模型,分别进行4种扇形喷嘴腔体内流场的数值模拟,并对比分析了4种扇形喷嘴轴心线上的压力变化曲线和速度变化曲线,得到4种扇形喷嘴各自的特性,为后续船舶喷涂机器人扇形喷嘴深度模拟提供参考。

VR环境中船舶交互式喷涂仿真技术研究

针对船舶喷涂仿真中模型网格大导致的模型上各点涂层计算不精确、涂层显示效果较差的问题,提出了一种虚拟船舶交互式喷涂涂层厚度精确计算与渲染显示方案。方案基于椭圆抛物面的涂层厚度分布模型实时计算厚度增量,将厚度增量累加存储为高分辨率厚度纹理贴图,根据名义干膜厚度将厚度贴图转化为显示颜色贴图后,利用两张显示颜色贴图结合ping-pong机制快速消除涂层裂隙,最后在进行基于变分逼近算法预分割的船舶部件模型上渲染显示喷涂涂层。以某型船舶机舱为对象,使用VR设备进行虚拟喷涂,验证了基于本方案开发的虚拟喷涂系统实时显示涂层、精确计算涂层厚度的功能,结果表明,所提方案计算速度快、厚度计算精度高、涂层显示效果好,上述方案可广泛应用于喷涂工艺仿真验证、交互式喷涂作业训练和机器人喷涂轨迹优化。

船舶喷涂车间顶面热水辐射供暖系统流场模拟

某船舶喷涂车间配置顶面热水辐射供暖系统（辐射板表面温度为47℃，避免了可燃粉尘、可燃气体因温度过高而发生的自燃、爆炸危险）与机械通风系统。采用STAR—CCM＋软件，对车间室内空气温度场、工件表面温度、车间内气流速度场进行了模拟。车间室内空气温度范围为25～27℃，主要工作区气流流速范围为0．50～0．55m／s。

面向船舶智能喷涂系统中物料供应平台的避障控制及其仿真

为实现船用智能喷涂系统自动化的喷涂作业,设计物料供应平台的跟随避障控制器,实现对智能喷涂平台的自主跟随与自主避障.首先分析物料供应平台的工作状况与作业需求,确定跟随避障控制器的设计要求;其次对物料供应平台的随动车底盘进行运动学分析,构建随动小车运动模型;随后基于模糊逻辑算法创建避障控制器的控制策略,同时以PID算法为理论基础设计了跟随控制器,并创建由避障控制和跟随控制构成的物料供应平台控制系统;最后以Matlab和CoppeliaSim为软件平台,创建物料供应平台避障的联合仿真环境,对物料供应平台的跟随和避障进行虚拟仿真.由仿真实验结果可知:物料供应平台能够自主侦测并规避障碍物,且保持对智能喷涂平台的跟随,表明该控制方法具有可行性和实用性.

坞内船舶外板喷涂机器人多功能创新设计

采用专利挖掘策略的气泡图模型,分析船体外板喷涂机器人的技术疏密区,进一步引入积极参数和消极参数建立改进TRIZ模型,并进行技术补充分析,获得更加详细的功能。以专利分析结果中技术稀疏的漆雾回收功能为例,利用改进TRIZ模型,设计增加真空罩防护等措施方案,并申请专利,最后将该方法应用至专利分析的其他技术稀疏功能。结果表明,通过建立一种基于专利分析与改进TRIZ的组合方法,可实现船舶外板喷涂机器人多方面功能的创新设计。

高架与爬壁重构的船舶外板喷涂机器人设计

针对船舶外板喷涂机器人的设计,应用重构设计理论,提出了基于高架机器人与爬壁机器人的模块化重构设计思想,对重构机器人的关键技术进行了分析,包括高架关键技术、爬壁关键技术、共通关键技术,并进行了技术对比。最后,以某船厂的实际应用为例,对重构机器人设计指标、重构系统原理、重构机械模块和控制系统重构模块进行了设计与研究。

船舶除锈并同步喷涂油漆的设备及方法探究

随着我国社会的不断进步,我国对船舶除锈并同步喷涂油漆的水平也随之增高,尤其是其中的设备及方法问题。本文分析了船舶除锈并同步喷涂油漆的概念及其必要性,并对其进行探讨,希望能更好、更有效地发挥其作用。

冗余机器人喷涂系统改进人工鱼群逆运动学求解算法

针对一种带有冗余自由度的船舶分段机器人喷涂系统逆运动学问题,使用改进Denavit-Hartenberg(DH)参数法建立了机器人系统的运动学模型。以位姿误差最小及关节行程最短为目标,构建了冗余机器人逆运动学问题优化模型,提出一种改进人工鱼群算法(IAFSA)对模型进行求解。IAFSA引入基于正态分布的视野范围及移动步长动态调整策略来改善解的精度并缩短计算时间,提高算法综合性能。与人工鱼群算法和混合改进人工鱼群算法进行了对比实验,实验结果表明IAFSA搜索能力强、收敛速度快、计算时间较短,逆解良好的精度和误差稳定性在SolidWorks Motion仿真中得到验证,体现了IAFSA算法在冗余机器人逆运动学求解问题中的有效性。

船舶外板拖涂爬壁机器人设计

针对船舶外板爬壁喷涂的轨迹涂层保护策略,提出了搭载往复喷枪的船舶外板拖涂爬壁机器人设计。从系统角度,全面对该机器人的拖涂爬壁本体系统、供料及漆雾回收防护罩系统、安全防护系统、轨迹规划等进行了总体设计,并分别对每个部分的设计问题进行提炼分析,提出相应的解决方案。这种爬壁机器人设备,能够模拟人工作业,并可以根据双机作业控制流程进行多机联动附壁作业,为机器化在船舶智能制造生产中的实际应用提供了参考。

并联式造船喷涂机器人的设计与仿真

针对船舶建造过程当中船体外板喷涂是一道工作量大、耗时长的工序,且现阶段仍依靠人工去完成的问题,设计了一种三自由度并联式造船喷涂机器人。喷涂机器人通过三个控制电机驱动实现喷枪空间内两平动一转动的运动。从船舶外板喷涂工艺作业特点出发,对造船喷涂机器人进行运动学仿真,获得了喷涂机器人工作时喷枪的位移、速度、加速度等运动学规律。结果表明,并联式喷涂机器人能实现船舶外板喷涂的各项运动学要求。

面向船舶外板并联式喷涂机器人构型综合

针对现有的人工船舶外板喷涂低效、污染等问题,研究并联式喷涂机器人构型综合问题。在分析船舶外板喷涂工艺要求的基础上,从机构学角度分析船舶外板喷涂机器人自由度、尺度约束和结构耦合度等关键问题;应用枚举法、构型衍生法、方位特征集构型综合法,并与船舶喷涂工艺相结合,建立了并联式喷涂机器人的设计综合,获得32种新型二平动一转动并联式喷涂机器人机构,为并联机构的发展和应用提供新的有价值的参考。