[0001] 本发明属于高压磨料水射流喷射技术领域，具体涉及一种船体磨料水射流除漆除锈设备及其实现方法。

[0002] 随着全球贸易蓬勃发展，国际形势错综复杂，拓展海洋经济发展空间意义重大。船舶作为海洋领域关键装备，战略产业地位极其重要。船舶航行过程在海水中电解质和潮湿环境的双重作用下，锈蚀现象尤为显著；另一方面，船舶表面的涂装保护工作也极为关键。因此，高效、高质量的除漆除锈工作成为了船舶性能评价的重要指标。

[0003] 现有技术《一种船舶表面除锈设备》中，船舶表面除锈设备采用的是高压水，并且设备体积大，耗能多，除锈效果不理想。目前，我国普遍采用人工喷砂方式除漆除锈，存在工人作业环境恶劣、除漆除锈效率低及质量不稳定等问题；同时，超高压水射流的技术被国外垄断，使用和维护成本高，设备及关键零部件需要从国外进口，时间长、供应受多种因素影响大。而且，超高压水射流设备体积庞大，能耗大，因此，亟需一种既高效又环保的船体磨料水射流除漆除锈设备。

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 如图1所示的一种船体磨料水射流除漆除锈设备，包括除漆除锈设备控制系统1、车载式高空作业升降平台2、磨料水射流除锈作业执行端3和固液流回收装置4。所述固液流回收装置4布置在船坞内20米至80米处，固液流回收装置4可以储存除锈过程中使用过的磨料水射流，过滤后可以实现磨料水射流的重复利用，20米至80米的位置是由既不干扰其他装置又能发挥固液流回收装置4的作用而确定的。

[0033] 作为优选的实施例，如图3所示，所述磨料水射流除锈作业执行端3包括工作平台31、与工作平台31连接的支架32、设置在支架32上的全局摄像头装置33、定位机械臂34、局部摄像头装置35、距离传感器36、夹持装置37、压力传感器38、喷头装置39；所述工作平台31与车载式高空作业升降平台的末端连接，所述定位机械臂34与工作平台31连接，所述局部摄像头装置35和距离传感器36均安装在定位机械臂34的末端。

[0034] 局部摄像头装置35包括摄像头和固定摄像头的定位支架，定位支架设置在船身上，可以拍摄船身局部画面，并将画面传回除漆除锈设备控制系统1，距离传感器36可以判断船体距离磨料水射流除锈作业执行端3的距离。

[0035] 所述全局摄像头装置38包括摄像头，全局摄像头装置38通过支架32与工作平台31连接在一起，全局摄像头装置38实现船体照片的拍摄。

[0036] 所述夹持装置37安装在定位机械臂34上，夹持装置37包括活动夹与输出端口，夹持装置37的输出端口通过活动夹与喷头装置39连接，所述压力传感器38安装在喷头装置39上，所述压力传感器38可以感应磨料水压的大小。所述喷头装置39上设有输入口310和回收口311，输入口310输入磨料水射流，回收口311对使用过的磨料水射流中的磨料进行回收。

[0037] 作为优选的实施例，如图2所示，所述车载式高空作业升降平台包括高空作业车21和设置在高空作业车21上的伸缩臂22，所述的伸缩臂22的末端连接在工作平台31。高空作业车21下方设置有轮子，可以自由移动，确保大型船体表面所有位置都能实现除漆除锈工作，伸缩臂22可以调节磨料水射流除锈作业执行端3的高度，实现对船体不同高度的除锈作用。

[0038] 所述除漆除锈设备控制系统1设置高空作业车21上，所述除漆除锈设备控制系统1通过伸缩臂22实现对工作平台31的控制，位于船坞指定位置的固液流回收装置4与磨料水射流除锈作业执行端3的末端相连接；

[0039] 作为优选的实施例，如图4所示，所述固液流回收装置4包括基座41、设置在基座41上的高压泵42、辅助设备43、磨料水射流输入管道44和回收管道45，所述辅助设备43与基座41连接，所述磨料水射流输入管道44和回收管道45一端均与辅助设备43连接，所述磨料水射流输入管道44和回收管道45的另一端通过卡扣分别与所述输入口310和回收口311连接，辅助设备43是固液流回收装置4的一部分，包括过滤器、分离器及机构连接件，辅助设备43可以起到连接作用，具体连接基座41、磨料水射流输入管道44和回收管道45，并控制高压泵
42，实现回收到的磨料水射流进行过滤、分类处理，最终，完成除漆除锈的工作任务。

[0040] 所述喷头装置39为阶梯式结构，喷头装置39的末端为橡胶密封圈，橡胶密封圈避免磨料水射流的泄露。所述磨料水射流输入管道44直径比回收管道45直径小。

[0041] 所述夹持装置37的内部有圆弧槽和直线滑槽，圆弧槽切线与直线滑槽方向角度为80°至140°，圆弧槽与直线滑槽可以实现夹持装置的转动，方便不同角度的除锈。

[0042] 所述工作平台31上有多个开合圆柱形装置，其位置偏离支架32和定位机械臂34，开合圆柱形装置为阶梯状可拆卸的圆柱形连接件，工作平台31中的各个装置通过开合圆柱形装置进行连接，实现各个装置的有序排列，避免了装置之间因为旋转或伸缩产生的碰撞现象。

[0043] 当除漆除锈设备控制系统1接收到除漆除锈指令，所述除漆除锈设备控制系统1向车载式高空作业升降平台2下达指令，车载式高空作业升降平台2到达规定的作业区域，固液流回收装置4完成准备工作，同时，所述磨料水射流除锈作业执行端3的全局摄像头装置33完成船体外表面数据采集等工作，将其上传到除漆除锈设备控制系统1。等待除漆除锈设备控制系统1完成多源数据分析和处理后，磨料水射流除锈作业执行端3开始除漆除锈工作，同时，固液流回收装置4完成回收任务。

[0044] 工作时，高空作业车21将磨料水射流除锈作业执行端3运送到需要进行除漆除锈工作的操作区域。

[0045] 工作平台31为前端混合磨料水射流作业的操作台，夹持装置37中的圆弧槽和直线滑槽通过活动夹的形式实现连接。工作时，位于支架32上的全局摄像头装置33进行准备工作，完成船体外表面拍摄，将图片数据送达除漆除锈设备控制系统1，规划磨料水射流除锈作业执行端3的作业位置。当船体外表面路径规划工作开始时，定位机械臂34运动到指定位置，局部摄像头装置35实时向所述除漆除锈设备控制系统1发送锈迹图像数据，距离传感器36向所述除漆除锈设备控制系统1发送位置信息，当所述距离传感器36与船体表面距离小于安全距离时，将触发所述除漆除锈设备控制系统1的报警机制。所述除漆除锈设备控制系统1中的图像处理算法可以对锈蚀程度进行识别，并且将船体生锈区域分为锈蚀严重区域与锈蚀不严重区域，其中若锈蚀区域成片粘连在船体表面，并且锈蚀面积占总面积的50％以上，则为锈蚀严重区域，若锈蚀区域多为锈点的形式存在，并且锈蚀面积所占面积不超过总面积的50％，则为锈蚀不严重区域，根据锈迹图像数据，若确认该区域为锈蚀严重区域，将启动直接除漆除锈模式；若确认该区域锈蚀不严重区域，所述除漆除锈设备控制系统1根据内嵌图像处理算法与路径规划算法，对锈迹进行识别和构建锈点地图，完成路径规划任务。根据路径规划，所述定位机械臂34通过夹持装置37将喷头装置39运送至船体表面，固液流回收装置4开始工作。

[0046] 人工将磨料水射流输入管道44和回收管道45，与辅助设备43、输入口310及回收口311相连接。当进行除漆除锈任务时，高压泵42开始工作，磨料水射流除锈作业执行端3开始进行除漆除锈任务。局部摄像头装置35开启作业监控功能，对除漆除锈工作过程实时监控，距离传感器36继续进行位置信息采集，将视频数据和位置数据传送给除漆除锈设备控制系统1。同时，压力传感器38实时采集喷头装置39不同状态时的压力信息，可以通过伸缩臂22中的控制传输电线将压力信息传送给所述除漆除锈设备控制系统1，除漆除锈设备控制系统1在接受到压力信息后可以调节压力大小，并且可以通过控制所述高压泵42，使得以不高于80MPa的磨料水射流压力进行除漆除锈任务。同时，辅助设备43可以实现对回收到的磨料水射流进行过滤、分类等其他后处理。

[0047] 多源数据是指全局摄像头装置33提供的图片数据、局部摄像头装置35提供的锈迹图像数据、距离传感器36提供的位置信息以及压力传感器38提供的不同状态下的压力信息，除漆除锈设备控制系统1内嵌有图像处理算法及路径规划算法，在收到锈迹图像数据与位置信息时，除漆除锈设备控制系统1可以规划定位机械臂34的运动路径。根据锈蚀面积的不同，磨料水射流的压力也不同，除漆除锈设备控制系统1可以根据压力传感器38的反馈，规划设计所需磨料水射流压力的大小，避免在锈点面积很小的情况下使用较高压磨料水射流、从而造成资源浪费的情况。

[0048] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明保护范围内。