面向船舶分段建造的智能胎架系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向船舶分段建造的智能胎架系统，包括胎架库、轨道模块、万向移动底盘、智能胎架、物联网控制模块和工艺评价模块。所述胎架库用以调用、存放智能胎架。所述轨道模块包括横向轨道和纵向轨道，用以确定智能胎架移动轨迹和固定智能胎架。所述万向移动底盘包括万向移动装置、升降装置和定位导向装置，完成智能胎架在轨道上的移动需求。所述智能胎架包括传动装置和支柱，用以支撑船体。所述物联网控制模块包括电磁吸盘、拉压传感器、PLC装置，完成信息的采集、传输和决策。本系统克服了目前胎架系统胎架数目多、利用率低、布线凌乱、占地面积大、智能化不足等缺陷，有效的提高了胎架系统的利用率、效率、智能化和精度。

Intelligent Platform System Oriented to Segmental Construction of Ships

The invention discloses an intelligent tire frame system for ship sectional construction, which comprises a tire frame library, a track module, a universal moving chassis, an intelligent tire frame, an Internet of Things control module and a process evaluation module. The bracket library is used to call and store the intelligent bracket. The track module comprises a transverse track and a longitudinal track for determining the moving track of the intelligent tire frame and fixing the intelligent tire frame. The universal moving chassis comprises a universal moving device, a lifting device and a positioning and guiding device to fulfill the moving requirements of the intelligent chassis on the track. The intelligent tire frame comprises a transmission device and a support for supporting the hull. The control module of the Internet of Things includes an electromagnetic sucker, a tension and pressure sensor and a PLC device to complete the collection, transmission and decision-making of information. The system overcomes the shortcomings of the current system, such as large number of frames, low utilization rate, messy wiring, large area, lack of intelligence, and effectively improves the utilization rate, efficiency, intelligence and accuracy of the system.

【技术实现步骤摘要】
面向船舶分段建造的智能胎架系统
本专利技术涉及一种胎架系统，特别是涉及一种面向船舶分段建造的智能胎架系统。
技术介绍
胎架是船体分段建造过程中的一种专用工艺装备、支撑分段，保证分段曲面形状和控制焊接变形。船舶分段建造胎架从最初的模板胎架发展到套筒支柱式胎架、柔性胎架、再到现在的数控胎架，智能化水平不断提高，但推广程度低，且存在以下不足：(1)胎架是按照船舶型值表来布置，但是获取船舶型值表比较麻烦，导致船舶分段建造效率较低；(2)对于传统胎架而言，船体分段放置在胎架上，位置保持固定，自动化程度低，船体分段在进行焊接的过程中，胎架不能够按照实际所受压力动态调整；(3)传统胎架使用范围较小，速度慢且灵活性不高，调节范围不连续，智能化水平较低；(4)数控胎架虽然具备了高度自动调节能力和一定的柔性化，但设计开发成本高，技术难度大；(5)胎架等间距排布，胎架数目较多，造成胎架的利用率低，占地面积大，胎架支柱布线凌乱，易错难查，胎架基础框架不能按照曲面变化模块化组合；(6)系统软件程序繁琐，效率低，有些数据只能手动输入，且不能与船舶生产涉及软件数据衔接。目前，在胎架的研究方向上也引起了一定的关注。中国专利技术专利说明书CN106335613B公开了了一种可移动的胎架，能够提高重复利用率，但在胎架具体分布和胎架支撑点并未有所突破，中国专利技术专利说明书CN207076971U公开了一种柔性化数控胎架，虽然定位精度高，成型速率快，但胎架等间距排布，胎架数目较多，造成胎架的利用率低，占地面积大，胎架支柱布线凌乱，易错难查，胎架基础框架不能按照曲面变化模块化组合。除了以上提到的问题，目前已有的胎架缺少完善的物联网控制系统和工艺评价系统，在数据的处理、分析上无法做到高精度、高效率。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术要解决的技术问题是提供一种面向船舶分段建造的智能胎架系统，克服了目前胎架系统胎架数目多、利用率低、布线凌乱、占地面积大、智能化不足等缺陷，有效的提高了胎架系统的利用率、效率、智能化和精度。技术方案：本专利技术所述的面向船舶分段建造的智能胎架系统，包括了胎架库、轨道模块、万向移动底盘、智能胎架和物联网控制模块；所述的胎架库与轨道模块相连，用于存放和调用智能胎架；所述的轨道模块包括了横向轨道和纵向轨道，横向轨道连接纵向轨道，所述的万向移动底盘通过横向轨道移动至相应的纵向轨道，通过纵向轨道移动至目标位置并固定；所述的万向移动底盘设置在轨道上并能够沿着轨道进行不同方向的移动，所述的智能胎架设置在万向移动底盘的上端，万向移动底盘承载智能胎架移动至目标位置并固定；所述的智能胎架用于支撑船体，并能够根据物联网控制模块的控制指令调节支撑高度；所述的物联网控制模块安装在智能胎架上，采集智能胎架的数据信号，并根据采集的数据做出决策，控制智能胎架的支撑高度。进一步的，所述的智能胎架包括包括传动装置和支柱，传动装置设置在支柱上端，能够调整智能胎架支撑高度，支柱用于支撑传动装置，支柱的底座能够固定在轨道上。进一步的，所述的传动装置包括步进电机、同步带装置、蜗轮蜗杆装置和丝杠，蜗轮蜗杆装置包括蜗杆和与之啮合的涡轮，涡轮与丝杠啮合安装，通过涡轮的转动带动丝杠的上升或下降，同步带装置的一侧带轮与步进电机连接，另一侧带轮与蜗杆轴连接，步进电机能够带动蜗杆轴的转动。进一步的，所述物联网控制模块包括电磁吸盘、拉压传感器和PLC装置，所述的电磁吸盘设置在智能胎架的顶端，在智能胎架上升过程中产生拉力信号，在支撑后产生压力信号，所述的拉压传感器连接在电磁吸盘的下方，用于采集电磁吸盘所产生的拉力信号和压力信号，并将信号输入PLC装置，所述PLC装置向智能胎架发出控制指令，控制智能胎架升降至合适的高度。PLC装置的具体控制过程是，所述的PLC装置当拉力信号小于预设值或压力信号小于安全范围，发出上升信号，当压力信号大于安全范围，发出下降信号。进一步的，所述的万向移动底盘包括万向移动装置、升降装置和定位导向装置，所述万向移动装置底端设置牛眼万向轮，通过牛眼万向轮沿着轨道进行不同方向移动，所述升降装置设置有弹簧，利用弹簧弹力在移动时候抬起智能胎架，到目标位置后放下智能胎架，所述定位导向装置使万向移动底盘在轨道移动时保持精准，避免产生偏移。进一步的，系统还包括工艺评价模块，工艺评价模块对所述物联网控制模块采集的感知数据进行分析和储存，当智能胎架系统支撑新的船体分段时，基于历史感知数据与实时感知数据的对比融合，对船体分段的外板进行变形预测，根据预测结果对分段建造工艺进行评价，为正式制定焊接工艺提供可靠依据。所述的感知数据包括了胎架支撑高度、拉压传感器数据以及船体分段变形情况。进一步的，所述的纵向轨道上设置若干Φ18的孔，用于连接智能胎架底座，固定智能胎架。进一步的，系统中包括3条纵向轨道、1条横向轨道和7个智能胎架，纵向轨道中的中间轨道置放3个智能胎架，两侧轨道分别置放2个智能胎架。有益效果：本系统具有高重复利用率、高效率和高精度的特点，具体还有以下优点：1、本系统使用的万向移动底盘、智能胎架以及物联网控制模块高度智能化，大大提高了工作的效率；2、智能胎架通用性强，可反复利用，符合造船业自动化、数字化和绿色化的发展要求，适用于大多数船体曲面和分段场地的建造；3、智能胎架具有高精度，万向移动底盘设有定位导向机构保证在轨道上位移的精准，智能胎架设有传动系统保证传动的精准，通过物联网控制模块的多次微调达到合适的位置。附图说明图1是本系统整体架构图；图2是本系统的立体图；图3是万向移动底盘的结构示意图；图4是智能胎架的结构示意图；图5是物联网控制模块的结构示意图；图6是智能胎架的传动装置示意图。具体实施方式如图1所示，本系统包括了胎架库、轨道模块、工艺评价模块、若干个智能胎架和万向移动底盘以及物联网控制模块；所述的胎架库与轨道模块相连，用于存放和调用智能胎架；所述的轨道模块包括了横向轨道和纵向轨道，横向轨道连接纵向轨道，所述的万向移动底盘通过横向轨道移动至相应的纵向轨道，通过纵向轨道移动至目标位置并固定；万向移动底盘包括万向移动装置、升降装置和定位导向装置，万向移动装置用于完成各个方向的位移需求，升降装置用于抬升和固定胎架，定位导向装置保证了底盘移动的精准；智能胎架包括包括传动装置、丝杠和支柱，传动装置和丝杠用于调节胎架的支撑高度并保证传动的精准，支柱用于支撑船体的重量；物联网控制模块包括电磁吸盘、拉压传感器和PLC装置，工艺评价模块包括了数据库，对分段建造工艺进行评价，为正式制定焊接工艺提供可靠依据。本实施例的整体结构如图2所示，包括胎架库1、轨道模块2、万向移动底盘3、智能胎架4、物联网控制模块和工艺评价模块。船体分段重约18吨，整个智能胎架系统总体尺寸455X370X1510(mm)，包括了1条横向轨道21和3条纵向轨道22和一共9个智能胎架，其中2个放置在胎架库，7个胎架在系统中工作，中间纵向轨道22放置3个智能胎架4，两侧的纵向轨道22分别放置2个智能胎架4，单个智能胎架4极限承重3吨。万向移动装置的结构如图3所示，万向移动装置31底端设置牛眼万向轮，通过牛眼万向轮沿着轨道进行不同方向移动，所述升降装置32设置有弹簧，利用弹簧弹力在移动时候抬起智能胎架，到目标位置后放下智能胎架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向船舶分段建造的智能胎架系统，其特征在于：包括了胎架库、轨道模块、万向移动底盘、智能胎架和物联网控制模块；所述的胎架库与轨道模块相连，用于存放和调用智能胎架；所述的轨道模块包括了横向轨道和纵向轨道，横向轨道连接纵向轨道，所述的万向移动底盘通过横向轨道移动至相应的纵向轨道，通过纵向轨道移动至目标位置并固定；所述的万向移动底盘设置在轨道上并能够沿着轨道进行不同方向的移动，所述的智能胎架设置在万向移动底盘的上端，万向移动底盘承载智能胎架移动至目标位置并固定；所述的智能胎架用于支撑船体，并能够根据物联网控制模块的控制指令调节支撑高度；所述的物联网控制模块安装在智能胎架上，采集智能胎架的数据信号，并根据采集的数据做出决策，控制智能胎架的支撑高度。

【技术特征摘要】
1.一种面向船舶分段建造的智能胎架系统，其特征在于：包括了胎架库、轨道模块、万向移动底盘、智能胎架和物联网控制模块；所述的胎架库与轨道模块相连，用于存放和调用智能胎架；所述的轨道模块包括了横向轨道和纵向轨道，横向轨道连接纵向轨道，所述的万向移动底盘通过横向轨道移动至相应的纵向轨道，通过纵向轨道移动至目标位置并固定；所述的万向移动底盘设置在轨道上并能够沿着轨道进行不同方向的移动，所述的智能胎架设置在万向移动底盘的上端，万向移动底盘承载智能胎架移动至目标位置并固定；所述的智能胎架用于支撑船体，并能够根据物联网控制模块的控制指令调节支撑高度；所述的物联网控制模块安装在智能胎架上，采集智能胎架的数据信号，并根据采集的数据做出决策，控制智能胎架的支撑高度。2.根据权利要求1所述的面向船舶分段建造的智能胎架系统，其特征在于：所述的智能胎架包括传动装置和支柱，传动装置设置在支柱上端，能够调整智能胎架支撑高度，支柱用于支撑传动装置，支柱的底座能够固定在轨道上。3.根据权利要求2所述的面向船舶分段建造的智能胎架系统，其特征在于：所述的传动装置包括步进电机、同步带装置、蜗轮蜗杆装置和丝杠，蜗轮蜗杆装置包括蜗杆和与之啮合的涡轮，涡轮与丝杠啮合安装，通过涡轮的转动带动丝杠的上升或下降，同步带装置的一侧带轮与步进电机连接，另一侧带轮与蜗杆轴连接，步进电机能够带动蜗杆轴的转动。4.根据权利要求1所述的面向船舶分段建造的智能胎架系统，其特征在于：所述物联网控制模块包括电磁吸盘、拉压传感器和PLC装置，所述的电磁吸盘设置在智能胎架的顶端，在智能胎架上升过程中产生拉力信号，在支撑后产生压力信号，所述的拉压传感器连接在电磁吸盘的下方，用于采集电磁吸盘所产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明志，周宏根，景旭文，刘金锋，张淼，阮伟豪，汪跃庭，王瑞，赵耀荣，申宇波，崔希今，李天涛，朱宇琛，周王桥，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32