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Empirical Optimization and Evaluation for Multi-Nozzle Cleaning Device
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing ( IF 1.9 ) Pub Date : 2021-05-21 , DOI: 10.1007/s12541-021-00514-0
Doopyo Yoon , Sijun Ryu , Jongin Hong , Youngjoo Lee , TaeWon Seo

As many high-rise buildings are being built, the problems of managing them are also becoming imperative. For example, safety accidents occurring while cleaning buildings with ropes are increasing every year. Robots for cleaning the outer walls of buildings are being developed and researched as a solution. In this study, we introduce a device that sprays and cleans using water without a brush or squeegees. The robot arm, on which the brushes or squeegees are mounted, often increases the weight and cost. In contrast, the water spraying device can clean the façade without an arm, reducing the load on the robot. The device is equipped with a multi-nozzle to secure a sufficient cleaning area. For maximizing the performance, this research was searching the optimal conditions of multi-nozzle device. However, the performance is hard to be verified because there is no international criterion for wall-cleaning performance. For validating the performance, thus, the cogent criterion is also necessary. This paper presents the criterion of the cleaning quality of the multi-nozzle device using the image processing method. Based on the criterion, design parameters, such as nozzle orifice size, angle of incidence, and nozzles gap are calculated for optimal cleaning. The combination of design parameters used in the experiment adopts Taguchi orthogonal array. Sensitivity analysis gives the optimal design parameters of 1.4 mm nozzle orifice size, 0° angle of incidence, and 180 mm nozzles gap. Based on the results of this study, field tests will be conducted in the future.



中文翻译:

多喷嘴清洁装置的经验优化与评估

随着许多高层建筑的建成,管理它们的问题也变得迫在眉睫。例如,用绳索清洁建筑物时发生的安全事故每年都在增加。作为解决方案,正在开发和研究用于清洁建筑物外壁的机器人。在这项研究中,我们介绍了一种无需使用刷子或橡皮刮板即可用水冲洗和喷涂的设备。安装有刷子或吸水扒的机械手通常会增加重量和成本。相比之下,喷水装置可以在没有手臂的情况下清洁立面,从而减轻了机器人的负担。该设备配有多喷嘴,以确保有足够的清洁区域。为了使性能最大化,本研究正在寻找多喷嘴设备的最佳条件。然而,由于没有国际标准的壁面清洁性能,因此难以验证其性能。因此,为了验证性能,切实可行的标准也是必要的。本文提出了使用图像处理方法的多喷嘴设备清洁质量的标准。根据该标准,可以计算出设计参数,例如喷嘴孔的大小,入射角和喷嘴间隙,以实现最佳清洁效果。实验中使用的设计参数组合采用田口正交阵列。灵敏度分析提供了1.4 mm喷嘴孔尺寸,0°入射角和180 mm喷嘴间隙的最佳设计参数。根据这项研究的结果,将来将进行现场测试。因此,为了验证性能,切实可行的标准也是必要的。本文提出了使用图像处理方法的多喷嘴设备清洁质量的标准。根据该标准,可以计算出设计参数,例如喷嘴孔的大小,入射角和喷嘴间隙,以实现最佳清洁效果。实验中使用的设计参数组合采用田口正交阵列。灵敏度分析提供了1.4 mm喷嘴孔尺寸,0°入射角和180 mm喷嘴间隙的最佳设计参数。根据这项研究的结果,将来将进行现场测试。因此,为了验证性能,切实可行的标准也是必要的。本文提出了使用图像处理方法的多喷嘴设备清洁质量的标准。根据该标准,可以计算出设计参数,例如喷嘴孔的大小,入射角和喷嘴间隙,以实现最佳清洁效果。实验中使用的设计参数组合采用田口正交阵列。灵敏度分析提供了1.4 mm喷嘴孔尺寸,0°入射角和180 mm喷嘴间隙的最佳设计参数。根据这项研究的结果,将来将进行现场测试。设计参数(例如喷嘴孔尺寸,入射角和喷嘴间隙)被计算出来,以实现最佳清洁效果。实验中使用的设计参数组合采用田口正交阵列。灵敏度分析提供了1.4 mm喷嘴孔尺寸,0°入射角和180 mm喷嘴间隙的最佳设计参数。根据这项研究的结果,将来将进行现场测试。设计参数(例如喷嘴孔尺寸,入射角和喷嘴间隙)被计算出来,以实现最佳清洁效果。实验中使用的设计参数组合采用田口正交阵列。灵敏度分析提供了1.4 mm喷嘴孔尺寸,0°入射角和180 mm喷嘴间隙的最佳设计参数。根据这项研究的结果,将来将进行现场测试。

更新日期:2021-05-22
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