辐射环境专用伺服云台设计及关键技术

发布时间：2021-10-16 13:07

　　针对核工业热室内建立视频监控系统的需求,提出了一种辐射环境专用的高精度伺服云台方案:云台采用双层箱体结构,能带动摄像头进行双自由度旋转变位;设置了快插离合机构,使云台作为独立模块工作并能通过机械手进行快速拆装;对电气元件进行了耐辐射改进,组建了能在高辐射环境中可靠工作的闭环伺服控制系统;利用谐波减速原理优化了传动结构、减小了设备体积和惯量,以提高运动及定位精度;利用导电滑环布线,将电缆完全屏蔽于云台内部,并在云台连续转动时能防止电缆缠绕;为核工业自动化设备提供了模块化快换结构方案和维修性设计思路。 

【文章来源】：机床与液压. 2020,48(22)北大核心

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【部分图文】：

绕Z轴回转传动简图

下面对关键传动部件进行校核,以其中一组直齿轮副为例,齿轮的传动强度主要包括齿根弯曲强度和齿面接触疲劳强度[9]。根据传动简图可计算出各级齿轮传递的力矩为Ti,若齿轮分度圆直径为d,压力角为α,单个啮合齿的受力分析如图5所示,齿轮在啮合位置所承受的切向力Ft、径向力Fr和齿面正压力Fn分别为{ F t =2Τ/d F r =F t tanα F n =F t /cosα

热室内的设备电气布线问题比普通工业环境更显复杂,导线应优选材料、合理屏蔽,尽量少暴露于辐射环境中。针对上述特点选择的布线方案如图6所示。摄像头线缆通过导电滑环1连入云台上箱体;导电滑环1的线缆和上箱体的电机线缆汇合后,通过导电滑环2引入云台下箱体;与下箱体内电机线缆汇合后,通过快插离合机构内的线缆插头与支座上的线缆插座对接,引导到云台外;线路最终从支座内部连接到热室外[10]。从而解决了绕Y和Z轴无限连续旋转时线路缠绕的问题,实现了支座与云台之间的电气快插连接;整个系统使用的线缆和电气元件都具备防辐射功能,并且被屏蔽在不锈钢外壳内部,确保不受核辐射破坏。5 结论

【参考文献】：
期刊论文
[1]核电站放射性轻微污染物料的清洁解控[J]. 郭喜良,徐春艳,冯文东,高超,杨卫兵,岳增强,熊扣红,熊小伟,安鸿翔.  辐射防护. 2014(02)
[2]变电站巡检机器人云台设计及动力学仿真[J]. 曹涛,王明瑞,孙大庆,杨墨,王飞.  制造业自动化. 2012(09)

硕士论文
[1]巡检机器人云台结构设计及其指针仪表识读技术[D]. 朱柏林.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[2]多旋翼无人机用单载荷光电稳定平台结构设计[D]. 王纯阳.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[3]高精度伺服云台的机械结构与控制系统研究[D]. 富晓杰.浙江大学 2014
[4]谐波减速器的结构力学分析[D]. 王建军.国防科学技术大学 2011



本文编号：3439860