[发明专利]计算机控制的用于船体表面修整和涂漆的方法及装置

说明书

本发明涉及船体的自动修整和涂漆，且本发明特别涉及用于分析表面缺陷，修整(fairing)，施加可雾化的修整材料(fairing compound)，以及涂漆的计算机控制机器人装置的使用。

当今，普通的船只采用已被时间证实可行的技术和方法来建造。已知修整是制造过程的一部分。修整是一个使不光滑表面被填充、打磨且涂底漆以为涂漆作准备的过程。作为造船工业中使用的修整过程，它几乎专门对游(快)艇的外表面采用，这样可以大大地提高在专业修整过的船壳或上层建筑上的涂漆的美观质量使涂漆完毕的表面呈均匀的镜面般的质量。由于所耗费的成本和时间以及该过程的纯美观特性使商业和军用的船只几乎不进行修整。

修整是通过分析船体的外表面来找到缺陷并随后使用某种技术来从船体或上层建筑上清除该缺陷来完成。通常，技术熟练的船员使用手操纵的气动工具、手操纵的电动工具，单纯的手动工具或它们的任意的组合来进行这个过程。第一个步骤是通过使用直角边，长板或标尺“测绘”或标出船体表面的缺陷来分析船壳或上层建筑表面的缺陷。下一个步骤包括涂底漆，通常是一种用于喷涂的底漆。在“测绘”和涂底漆步骤后，任何深度大约大于1/8英寸的缺陷被用镘刀或长金属散布器以可用镘刀涂抹的修整材料填充。当可用镘刀涂抹的填料硬化后，用附有砂纸的手块或长板以及手动的打磨器进行手动打磨。当被修整的表面相对光滑及平顺后，可选择的最后的工序是使用手动操纵的喷射装置喷涂可雾化修整材料。一旦所有的修整材料已被施加且已被手动打磨，就对已修整过的船壳或上层建筑涂底漆以及涂漆，然后就完成了修整和涂漆过程。

使用目前的方法，5000平方英尺不平整面积的表面大约需要每平方英尺2.2工时或总共11000工时来将不平整表面修整到高质量的表面，即“游艇的质量”的最终涂漆的表面。相关的工业，如汽车制造工业，已通过使生产过程某方面自动化来尝试解决这个由手来完成大量任务所带来的效率低下。例如，授予Veciello的美国专利4532148描述了通过在臂上连接有旋转钟型雾化装置的机器人来实现的汽车自动喷漆系统。尽管这个发明对于大规模生产的汽车的喷漆是足够的，但它只能用于喷漆。

授予Kiba等人的美国专利4498414描述了一种汽车喷漆机器人。这个机器人被设计成在装配线上给汽车喷漆并具有附加的特征，即能够打开车门以更靠近汽车来喷漆。

以上的专利涉及自动喷漆机器人以及用于用机器人喷漆的系统，同时授予Andoe的美国专利5571312描述了一种可以由机器人涂覆到船体上的涂覆材料。

上面的参考文献(上述各文献被引作参考)中没有一个描述了用于修整船体的方法。另外，船体工业还没有发明出一种自动方法来节省消耗在船体和上层建筑修整上的时间和花费。

结果，本领域中需要一种自动修整船体以节省时间和花费并保证修整精度的方法。

本领域中还需要一种采用带有可互换工作头的多功能机器人的自动修整方法。

本发明通过提供自动技术来对船体的船壳及上层建筑进行分析，修整以及涂漆以节省材料成本、劳动力，并通过提供计算机控制的精确的修整来满足技术上的需求。

本发明优选的实施例是一种使用机器人系统来修整船体的船壳或上层建筑的由计算机控制完成的方法，机器人系统包括多个机器人，这些机器人放置在可动装置上并且具有带有各种固定装置的可绕各种控制轴运动的臂。该方法包括：设置船体以使机器人可以接近船壳和上层建筑；分析船壳和上层建筑以找到缺陷；在缺陷处施加修整材料；打磨修整材料以使其与船体或上层建筑平齐；清除任何由打磨过程产生的材料尘屑；以及在船壳或上层建筑上涂底漆及喷漆的步骤。

在本发明的另一个优选的实施例中，机器人被设置在导管或台架上以便移动。

在本发明的另一个优选的实施例中，机器人带有可用于固定及操纵各种附件的臂。

在本发明另一个优选的实施例中，分析步骤还包括使用固定在机器人上的利用激光的表面测绘系统。

在本发明的另一个实施例中，分析步骤还包括使用固定在机器人上的利用雷达的表面测绘系统。

在本发明的另一个实施例中，修整材料施加步骤还包括使用固定在机器人臂的末端的喷洒装置。

在本发明的另一个实施例中，修整步骤还包括使用固定在机器人臂末端的相互连接的研磨装置和真空装置。

在本发明的另一个实施例中，喷漆步骤还包括使用固定在机器人臂末端的第二喷洒装置。

在本发明的另一个实施例中，步骤中还包括使用为机器人所用的可互换附件。