一種無人機(jī)高空焊接和切割方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高處焊接與切割領(lǐng)域，涉及自蔓延技術(shù)和焊接切割技術(shù)，具體地說是涉及一種無人機(jī)高空焊接和切割方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高處焊接和切割十分常見。由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3608-2008《高處作業(yè)分級(jí)》規(guī)定:“凡在墜落高度基準(zhǔn)面2m以上(含2m)有可能墜落的高處進(jìn)行作業(yè)，都稱為高處作業(yè)”。
[0003]隨著工業(yè)生產(chǎn)能力的不斷加強(qiáng)和人們審美水平的提高以及對(duì)于生產(chǎn)生活環(huán)境要求的不斷增加，越來越多的領(lǐng)域需要脫離地面進(jìn)行高處焊接或切割作業(yè)。例如建筑外墻的裝飾，絕緣架線和維修，消防救援，飛機(jī)維護(hù)檢查，路燈維護(hù)等涉及到金屬材料固定、鏈接的情況都離不開高處焊接；隨著人類生活方式多元化的增加，事故、災(zāi)害無法避免，很多發(fā)生在人力無法快速到達(dá)區(qū)域，越來越多的領(lǐng)域需要脫離地面進(jìn)行切割焊接作業(yè)。例如市政建筑、搶險(xiǎn)救災(zāi)、公安破拆、路橋建設(shè)、房屋拆迀、園林作業(yè)、電力搶修等涉及到金屬材料去除和破壞的情況都離不開高處切割。
[0004]現(xiàn)有的高處焊接方法主要為人工搭乘作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行手工焊接，工作十分危險(xiǎn)。搭建焊接平臺(tái)復(fù)雜，工況不同焊接平臺(tái)設(shè)計(jì)差異較大，工作準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。無論是熔焊、壓焊還是釬焊，都需要攜帶專用設(shè)備，受限于工作狀況，很不方便。并且根據(jù)高空焊接作業(yè)規(guī)定，高空焊接人員需要長(zhǎng)時(shí)間專門培訓(xùn)，人才緊缺。
[0005]現(xiàn)有的高處切割方法主要為人工靠近使用手提切割機(jī)等設(shè)備進(jìn)行人工切割。受限于工作環(huán)境，工作或搶險(xiǎn)人員很難及時(shí)靠近工作區(qū)域，同時(shí)難以運(yùn)送設(shè)備。并且災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)往往伴隨著二次災(zāi)害，工作人員進(jìn)駐十分危險(xiǎn)。
[0006]自蔓延是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱合成材料的一種技術(shù)，又被稱為燃燒合成(Combust1n Synthesis)。自蔓延技術(shù)利用化學(xué)反應(yīng)自身放出大量的熱，完全(或部分)不需要外熱源。通過自動(dòng)波快速燃燒的自維持反應(yīng)得到所需要的成分和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。通過改變熱的釋放和傳輸速度來控制過程的速度、溫度、轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的成分及結(jié)構(gòu)。
[0007]無人駕駛飛機(jī)，簡(jiǎn)稱無人機(jī)(UAV)，是一種處在迅速發(fā)展中的新概念飛行器，其具有機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)快速、無人飛行、操作要求低的優(yōu)點(diǎn)。無人機(jī)通過搭載多類傳感器，可以實(shí)現(xiàn)影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)功能，是衛(wèi)星遙感與傳統(tǒng)航空遙感的有力補(bǔ)充。目前，無人機(jī)的使用范圍已經(jīng)擴(kuò)寬到軍事、科研、民用三大領(lǐng)域，具體在電力、通信、氣象、農(nóng)業(yè)、海洋、勘探、攝影、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)作物估產(chǎn)、緝毒緝私、邊境巡邏、治安反恐等領(lǐng)域應(yīng)用甚廣。
[0008]針對(duì)目前高處焊接切割技術(shù)的缺陷，發(fā)明人欲提供一種無人機(jī)高空焊接和切割方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無人機(jī)高空焊接和切割方法，將自蔓延反應(yīng)與無人機(jī)技術(shù)相結(jié)合，提高工作效率，保護(hù)工作人員安全。
[0010]一種無人機(jī)高空焊接和切割方法，采用無人機(jī)焊接/切割設(shè)備，所述無人機(jī)焊接/切割設(shè)備，包括無人機(jī)、機(jī)載環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、機(jī)載攝像頭、機(jī)載控制器、搭載在無人機(jī)上的自蔓延反應(yīng)設(shè)備和平衡自蔓延反應(yīng)設(shè)備的配重；還包括地面控制器和地面環(huán)境檢測(cè)模塊；
包括以下步驟:
步驟一:檢查無人機(jī)各項(xiàng)參數(shù)是否正常，以判斷能否作業(yè)。
[0011]步驟二:通過地面環(huán)境檢測(cè)模塊監(jiān)測(cè)周邊環(huán)境條件，以判斷是否適宜無人機(jī)飛行。
[0012]步驟三:在判定環(huán)境條件允許的情況下，操縱所述無人機(jī)飛達(dá)目標(biāo)工作區(qū)域。
[0013]步驟四:通過機(jī)載環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)工作區(qū)域環(huán)境條件，判定是否可以進(jìn)行焊接/切割作業(yè)；
步驟五:在判定工作區(qū)域環(huán)境條件允許的情況下，操縱無人機(jī)進(jìn)行懸停，通過機(jī)載攝像頭觀察工作區(qū)域具體情況；
步驟六:操縱無人機(jī)返回，根據(jù)待工作區(qū)的材質(zhì)、大小，配制自蔓延反應(yīng)材料，裝載于無人機(jī)上的自蔓延反應(yīng)設(shè)備中，制定焊接/切割計(jì)劃。
[0014]步驟七:操縱無人機(jī)飛至工作區(qū)域懸停，緩慢移動(dòng)調(diào)整位置，找準(zhǔn)工作起始點(diǎn)。
[0015]步驟八:按焊接/切割計(jì)劃進(jìn)行焊接/切割，并實(shí)時(shí)反饋焊接/切割情況。
[0016]步驟九:操縱無人機(jī)返回，拆除自蔓延反應(yīng)設(shè)備，檢查無人機(jī)并入庫保存。
[0017]步驟二中周邊環(huán)境條件包括:天氣條件、濕度、能見度及風(fēng)速。步驟四中工作區(qū)域環(huán)境條件包括:風(fēng)速，濕度、能見度及有無遮擋物。周邊環(huán)境不能是雨、雪、沙塵暴等極端天氣。工作區(qū)域不能有干擾飛行的遮擋物。環(huán)境濕度不高于60%。環(huán)境風(fēng)速不高于lm/s。環(huán)境能見度不低于600m。無人機(jī)飛行及工作過程利用GPS定位，可在夜間工作。
[0018]步驟二中的周邊環(huán)境條件監(jiān)測(cè)是由地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行的，而所述步驟四中的工作區(qū)域環(huán)境條件監(jiān)測(cè)是由所述的地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與無人機(jī)上的機(jī)載環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共同執(zhí)行的。
[0019]步驟六中制定焊接/切割計(jì)劃包括:1)對(duì)需要焊接/切割區(qū)域的工件進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇自蔓延焊接材料，并將其裝載在所述的自蔓延設(shè)備中；2)對(duì)焊接/切割路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇最優(yōu)焊接/切割方案。
[0020]步驟八焊接過程包括:1)開啟自蔓延反應(yīng)部分，點(diǎn)燃粉末，引導(dǎo)金屬溶液流動(dòng)進(jìn)行焊縫填充或引導(dǎo)放熱方向進(jìn)行焊接；2)自蔓延反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，沿焊接/切割路徑緩慢移動(dòng)無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)焊接/切割。
[0021]步驟六和步驟九無人機(jī)返回包括兩種情況:①完成預(yù)定任務(wù)后操縱所述無人機(jī)返回地面；②當(dāng)監(jiān)測(cè)到所述環(huán)境已經(jīng)不適宜作業(yè)時(shí)，操縱所述無人機(jī)返回地面。
[0022]本發(fā)明方法可焊接金屬材料，切割金屬材料和有機(jī)材料等。
[0023]無人機(jī)可選用現(xiàn)有功率合適的旋翼無人機(jī)。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
1.整個(gè)焊接/切割過程利用自蔓延化學(xué)反應(yīng)放熱，完全(或部分)不需要外熱源。
[0025]2.反應(yīng)過程綠色環(huán)保，無污染物排放。
[0026]3.焊接中通過快速自動(dòng)波燃燒的自維持反應(yīng)得到所需成份和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。
[0027]4.利用無人機(jī)搭載自蔓延設(shè)備，可快速到達(dá)危險(xiǎn)或人工難以到達(dá)的區(qū)域。
[0028]5.通過攜帶不同種類的自蔓延粉末，可實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)的焊接/切割。
[0029]6.設(shè)備操作簡(jiǎn)單、使用方便，安全可靠。
[0030]7.自蔓延設(shè)備重量輕，滿足無人機(jī)載重要求。
[0031 ] 本發(fā)明將自蔓延反應(yīng)焊接/切割與無人機(jī)相結(jié)合，提高了整體焊接/切割效率，一經(jīng)點(diǎn)燃不需要持續(xù)供能，耗能更少。并且設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要工作人員抵達(dá)工作現(xiàn)場(chǎng)，操作安全?？蛇M(jìn)行不同材料的焊接和切割，適用范圍廣。
【附圖說明】
[0032]圖1是基于自蔓延反應(yīng)的無人機(jī)焊接和切割方法工作流程示意圖；
圖2是利用基于自蔓延反應(yīng)的無人機(jī)焊接和切割方法進(jìn)行建筑外墻焊接作業(yè)的簡(jiǎn)略示意圖；
圖3是基于自蔓延反應(yīng)的無人機(jī)焊接和切割方法的控制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖；
圖4-5是基于自蔓延反應(yīng)的無人機(jī)焊接和切割方法設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]附圖標(biāo)記說明
1.無人機(jī)焊接和切割設(shè)備；2焊縫；3.樓房外墻；11.無人機(jī)；12.機(jī)載環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊；13.機(jī)載攝像頭；14.機(jī)載控制器；15.自蔓延反應(yīng)設(shè)備；16.配重；41.地面控制器；42.地面環(huán)境檢測(cè)模塊。
[0034]
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明的基本思想是將自蔓延燃燒反應(yīng)焊接和切割與無人機(jī)相結(jié)合以安全高效的在多種無法或不利于人工操作的場(chǎng)合進(jìn)行焊接或切割。
[0036]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0037]具體地，如圖2對(duì)25m高處樓房外墻上待焊接區(qū)域應(yīng)用基于自蔓延反應(yīng)的無人機(jī)焊接和切割方法進(jìn)行焊接的操作過程