Cecuri de inovare

 

Date generale proiect

 

Titlul proiectului: Dezvoltarea unei platforme mobile multifunctionale pentru inspectie in conductele de apa

Program:  “Cecuri de inovare”, http://uefiscdi.gov.ro/articole/2859/Cecuri-de-inovare.html

Contract:  139CI/24.08.2012 din 24/08/2012     (PN-II-IN-CI-2012-1-0239)

Durata proiectului: august 2012-februarie 2013;

Conducator de proiect:   S.C. LEON GROUP CONSTRUCT S.R.L.

Furnizor de servicii: Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Mecanica, Departamentul de Mecatronica si Dinamica Masinilor

Obiective

Descrierea proiectului

Obiectivul principal: realizarea unei platforme mobile pentru inspectie in conductele de apa potabila si menajera.

Obiective specifice: 1. Proiectarea platformei; 2. Realizarea platformei; 3. Testarea platformei; 4. Optimizarea platformei 5. Diseminarea rezultatelor cercetării.

Informatii generale

Societatea comerciala Leon Group Construct activeaza in domeniul reabilitarilor de conducte prin tehnologii de tip “fara sapatura”, tehnologii utilizate datorita numeroaselor beneficii pe care le ofera. Propunerea de proiect are în vedere soluţionarea unor probleme intalnite in practica. Proiectul este important prin faptul ca se are in vedere o tema cu impact major atat asupra mediului cat si asupra societatii.

Pornind de la conceptul de inspectie video in conducte, se proiecteaza, analizeaza, testeaza si optimizeaza un robot mobil care sa intruneasca cerintele impuse. Tema aleasa este foarte complexa  necesitand cunostinte din domenii precum:

– mecanica: model 3D, construcţie robot, testare, masurare, optimizare;

– electronica: proiectarea modulelor de control si de putere;

– programare: algoritmi de control optimizati, culegere date;

– prelucrari de imagini cu scopul identificarii defectelor;

Produsul final va integra toate aceste aspecte. Specificul activitatii, experienta, resursele materiale si umane  justifica alegerea furnizorului de servicii.

Consideram proiectul ca fiind de interes general avand un impact semnificativ in domeniul alimentarii cu apa potabila si al retelelor de canalizare atat pe termen scurt (pentru remedierea defectiunilor detectate) cat si pe termen lung prin minimizarea impactului apelor uzate asupra mediului.

Rezultate

Faza 1

Obiectivul principal al proiectului este realizarea unei platforme mobile pentru inspecție în conductele de apă potabilă și menajeră.

Obiective specifice: proiectare, realizare, testare, optimizare platformă, diseminare.

Având în vedere numeroasele disfuncţionalităţi care se manifestă în domeniul alimentărilor cu apă şi al canalizărilor din România, pentru remedierea problemelor de bază de aici se impun o serie de măsuri, şi anume:

– reabilitarea şi modernizarea sistemelor de alimentare cu apă şi canalizare;

– accesul la tehnologii performante;

– formarea şi perfecţionarea continuă a personalului din sfera serviciilor de alimentare cu apă şi canalizare;

– colaborarea şi dezvoltarea relaţiilor cu firme de specialitate din alte ţări.

Construcția robotului

Prima etapa in proiectarea robotului de inspectie a fost asigurarea transmisiei. Într-o primă variantă motoarele folosite sunt Maxon 236649, cu puterea nominala de 15W, concepute pentru a fi utilizate in mediul industrial, avand un randament maxim de 79%. Miscarea este apoi transmisa printr-un reductor planetar 70:1, asamblat direct pe motor. Legatura cu axul de antrenare al rotii se face printr-un angrenaj conic 1:1. Proiectarea  structurii  mecanice  a  fost  realizată  cu  ajutorul  programului  SolidWorks, plecand de la dimensiunile interioare necesare pentru instalarea echipamentului de inspectie video. În continuare este prezentat ansamblul robotului în vedere explodată. Corpul robotului [2] a fost obținut  prin turnare, prelucrat apoi prin frezare petru obținerea canalelor și a găurilor necesare pentru asamblarea tuturor componentelor. Flanșa [4] și arborele [5]  au fost obținute prin strunjire, apoi găurire.

01

Vedere explodată cu structura mecanică

Arborele [6] pe care este montată roata [8] se sprinjină pe rulmentii [2], iar la exterior se afla semeringul [4] pentru a impiedica apa si umezeala sa intre in corpul robotului. Rulmentul [3] și semeringul [4] se află în interiorul flanșei [5] care este montată direct pe corpul robotului prin șuruburile [9]. Toate  elementele  se  asamblează  cu  șuruburi,  respectând  astfel  regula  modularității, impusă la începutul proiectării întregului sistem.

Faza 2

S-a realizat proiectarea mecanică a structurii şi a părţii de transmisie pentru robotul de inspecţie video. De asemenea, a fost proiectat şi algoritmul de control al motoarelor şi simulat în mediul Simulink. În continuare, în continuare, va fi prezentat modul în care s-a creat legătura între partea de comandă (operatorul uman) şi partea mobilă (robotul de inspecţie).

Controlul și comanda roboților de inspecție video se realizează de la distanță fie analogic, fie digital prin intermediul interfeței RS232 în timp real utilizând același calculator pe care se înregistrează imaginea video capturată de cameră robotului. De asemenea, prin intermediul calculatorului se realizează raportul de stare a conductei, raport generat în timpul inspecției, sau la finalul acesteia prin revizualizarea înregistrării video. Procedura de inspecție video diferă de la sistem la sistem, iar oamenii pot fi instruiți diferit, însă rapoartele finale trebuie să respecte anumite standarde.

Partea de asamblare mecanică şi obţinerea robotului final:

După proiectarea mecanică, s-a trecut la asamblarea modelului obţinut verificându-se astfel toţi paşii necesari pentru asamblarea finală. Au fost sesizate mici imperfecţiuni care s-au corectat ulterior şi astfel a fost posibilă trecerea la construirea efectivă a unui prototip.

02

Fig.6 Asamblarea modelului în format electronic

În următoarea imagine sunt înşiraţi paşii parcurşi până la obţinerea robotului final:

–          finisarea şi pregătirea corpului robotului pentru subansamble;

–          instalarea subansamblelor şi a elementelor de transmisie;

–          instalarea motoarelor;

–          instalarea camerei video şi a accesoriilor acesteia;

03

Fig.7 Paşii parcurşi până la obţinerea prototipului

04

Fig.8 Prototipul obţinut

Rezultate şi testarea sistemelor instalate

Primul test realizat a fost într-o conductă de diametru mic (250mm), iar dimensiunile de gabarit ale întregului robot i-au permis acestuia o poziţionare foarte bună în interior.

05

06

Fig.9 Teste cu conductă DN250

În continuare a fost testată funcționalitatea plăcuței de achiziție a gradului de înclinare prin montarea pe un robot de inspecție care a urmărit un traseu cu panta cunoscută (3-4%).

La generarea primului grafic, s-a constat faptul că datorită sensibilității crescute a robotului, există mult zgomot.

 

 

07

Fig.10 Raport înclinație – fără filtrare

Pentru eliminarea zgomotului apărut se poate face o filtrare soft, sau una hard direct pe plăcuța de achiziții. S-a ales varianta soft fiind cea care se implementează mai ușor. Astfel, după o filtrare soft, a rezultat următorul grafic:

08

Fig.11 Raport înclinație – cu filtrare

 

În funcție de necesitatea beneficiarului, se pot genera mai multe tipuri de grafic pe baza aceluiași set de date. Spre exemplu, în continuare este prezentat un grafic ce reprezintă lungimea inspectată în funcție de diferența de nivel.

09

Fig. 12 Lungime în funcție de diferența de nivel