IT202100005678A1 - SYSTEM OF CONTAINMENT AND CALIBRATION OF ELECTRONIC DEVICES OF A DIAGNOSTIC SYSTEM FOR PANTOGRAPHS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione dal titolo: of the patent for an invention entitled:
?Sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi? ?System of containment and calibration of electronic devices of a diagnostic system for pantographs?
La presente invenzione ? relativa ad un sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi. The present invention ? relating to a containment and calibration system for electronic devices of a diagnostic system for pantographs.
In particolare, la presente invenzione ? relativa ad un sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi, del tipo utilizzato nelle locomotive, vagoni di metropolitana, e treni elettrici ad alta velocit?. In particular, the present invention ? relating to a system for containing and calibrating the electronic devices of a pantograph diagnostic system, of the type used in locomotives, subway cars, and high-speed electric trains.
Com?? noto, il pantografo ? un organo che permette, sui veicoli ferroviari, la ricezione dell'energia elettrica da una linea aerea soprastante allo scopo di alimentarne le apparecchiature come i motori, il riscaldamento elettrico, il condizionamento e tutti gli eventuali dispositivi ausiliari di bordo. Il pantografo viene utilizzato principalmente dalle locomotive elettriche ferroviarie e tranviarie, ma trova impiego anche negli apparecchi mobili di preriscaldamento e precondizionamento dei vagoni viaggiatori e in alcune ferrovie anche per le attrezzature di alcune vetture ristorante. ? composto da un parallelogramma a bracci snodabili che, nel vertice superiore, sorregge un pattino denominato strisciante realizzato con materiali resistenti agli agenti atmosferici, con basso coefficiente d'attrito e con buona conducibilit? elettrica. Inoltre, il pantografo viene montato sul tetto dei veicoli ferroviari, su un telaio isolato e collegato, mediante cavo ad alto isolamento, a dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni accidentali e quindi ai circuiti di utilizzazione di bordo. Negli ultimi anni vengono costruiti sempre pi? mezzi di trazione interoperabili, adatti cio? alla circolazione su reti alimentate con tensioni e correnti differenti, con caratteristiche costruttive della catenaria diverse o con differente sagoma limite elettrica. Ci? ha comportato la necessit? di utilizzare dei sistemi di rilevamento e controllo del buon funzionamento del pantografo, per monitorare anche il suo stato di usura. How?? known, the pantograph ? a device that allows, on railway vehicles, the reception of electrical energy from an overhead line in order to power the equipment such as engines, electric heating, air conditioning and all possible on-board auxiliary devices. The pantograph is mainly used by electric railway and tramway locomotives, but it is also used in the mobile preheating and preconditioning equipment of passenger wagons and in some railways also for the equipment of some restaurant cars. ? composed of a parallelogram with articulated arms which, in the upper vertex, supports a sliding block called sliding made with materials resistant to atmospheric agents, with a low coefficient of friction and with good conductivity? electric. Furthermore, the pantograph is mounted on the roof of the railway vehicles, on an insulated frame and connected, by means of a high insulation cable, to the protection devices against accidental overvoltages and therefore to the on-board use circuits. In recent years are built more and more? interoperable means of traction, suitable cio? to circulation on networks powered with different voltages and currents, with different constructive characteristics of the overhead contact line or with different electrical limit gauge. There? resulted in the need to use detection and control systems for the proper functioning of the pantograph, to also monitor its state of wear.
Un? area di interesse dell?automazione ? la robotica industriale, ovvero la scienza che studia, progetta e controlla sistemi automatizzati in grado di sostituire l?uomo in alcuni processi produttivi. A? automation? area of interest? industrial robotics, i.e. the science that studies, designs and controls automated systems capable of replacing man in some production processes.
I robot vengono impiegati nell?automazione flessibile, perci? devono garantire la multifunzionalit? e la possibilit? di essere riprogrammati. Alcuni robot noti sono di tipo seriale, in quanto il sistema meccanico ? composto da collegamenti rigidi, detti link, connessi in catena cinematica aperta e accoppiati da giunti. La struttura di tali manipolatori emula la fisionomia del braccio umano. Robots are used in flexible automation, therefore? must ensure multifunctionality? and the possibility? to be reprogrammed. Some known robots are of the serial type, as the mechanical system ? composed of rigid connections, called links, connected in an open kinematic chain and coupled by joints. The structure of these manipulators emulates the physiognomy of the human arm.
Altra tipologia di robot ? detta robot parallelo, presenta una struttura meccanica in catena cinematica chiusa. Un robot parallelo ? caratterizzato da una mobilit? ridotta e una complessit? di controllo elevata. Another type of robot? called parallel robot, it has a mechanical structure in a closed kinematic chain. A parallel robot? characterized by a mobility reduced and a complexity? of high control.
I robot seriali sono attualmente i pi? diffusi in quanto presentano un elevata mobilit?, precisione e dimensioni ridotte rispetto a robot di tipo paralleli. Le tecniche di modellazione, pianificazione e controllo del robot sono definite a partire dalla struttura del manipolatore, prescindendo dalla particolare applicazione in cui esso trova collocazione. Ci? permette un loro utilizzo in differenti applicazioni come ad esempio lucidatura, stampaggio ad iniezione, analisi di laboratorio, avvitatura, prelievo e posizionamento sensori, controllo qualit? ecc. Serial robots are currently the most? widespread as they have high mobility, precision and small size compared to parallel type robots. The modeling, planning and control techniques of the robot are defined starting from the structure of the manipulator, regardless of the particular application in which it is placed. There? allows their use in different applications such as polishing, injection molding, laboratory analysis, screwing, picking and positioning sensors, quality control? etc.
Sono inoltre noti sistemi di diagnostica di pantografi per unit? multiple elettriche, che pur essendo vantaggiosi sotto numerosi punti di vista soffrono del problema che i dispositivi elettronici subiscono vibrazioni e spostamenti tali da necessitare di periodiche calibrazioni. Are also known pantograph diagnostic systems for units? electric multiplexes, which despite being advantageous from many points of view suffer from the problem that the electronic devices undergo vibrations and displacements such as to require periodic calibrations.
Un primo esempio di sistema di calibrazione noti, ? descritto nel brevetto CN111604935 (A). Il sistema descritto ? un polso robotico sferico a due gradi di libert? di guida elettromagnetica e un suo metodo di controllo. Il polso sferico ha due gradi di libert? e guida elettromagnetica, le due estremit? di uscita di un giunto universale interno e un giunto universale esterno che passa attraverso lo stesso centro rotante sono collegate coassialmente e un permanente magnetizzante radiale il magnete in un servomeccanismo ? guidato direttamente da un momento magnetico servo coassiale in un campo magnetico rotante universale spaziale per realizzare oscillazioni laterali. Il polso del robot sferico a due gradi di libert? ? semplice e leggero nella struttura, ad alta efficienza di trasmissione, buone prestazioni statiche e dinamiche, velocit? di risposta. A prime example of a known calibration system, ? described in the patent CN111604935 (A). The system described ? a spherical robotic wrist with two degrees of freedom? of electromagnetic driving and its control method. Does the spherical wrist have two degrees of freedom? and electromagnetic guide, the two extremities? of an inner universal joint and an outer universal joint passing through the same rotating center are connected coaxially and a permanent radial magnetizing magnet in a servomechanism ? directly driven by a coaxial servo magnetic moment in a spatial universal rotating magnetic field to realize lateral oscillation. The wrist of the spherical robot with two degrees of freedom? ? simple and light in structure, high transmission efficiency, good static and dynamic performance, speed? of response.
Scopo della presente invenzione ? fornire un sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi tale da supportare tutti i dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi e al contempo consentire la loro calibrazione da remoto, avente caratteristiche tali da superare i limiti che ancora influenzano i sistemi descritti con riferimento alla tecnica nota. Purpose of the present invention? provide a containment and calibration system for electronic devices of a pantograph diagnostic system such as to support all the electronic devices of a pantograph diagnostic system and at the same time allow their remote calibration, having characteristics such as to overcome the limits still affecting the systems described with reference to the prior art.
Secondo la presente invenzione, viene realizzato un sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi, come definito nella rivendicazione 1. According to the present invention, a system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs, as defined in claim 1, is provided.
Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment is now described, purely by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:
- la figura 1 mostra una vista schematica di una navicella di contenimento del sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi, secondo l?invenzione; figure 1 shows a schematic view of a container container of the system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs, according to the invention;
- la figura 2 mostra una vista schematica di un sistema servomeccanico del sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi, secondo l?invenzione; figure 2 shows a schematic view of a servomechanical system of the system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs, according to the invention;
- la figura 3 mostra una seconda vista schematica di una navicella di contenimento del sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi, secondo l?invenzione; figure 3 shows a second schematic view of a container container of the system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs, according to the invention;
- la figura 4 mostra una vista schematica di supporti di una navicella di contenimento del sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi, secondo l?invenzione; figure 4 shows a schematic view of the supports of a container container of the system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs, according to the invention;
- la figura 5 mostra una terza vista schematica di una navicella di contenimento del sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi, secondo l?invenzione. figure 5 shows a third schematic view of a container container of the system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs, according to the invention.
Con riferimento a tali figure, e in particolare alla figura 1, un sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi ? mostrato. With reference to these figures, and in particular to figure 1, a system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs ? shown.
Il sistema comprende: The system includes:
-una navicella di contenimento 201 dei dispositivi elettronici di un sistema diagnostico; -a container 201 for containing the electronic devices of a diagnostic system;
- un sistema servomeccanico 202 di calibrazione dei dispositivi elettronici di un sistema diagnostico. - a servomechanical system 202 for calibrating the electronic devices of a diagnostic system.
Secondo un aspetto dell?invenzione, i dispositivi elettronici di un sistema diagnostico sono costituiti da: almeno un apparato di intercettazione, almeno un apparato illuminatore laser, un sistema di acquisizione ed un sistema di elaborazione. According to one aspect of the invention, the electronic devices of a diagnostic system consist of: at least one interception apparatus, at least one laser illuminator apparatus, an acquisition system and a processing system.
Secondo un aspetto dell?invenzione, la navicella di contenimento 201 ha profilo aerodinamico, ha forma tubolare con spessori differenti e comprende un prima porzione 201a configurata per contenere un primo telemetro, una seconda porzione 201b configurata per contenere un computer ed un puntatore laser, una terza porzione 201c configurata per contenere un secondo telemetro, ed una quarta porzione 201d configurata per contenere una telecamera ed avente asse inclinato di 45? rispetto all?asse principale della navicella di contenimento 201. According to one aspect of the invention, the container vessel 201 has an aerodynamic profile, has a tubular shape with different thicknesses and comprises a first portion 201a configured to contain a first range finder, a second portion 201b configured to contain a computer and a laser pointer, a third portion 201c configured to contain a second range finder, and a fourth portion 201d configured to contain a television camera and having an axis inclined at 45? with respect to the main axis of containment pod 201.
Secondo un aspetto dell?invenzione, la navicella di contenimento 201 ? realizzata in materiali compositi. According to one aspect of the invention, the containment vessel 201 is made of composite materials.
Secondo un aspetto dell?invenzione, la distanza tra l?obiettivo della telecamera ed il primo telemetro ? compresa tra 2.2 m e 1.8 m, preferibilmente pari a 2 metri. According to one aspect of the invention, the distance between the camera lens and the first range finder is between 2.2 m and 1.8 m, preferably equal to 2 metres.
Secondo un aspetto dell?invenzione il diametro della prima porzione 201a ? compreso tra 100 mm e 150 mm, preferibilmente pari a 120 mm; il diametro della seconda porzione 201b ? compreso tra 170 mm e 210 mm, preferibilmente pari a 190 mm, la lunghezza della seconda porzione essendo compresa tra 600mm e 400mm preferibilmente pari a 537mm ; il diametro della terza porzione 201c ? 100 mm e 150 mm, preferibilmente pari a 120 mm; il diametro della quarta porzione 201d ? compreso tra 70 mm e 150 mm, preferibilmente pari a 120mm. According to one aspect of the invention the diameter of the first portion 201a ? between 100 mm and 150 mm, preferably equal to 120 mm; the diameter of the second portion 201b ? between 170 mm and 210 mm, preferably equal to 190 mm, the length of the second portion being between 600mm and 400mm, preferably equal to 537mm; the diameter of the third portion 201c ? 100 mm and 150 mm, preferably equal to 120 mm; the diameter of the fourth portion 201d ? between 70 mm and 150 mm, preferably equal to 120mm.
Secondo un aspetto dell?invenzione la navicella di contenimento 201 comprende una pluralit? di supporti verticali 203a per l?ancoraggio della navicella di contenimento 201 ad un portale superiore. According to one aspect of the invention, the containment vessel 201 comprises a plurality of of vertical supports 203a for anchoring the container vessel 201 to an upper portal.
Secondo un aspetto dell?invenzione la navicella di contenimento 201 comprende inoltre almeno un supporto inclinato 203b con funzione di controvento. According to one aspect of the invention, the containment pod 201 further comprises at least one inclined support 203b with a bracing function.
I supporti verticali sono in metallo, preferibilmente in acciaio inossidabile, con configurazione variabile in funzione delle caratteristiche della zona di fissaggio. The vertical supports are made of metal, preferably stainless steel, with a variable configuration according to the characteristics of the fixing area.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema servomeccanico 202 di calibrazione dei dispositivi elettronici di un sistema diagnostico ha tre gradi di libert?. In particolare, il sistema servomeccanico 202 di calibrazione ?un robot di tipo seriale avente tre gradi di libert? che permette di disaccoppiare l?orientamento e il posizionamento di dispositivi elettronici presenti nel sistema diagnostico. Il sistema servomeccanico 202 di calibrazione ? un polso sferico costituito da tre giunti rotoidali i cui assi si intersecano in un punto comune, detto centro del polso (3DOF). According to one aspect of the invention, the servomechanical system 202 for calibrating the electronic devices of a diagnostic system has three degrees of freedom. In particular, the servomechanical calibration system 202 is a serial-type robot having three degrees of freedom. which allows you to decouple the orientation and positioning of electronic devices present in the diagnostic system. The 202 servomechanical calibration system ? a spherical wrist made up of three revolving joints whose axes intersect at a common point, called the center of the wrist (3DOF).
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema servomeccanico 202 di calibrazione comprende tre attuatori e due principali componenti strutturali: una pluralit? di staffe e shields con i quali si effettua il collegamento in serie dei giunti. ? possibile collegare sulla staffa terminale un qualsiasi dispositivo con una base avvitabile. According to one aspect of the invention, the servomechanical calibration system 202 comprises three actuators and two main structural components: a plurality of of brackets and shields with which the joints are connected in series. ? Any device with a screwable base can be attached to the end bracket.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema servomeccanico 202 di calibrazione dei dispositivi elettronici di un sistema diagnostico comprende una scheda elettronica programmabile. According to one aspect of the invention, the servomechanical system 202 for calibrating the electronic devices of a diagnostic system comprises a programmable electronic board.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema servomeccanico 202 di calibrazione dei dispositivi elettronici di un sistema diagnostico ? configurato per la calibrazione da remoto dei dispositivi elettronici ad esso collegati. According to one aspect of the invention, the servomechanical system 202 for calibrating the electronic devices of a diagnostic system ? configured for remote calibration of the electronic devices connected to it.
Il sistema servomeccanico 202 comprende un servomotore realizzato con materiali di alta qualit?. ? possibile installare vari sensori per completare una serie di nuovi lavori interattivi tramite il servo motore. The 202 servomechanical system includes a servo motor made of high-quality materials. ? You can install various sensors to complete a variety of new interactive work through the servo motor.
Secondo un aspetto dell?invenzione, al sistema servomotore 202 ? connessa una telecamera, configurata per realizzare l?analisi di immagini e comprendente un sensore a infrarossi o di un sensore di misurazione della distanza a ultrasuoni, interfacciabili con la scheda nucleo, il sistema servomeccanico 202 pu? rilevare gli ostacoli circostanti. According to one aspect of the invention, the servomotor system 202 is connected a camera, configured to perform the analysis of images and including an infrared sensor or an ultrasonic distance measurement sensor, interfaceable with the core board, the servomechanical system 202 can? detect surrounding obstacles.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema 100 comprende un dispositivo di comando da remoto mediante il quale un utente pu? inviare segnali al sistema servomeccanico 202, tali da regolare e calibrare la posizione dei dispositivi elettronici. According to one aspect of the invention, the system 100 comprises a remote control device by which a user can send signals to the servomechanical system 202, such as to adjust and calibrate the position of the electronic devices.
Vantaggiosamente, il sistema servomeccanico 202 di calibrazione presenta rendimento elevato; altissima precisione; sopportano i sovraccarichi; la coppia ? indipendente dal carico fino a un?alta velocit? di rotazione; manutenzione ridotte al minimo; Controllo con segnali di tipo PWM. Advantageously, the servomechanical calibration system 202 has a high efficiency; very high accuracy; they tolerate overloads; the couple ? independent of the load up to a?high speed? of rotation; minimal maintenance; Control with PWM type signals.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema 100 comprende sensori di prossimit?. According to one aspect of the invention, the system 100 comprises proximity sensors.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il sistema 100 comprende un sistema di ventilazione per dissipare il calore prodotto dai dispositivi elettronici presenti nella navicella di contenimento 201. According to one aspect of the invention, the system 100 comprises a ventilation system for dissipating the heat produced by the electronic devices present in the containment pod 201.
Secondo un aspetto dell?invenzione, l?apparato illuminatore laser attraverso una lente cilindrica, ? in grado di proiettare una linea coerente nella scena. According to one aspect of the invention, the laser illumination apparatus through a cylindrical lens, is able to project a coherent line in the scene.
Il sistema di acquisizione ? una telecamera, configurata per acquisire immagini della scena illuminata dalla linea laser. La telecamera ? posta ad una distanza b (baseline) nota. The acquisition system? a camera, configured to acquire images of the scene illuminated by the laser line. The camera ? placed at a known distance b (baseline).
Pertanto, il sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi secondo l?invenzione consente di calibrare da remoto i dispositivi elettronici di un sistema diagnostico. Therefore, the system for containing and calibrating electronic devices of a diagnostic system for pantographs according to the invention allows the electronic devices of a diagnostic system to be calibrated remotely.
Risulta infine chiaro che al sistema di contenimento e di calibrazione di dispositivi elettronici di un sistema diagnostico per pantografi qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall?ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that modifications and variations can be made to the containment and calibration system for electronic devices of a diagnostic system for pantographs described and illustrated without thereby departing from the protective scope of the present invention, as defined in the attached claims.
Claims (7)
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