Tikrinimo robotai užsidirba ten, kur žmonės negali lengvai patekti: į įtampingą vamzdyną, kanalizacijos magistrales, balasto rezervuarus, ŠVOK kanalus, turbinų korpusus ir uždarą proceso įrangą. Beveik kiekviena iš šių platformų remiasi bent vienu besisukančiu-agregatu -, pakreipta-kameros galvute, nuskaitymo jutiklio bokšteliu, kabelio rišimo ritėmis arba robotine jungtimi -, kuri turi nuolat tiekti energiją ir signalą nuolat besisukdama.
Komponentas, kuris tyliai leidžia tai padaryti, yra slydimo žiedas. Klystate ir robotas praranda vaizdo įrašą įpusėjus-patikrinti, užklijuoja diržas arba fotoaparatas užstringa, nes sukamoji sąsaja prideda per daug sukimo momento. Padarykite tai teisingai ir slydimo žiedas taps nematomas - – tai ir yra tikslas.
Šis vadovas parašytas iš slydimo žiedų taikymo inžinerijos perspektyvos. Jame aprašoma, ką iš tikrųjų turi atlikti kompaktiški slydimo žiedai tikrinimo robote, kaip juos nurodyti pagal modulį ir aplinką bei parametrus, pagal kuriuos nustatoma, ar įrenginys išliks lauke.
Kodėl tikrinimo robotams reikia kompaktiškų slydimo žiedų
Tikrinimo robotai sukurti atsižvelgiant į tris griežtus apribojimus: mažą mechaninį apvalkalą, sklandų nepertraukiamą judėjimą ir švarų signalo perdavimą per besisukančią jungtį. Tiesioginis-laidinis sprendimas sugenda visus tris momentus, kai kamerai ar ritei reikia daugiau nei maždaug ±180 laipsnio eigos - kabeliai susisuka, vario apdirbimas-sukietėja, įtrūksta ekranavimas ir signalo vientisumas sutrinka dar gerokai anksčiau, nei fiziškai nutrūksta laidas.
Kompaktiškas slydimo žiedas tai išsprendžia sukurdamas valdomą sukamąją elektrinę sąsają tarp fiksuoto roboto korpuso ir jo judančio modulio. Tipiškame vikšriniame robote ta sąsaja paprastai yra vienoje iš šių vietų:
- Pakreipkite- arba 360 laipsnių fotoaparato galvutes
- Besisukantys jutiklių bokšteliai (LIDAR, ultragarsiniai, terminiai)
- Pririšamos kabelio ritės, sumontuotos operatoriaus pusėje
- Robotinės rankos, manipuliatoriai arba valdomi jungtys
- Žiedinės-šviesos arba LED apšvietimo mazgai, pritvirtinti prie besisukančios optikos
- Kodavimo, IMU arba limito{0}}jungiklio kilpos, įterptos į bokštelį
Kadangi pagrindinis robotas dažnai yra tik 50–150 mm skersmens, slydimo žiedas turi būti pakankamai mažas, kad nepripūstų korpuso ir neapribotų mažiausio vamzdžio, į kurį robotas gali patekti, dydžio. Keletas milimetrų papildomo išorinio skersmens gali reikšti skirtumą tarp prieigos prie DN100 kanalizacijos linijos ir įstrigimo ties DN150.
Kaip slydimo žiedas veikia tikrinimo robote
Mechaniškai slydimo žiedas turi statorių (fiksuotus šepečius arba pluošto kontaktus) ir rotorių (laidūs žiedai, atskirti izoliatoriais). Kai rotorius sukasi, šepečiai palaiko slydantį elektrinį kontaktą su kiekvienu žiedu, todėl kiekviena grandinė išlieka nenutrūkstama, nepaisant kampinės padėties.„DigiKey“ sukamųjų elektros jungčių apžvalgaaprašo tą patį išdėstymą ir yra geras pradžiamokslis, jei komanda yra naujokė komponente.
Tikrinimo roboto viduje statorius paprastai nusileidžia ant roboto korpuso, valdymo plokštės, akumuliatoriaus laidų arba pririšimo galo. Rotorius jungiasi prie bet ko, kas sukasi, - dažniausiai fotoaparato, jutiklio galvutės, apšvietimo žiedo ar ritės būgno. Priklausomai nuo architektūros, viename kompaktiškame bloke gali būti:
- Maitinimas fotoaparatui, žibintams, varikliams ar šildytuvams
- Analoginiai signalai iš temperatūros, dujų ar deformacijos jutiklių
- Skaitmeninės valdymo magistralės (CAN, RS-485, RS-232)
- Sudėtinis arba HD{0}}SDI vaizdo įrašas
- Ethernet (100 bazių-TX arba Gigabit)
- USB 2.0 arba USB 3.0
- Kodavimo atsiliepimai ir avarinio{0}}sustabdymo kilpos
Paprastai ROV kamerai gali prireikti nuo keturių iki šešių grandinių. Pažangi tikrinimo galvutė su HD vaizdo įrašu, šviesos diodų pritemdymu, pakreipimo varikliais{1}} ir aplinkos jutikliu gali lengvai pasiekti 18–24 grandines vienoje kapsulės korpuse.
Pasirinkimas pagal roboto modulį
Skirtingi besisukantys moduliai tame pačiame robote retai turi tokius pačius slydimo žiedo reikalavimus. „Slydimo žiedo“ traktavimas kaip viena dalis vietoj trijų ar keturių atskirų pasirinkimo problemų yra viena iš dažniausiai pasitaikančių integravimo klaidų.
Besisukančios kameros galvutės
Dominuojantis apribojimas yra signalo vientisumas. HD-SDI, LVDS ir eterneto kamerų ryšiai yra jautrūs kontaktinio pasipriešinimo pokyčiams, todėl slydimo žiedas turėtų nurodyti ekranuotą vytos-poros maršrutą, atskirtus maitinimo ir signalo kanalus ir auksinius-auksinius kontaktus-, kad būtų galima gauti žemo lygio signalus. Akapsulės slydimo žiedassu 6–12 grandinių, kurių OD yra 12–22 mm, apima daugumą pakreiptų kamerų galvučių. Jei norite gauti didesnės raiškos vaizdo įrašą, žiūrėkite vienetus, kurie aiškiai įvertintiEthernet perdavimas per sukamąją jungtįo ne bendrieji „duomenų“ kanalai.
Sensoriniai bokšteliai
Jutiklių galvutės paprastai sumaišo vieną ar dvi maitinimo linijas su keliais žemos-įtampos analoginiais arba RS-485 kanalais. Crosstalk svarbiau nei neapdorotas pralaidumas. Asignalo slydimo žiedas, skirtas robotams, ROV ir UAVpaprastai pateikia tinkamą kanalų skaičių ir apsaugos strategiją nemokant už vaizdo pralaidumą, kurio bokštelis niekada nenaudos.
Pririšimo kabelio ritės
Ritės slydimo žiedai gyvena kitokį gyvenimą. Jie sukasi lėtai, bet per visą sistemos veikimo laiką sukaupia milijonus apsisukimų ir turi visą galią bei duomenų rišiklį. Paprastai pirmenybė teikiama per-angą, kad ritės velenas galėtų eiti per centrą. Įprasti ritės-šoninio gedimo režimai - netolygus šepečių susidėvėjimas, kontaktinės plėvelės susidarymas- ir sandarinimo gedimas po plovimo - yra gerai dokumentuoti šiojekabelio ritės slydimo žiedo gedimo priežastys ir sprendimai.
Robotiniai jungtys ir manipuliatoriai
Sujungimams dažnai reikia tuščiavidurio centro kabeliams ir pneumatinėms arba hidraulinėms linijoms. Aper-slydimo žiedąkurių angos dydžiai nuo 5 mm iki 50 mm tinka daugumai kompaktiškų manipuliatorių konstrukcijų. Jei jungtis taip pat praleidžia orą ar skystį, hibridinis pneumatinis{3}}elektrinis blokas sujungia du pralaidus{4}}į vieną mazgą.
Pasirinkimas pagal darbo aplinką
Aplinka formuoja specifikacijų lapą bent tiek, kiek modulio funkcija. Trys aplinkos apima daugumą tikrinimo robotų diegimų.
Vamzdynų ir kanalizacijos patikrinimas
Tikėtinas panardinimas į vandenį, vandenilio sulfidas, angliavandeniliai, smulkios kruopos ir dažnas plovimas aukštu{0}}slėgiu. Slydimo žiedui reikia sandarių kabelių išvadų ir patvirtinto korpuso įvertinimo. Daugeliui kanalizacijos šliaužtinukų IP65 yra tinkamas minimumas kameros gale ir IP67 arba IP68 ritės gale. IEC tiksliai apibrėžia šiuos lygiusIEC 60529, gaubtų suteikiami apsaugos laipsniaiNepakanka nurodyti - „waterproof“ neįvardijus IP kodo.
Turbinos, katilo ir aukštos{0}}temperatūros patikra
Temperatūra ir vibracija lemia dizainą. Virš 80 laipsnių keičiasi šepečių medžiagos (grafito -metalo kompozitai arba tauriojo -metalo pluošto šepečiai), keičiasi izoliacinės dervos sistemos, o tepalai paprastai pašalinami. Vibracija taip pat pagreitina kontakto mikro{5}nirštėjimą, todėl reikia sumažinti kontakto slėgį ir šepečio geometriją.
Gelbėjimo ir{0}}aplinkai pavojingi robotai
Šios platformos mato smūgius, dulkes, dūmus, skysčius ir nenuspėjamas mechanines apkrovas. Patikimumo marža svarbiau nei minimalus dydis. Nurodykite didesnį sukimosi tarnavimo laiką, nei siūlo darbo ciklas, ir patvirtinkite smūgio ir vibracijos bandymo duomenis, o ne pasikliaukite standartiniu duomenų lapu.
Kompaktiškas slydimo žiedo tipo palyginimas
Toliau pateiktos keturios struktūros apima beveik kiekvieną tikrinimo roboto naudojimo atvejį. Teisingas pasirinkimas dažniausiai iškrenta iš dviejų klausimų: ar jums reikia tuščiavidurio centro ir koks yra ašinis ilgis?
| Tipas | Geriausias | Pagrindinis apribojimas | Įprastas tikrinimo roboto naudojimas |
|---|---|---|---|
| Kapsulė | Kompaktiški, visiškai uždari įrenginiai be centrinio veleno | Kanalų skaičius paprastai yra 24; nėra kiaurymės- | Pan-pakreipiamos kameros galvutės, maži jutiklių bokšteliai, apšvietimo žiedai |
| Per{0}}angą | Konstrukcijos, kurioms reikalingas centrinis velenas, kabelių pluoštas arba skysčio linija | Didesnis išorinis skersmuo nei kapsulė tam pačiam kanalų skaičiui | Kabelių ritės, robotai sujungimai, dideli besisukantys bokšteliai |
| Blynas | Labai ribotas ašinis ilgis | Didesnis radialinis pėdsakas; mažesnė sukimosi trukmė nei statinės konstrukcijos | Plokšti{0}}montuojami mazgai, kuriuose aukštis yra apribojimas |
| Hibridinė elektros / šviesolaidinė | Didelio{0}}pralaidumo vaizdo įrašų arba jutiklių duomenys viršija tai, ką varis gali patikimai apdoroti | Didesnė kaina, sudėtingesnis derinimas, ilgesnis pristatymo laikas | 4K arba kelių{1}}kamerų tikrinimo galvutės, didelio-našumo LIDAR bokšteliai |
Daugumai kompaktiškų tikrinimo robotų galima rinktis tarp kapsulės ir mažoblynų slydimo žiedaskameros gale ir per{0}}angą ritės gale.
Kompaktiško slydimo žiedo specifikacijų kontrolinis sąrašas
Prieš siųsdami užklausą užpildykite žemiau esančią lentelę. Kiekvienas tuščias langelis yra klausimas, kurį tiekėjas vis tiek turės užduoti, o neatsakyti klausimai yra vienintelė didžiausia priežastis, kodėl nurodyti vienetai pateikiami neteisingai.
| Parametras | Tipiškas tikrinimo robotų diapazonas | Inžinerinė pastaba |
|---|---|---|
| Išorinis skersmuo (OD) | 6,5 – 50 mm | Varomas mažiausiu vamzdžiu arba korpusu, robotas turi įeiti |
| Bendras ilgis | 15 – 80 mm | Apima švino košes ir jungtis |
| Grandinės | 2 – 24 | Pridėkite 10–20 % atsarginių grandinių vėlyviems konstrukcijos pakeitimams |
| Įtampos įvertinimas | Iki 240 V AC/DC | Atskiras šliaužimas galios ir signalo kanalams |
| Srovė vienoje grandinėje | 1 – 10 A tipinė, iki 30 A variklių linijoms | Derate nuolatiniam darbui ir aplinkos temperatūrai |
| Signalų tipai | Analoginis, RS-485, CAN, USB 2.0/3.0, Ethernet, HD-SDI | Pavadinkite protokolą, o ne tik „signalą“ |
| IP reitingas | IP54 – IP68 | IP67 minimalus kanalizacijos / panardinimo darbams |
| Darbinis sukimo momentas | 0.05 – 0.3 N·m | Labai svarbu mažiems nuolatinės srovės{0}}pakreipiamiems varikliams |
| Sukimosi greitis | 0–300 aps./min | Didesniems sūkiams reikia kitokios šepečio geometrijos |
| Tarnavimo laikas | 10M – 100M apsisukimų | Apytikslis sūkių skaičius × darbo ciklas × projekto trukmė |
| Darbinė temperatūra | –20 laipsnių iki +80 laipsnių standarto | Išplėskite su inžinerinėmis medžiagomis, skirtomis darbui su turbinomis |
Praktinė atrankos darbo eiga
1 - veiksmas. Apibrėžkite sukimosi profilį
Pradėkite nuo judesio. Ar sukimasis yra nuolatinis ar ribojamas ±N laipsnių? Kas yra tipinis ir maksimalus apsukas? Kiek apsisukimų per patikrinimą ir kiek patikrinimų per projekto laikotarpį? Jei nepertraukiamo sukimosi griežtai nereikia ir visa eiga neviršija maždaug ±270 laipsnių, lanksti kabelio kilpa vis tiek gali būti pigesnė ir lengvesnė nei slydimo žiedas. Be to, slydimo žiedas beveik visada yra švaresnis atsakymas.
2 - veiksmas Nubrėžkite kiekvieną grandinę
Sukurkite grandinės lentelę, kurioje išvardytos funkcijos, įtampa, srovė, signalo tipas, ekranavimo reikalavimas ir jungtis. Įtraukite mažas kilpas, kurias žmonės pamiršta - važiuoklės įžeminimą, kodavimo indeksą, lempos pritemdymą, e-stop. Žemėlapis yra pats naudingiausias dokumentas, kurį tiekėjas gali gauti.
3 - veiksmas Nurodykite signalo elgseną, o ne tik tęstinumą
Maitinimo kanalams rūpi srovės nominalioji vertė ir kontaktinė varža. Vaizdo ir eterneto kanalams rūpi varžos valdymas, grąžinimo praradimas ir kanalų-į-atskyrimas. Nurodykite, koks kanalas iš tikrųjų turi - „Gigabit Ethernet, 100 Ω diferencialas, ekranuotas“, o ne „duomenys“ -, o projektavimo komanda galės pasirinkti tinkamas kontaktines medžiagas ir maršrutą.
4 - veiksmas Patvirtinkite mechaninį integravimą
Patikrinkite galimą skersmenį, ilgį, tvirtinimo sąsają (varžtus, flanšą, komplektą{0}}apykaklę), kabelio lenkimo spindulį, išėjimo kryptį ir atstumą tarp slydimo žiedo ir bet kokio variklio arba VFD, galinčio sukelti triukšmą. Kompaktiškus slydimo žiedus dažnai lengva pritvirtinti ant popieriaus, o praktiškai juos stebėtinai sunku.
5 - veiksmas suderinkite aplinką
Pasirinkite teisingąSlydimo žiedo veikimo aplinkos IP įvertinimas, tada patikrinkite, ar kabelio apvalkalas ir jungtis taip pat atitinka šį įvertinimą - sandarus korpusas su neužsandarintu košeliu nėra sandarus. Dėl cheminio poveikio teirautis konkrečiai korpuso ir sandariklio medžiagos, o ne tik IP kodo.
6 - veiksmas Patvirtinkite prieš galutinį integravimą
Prieš užrakindami KS, atlikite patvirtinimą sąlygomis, kurios yra artimos laukui. Naudingi patikrinimai apima sukimąsi esant vardinei apkrovai, vaizdo ar eterneto kokybę, išmatuotą nepertraukiamo judėjimo metu, sukimo momento matavimą esant temperatūrai, vibracijos valymą ir ilgą sukimosi bandymą, -mažiausiai 10 % numatomo eksploatavimo laiko. Įrenginys, kuris įveikia 30 -sekundžių stendo sukimąsi, vis tiek gali sugesti pasiekęs 100 000 apsisukimų ribą dėl kontaktinės plėvelės susidarymo.
Dažnos klaidos, kurių reikia vengti
Renkantis tik dydį.6,5 mm OD kapsulė yra įspūdinga, tačiau jei ji negali perduoti fotoaparato HD vaizdo įrašo be pertrūkių, tai yra netinkama dalis.
Signalo kokybės traktavimas kaip tiekėjo problema.Ekranavimas, įžeminimas ir galios ir signalo kanalų nukreipimas yra bendri sprendimai tarp slydimo žiedo inžinieriaus ir roboto integratoriaus. Aptarkite juos prieš apdorojant bylą.
Aplinkos neįvertinimas.Įrenginys, kuris išlaiko švarų patalpų traukos testą, gali sugesti per tris savaites nuo kanalizacijos plovimo. Suderinkite kvalifikaciją su paraiška.
Maišyti galią ir jautrius signalus be izoliacijos.Žingsninio variklio linijos, esančios šalia analoginio jutiklio kanalo, sujungs triukšmą, nesvarbu, kokie geri yra kontaktai. Planuokite atsiskyrimą nuo pat pradžių.
Slydimo žiedo nurodymas paskutinis.Kol korpusas yra pritvirtintas, slydimo žiedo pasirinkimas yra apribotas pagal tai, kas tinka, o ne tai, kas geriausia. Įtraukite jį į dizaino peržiūrą tame pačiame etape kaip variklis ir fotoaparatas.
Dažnai užduodami klausimai
Ar tikrinimo robotams visada reikia slydimo žiedo?
Ne. Jei besisukantis modulis turi nukeliauti tik ribotą lanką -, paprastai mažiau nei ±270 laipsnių -, tinkamai įvertinto lankstaus kabelio aptarnavimo kilpa gali būti lengvesnė ir pigesnė. Slydimo žiedai tampa būtini, kai reikia nuolatinio sukimosi 360 laipsnių kampu arba kai kabelio nuovargis dėl pakartotinio sukimo viršytų projekto priežiūros biudžetą.
Kokio tipo slydimo žiedas geriausiai tinka besisukančiai fotoaparato galvutei?
Daugumoje panoraminių ir 360 laipsnių tikrinimo kamerų naudojamas mažas 12–22 mm OD kapsulės blokas su 6–12 grandinių. Jei fotoaparatas perduoda HD-SDI arba Gigabit Ethernet, įsitikinkite, kad įrenginys tinka tam konkrečiam protokolui, o ne laikomas bendruoju signalo kanalu.
Ar kompaktiškas slydimo žiedas gali perduoti Ethernet, USB arba HD vaizdo įrašus?
Taip, bet dizainas turi tai aiškiai paremti. Gigabit Ethernet reikalauja valdomų varžos kontaktų ir sandaraus porų maršruto; HD-SDI toleruoja laisvą signalo valdymą daug mažiau nei analoginis vaizdo įrašas; USB 3.0 yra reikliausias iš trijų ir paprastai skatina hibridinio arba specialiai sukurto įrenginio dizainą. Įsitikinkite, kad tiekėjas išmatavo jums reikalingo protokolo akių{4} modelio duomenis.
Koks realiai gali būti kompaktiškas slydimo žiedas?
Gamybos kapsulės slydimo žiedai prasideda maždaug 5–7 mm OD su dviem grandinėmis. Žemiau dizainas tampa pritaikytas, o dabartinio įvertinimo ir naudojimo{3}}kompromisai tampa reikšmingi. Įprastam 100 mm-skersmens vamzdžių robotui geriausia vieta yra 12–22 mm OD kapsulė.
Kaip pasirinkti slydimo žiedą kanalizacijos tikrinimo robotui?
Pradėkite nuo IP reitingo. Fotoaparato-šoniniam blokui reikalingas bent IP65, kad būtų galima valyti purslų ir aukšto slėgio{3}}, o ritės-šoniniam arba panardintam įrenginiui paprastai reikia IP67 arba IP68. Patvirtinkite, kad kabelio išėjimas ir jungtis atitinka tą įvertinimą. Tada nustatykite kameros signalo tipo dydį - dauguma šiuolaikinių kanalizacijos tikrintuvų naudoja HD-SDI arba eternetą, kuriems abiem reikia specifinių{10}}signalų kanalų.
Standartinė dalis ar pritaikyta konstrukcija?
Įprastoms tikrinimo robotų konstrukcijoms tinka standartinė katalogo dalis, kurios pristatymo laikas paprastai yra trumpesnis. Apritaikyta slydimo žiedo konfigūracijaverta papildomos inžinerijos, kai programoje derinami neįprasti apribojimai -, pvz., nestandartinis OD, mišrus pneumatinis ir elektrinis praėjimas- arba didelis-kanalų-skaičius Ethernet ir HD vaizdo įrašų paketas.
Išvada
Kompaktiški slydimo žiedai nėra „būtini“ kiekvienam tikrinimo robotui -, tačiau bet kurioje platformoje su nuolat besisukančia kamera, jutiklio bokšteliu ar diržo rite jie beveik visada patenka į kritinį kelią. Tinkamas blokas tinka mechaniniam apvalkalui, perduoda tikrus naudojamus signalų tipus, sukasi pakankamai mažu sukimo momentu pasirinktam varikliui ir išlaiko tikrąją aplinką numatytą apsisukimų skaičių.
Patikimiausias atrankos procesas yra nuobodus: apibrėžkite sukimosi profilį, atvaizduokite kiekvieną grandinę, pavadinkite kiekvieną signalo protokolą, užfiksuokite IP reitingą aplinkai ir patvirtinkite projektą artimomis lauko sąlygomis. Atliktas programos pradžioje, šis darbas paprastai prideda kelias valandas. Padaryta pavėluotai, paprastai prideda naujo dizaino.