除锈爬壁机器人位姿分析与纠偏技术

根据除锈机器小车在钢铁立面上进行水平行走动作时容易出现位置偏移和姿态倾斜的现象,专门设计出一套机器人位姿纠偏控制系统。该系统主要包括除锈爬壁机器人的本体结构、机器人控制系统、以及纠偏控制中的关键检测元件的阐述介绍;构建车体静力学模型,深度剖析机器人位姿倾斜问题的产生原因;借助激光测距系统,建立位姿倾斜时的数学模型,分析其纠偏原理。本爬壁除锈机器人纠偏控制系统基于激光测距系统和电机反馈信息结合PID纠偏算法,通过PLC控制,达到运动过程中自动纠偏的目的,对小车位置偏移和姿态倾斜问题有一定的改善。并且通过仿真实验和现场样机测试证明了该纠偏控制系统的有效和实用性。

船舶除锈技术及爬壁除锈机器人的研究现状与发展趋势

船舶除锈对于确保船舶涂层质量、保证船舶航行安全、延长船舶使用寿命都十分重要。传统的干喷砂除锈在作业过程中存在粉尘和噪声,对环境、施工人员健康都有较大的影响。对船舶除锈技术及的技术现状分析表明,将爬壁机器人与超高压水射流、激光等除锈技术结合,能够提高除锈作业的效率和质量,降低劳动强度和危险性,保护施工人员的身体健康,减轻除锈过程对环境的污染程度,实现绿色造船。爬壁除锈机器人技术是船舶除锈技术发展的一个方向,具有良好的应用前景。

高效无尘喷砂除锈器气固两相流运动特性分析

为分析爬壁除锈机器人的无尘喷砂除锈器中空气和磨料气固两相流的运动特性,基于欧拉-拉格朗日方法的离散相颗粒模型,建立了喷砂除锈器有限元模拟模型。仿真结果表明:进气压力增大时,磨料对工件表面的冲蚀作用略微加强;随着进砂量的增大,对弯管接头的磨损和对工件表面的冲蚀作用都增强;当真空负压开启后,回收效果显著提升,0.045MPa时基本可以实现喷砂过程的无尘化,但负压大于0.045 MPa时,磨料回收效果提升不明显,但对工件的冲蚀效果减弱。实船应用表明:在最优化参数下,除锈后表面清洁度可达到SA2.5级,粗糙度达到44μm,验证了无尘喷砂除锈器气固两相流模型的正确性,为后续的除锈器结构优化设计、工艺参数优化提供了良好的支撑和指导。

船体外板大拼接焊缝高效无尘喷砂除锈器

为适应船体外板大拼接焊缝大范围高效环保喷砂除锈,开发大腔室多枪旋转高效无尘喷砂器,并对其气固两相流特性进行研究。将整个喷砂过程置于一个直径100.0 mm以上的密闭腔室,采用单/双喷砂枪通过电机高速旋转喷枪对工件表面进行喷砂,并基于真空负压对反弹的磨料和冲蚀掉的铁锈、油污、粉尘等进行回收、分离和循环再利用。采用基于欧拉-拉格朗日法的离散相颗粒模型对不同工况条件下的气固两相流场进行数值模拟,分别对弯管接头的磨损、工件表面的冲蚀效果、磨料的淤积和回收效果进行评估。仿真和实船除锈应用表明:当喷砂距离在100.0 mm以上,磨料粒径在0.6~1.2 mm,采用0.50 MPa以上的气压、-0.05 MPa以上的负压,除锈宽度在100.0 mm以上的大拼接焊缝内均可得到较好的除锈效果,且除锈质量满足涂装Sa 2.5级要求。

基于深度残差学习和三线激光结构光的复杂交叉焊缝类型辨识

为实现船壁大拼接焊缝的自动化除锈,提出了一种基于人工智能深度学习结合三线激光结构光的复杂交叉焊接接头类型辨识方法。基于三线激光在不同类型交叉焊缝上的激光条纹特征区别,采用ResNet深度残差学习模型对其特征进行提取和学习,使用迁移学习方式对模型进行训练,得到一个训练准确率接近100%的识别模型。实验验证表明,该模型能有效识别直线、十字、T字、左L、右L、左T和右T等7种交叉焊缝类型,可实现爬壁除锈机器人运行中交叉焊缝类型的实时预测,为爬壁除锈机器人的全自主除锈的路径跟踪、定位和导航奠定了良好基础。

基于三线激光结构光的船体大拼接焊缝交叉类型辨识

为实现船壁面的大拼接焊缝的全自主移动除锈,提出一种基于三线激光结构光的激光视觉焊缝辨识方法。针对船体大拼接焊缝的纵横交叉,根据三线激光的特征,对描述激光形态和激光条纹间距的5个变量进行定义,归纳3条激光条纹在焊缝交叉处的特征参量的变化规律,建立十字形、T字形焊缝交叉的统一辨识模型。试验验证:采用三线激光具有更好的抗干扰性、信息量丰富,在各种工况下都能准确辨识焊缝接头交叉类型。研究结果为后续的焊缝实时跟踪和轨迹规划奠定基础。