一种喷漆装置[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910146914.1
(22)申请日 2019.02.27
(71)申请人 厦门理工学院
地址 361024 福建省厦门市集美区理工路
600号
(72)发明人 杨贵志　卢琦阳　姚进　林如庆　
叶佰鑫　黄志成　
(74)专利代理机构 厦门智慧呈睿知识产权代理
事务所(普通合伙) 35222
代理人 杨玉芳
(51)Int.Cl.
B05B 9/04(2006.01)
B05B 12/08(2006.01)
B05B 12/12(2006.01)
E04F 21/08(2006.01)
(54)发明名称
一种喷漆装置
(57)摘要
本发明公开了一种喷漆装置，包括移动基
座、剪叉式升降架、机械臂、控制器以及通信模
块，所述控制器分别与所述移动基座、所述剪叉
式升降架、所述机械臂以及所述通信模块电连
接，所述剪叉式升降架配置于所述移动基座上，
所述机械臂配置于所述剪叉式升降架；其中，所
述移动基座在水平方向的四个侧面都安装有超
声波传感器，用以检测所述移动基座到喷漆位置
的距离；所述机械臂上设置有用以检测喷漆状态
的摄像头以及用以喷漆的喷头。

本发明自动寻
找/跟踪墙面，减少人工成本、提高作业效率、通
过升降架与机械臂的结合，极大提高使用范围，
而且成本低、智能检测，
极大提高喷漆质量。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 109806997 A 2019.05.28
C N 109806997
A
1.一种喷漆装置，其特征在于，包括移动基座、剪叉式升降架、机械臂、控制器以及电源装置，所述控制器分别与所述移动基座、所述剪叉式升降架、所述机械臂以及所述电源装置电连接，所述剪叉式升降架配置于所述移动基座上，所述机械臂配置于所述剪叉式升降架；其中，
所述移动基座在水平方向的四个侧面都安装有超声波传感器，用以检测所述移动基座到喷漆位置的距离；所述机械臂上设置有用以检测喷漆状态的摄像头以及用以喷漆的喷头。

2.根据权利要求1所述的一种喷漆装置，其特征在于，所述剪叉式升降架包括升降架、横杆、升降架驱动件；横杆通过推、拉动作对应带动升降架延展和收缩；升降架驱动件包含升降驱动电机、连接电机和横杆的驱动结构、以及检测升降驱动电机转动圈数的旋转编码器。

3.根据权利要求1所述的一种喷漆装置，其特征在于，所述机械臂包括机械臂底座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机以及第五电机；其中，
所述机械臂底座配置于所述剪叉式升降架上；
所述第一连杆的一端铰接在第二连杆上，且第一连杆上配置有用以驱动所述第一连杆相对所述剪叉式升降架活动的第一电机，所述第一连杆的另一端配置于所述械臂底座；
所述第二连杆的一端铰接在第一连杆上，且第二连杆上配置有用以驱动所述第二连杆相对所述第一连杆活动的第二电机；
所述第三连杆的一端铰接在第二连杆上，且第三连杆上配置有用以驱动所述第三连杆相对所述第二连杆活动的第三电机；
所述第四连杆的一端铰接在第三连杆上，且第四连杆上配置有用以驱动所述第四连杆相对所述第三连杆活动的第四电机；
所述第五连杆的一端铰接在第四连杆上，且第五连杆上配置有用以驱动所述第五连杆相对所述第四连杆活动的第五电机。

4.根据权利要求1所述的一种喷漆装置，其特征在于，具有储漆罐和漆泵的储漆件配置于所述移动基座上。

5.根据权利要求1所述的一种喷漆装置，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块与所述控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种喷漆装置，其特征在于，所述喷漆装置具有铰接在所述机械臂的支架，所述支架用以支撑所述摄像头。

7.根据权利要求1所述的一种喷漆装置，其特征在于，所述电源装置包括包括电池以及充电接口。

权　利　要　求　书1/1页CN 109806997 A
一种喷漆装置
技术领域
[0001]本发明涉及发明技术领域，特别是一种喷漆装置。

背景技术
[0002]随着人力成本的增加，房子装修的成本也在不断增加。

墙面喷漆属于其中一项重要成本。

此外，喷漆对于工人师傅的身体健康带来了较大的危害。

而且喷漆质量主要取决于工人师傅的经验与态度，质量难以保证。

因此，需要一款低成本、高质量、易于操作使用的发明来完成墙面喷漆工作。

[0003]现有技术的缺陷：
[0004]1、喷漆装置都放在可移动基座上面，但是利用履带轮移动的移动基座的移动灵活性差，移动方向的控制不方便。

[0005]2、人工控制喷漆，但是成本较高、效率较低、质量无法保障，且喷头工作范围小，使用环境受限，不能智能检测喷漆的质量。

发明内容
[0006]本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种喷漆装置，能自动寻找、跟踪墙面，减少人工成本、提高作业效率、通过升降架与机械臂的结合，极大提高喷漆装置作业范围，而且成本低、能够实现智能检测，极大提高喷漆质量。

[0007]为实现上述目的，本发明提供一种喷漆装置，包括移动基座、剪叉式升降架、机械臂、控制器以及电源装置，所述控制器分别与所述移动基座、所述剪叉式升降架、所述机械臂以及电源装置电连接，所述剪叉式升降架配置于所述移动基座上，所述机械臂配置于所述剪叉式升降架；其中，
[0008]所述移动基座在水平方向的四个侧面都安装有超声波传感器，用以检测所述移动基座到喷漆位置的距离；所述机械臂上设置有用以检测喷漆状态的摄像头以及用以喷漆的喷头。

[0009]优选地，所述剪叉式升降架包括升降架、横杆、升降架驱动件；横杆通过推、拉动作对应带动升降架延展和收缩；升降架驱动件包含升降驱动电机、连接电机和横杆的驱动结构、以及检测升降驱动电机转动圈数的旋转编码器。

[0010]优选地，所述机械臂包括机械臂底座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机以及第五电机；其中，
[0011]所述机械臂底座配置于所述剪叉式升降架上；
[0012]所述第一连杆的一端铰接在第二连杆上，且第一连杆上配置有用以驱动所述第一连杆相对所述剪叉式升降架活动的第一电机，所述第一连杆的另一端配置于所述械臂底座；
[0013]所述第二连杆的一端铰接在第一连杆上，且第二连杆上配置有用以驱动所述第二连杆相对所述第一连杆活动的第二电机；
[0014]所述第三连杆的一端铰接在第二连杆上，且第三连杆上配置有用以驱动所述第三连杆相对所述第二连杆活动的第三电机；
[0015]所述第四连杆的一端铰接在第三连杆上，且第四连杆上配置有用以驱动所述第四连杆相对所述第三连杆活动的第四电机；
[0016]所述第五连杆的一端铰接在第四连杆上，且第五连杆上配置有用以驱动所述第五连杆相对所述第四连杆活动的第五电机。

[0017]优选地，具有储漆罐和漆泵的储漆件配置于所述移动基座上。

[0018]优选地，还包括通信模块，所述通信模块与所述控制器电连接。

[0019]优选地，所述喷漆装置具有铰接在所述机械臂的支架，所述支架用以支撑所述摄像头。

优选地，所述电源装置包括包括电池以及充电接口。

[0020]本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：
[0021]1、基于多路超声波传感器信息融合的墙面跟踪，能自动寻找、跟踪墙面，减少人工成本、提高作业效率。

[0022]2、升降架与机械臂配合的大工作空间系统，通过升降架与机械臂的结合，极大提高使用范围，而且成本低。

[0023]3、基于摄像头的图像的喷漆质量检测，能够实现智能检测，极大提高喷漆质量。

附图说明
[0024]图1为本发明实施例的整体结构示意图。

具体实施方式
[0025]为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。

应当理解，本发明所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0026]结合图1，本申请的一种喷漆装置，包括移动基座18、剪叉式升降架13、机械臂、控制器15以及电源装置，所述控制器15分别与所述移动基座18、所述剪叉式升降架13、所述机械臂以及所述电源装置电连接，所述剪叉式升降架13配置于所述移动基座18上，所述机械臂配置于所述剪叉式升降架18。

[0027]其中，控制器15采用的CPU芯片为STM32F407，用于控制喷漆装置的移动，剪叉式升降架13的升降，机械臂的运动，喷漆装置的运行。

当然，需要说明的是，所述控制器15的型号根据实际情况设置，在此，本发明不做具体限制。

[0028]其中，所述电源装置17包括电池，充电器及其充电接口。

需要说明的是，所述电源装置17的充电方式跟电动车的充电原理一致，采用锂电池供电，配有充电器，充放电电路，锂电池型号为：KULI-ION酷锂48V15AH。

[0029]其中，所述移动基座18在水平方向的四个侧面都安装有超声波传感器21，用以检测所述移动基座18到喷漆位置的距离，当然，需要说明的是，例如，在所述移动基座18每个侧面安装2个超声波传感器21或者1个超声波传感器21，这些均在本发明的保护之内，在此不再赘述。

[0030]其中，所述超声波传感器21为HC-SR04，当然，需要说明的是，所述控制器15的型号
根据实际情况设置，在此，本发明不做具体限制。

[0031]其中，所述机械臂上设置有用以检测喷漆状态的摄像头19以及用以喷漆的喷头1。

其中，所述喷漆装置具有配置在所述机械臂且可以折叠的支架20，所述支架20用以支撑所述摄像头19。

所述支架20用以固定摄像头19，所述支架20铰接在述机械臂且支架20为刚性材料，当不需要使用时，可以将支架20手动按下，使摄像头19隐藏在喷头1的喷嘴后部位置，避免摄像头19受损。

需要用时在手动掰起支架以在摄像头19，以在摄像头19不用时，可以折叠收起，避免摄像头19损坏、污染。

当然，需要说明的是，所述支架20也可以为柔性材料，这些，均在保护范围之内，在此，不再赘述。

所述摄像头19选用OV2640自动对焦摄像头，具有200W像素，可以通过SCCB协议和控制器15进行通讯。

[0032]其中，所述剪叉式升降架18包括升降架、横杆、升降架驱动件14；横杆通过推、拉动作对应带动升降架延展和收缩；升降架驱动件14包含升降驱动电机、连接电机和横杆的驱动结构、以及检测升降驱动电机转动圈数的旋转编码器。

通过升降架的升降，可以极大提高机械臂的工作范围，适应范围更广。

而且成本低。

[0033]其中，所述机械臂包括用于固定机械臂的机械臂底座12、第一连杆10、第二连杆8、第三连杆6、第四连杆4、第五连杆2、第一电机11、第二电机9、第三电机7、第四电机5以及第五电机3；
[0034]所述机械臂底座12配置于所述剪叉式升降架13上；
[0035]所述第一连杆10的一端铰接在第二连杆8上，且第一连杆10上配置有用以驱动所述第一连杆10相对所述剪叉式升降架18活动的第一电机11，所述第一连杆10的另一端配置于所述械臂底座12；
[0036]所述第二连杆8的一端铰接在第一连杆8上，且第二连杆8上配置有用以驱动所述第二连杆8相对所述第一连杆10活动的第二电机9；
[0037]所述第三连杆6的一端铰接在第二连杆8上，且第三连杆6上配置有用以驱动所述第三连杆6相对所述第二连杆8活动的第三电机7；
[0038]所述第四连杆4的一端铰接在第三连杆6上，且第四连杆4上配置有用以驱动所述第四连杆4相对所述第三连杆6活动的第四电机5；
[0039]所述第五连杆2的一端铰接在第四连杆4上，且第五连杆2上配置有用以驱动所述第五连杆2相对所述第四连杆4活动的第五电机3。

[0040]其中，具有储漆罐和漆泵的储漆件16配置于所述移动基座18上。

[0041]综上所述，1、基于多路超声波传感器信息融合的墙面跟踪，能自动寻找、跟踪墙面，减少人工成本、提高作业效率。

2、升降架与机械臂配合的大工作空间系统，通过升降架与机械臂的结合，极大提高使用范围，而且成本低。

3、基于摄像头的图像的喷漆质量检测，能够实现智能检测，极大提高喷漆质量。

[0042]在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，还包括通信模块，所述通信模块与所述控制器15电连接。

其中，在本实施例中，所述通信模块可以选用433MHz、315MHz、WIFI 模块、ZigBee模块、蓝牙模块、Lora模块、NB-IOT模块、2G/3G/4G/5G移动通信模块等，在此，本发明不做具体限制。

具体地，所述通信模块通过W5500有线网络模块可以实现有线接入互联网，与控制器15采用IIC协议进行通讯，通过ESP32无线网络模块可以实现与控制器15UART通讯实现无线接入互联网的功能。

[0043]为便于对本发明的理解，下面以实际的应用场景来说明本实施例的应用。

[0044]将喷漆装置放置于房间入口起始位置；启动喷漆装置；喷漆装置将上电自检；喷漆装置将机械臂复原位；喷漆装置寻找墙壁，调整基座使喷漆装置与墙面保持平行，而且距离为设定的工作值；开始喷漆、并控制机械臂使喷头匀速移动；摄像头拍摄喷漆图像，分析检测喷漆质量，及时调节喷漆速度；当喷头移动到当前机械臂的工作空间边界时，启动升降架，改变机械臂位置，机械臂的工作空间范围；在新范围里面继续匀速喷漆；当喷到墙壁顶部或者底部时，基座移动到下一个工位，如果喷漆装置还未回到原点则重复喷漆装置寻找墙壁，调整基座使喷漆装置与墙面保持平行，而且距离为设定的工作值；开始喷漆、并控制机械臂使喷头匀速移动；摄像头拍摄喷漆图像，分析检测喷漆质量，及时调节喷漆速度；当喷头移动到当前机械臂的工作空间边界时，启动升降架，改变机械臂位置，机械臂的工作空间范围的步骤，否则结束喷漆。

[0045]本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域普通技术人员在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

图1。