Mechatronika

Inspekcja przewodów rurowych jest istotnym aspektem utrzymania instalacji w przemyśle. We wszystkich krajach tysiące kilometrów rurociągów transportują różnorodne ciecze, takie jak woda, ścieki, ropa naftowa. Aby zapewniony był swobodny przepływ cieczy oraz szczelność przed wyciekami mogącymi stwarzać różnego rodzaju zagrożenia, każdy rurociąg musi być utrzymany w dobrym stanie. Techniki inspekcyjne umożliwiają prowadzenie prac w trudno dostępnych fragmentach rurociągu. Można wyróżnić inspekcję prowadzoną przez personel stosowaną w rurociągach o dużej średnicy, polegającą na ręcznym wprowadzaniu narzędzi inspekcyjnych, takich jak kamery czy czujniki przeznaczone do badań nieniszczących, nadające się do krótkich odcinków rurociągów. Jednym z najlepszych rozwiązań jest jednak zastosowanie robota inspekcyjnego. Można wyróżnić dwa główne typy robotów stosowanych do inspekcji rurociągów. Pierwszy z nich jest używany do oceny stanu zewnętrznej części rur. Do jego głównych zadań można zaliczyć lokalizację pęknięć, wycieków lub korozji, co jest użyteczne w rurociągach transportujących płyny pod wysokim ciśnieniem. Roboty przeznaczone do zewnętrznej inspekcji rur mogą się poruszać na specjalnie zamontowanych prowadnicach, lub używając tylko powierzchni rury. Wśród robotów inspekcyjnych najczęstsze zastosowanie ma napęd gąsienicowy. W niniejszej monografii zdecydowano się na wybór tego właśnie napędu ze względu na jego predyspozycje do realizowania zadań inspekcyjnych. Jedną z głównych cech pojazdów gąsienicowych jest ich zdolność do względnie łatwego poruszania się po trudno dostępnym terenie, zarówno suchym, jak i podmokłym lub ośnieżonym. Pojazdy tego typu charakteryzują się także zdolnością do pokonywania wzniesień o względnie dużej wartości kąta nachylenia.

Skrypt ułatwia zapoznanie się z przemysłowymi elementami wykonawczymi i sterującymi z zakresu hydrauliki siłowej, pneumatycznych i elektrycznych układów napędowych. Osoba korzystająca z niego powinna uzyskać umiejętność zaprojektowania prostego układu sterującego – elektrycznego, hydraulicznego i pneumatycznego oraz opanować umiejętność lokalizacji niesprawności w prostych układach sterujących i napędowych.
 
Opis każdego z wykonywanych ćwiczeń poprzedzony jest podstawowymi wiadomościami z zakresu wiedzy związanej z wykonywanym tematem. Przedstawione zostały hydrauliczne i pneumatyczne elementy proporcjonalne (rozdzielacze i zawory ciśnieniowe), klasyczne elementy sterowania ciśnieniem oraz regulacyjne elementy dławieniowe w zastosowaniach hydraulicznych i pneumatycznych. Omówiono pompy zmiennej wydajności, zwłaszcza jednostki współpracujące z regulatorami ciśnienia oraz napędowe układy wielopompowe. Opisano także elektryczne układy napędowe i sterujące – zagadnienia związane z zastosowaniem sterowników PLC, użyciem typowych układów wejść/wyjść cyfrowych oraz typowe układy wejść/wyjść analogowych. Szczególną uwagę poświęcono zagadnieniom związanym z projektowaniem prostych mechatronicznych obwodów sterujących w technice elektrycznej, płynowej oraz programowej. Poruszono również tematy związane z projektowaniem bezpiecznych maszyn i instalacji.

Modelowanie i optymalizacja dyskretnych układów mechatronicznych.

Praca jest przeznaczona dla studentów, inżynierów oraz naukowców zajmujących się projektowaniem i badaniem zastosowania nowoczesnych metod sterowania urządzeniami mechatronicznymi. Zaprezentowano w niej zarówno liniowe, jak i nieliniowe modele serwonapędów elektrohydraulicznych oraz elektrycznych. Przedstawiono wybrane wyniki badań symulacyjnych i doświadczalnych, opisy i schematy stosowanych układów, podstawowe informacje niezbędne przy modelowaniu i projektowaniu komputerowych systemów sterowania manipulatorami z serwonapędami elektrohydraulicznymi, najważniejsze zagadnienia związane z teorią sterowania tego typu urządzeniami oraz strukturę układów sterowania. Sporo uwagi poświęcono także modnym obecnie zagadnieniom zastosowania materiałów inteligentnych do sterowania urządzenia-mi mechatronicznymi z serwonapędami elektrohydraulicznymi. Pokazano, w jaki sposób, korzystając między innymi z technik modelowania i symulacji, można wspomagać proces projektowania urządzeń mechatronicznych i ich sterowania. Podjęto też temat bezkontaktowej interakcji człowiek–maszyna z wykorzystaniem systemu wizyjnego oraz oprogramowania do sterowania wybranym urządzeniem mechatronicznym.

W monografii przedstawiono opis Szybkiej Wielobiegunowej Metody Elementów Brzegowych (SWMEB) zastosowanej w analizie przestrzennych układów liniowosprężystych. Wiedza o tej metodzie nie jest wystarczająco upowszechniona. W literaturze światowej niewiele jest opracowań książkowych poświęconych w całości SWMEB, a w literaturze krajowej w ogóle ich nie ma, zatem niniejsza monografia wypełnia tą lukę.