創新性監視進程的發展充分利用的測量與自動化技術和遙控技術,此外,機器人學技術也提高了各種檢查的可靠性、效率和成本效益。與此同時,對于單調又耗時的勞動密集型任務,它還可減輕技術人員的工作量。
RoboGasInspector由三個模塊構成:鏈傳動移動平臺、導航模塊和檢查模塊。注意該裝置頂部的FLIR GF320紅外熱像儀。 |
這是一項合作性研究計劃的起點。該計劃由卡塞爾大學機械工程系的AndreasKroll博士和Ludger Schmidt博士主持,并獲得了德國聯邦經濟技術部240萬歐元的補貼。
卡塞爾大學測量與控制技術系博士Andreas Kroll解釋道:“這個計劃的目的是開發和測試一種創新的帶有檢查機器人的人機系統。這些機器人具有遠程氣體測量和本地智能功能。
安全和效率
工業廠房(如化工廠、煉油廠、氣體壓縮站)的操作員將其員工和生產設施的安全放在。
在有毒或爆炸性氣體使用之處應格外小心謹慎。這正是化工行業、生物氣體工廠和天然氣供應商需采用嚴格檢查規范的原因。預防性檢查方案通常需要人員每天執行耗時的例行檢查程序。
執行這些定期檢查時,員工要檢查系統是否正常運轉,因此員工通常依靠自己的理解和經驗,而不使用測量技術。
對Andreas Kroll和LudgerSchmitt教授來說,對這套新系統的首先需滿足的要求是:它應該能夠執行自動化、無危險的檢查和監控,并且應能夠獨立應對問題。
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多傳感器檢查模塊:方位/俯仰云臺(1)裝有一臺熱像儀(2)、一臺活動的TDLAS測量儀器(3)、一個激光測距儀(4)、一部攝像機(5)和用于氣體可視化的FLIR GF320紅外熱像儀(6)。計算機和其他電氣/電子模塊安裝在配電箱(7)內。 | FLIR GF320在泄漏現場將不可見氣體可視化,泄漏氣體顯示為黑色煙霧。 |
執行諸如反復檢查等例行程序時,總會存在由于注意力不集中,不慎忽略潛在危險源的可能性。
因此,創新性檢查技術的發展,以及對操作員在技術系統管理方面的靈活性和表現的重視,不僅具有經濟意義,還可減輕人力執行重復性例行任務的工作量,提高各種檢查任務的覆蓋范圍。
初試身手
RoboGasInspector在卡塞爾大學的一間禮堂里展示。這款機器人獨自走完了一段檢查路徑,成功越過了各種障礙和一個斜坡。
在的檢查現場,這款機器人檢查了各種管道,發現了一處甲烷泄漏。在接下來的數月間,在實驗室環境中,這一成果被擴展應用于數平方公里的大型工業設施,其中包含了風和陽光以及系統運行產生的混合因素等環境因素。
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傳感器系統水平搖攝角度(俯視)和俯仰角度(下方側視) |
RoboGasInspector的驅動系統和導航
RoboGasInspector由三個模塊構成:鏈傳動移動平臺、導航模塊和檢查模塊,后者集成了FLIR GF320光學氣體紅外熱像儀。鏈傳動平臺裝有電力驅動裝置和常規電池。
導航模塊由2D激光掃描儀(正面和背面,對于在建筑物內部導航尤為重要)和一個用于戶外導航的GPS。RoboGasInspector不斷將待檢查的現場與數字地圖進行對比,使這臺鏈條驅動
檢查模塊
檢查模塊在方位/俯仰云臺裝置上集成了各種計量儀器,包括一個遠程甲烷泄漏探測器(RMLD),該探測器是基于一臺活動的可調諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)儀。它是通過一個紅外線激光器起作用:激光束投射到某個表面,被反射回來,然后測量其剩余強度。此外,檢查模塊上還安裝有FLIR GF320紅外熱像儀,以此將氣體可視化。
為了確保RoboGasInspector自身不會產生危險,其還裝配有內置氣體傳感器,該傳感器在爆炸下限(LEL)超過10%時關閉整個系統,從而防止可能引燃周圍環境的潛在危險。
獨立測量
機器人可獨立完成測量數據的處理和模式識別。RoboGasInspector還會自動執行路線檢查,并實施測量。盡管如此,機器人依然持續不斷地與控制室保持聯系,如有必要,可從控制室進行遠程控制。為此,方位/俯仰云臺測量模塊上還集成了一臺攝像機。但在正常運行模式下,RoboGasInspector獨立工作,只將所有測量數據通過WLAN傳送至控制室。
RoboGasInspector的現狀與未來
在此期間,系統原型在大量測試中所展示的用途和功能已給人們留下了深刻的印象。在測試中,驅動裝置、導航系統和補充傳感器系統表現出色。
在原本難以進入的場地,RoboGasInspector有助于獨立氣體檢漏和泄漏定位。此外,它還有助于避免在具有潛在危險的環境中投入人力進行檢查。但在部署于工業環境之前,還需要進一步的研發(例如在爆炸保護、軟件開發等方面),并且在部署于商業環境之前,無疑還必須澄清法律問題。盡管如此,自主移動氣體探測和泄漏定位機器人在今天已經成為可能,并可顯著提高安全性。