Inspekcijas roboti nopelna tur, kur cilvēki nevar viegli nokļūt: iekšā esošajos cauruļvados, kanalizācijas maģistrālēs, balasta tvertnēs, HVAC kanālos, turbīnu korpusos un ierobežotā procesa iekārtās. Gandrīz katra no šīm platformām ir balstīta uz vismaz vienu rotējošu-apakšmezglu -, pagriežamu-kameras galvu, skenēšanas sensora tornīti, kabeļa spoli vai robotizētu savienojumu -, kam nepārtraukti griežoties ir jāturpina piegādāt jauda un signāls.
Komponents, kas to klusi padara iespējamu, ir slīdēšanas gredzens. Kļūdaties nepareizi, un robots zaudē video pārbaudes laikā,{1}}siksna aizķeras vai kamera apstājas, jo rotējošais interfeiss palielina pārāk lielu griezes momentu. Pareizi rīkojieties, un slīdošais gredzens kļūst neredzams -, kas ir mērķis.
Šī rokasgrāmata ir uzrakstīta no slīdgredzena lietojumprogrammu inženierijas perspektīvas. Tajā ir aprakstīts, kas kompaktajiem slīdēšanas gredzeniem patiesībā ir jādara pārbaudes robotā, kā tos norādīt pēc moduļa un vides, kā arī parametri, kas nosaka, vai iekārta izdzīvos uz lauka.
Kāpēc inspekcijas robotiem ir nepieciešami kompakti slīdošie gredzeni
Pārbaudes roboti ir izstrādāti, pamatojoties uz trim stingriem ierobežojumiem: mazs mehānisks apvalks, vienmērīga un nepārtraukta kustība un tīra signāla pārraide pa rotējošu savienojumu. Tiešais-vadu risinājums neizdodas visos trijos brīžos, kad kamerai vai spolei ir nepieciešams vairāk nekā aptuveni ±180 grādu pārvietošanās - kabeļi sagriežas, vara apstrādā-sacietē, rodas plaisas un signāla integritāte sabrūk ilgi pirms vads fiziski pārtrūkst.
Kompakts slīdēšanas gredzens to atrisina, izveidojot kontrolētu rotējošu elektrisko saskarni starp robota fiksēto korpusu un tā kustīgo moduli. Tipiskā kāpurķēžu vai cauruļu robotā šī saskarne parasti atrodas vienā no šīm vietām:
- Pan-noliekt vai 360 grādu kameras galviņas
- Rotējošie sensoru torņi (LIDAR, ultraskaņas, termiski)
- Piesiet kabeļu spoles, kas uzstādītas operatora pusē
- Robotu rokas, manipulatori vai vadāmi savienojumi
- Gredzenveida-gaismas vai LED apgaismojuma komplekti, kas pievienoti rotējošai optikai
- Kodētājs, IMU vai limit{0}}slēdžu cilpas, kas iegultas tornī
Tā kā saimnieka robota diametrs bieži ir tikai 50–150 mm, slīdēšanas gredzenam ir jābūt pietiekami mazam, lai tas nepiepūstu korpusu un neierobežotu mazāko caurules izmēru, kurā robots var iekļūt. Daži milimetri papildu ārējais diametrs var nozīmēt atšķirību starp piekļuvi kanalizācijas līnijai DN100 un iestrēgšanu pie DN150.
Kā slīdošais gredzens darbojas pārbaudes robotā
Mehāniski slīdēšanas gredzenam ir stators (fiksētas sukas vai šķiedru kontakti) un rotors (vadoši gredzeni, kas atdalīti ar izolatoriem). Rotoram griežoties, sukas uztur slīdošu elektrisko kontaktu ar katru gredzenu, tāpēc katra ķēde paliek nepārtraukta neatkarīgi no leņķiskā stāvokļa.DigiKey pārskats par rotējošiem elektriskajiem savienotājiemapraksta šo pašu izkārtojumu un ir labs pamats, ja komanda ir jauna sastāvdaļa.
Inspekcijas robotā stators parasti piezemējas uz robota korpusa, vadības PCB, akumulatora instalācijas vai saites gala. Rotors savienojas ar visu, kas griežas, - visbiežāk kamerai, sensora galvai, apgaismojuma gredzenam vai spoles cilindram. Atkarībā no arhitektūras vienā kompaktā vienībā var būt:
- Jauda kamerai, gaismām, motoriem vai sildītājiem
- Analogie signāli no temperatūras, gāzes vai deformācijas sensoriem
- Digitālās vadības kopnes (CAN, RS-485, RS-232)
- Salikts vai HD{0}}SDI video
- Ethernet (100Base-TX vai Gigabit)
- USB 2.0 vai USB 3.0
- Kodētāja atsauksmes un ārkārtas{0}}apturēšanas cilpas
Vienkāršai ROV kamerai var būt vajadzīgas četras līdz sešas shēmas. Uzlabota pārbaudes galviņa ar HD video, LED aptumšošana, slīpuma-motori un vides sensors var viegli sasniegt 18–24 ķēdes vienā kapsulas korpusā.
Izvēle pēc robota moduļa
Dažādiem rotējošiem moduļiem vienā un tajā pašā robotā reti ir vienādas prasības slīdēšanas gredzenam. Viena no visbiežāk pieļautajām integrācijas kļūdām ir "slīdēšanas gredzena" traktēšana kā viena daļa, nevis trīs vai četras atsevišķas atlases problēmas.
Rotējošas kameru galviņas
Dominējošais ierobežojums ir signāla integritāte. HD-SDI, LVDS un Ethernet kameru saites ir jutīgas pret kontaktu pretestības izmaiņām, tāpēc slīdgredzenam ir jānorāda ekranēts vītā-pāra maršruts, atsevišķi barošanas un signāla kanāli un zelta-uz-zelta kontakti zema-līmeņa signāliem. Akapsulas slīdēšanas gredzensar 6–12 shēmām 12–22 mm OD aptver lielāko daļu panoram{4}}noliecamo kameru galviņu. Lai iegūtu augstākas izšķirtspējas video, skatiet vienības, kas ir īpaši novērtētasEthernet pārraide pa rotācijas savienojumunevis vispārīgos "datu" kanālos.
Sensoru torņi
Sensoru galviņas parasti sajauc vienu vai divas barošanas līnijas ar dažiem zema sprieguma analogajiem vai RS-485 kanāliem. Šķērsruna ir svarīgāka par neapstrādātu joslas platumu. Asignāla slīdēšanas gredzens, kas paredzēts robotikai, ROV un UAVparasti nodrošina pareizo kanālu skaitu un aizsardzības stratēģiju, nemaksājot par video joslas platumu, ko tornītis nekad neizmantos.
Kabeļu spoles
Spoles slīdēšanas gredzeni dzīvo citādu dzīvi. Tie griežas lēni, bet sistēmas darbības laikā uzkrāj miljoniem apgriezienu, un tie nodrošina pilnu jaudu un datu piesaisti. Parasti priekšroka tiek dota caur-caururbumiem, lai spoles vārpsta varētu iziet cauri centram. Šajā analīzē ir labi dokumentēti izplatītākie ruļļa-sānu atteices režīmi - nevienmērīgs birstes nodilums, kontaktplēves veidošanās-un blīvējuma kļūme mazgāšanas laikā -.kabeļa ruļļa slīdēšanas gredzena atteices cēloņi un risinājumi.
Robotu savienojumi un manipulatori
Savienojumiem bieži ir nepieciešams dobs centrs kabeļiem un pneimatiskajām vai hidrauliskajām līnijām. Acaur-urbuma slīdēšanas gredzenuar urbuma izmēru no 5 mm līdz 50 mm der lielākajai daļai kompakto manipulatoru konstrukciju. Ja savienojums izlaiž arī gaisu vai šķidrumu, hibrīda pneimatiskā{3}}elektriskā vienība apvieno divus caurlaides{4}}cauruļus vienā mezglā.
Izvēle pēc darbības vides
Vide veido specifikācijas lapu vismaz tikpat lielā mērā kā moduļa funkcija. Trīs vides aptver lielāko daļu pārbaudes robotu izvietošanas gadījumu.
Cauruļvadu un kanalizācijas pārbaude
Gaidiet iegremdēšanu ūdenī, sērūdeņradi, ogļūdeņražus, smalkas smiltis un biežu mazgāšanu ar augstu{0}}spiedienu. Slīdgredzenam ir nepieciešamas noslēgtas kabeļu izejas un apstiprināts korpusa novērtējums. Lielākajai daļai kanalizācijas rāpuļprogrammu IP65 ir izmantojams minimums kameras galā un IP67 vai IP68 spoles galā. IEC precīzi nosaka šos līmeņusIEC 60529, Korpusu nodrošinātās aizsardzības pakāpesNepietiek ar - norādi "ūdensizturīgs", nenosaucot IP kodu.
Turbīnu, katlu un augstas{0}}temperatūras pārbaude
Temperatūra un vibrācija virza dizainu. Virs 80 grādiem mainās otu materiāli (grafīta-metāla kompozītmateriāli vai dārgmetāla-šķiedru sukas), mainās izolatoru sveķu sistēmas un parasti tiek noņemtas smērvielas. Vibrācija arī paātrina kontakta mikro{5}retēšanu, tāpēc kontakta spiediens un sukas ģeometrija ir jāsamazina.
Glābšanas un bīstamie{0}}vides roboti
Šīs platformas redz triecienu, putekļus, dūmus, šķidrumus un neparedzamas mehāniskas slodzes. Uzticamības rezervei ir lielāka nozīme nekā minimālajam izmēram. Norādiet augstāku rotācijas kalpošanas laiku, nekā iesaka darba cikls, un apstipriniet trieciena un vibrācijas testa datus, nevis paļaujieties uz standarta datu lapu.
Kompaktā slīdošā gredzena tipa salīdzinājums
Tālāk norādītās četras struktūras aptver gandrīz katru pārbaudes robota lietošanas gadījumu. Pareizā izvēle parasti izkrīt no diviem jautājumiem: vai jums ir nepieciešams dobs centrs un cik liels aksiālais garums ir pieejams?
| Tips | Labākais priekš | Galvenais ierobežojums | Tipiska pārbaudes robota izmantošana |
|---|---|---|---|
| Kapsula | Kompaktas, pilnībā slēgtas iekārtas bez centrālās vārpstas | Kanālu skaits parasti nepārsniedz 24; nav caurejas-urbuma | Pan-noliecamas kameru galviņas, mazi sensoru torņi, apgaismojuma gredzeni |
| Caur-urbumu | Konstrukcijas, kurām nepieciešama centrālā vārpsta, kabeļu saišķis vai šķidruma līnija | Lielāks ārējais diametrs nekā kapsulai tādam pašam kanālu skaitam | Kabeļu ruļļi, robotizēti savienojumi, lieli rotējoši torņi |
| Pankūka | Ļoti ierobežots aksiālais garums | Lielāks radiālais nospiedums; mazāks rotācijas mūžs nekā mucas konstrukcijas | Plakani{0}}montēti mezgli, kur augstums ir ierobežojums |
| Hibrīda elektriskā / optiskā šķiedra | Augsta{0}}joslas platuma video vai sensora dati, kas pārsniedz to, ko var uzticami apstrādāt | Augstākas izmaksas, sarežģītāka izlīdzināšana, ilgāks izpildes laiks | 4K vai vairāku{1}}kameru pārbaudes galviņas, augstas -nodarbības LIDAR torņi |
Lielākajai daļai kompakto pārbaudes robotu izvēle ir starp kapsulu un mazupankūku slīdēšanas gredzenskameras galā un cauru{0}}urbuma bloku spoles galā.
Kompaktā slīdošā gredzena specifikācijas kontrolsaraksts
Pirms piedāvājuma nosūtīšanas aizpildiet zemāk esošo tabulu. Katra tukša šūna ir jautājums, kas piegādātājam tik un tā būs jāuzdod, un neatbildētie jautājumi ir vienīgais lielākais iemesls, kāpēc norādītās vienības tiek ievadītas nepareizi.
| Parametrs | Tipisks inspekcijas robotu diapazons | Inženiertehniskā piezīme |
|---|---|---|
| Ārējais diametrs (OD) | 6,5 – 50 mm | Darbojas ar mazāko cauruli vai korpusu, robotam ir jāieiet |
| Kopējais garums | 15 – 80 mm | Ietver svina bizes un savienotājus |
| Ķēdes | 2 – 24 | Pievienojiet 10–20 % rezerves ķēdes vēlīnām konstrukcijas izmaiņām |
| Sprieguma reitings | Līdz 240 V AC/DC | Atsevišķa slīdēšana jaudas un signāla kanāliem |
| Strāva uz ķēdi | 1 – 10 A tipisks, līdz 30 A motoru līnijām | Derate nepārtrauktai darbībai un apkārtējās vides temperatūrai |
| Signālu veidi | Analogais, RS-485, CAN, USB 2.0/3.0, Ethernet, HD-SDI | Nosauciet protokolu, nevis tikai "signālu" |
| IP vērtējums | IP54 – IP68 | IP67 minimums kanalizācijas/iegremdējamiem darbiem |
| Darba griezes moments | 0.05 – 0.3 N·m | Būtiski maziem līdzstrāvas paneļ{0}}motoriem |
| Rotācijas ātrums | 0-300 apgr./min tipisks | Lielākiem apgriezieniem ir nepieciešama cita sukas ģeometrija |
| Kalpošanas laiks | 10M – 100M apgriezieni | Aprēķins no apgr./min × darba cikls × projekta kalpošanas laiks |
| Darba temperatūra | -20 grādi līdz +80 grādiem standartā | Paplašiniet ar inženierijas materiāliem darbam ar turbīnu |
Praktiska atlases darbplūsma
Solis 1 - Definējiet rotācijas profilu
Sāciet ar kustību. Vai rotācija ir nepārtraukta vai ierobežota līdz ±N grādiem? Kas ir tipisks un maksimālais apgriezienu skaits minūtē? Cik apgriezienu vienā pārbaudē un cik pārbaužu vienā projekta darbības laikā? Ja nepārtraukta rotācija nav stingri nepieciešama un kopējais gājiens paliek aptuveni ±270 grādu robežās, elastīga kabeļa cilpa joprojām var būt lētāka un vieglāka nekā slīdēšanas gredzens. Pēc tam slīdošais gredzens gandrīz vienmēr ir tīrāka atbilde.
2 -. darbība. Kartējiet katru apli
Izveidojiet shēmas tabulu, kurā uzskaitītas funkcijas, spriegums, strāva, signāla veids, ekranēšanas prasības un savienotājs. Iekļaujiet mazās cilpas, par kurām cilvēki aizmirst - šasijas zemējumu, kodētāja indeksu, lampas aptumšošanu, e-stop. Karte ir vienīgais noderīgākais dokuments, ko piegādātājs var saņemt.
3 -. darbība Norādiet signāla darbību, nevis tikai nepārtrauktību
Strāvas kanāliem rūp strāvas nomināls un kontaktu pretestība. Video un Ethernet kanāliem rūp pretestības kontrole, atgriešanās zudumi un kanālu -līdz{2}}nodalīšana. Norādiet, kas kanālā faktiski tiek pārraidīts - "Gigabit Ethernet, 100 Ω diferenciālis, ekranēts", nevis "dati" -, un projektēšanas komanda var izvēlēties pareizos kontaktu materiālus un maršrutēšanu.
Solis 4 - Apstipriniet mehānisko integrāciju
Pārbaudiet pieejamo diametru, garumu, montāžas saskarni (skrūves, atloku, komplektu{0}}apkakli), kabeļa lieces rādiusu, izejas virzienu un attālumu starp slīdēšanas gredzenu un jebkuru motoru vai VFD, kas varētu radīt troksni. Kompaktos slīdošos gredzenus bieži ir viegli uzstādīt uz papīra un pārsteidzoši grūti savienot ar stiepli praksē.
Darbība 5 - Saskaņojiet vidi
Izvēlieties pareizoIP vērtējums slīdēšanas gredzena darbības videi, pēc tam pārbaudiet, vai kabeļa apvalks un savienotājs atbilst arī šim novērtējumam - noslēgts korpuss ar neaizzīmogotu bizi nav noslēgts. Lai iegūtu ķīmisku iedarbību, lūdziet ne tikai IP kodu, bet arī korpusa un blīvējuma materiālu.
6 -. darbība Apstipriniet pirms galīgās integrācijas
Pirms MK bloķēšanas veiciet validāciju apstākļos, kas ir tuvu laukam. Noderīgas pārbaudes ietver rotāciju pie nominālās slodzes, video vai Ethernet kvalitāti, kas mērīta nepārtrauktas kustības laikā, griezes momenta mērīšanu temperatūrā, vibrācijas slaucīšanu un ilgu -griešanās testu, kas ir vismaz 10% no paredzamā kalpošanas laika. Vienība, kas iztur 30-sekunžu sola rotāciju, joprojām var sabojāties pie 100 000 apgriezienu atzīmes no kontaktplēves uzkrāšanās.
Biežākās kļūdas, no kurām jāizvairās
Izvēloties tikai izmēru.6,5 mm OD kapsula ir iespaidīga, taču, ja tā nevar pārvadāt kameras HD video bez periodiskiem pārtraukumiem, tā ir nepareiza daļa.
Signāla kvalitātes uztveršana kā piegādātāja problēma.Ekranēšana, zemējums un jaudas un signāla kanālu maršrutēšana ir kopīgi lēmumi starp slīdēšanas gredzena inženieri un robota integratoru. Apspriediet tos pirms lietas apstrādes.
Vides nenovērtēšana.Iekārta, kas iztur tīras iekštelpu vilkšanas testu, var neizdoties trīs nedēļu laikā pēc kanalizācijas mazgāšanas. Saskaņojiet kvalifikāciju ar pieteikumu.
Jaudas un jutīgu signālu sajaukšana bez izolācijas.Stepper motora līnijas blakus analogā sensora kanālam savienos troksni neatkarīgi no tā, cik labi ir kontakti. Plānojiet atdalīšanu no paša sākuma.
Slīdes gredzena norādīšana pēdējā.Kamēr korpuss ir nostiprināts, slīdgredzena izvēle ir ierobežota, izvēloties piemērotāko, nevis labāko. Iesaistiet to dizaina pārskatā tajā pašā posmā, kurā ir motors un kamera.
Bieži uzdotie jautājumi
Vai pārbaudes robotiem vienmēr ir nepieciešams slīdēšanas gredzens?
Nē. Ja rotējošajam modulim ir jāpārvieto tikai ierobežots loks -, parasti mazāks par ±270 grādiem -, pareizi novērtēta elastīga kabeļa apkalpošanas cilpa var būt vieglāka un lētāka. Slīdgredzeni kļūst nepieciešami, ja ir nepieciešama nepārtraukta 360 grādu rotācija vai ja kabeļa nogurums no atkārtotas savīšanas pārsniegtu projekta uzturēšanas budžetu.
Kāda veida slīdēšanas gredzens ir vislabākais rotējošai kameras galvai?
Lielākajai daļai panoramēšanas un 360 grādu pārbaudes kameru izmantošanas gadījumu ir paredzēta neliela kapsulas vienība, kuras ārējais diametrs ir no 12 līdz 22 mm ar 6–12 shēmām. Ja kamera pārraida HD-SDI vai Gigabit Ethernet, pārbaudiet, vai ierīce ir kvalificēta šim konkrētajam protokolam, nevis tiek uzskatīta par vispārēju signāla kanālu.
Vai kompakts slīdēšanas gredzens var pārraidīt Ethernet, USB vai HD video?
Jā, bet dizainam tas ir skaidri jāatbalsta. Gigabit Ethernet nepieciešami kontrolēti pretestības kontakti un cieša pāru maršrutēšana; HD-SDI pieļauj vāju signāla apstrādi daudz mazāk nekā analogo video; USB 3.0 ir visprasīgākais no trim, un tas parasti virza dizainu uz hibrīdu vai īpaši izstrādātu ierīci. Pārbaudiet, vai piegādātājs ir izmērījis acu{4}}parauga datus vajadzīgajam protokolam.
Cik mazs var būt kompakts slīdēšanas gredzens?
Ražošanas kapsulas slīdgredzeni sākas aptuveni 5–7 mm OD ar divām ķēdēm. Tālāk dizains kļūst pielāgots, un pašreizējā reitinga un darbības laika kompromisi kļūst ievērojami-. Tipiskam 100 mm-diametra cauruļu robotam 12–22 mm OD kapsula ir vispiemērotākā vieta.
Kā izvēlēties slīdēšanas gredzenu kanalizācijas pārbaudes robotam?
Sāciet ar IP reitingu. Kameras-sānu blokam ir nepieciešams vismaz IP65, lai veiktu šļakatu un augsta spiediena{3}}tīrīšanu, un spoles-puses vai iegremdētās ierīces parasti ir nepieciešams IP67 vai IP68. Pārbaudiet, vai kabeļa izeja un savienotājs atbilst šim novērtējumam. Pēc tam kameras signāla veidam atbilstošs izmērs - vairums mūsdienu kanalizācijas rāpuļprogrammu izmanto HD-SDI vai Ethernet, kam abiem ir nepieciešami specifiski signāla{10}}novērtējuma kanāli.
Standarta daļa vai pielāgota konstrukcija?
Vispārējiem pārbaudes robotu projektiem standarta kataloga daļa ir piemērota, un parasti tai ir īsāks izpildes laiks. Apielāgota slīdēšanas gredzena konfigurācijair papildu inženierijas vērta, ja lietojumprogramma apvieno neparastus ierobežojumus -, piemēram, nestandarta OD, jauktu pneimatisko un elektrisko-cauruli vai lielu-kanālu-skaitu Ethernet un HD video komplektu.
Secinājums
Kompaktie slīdošie gredzeni nav “būtiski” katram pārbaudes robotam -, taču jebkurā platformā ar nepārtraukti rotējošu kameru, sensora tornīti vai piesaites spoli tie gandrīz vienmēr nonāk uz kritiskā ceļa. Pareizā iekārta atbilst mehāniskajam apvalkam, pārnēsā faktiskos izmantoto signālu veidus, griežas ar pietiekami zemu griezes momentu izvēlētajam motoram un izdzīvo reālo vidi paredzamo apgriezienu skaitu.
Visuzticamākais atlases process ir garlaicīgs: definējiet rotācijas profilu, kartējiet katru ķēdi, nosauciet katru signāla protokolu, bloķējiet IP reitingu videi un apstipriniet dizainu lauka apstākļos. Paveikts programmas sākumā, šis darbs parasti papildina dažas stundas. Gatavs vēlu, tas parasti tiek pārveidots.