全文摘要
本实用新型涉及一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其技术特点是：包括动力行走装置、升降装置、喷刷装置、涂料配置装置和图像采集处理装置，升降装置安装在动力行走装置的上端,喷刷装置、涂料配置装置及图像采集处理装置安装在升降装置上；动力行走装置包括动力行走装置电机、底座、动作控制器和车轮；升降装置包括升降装置电机、伸缩架；涂料配置装置包括托板、颜料桶、喷刷控制器和气压泵；喷刷装置包括固定板、轴托、固定架、喷头和喷头固定盘；图像采集处理装置包括图像获取装置固定轴和图像获取装置；本实用新型能够自动混合配置颜料颜色并实现全自动喷刷功能，提高粉刷墙壁的效率，降低工作人员接触涂料的机会，保护工作人员健康。
主设计要求
1.一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其特征在于：包括动力行走装置、升降装置、喷刷装置、涂料配置装置和图像采集处理装置，所述升降装置安装在动力行走装置的上端,所述喷刷装置、涂料配置装置及图像采集处理装置安装在升降装置上；所述动力行走装置包括动力行走装置电机、底座、动作控制器和车轮；四个车轮对称安装在底座下方的前后端两侧，其中前端两侧车轮之间连接有横杆，后端两侧车轮之间设有驱动轴并与安装在底座下方的动力行走装置电机相连接；在底座四个侧边中央分别安装有红外线传感器，红外线传感器将测距信号传给动作控制器；所述升降装置包括升降装置电机、伸缩架、丝杆固定座支板、丝杆前固定座、钢槽、伸缩架固定杆、伸缩架上托杆和伸缩架上托杆固定架；所述伸缩架为剪叉结构，其下端安装有两个移动连接杆，两个移动连接杆嵌装在平行设置的钢槽内，所述钢槽安装在底座上；所述伸缩架上托杆安装在伸缩架上端，所述伸缩架上托杆固定架固定在伸缩架上托杆上；所述伸缩架固定杆贯穿固定在伸缩架内侧；所述升降装置电机通过电机固定板固装底座中部，所述升降装置电机输出端连接的丝杆穿过丝杆固定座支板且丝杆的前端与丝杆前固定座固装在一起，所述丝杆固定座支板与一个移动连接杆垂直安装在一起，丝杆前固定座固定在底座上；所述涂料配置装置包括托板、颜料桶、喷刷控制器和气压泵；所述托板固装在伸缩架上托杆上面，所述颜料桶、气压泵、喷刷控制器均固装在托板上，两个颜料桶通过气泵连接通道与气压泵相连接，颜料桶上表面贯穿有软管；所述喷刷控制器与气压泵相连接用于控制气压泵工作；所述喷刷装置包括固定板、轴托、固定架、喷头、喷头固定盘和平衡托；所述喷头固定盘正面连接喷头，所述喷头固定盘背面通过两个软管连接颜料桶，所述喷头固定盘后端固定在平衡托末端，所述平衡托水平固定在固定架末端，该固定架与轴托成一定角度连接固定，所述轴托固装在固定板上；所述图像采集处理装置包括伸长杆、图像获取装置固定轴和图像获取装置，图像获取装置紧贴安装在图像获取装置固定轴上，所述伸长杆连接图像获取装置固定轴并固装在固定板上，该图像获取装置与动作控制器无线连接，在涂喷刷装置进行喷刷时，获得图片采集命令，将扫描得到的墙面颜色图片传递给动作控制器；所述动作控制器、喷刷控制器还连接有计算机端；所述动作控制器接收红外线传感器采集的测距信息和图像获取装置采集墙面颜色信息，动作控制器向升降装置电机发送升降控制信号，动作控制器向动力行走装置电机发送行走控制信号，动作控制器向计算机端发送状态信号，动作控制器向喷刷控制器发送喷刷动作控制信号，计算机端向喷刷控制器发送涂料配置信号；喷刷控制器向喷刷装置发送喷刷命令控制喷刷装置进行喷刷。
设计方案
1.一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其特征在于：包括动力行走装置、升降装置、喷刷装置、涂料配置装置和图像采集处理装置，所述升降装置安装在动力行走装置的上端,所述喷刷装置、涂料配置装置及图像采集处理装置安装在升降装置上；
所述动力行走装置包括动力行走装置电机、底座、动作控制器和车轮；四个车轮对称安装在底座下方的前后端两侧，其中前端两侧车轮之间连接有横杆，后端两侧车轮之间设有驱动轴并与安装在底座下方的动力行走装置电机相连接；在底座四个侧边中央分别安装有红外线传感器，红外线传感器将测距信号传给动作控制器；
所述升降装置包括升降装置电机、伸缩架、丝杆固定座支板、丝杆前固定座、钢槽、伸缩架固定杆、伸缩架上托杆和伸缩架上托杆固定架；所述伸缩架为剪叉结构，其下端安装有两个移动连接杆，两个移动连接杆嵌装在平行设置的钢槽内，所述钢槽安装在底座上；所述伸缩架上托杆安装在伸缩架上端，所述伸缩架上托杆固定架固定在伸缩架上托杆上；所述伸缩架固定杆贯穿固定在伸缩架内侧；所述升降装置电机通过电机固定板固装底座中部，所述升降装置电机输出端连接的丝杆穿过丝杆固定座支板且丝杆的前端与丝杆前固定座固装在一起，所述丝杆固定座支板与一个移动连接杆垂直安装在一起，丝杆前固定座固定在底座上；
所述涂料配置装置包括托板、颜料桶、喷刷控制器和气压泵；所述托板固装在伸缩架上托杆上面，所述颜料桶、气压泵、喷刷控制器均固装在托板上，两个颜料桶通过气泵连接通道与气压泵相连接，颜料桶上表面贯穿有软管；所述喷刷控制器与气压泵相连接用于控制气压泵工作；
所述喷刷装置包括固定板、轴托、固定架、喷头、喷头固定盘和平衡托；所述喷头固定盘正面连接喷头，所述喷头固定盘背面通过两个软管连接颜料桶，所述喷头固定盘后端固定在平衡托末端，所述平衡托水平固定在固定架末端，该固定架与轴托成一定角度连接固定，所述轴托固装在固定板上；
所述图像采集处理装置包括伸长杆、图像获取装置固定轴和图像获取装置，图像获取装置紧贴安装在图像获取装置固定轴上，所述伸长杆连接图像获取装置固定轴并固装在固定板上，该图像获取装置与动作控制器无线连接，在涂喷刷装置进行喷刷时，获得图片采集命令，将扫描得到的墙面颜色图片传递给动作控制器；
所述动作控制器、喷刷控制器还连接有计算机端；所述动作控制器接收红外线传感器采集的测距信息和图像获取装置采集墙面颜色信息，动作控制器向升降装置电机发送升降控制信号，动作控制器向动力行走装置电机发送行走控制信号，动作控制器向计算机端发送状态信号，动作控制器向喷刷控制器发送喷刷动作控制信号，计算机端向喷刷控制器发送涂料配置信号；喷刷控制器向喷刷装置发送喷刷命令控制喷刷装置进行喷刷。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其特征在于：所述动作控制器、喷刷控制器采用无线方式与计算机端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其特征在于：所述动作控制器由STM32F101单片机及其外围电路连接构成，该单片机与红外线传感器、图像采集处理装置、喷刷控制器、计算机端、动力行走装置电机和升降装置电机相连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其特征在于：所述喷刷控制器由STM32F101单片机及其外围电路连接构成，该单片机与气压泵、喷刷装置、计算机端和动作控制器相连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其特征在于：所述图像获取装置采用CCD小型照相机。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，其特征在于：所述两个颜料桶分别放置不同颜色的颜料。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于自动喷刷墙壁技术领域，尤其是一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置。
背景技术
粉刷墙壁是建筑行业中最重要的工序之一，其主要目的就是要给墙面上色，使墙面光滑整齐，颜色均匀美观。粉刷的涂料一般都需要人工进行调制和粉刷，由于涂料属于化工产品，对人体有或多或少的伤害。另外，在粉刷的过程中可能会出现涂料涂抹颜色深浅不均的问题。
针对上述问题，申请号为CN105696778A的专利文献公开了一种墙壁自动粉刷装置，该装置能够通过控制器自动控制滚刷完成粉刷工作，但是粉刷的涂料必须得提前人工混合好，难以避免操作人员对涂料的接触。申请号为CN201099978Y的专利文献公开了一种砂浆喷射式墙壁粉刷装置，该装置的螺旋进料机出料管与压料缸连通，出料管中部安有逆止阀，压料缸与顶压缸的活塞杆固联为一体，帯电气自动控制装置的液压机上有左、右油管分别连通顶压缸内腔两端，顶压缸两端分别有出料、进料位控开关经导线与电气自动控制装置相连，由电气自动控制装置操纵的电机带动螺旋进料机主轴；压料缸出料管与储料缸连通，该出料管中部亦安有逆止阀，储料缸下端出料管上安有喷浆开关及高压软管，该装置能够有效将砂浆喷射在墙上，但是无法保证涂料在墙上涂抹颜色深浅一致。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种可自动配制涂料颜色、实时监测涂抹情况并保证涂抹均匀的基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，包括动力行走装置、升降装置、喷刷装置、涂料配置装置和图像采集处理装置，所述升降装置安装在动力行走装置的上端,所述喷刷装置、涂料配置装置及图像采集处理装置安装在升降装置上；
所述动力行走装置包括动力行走装置电机、底座、动作控制器和车轮；四个车轮对称安装在底座下方的前后端两侧，其中前端两侧车轮之间连接有横杆，后端两侧车轮之间设有驱动轴并与安装在底座下方的动力行走装置电机相连接；在底座四个侧边中央分别安装有红外线传感器，红外线传感器将测距信号传给动作控制器；
所述升降装置包括升降装置电机、伸缩架、丝杆固定座支板、丝杆前固定座、钢槽、伸缩架固定杆、伸缩架上托杆和伸缩架上托杆固定架；所述伸缩架为剪叉结构，其下端安装有两个移动连接杆，两个移动连接杆嵌装在平行设置的钢槽内，所述钢槽安装在底座上；所述伸缩架上托杆安装在伸缩架上端，所述伸缩架上托杆固定架固定在伸缩架上托杆上；所述伸缩架固定杆贯穿固定在伸缩架内侧；所述升降装置电机通过电机固定板固装底座中部，所述升降装置电机输出端连接的丝杆穿过丝杆固定座支板且丝杆的前端与丝杆前固定座固装在一起，所述丝杆固定座支板与一个移动连接杆垂直安装在一起，丝杆前固定座固定在底座上；
所述涂料配置装置包括托板、颜料桶、喷刷控制器和气压泵；所述托板固装在伸缩架上托杆上面，所述颜料桶、气压泵、喷刷控制器均固装在托板上，两个颜料桶通过气泵连接通道与气压泵相连接，颜料桶上表面贯穿有软管；所述喷刷控制器与气压泵相连接用于控制气压泵工作；
所述喷刷装置包括固定板、轴托、固定架、喷头、喷头固定盘和平衡托；所述喷头固定盘正面连接喷头，所述喷头固定盘背面通过两个软管连接颜料桶，所述喷头固定盘后端固定在平衡托末端，所述平衡托水平固定在固定架末端，该固定架与轴托成一定角度连接固定，所述轴托固装在固定板上；
所述图像采集处理装置包括伸长杆、图像获取装置固定轴和图像获取装置，图像获取装置紧贴安装在图像获取装置固定轴上，所述伸长杆连接图像获取装置固定轴并固装在固定板上，该图像获取装置与动作控制器无线连接，在涂喷刷装置进行喷刷时，获得图片采集命令，将扫描得到的墙面颜色图片传递给动作控制器。
所述动作控制器、喷刷控制器还连接有计算机端；所述动作控制器接收红外线传感器采集的测距信息和图像获取装置采集墙面颜色信息，动作控制器向升降装置电机发送升降控制信号，动作控制器向动力行走装置电机发送行走控制信号，动作控制器向计算机端发送状态信号，动作控制器向喷刷控制器发送喷刷动作控制信号，计算机端向喷刷控制器发送涂料配置信号；喷刷控制器向喷刷装置发送喷刷命令控制喷刷装置进行喷刷。
所述动作控制器、喷刷控制器采用无线方式与计算机端相连接。
所述动作控制器由STM32F101单片机及其外围电路连接构成，该单片机与红外线传感器、图像采集处理装置、喷刷控制器、计算机端、动力行走装置电机和升降装置电机相连接。
所述喷刷控制器由STM32F101单片机及其外围电路连接构成，该单片机与气压泵、喷刷装置、计算机端和动作控制器相连接。
所述图像获取装置采用CCD小型照相机。
所述两个颜料桶分别放置不同颜色的颜料。
本实用新型的优点和积极效果是：
本实用新型在动力行走装置上安装喷刷装置、涂料配置装置和图像采集处理装置，能够自动混合配置颜料颜色，能够实时监测墙壁喷刷效果并实现全自动喷刷功能，提高粉刷墙壁的效率，降低工作人员接触涂料的机会，保护工作人员健康。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为动力行走装置的结构示意图；
图3为升降装置的结构示意图；
图4为涂料配置装置的结构示意图；
图5为喷刷装置及图像采集装置的结构示意图；
图6为本实用新型的电控处理流程示意图；
图中，1-动力行走装置电机、2-底座、3-动作控制器、4-车轮、5-红外线传感器、6-升降装置电机、7-电机固定板、8-伸缩架、9-丝杆固定座支板、10-移动连接杆、11-丝杆前固定座、12-钢槽、13-伸缩架固定杆、14-伸缩架上托杆、15-伸缩架上托杆固定架、16-托板、17-颜料桶、18-软管、19-喷刷控制器、20-气压泵连接通道、21-气压泵、22-固定板、23-轴托、24-固定架、25-喷头、26-喷头固定盘、27-平衡托、28-伸长杆、29-图像获取装置固定轴、30-图像获取装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。
一种基于计算机控制的自动喷刷墙壁装置，包括动力行走装置、升降装置、喷刷装置、涂料配置装置和图像采集处理装置，所述升降装置安装在动力行走装置的上端,所述喷刷装置、涂料配置装置及图像采集处理装置安装在升降装置上。下面对各个部分分别进行说明：
如图1及图2所示，所述的动力行走装置包括动力行走装置电机(1)、底座(2)、动作控制器(3)、车轮(4)和红外线传感器(5)。所述车轮(4)为四个并固装在底座四个端角下方，其中前端两侧车轮(4)之间连接有横杆并通过螺纹固定，后端两侧车轮之间设有驱动轴并与动力行走装置电机(1)相连接。所述红外线传感器(5)至少为四个并分别安装在底座(2)四个边外侧中央，即每个底座(2)外侧边至少安装一个红外线传感器(5)，红外线传感器(5)负责测距和避开路障，将信号发送给动作控制器(3)。所述动力行走装置电机(1)固装在底座(2)下端用于驱动车轮转动。所述动作控制器(3)固装在动力行走装置的侧面栏杆上，该动作控制器(3)可以接收红外线传感器(5)的测距信号并向动力行走装置电机(1)发信号进而控制车轮(4)运动，同时避开路障控制整个装置的行进路线。在本实施例中，动作控制器(3)由STM32F101单片机及其外围电路连接构成，单片机与红外线传感器(5)相连接，单片机通过电机驱动机构驱动动力行走装置电机(1)工作，从而使得动力行走装置行走。
如图1及图3所示，所述升降装置整体安装在动力行走装置上，该升降装置包括升降装置电机(6)、电机固定板(7)、伸缩架(8)、丝杆固定座支板(9)、移动连接杆(10)、丝杆前固定座(11)、钢槽(12)、伸缩架固定杆(13)、伸缩架上托杆(14)、伸缩架上托杆固定架(15)。所述伸缩架(8)下端安装有两个移动连接杆(10)，两个移动连接杆(10)嵌装在平行设置的钢槽(12)上，所述钢槽(12)安装在底座(2)上；所述伸缩架上托杆(14)安装在伸缩架(8)上端，所述伸缩架上托杆固定架(15)通过螺纹方式固定在伸缩架上托杆(14)上；所述伸缩架固定杆(13)贯穿固定在伸缩架(8)内侧。所述电机固定板(7)通过螺钉固装底座(2)中部，所述升降装置电机(6)安装在电机固定板(7)上，所述升降装置电机(6)输出端连接的丝杆穿过丝杆固定座支板(9)且丝杆的前端安装在丝杆前固定座(11)上，所述丝杆固定座支板(9)与一个移动连接杆(10)垂直安装在一起，丝杆前固定座(11)固定在底板(2)。升降装置在升降装置电机(6)的驱动下，丝杆固定座支板(9)在丝杆上移动并带动移动连接杆(10)在钢槽内移动，最终使得伸缩架伸缩。所述升降装置电机(6)接收来自动作控制器(3)的信号进行工作并为升降装置提供动力。
如图1及图4所示，所述涂料配置装置包括托板(16)、颜料桶(17)、软管(18)、喷刷控制器(19)、气压泵连接通道(20)和气压泵(21)。所述托板(16)焊接在伸缩架上托杆(14)上面，所述颜料桶(17)和气压泵(21)均焊接在托板(16)上，两个颜料桶(17)通过气泵连接通道(20)与气压泵(21)相连接，所述软管(18)贯穿颜料桶(17)上表面。所述喷刷控制器(19)控制气压泵(21)对颜料桶(17)里的颜料施加压力，通过软管将颜料桶(17)里的被压力挤出的颜料混合并输送到喷刷装置，同时喷刷控制器(19)还可控制喷刷装置的喷头(25)动作。两个颜料桶(17)各放置一种颜料，一共有两种颜料，使用品红、黄色和青色减色法三原色进行配置需要的颜色，如：青加黄可以得到绿色，青加品红可以得到蓝色，品红加黄可以得到红色。所述喷刷控制器(19)为一个装有控制器的盒子焊接在托板(16)上，该喷刷控制器(19)使用的是STM32F101单片机，单片机与气压泵(21)相连并控制气压泵(21)工作。
如图1及图5所示，所述喷刷装置包括固定板(22)、轴托(23)、固定架(24)、喷头(25)、喷头固定盘(26)和平衡托(27)。所述喷头固定盘(26)正面连接喷头(25)，所述喷头固定盘(26)背面通过两个软管(18)连接颜料桶(17)，颜料桶(17)中已配置好的涂料将通过软管(18)从喷头(25)喷出。所述喷头固定盘(26)后端固定在平衡托(27)末端，所述平衡托(27)水平固定在固定架(24)末端，该固定架(24)与轴托(23)成一定角度连接固定，所述轴托(23)焊接在固定板(22)上。该喷刷装置间接受动作控制器(3)的指令并直接受喷刷控制器(19)的控制进行喷刷操作，当喷刷的区域已达到喷刷的要求，图像采集处理装置反馈的墙面图片颜色及颜色深浅度符合事先设定的要求，则动作控制器(3)发出停止喷刷的指令给喷刷控制器(19)进行控制。
如图1及图5所示，所述的图像采集处理装置包括伸长杆(28)、图像获取装置固定轴(29)和图像获取装置(30)。图像获取装置(30)紧贴安装在图像获取装置固定轴(29)上，所述伸长杆(28)连接图像获取装置固定轴(29)并焊接在固定板(22)上。所述图像获取装置是CDD小型照相机，该图像获取装置(30)与喷刷控制器(19)无线连接，图像获取装置(30)可扫描采集墙面颜色图片，并将数据传递给喷刷控制器(19)进行墙面颜色识别以及颜色深浅度识别，判断前面涂抹的颜色深浅度是否一致，如不一致则发信号给动作控制器控制喷刷对浅色的部分进行喷料直至深浅度一致，同时图像获取装置(30)进行实时监控。
如图6所示，本实用新型的控制部分主要包括动作控制器(3)、喷刷控制器(19)和计算机端，计算机端与动作控制器(3)、喷刷控制器(19)之间可采用无线方式(例如WIFI方式)进行通信。所述动作控制器(3)接收红外线传感器(5)采集的测距信息和图像获取装置(30)采集墙面颜色信息，动作控制器(3)向升降装置电机(6)发送升降控制信号，动作控制器(3)向动力行走装置电机(1)发送行走控制信号，动作控制器(3)向计算机端发送状态信号，动作控制器(3)向喷刷控制器(19)发送喷刷动作控制信号，计算机端向喷刷控制器(19)发送涂料配置信号。喷刷控制器(19)向喷刷装置发送喷刷命令控制喷刷装置进行喷刷，喷刷装置在喷刷的过程中，图像获取装置(30)收到图片采集命令然后实时获取墙面图片并发送给动作控制器(3)。
本实用新型的工作过程为：
(1)打开动作控制器开关，在计算机端输入需要要配置的颜色的图片，由计算机端对图片进行HSV处理，另一方面，开启涂料颜色配置装置和图像采集处理装置，涂料配置装置开始配置混合颜料，由喷刷控制器控制气压泵向颜料桶内施压，使得颜料在压力作用下在软管内混合，由图像采集处理装置检测对喷出来的混合颜料进行不断检测直到颜料颜色符合要求。
(2)粉刷墙壁过程。在配置好涂料之后，图像采集处理装置不间断采集墙面图片，将图片数据通过信号发射器反馈给控制端，由动作控制器将信息发送给计算机端并通过喷刷控制器和电机控制喷刷装置和升降装置，涂料喷刷装置对墙面进行喷刷，在喷刷的过程中，图像采集处理装置实时监控墙面面颜色效果，保证涂抹的墙面各处颜色深浅均匀，美观好看。
(3)动力行走装置上的红外线传感器、动作控制器和动力与行走装置电机控制移动整个装置的行进路线。
上述实施例仅为本实用新型的较佳的实例而已，并非是对本实用新型实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
本实用新型未述及之处适用于现有技术。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920055553.5
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:62(甘肃)
授权编号:CN209494194U
授权时间:20191015
主分类号:E04F 21/08
专利分类号:E04F21/08;H04N5/225;G05B19/042;G01N21/25
范畴分类:36E;
申请人:河西学院
第一申请人:河西学院
申请人地址:734000 甘肃省张掖市甘州区北环路846号
发明人:吴建军;尚珍;公维军;万晓龙
第一发明人:吴建军
当前权利人:河西学院
代理人:王利文
代理机构:12209
代理机构编号:天津盛理知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：自动化控制论文;