适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统及方法与流程

本发明涉及建筑施工，尤其涉及一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统及方法。

背景技术：

1、建筑外窗主框与墙体之间的缝隙封堵及密封打胶，是外窗安装的核心工序，直接关系到建筑的水密性、气密性、隔热隔音等关键性能，是防止雨水渗漏和能量损失的重要保障。

2、目前，该工序普遍依赖人工在高空吊篮或脚手架上进行作业。这种传统作业模式存在诸多固有缺陷：首先，高空作业具有极高的安全风险，易发生坠落事故，安全管理成本巨大。其次，人工作业效率低下，且受天气条件（如大风、雨天）影响严重，导致工期难以控制。再次，施工质量难以保证一致性，人工操作易导致缝隙清理不彻底、发泡材料填充不密实、密封胶层厚薄不均、产生气泡或开裂等问题，返修率高。最后，高空作业人工成本高昂，且专业工人日益短缺。

3、为解决上述问题，有技术尝试将无人机应用于建筑领域，但现有的无人机方案多用于巡检或简单的喷涂作业，对于建筑外窗封堵打胶这类复杂的多工序任务，存在明显的技术空白。具体而言，现有无人机方案普遍存在负载能力有限，无法搭载集成的清理、双料仓供料、精密打胶等重型设备；在高空风扰环境下定位精度不足，难以实现对狭窄缝隙的毫米级精准跟踪；缺乏对缝隙进行自动识别、智能规划施工路径以及自适应控制打胶过程的算法；并且未能提供一个集缝隙清理、发泡填充、密封打胶、压实修型于一体的集成化作业方案。因此，现有技术无法有效解决建筑外窗封堵打胶施工中存在的安全、效率、质量和成本等核心痛点。

技术实现思路

1、本发明提供一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统及方法，用以解决现有技术中建筑外窗封堵打胶施工主要依赖人工高空作业，存在安全风险高、施工效率低、质量一致性差，且现有无人机方案功能单一、负载能力和作业精度不足，无法满足一体化、高标准施工要求的缺陷。

2、第一个方面，本发明提供一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，包括：

3、多旋翼重载无人机平台；

4、智能负载执行模块，挂载于所述多旋翼重载无人机平台下方；所述智能负载执行模块用于对建筑外窗与墙体之间的缝隙进行清理、施加封堵材料以及对所述封堵材料进行压实修型；所述封堵材料包括第一种封堵材料和第二种封堵材料；

5、缝隙感知与定位模块，用于获取所述建筑外窗与墙体之间缝隙的三维信息、对所述多旋翼重载无人机平台进行定位以及对施工质量进行检测；

6、地面智能控制终端，用于对所述多旋翼重载无人机平台和所述智能负载执行模块进行控制；

7、胶料供给与回收模块，用于向所述智能负载执行模块供给所述封堵材料；所述胶料供给模块包括与所述智能负载执行模块连接的空中输送管路。

8、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，所述多旋翼重载无人机平台采用双层镂空变截面碳纤维模压成型工艺制成，并且，机身底部设置有一体式负载快拆集成仓。

9、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，所述智能负载执行模块包括缝隙清理复合执行单元、双料仓独立恒温稳压闭环控制单元、高精度打胶执行机构和自适应压缝修型单元；其中：

10、所述双料仓独立恒温稳压闭环控制单元用于从所述胶料供给与回收模块接收所述封堵材料并进行恒温稳压处理。

11、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，所述双料仓独立恒温稳压闭环控制单元包括：

12、第一料仓和第二料仓，分别用于容纳第一种封堵材料和第二种封堵材料；

13、与所述第一料仓和所述第二料仓分别对应设置的加热组件、温度传感组件和压力传感组件；

14、控制器，所述控制器与所述加热组件、所述温度传感组件和所述压力传感组件电连接，用于根据与各料仓对应的所述温度传感组件和所述压力传感组件的检测信号，独立地控制与各料仓对应的所述加热组件和胶料输出，以实现对两种胶料的独立恒温和稳压闭环控制。

15、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，所述高精度打胶执行机构包括：

16、三维可调机械臂，采用伺服电机驱动；

17、双模式胶枪，分为发泡胶枪和密封胶枪；

18、断胶控制组件，采用电磁切断阀+负压回收控制逻辑。

19、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，所述缝隙感知与定位模块包括：

20、高清视觉感知组件，用于采集所述建筑外窗与墙体之间缝隙的视觉图像；

21、三维激光扫描组件，用于扫描所述建筑外窗与墙体之间的缝隙，生成三维点云模型，并测量缝隙数据；

22、智能数据处理单元，用于实时处理所述视觉图像和所述三维点云模型，识别缝隙轮廓，并生成封堵打胶策略。

23、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，所述地面智能控制终端包含硬件模块和软件功能模块；

24、所述软件功能模块包括飞行控制子模块、施工控制子模块、数据监控子模块和智能预警子模块。

25、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，所述胶料供给与回收模块包括：

26、地面供料站，用于胶料连续供给；

27、空中输送管路，用于对封堵材料进行输送；

28、废料回收单元，用于收集断胶残留、滴落胶料。

29、第二个方面，本发明还提供一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工方法，应用于第一个方面所述的适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工系统，其特征在于，包括：

30、利用所述缝隙感知与定位模块对建筑外窗与墙体之间的缝隙进行扫描和定位；

31、控制所述智能负载执行模块对所述缝隙进行清理；

32、控制所述智能负载执行模块向所述缝隙内施加第一种封堵材料进行填充；

33、控制所述智能负载执行模块在所述第一种封堵材料外侧施加第二种封堵材料进行密封，并对所述第二种封堵材料进行压实修型。

34、根据本发明提供的一种适用于建筑外窗主框无人机智能封堵打胶施工方法，在对所述第二种封堵材料进行压实修型后，还包括：

35、利用所述缝隙感知与定位模块对已形成的密封胶缝进行视觉检测，以判断是否存在施工缺陷。

36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

37、1、本发明通过将多旋翼重载无人机平台、智能负载执行模块、缝隙感知与定位模块、地面智能控制终端和胶料供给与回收模块集成为一个协同工作的系统，实现了对建筑外窗封堵打胶工序的全流程自动化作业，可替代传统的人工高空吊篮作业模式，有助于避免高空坠落的安全风险，并提升了施工效率。

38、2、本发明通过采用双层镂空变截面碳纤维模压成型工艺和一体式负载快拆集成仓，增强了无人机平台的抗风能力和结构刚性，有助于提升在高空大风环境下作业的稳定性与毫米级定位精度，为高质量施工提供了可靠的载体，有助于解决传统无人机无法承受持续外力扰动进行精细化作业的问题。

39、3、本发明通过集成的缝隙清理、双料仓恒温稳压控制、高精度打胶和自适应修型等功能，有助于确保从基底处理、内部填充到外部密封及修型的每一道工序都达到标准化、高质量要求。特别是通过对两种封堵材料的独立恒温稳压闭环控制，有助于保证胶料物理性能的稳定，结合三维可调机械臂的精准定位和断胶控制组件的无滴漏操作，提高了封堵的密实度和密封胶缝的美观度与耐久性，降低了因材料性能波动和人为操作失误导致的质量缺陷。

40、4、本发明通过高清视觉与三维激光扫描相结合，并利用智能数据处理单元进行实时分析，能够获取缝隙的三维信息，自动规划优化的施工路径，并实现对缝隙的动态跟踪，使系统能够自适应不同宽度和走向的缝隙，实现了智能化、精细化施工。同时，通过对施工后的胶缝进行视觉检测，形成了质量自检的闭环，能够及时发现并处理施工缺陷，有助于确保最终交付质量的可靠性。