CZ32525U1 - Zařízení krytu průmyslové kamery - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení krytu průmyslové kamery s chlazeným vnitřním prostorem napojeným na studený výstup vírové trubice.

Dosavadní stav techniky

Monitorování nebo měření výrobních procesů často vyžaduje práci průmyslových kamer v náročných podmínkách. Příkladem je měření parametrů hutních výrobků nebo monitorování důlní činnosti. Kamery musí pracovat v silně prašném prostředí a za vysoké teploty nebo v exteriéru, kde jsou vystaveny vlivům počasí. Proto jsou kamery umístěny v krytech. Pokud má měřicí systém trvale dodávat přesná data optického (fotogrammetrického) měření, je nutno udržovat uvnitř krytu konstantní teplotu, a to i při změně vnějších podmínek. Tím se eliminuje riziko dilatace komponent kamery a objektivu a optický systém je chráněn před dekalibrací.

V současné době se k udržování teploty uvnitř ochranného krytu kamery nejčastěji používá vodní, vzduchové nebo termoelektrické chlazení (Peltierův článek). Každé má své výhody a nevýhody; volí se s ohledem na podmínky, ve kterých bude kamera pracovat.

Pro použití v těžkých výrobních halách, např. v hutních provozech a slévárnách, se jeví jako obzvláště výhodné chlazení prostřednictvím vírové trubice (vortex tube) napojené studeným výstupem na kryt kamery. Stlačený vzduch vstupuje tangenciálně do komory vírové trubice, která je opatřena clonou. Vlivem expanze a dalších faktorů dochází k rotaci vzduchu podél vnitřní stěny trubice. Část tohoto vzduchu vystupuje z trubice ven přes jehlový ventil (kuželku) jako horká frakce. Zbývající vzduch je tlačen zpět středem proudu vzduchu, kde předává teplo vnější vrstvě vzduchu a při výstupu na opačném konci trubice dosáhne extrémně nízké teploty. Vírová trubice přitom neobsahuje žádné pohyblivé komponenty a je proto bezporuchová a vhodná pro dlouhodobé nasazení v průmyslu. Oproti chlazení vodou je instalace jednodušší, zejména v případech, kdy jsou kamery umístěny ve výšce. Nejsou nutná čerpadla, přičemž k dispozici bývá téměř vždy přívod stlačeného vzduchu. Chladicí výkon lze ovlivnit volbou typu vírové trubice a nastavením trubice (poměrem studené a teplé frakce).

Chlazené ochranné kryty průmyslových kamer opatřené vírovou trubicí uvádí na trh několik zahraničních výrobců. Jejich ochranné kryty však neumožňují aktivní řízení kamery společně s řízením teploty uvnitř krytu, resp. automatickou reakci na změnu vnitřních a vnějších tepelných podmínek.

Technické řešení si klade za úkol navrhnout zařízení krytu průmyslové kamery, které by kontinuálně zajišťovalo konstantní teplotu ve vnitřním prostoru krytu v závislosti na měnících se okolních podmínkách a zároveň real-time komunikaci kamery s externí řídící stanicí, nebo autonomní řízení bez externí řídící stanice.

Podstata technického řešení

Uvedený úkol řeší zařízení krytu průmyslové kamery, jehož chlazený vnitřní prostor je napojen na studený výstup vírové trubice, do které je přiváděn stlačený vzduch. Podstata zařízení spočívá v tom, že kryt je opatřen teplotním převodníkem s teplotními senzory uvnitř a vně krytu, přičemž teplotní převodník je propojen s relé k ovládání elektromagnetického ventilu, který řídí přívod stlačeného vzduchu do vírové trubice.

- 1 CZ 32525 U1

Teplotní převodník může být s relé připojen přes sběrnici k minipočítači, na který je připojena i kamera, přičemž minipočítač je opatřen zařízením ke komunikaci s externí řídicí stanicí.

Teplotní převodník též může být s relé připojen přes sběrnici k minipočítači, na kterém je připojena i kamera, přičemž minipočítač je vybaven k autonomnímu řízení kamery a relé.

V jiném provedení je teplotní převodník s relé připojen přes sběrnici do USB HUBu, na kterém je rovněž připojena kamera, přičemž USB HUB zajišťuje komunikaci s externí řídicí stanicí.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresu, na kterém obr. 1 představuje schéma výhodného zapojení jednotlivých součástí zařízení uvnitř krytu, obr. 2 je schéma zapojení celého zařízení krytu průmyslové kamery, obr. 3 a 4 jsou axonometrické pohledy na sestavu konkrétního provedení krytu průmyslové kamery s odejmutým pláštěm krytu, a to obr. 3 částečné zepředu a obr. 4 částečně zezadu.

Příklady uskutečnění technického řešení

Jak je zřejmé ze schématu podle obr. 1, je v krytu 1 souose umístěna kamera 2 s objektivem 3. Kamera 2 je napojena na minipočítač 4 propojený se sběrnicí 5. Na sběrnici 5 je rovněž napojen teplotní převodník 6, který má teplotní senzory 7, 8, tj. termočlánky, a to senzor 7 uvnitř krytu 1 a senzor 8 vně krytu T Prostřednictvím sběrnice 5 je teplotní převodník 6 napojen na relé 9 ovládající elektromagnetický ventil 10 na přívodu stlačeného vzduchu do vírové trubice 11 umístěné vně krytu 1, jak je zřejmé z obr. 2. Minipočítač 4 je opatřen zařízením ke komunikaci s řídicí stanicí umožňující současnou správu jednoho či několika takto vybavených krytů současně.

V případě použití jednoho zařízení kamerového krytu bez externí řídící stanice, může řídicí systém minipočítače 4 zajišťovat autonomní řízení kamery 2, teplotního převodníku 6 a relé 9.

Na obr. 2 je schematicky celkové uspořádání zařízení krytu průmyslové kamery. Na cestě stlačeného vzduchu ze zdroje 12 do vírové trubice 11 se nacházejí: vzdušník 13, vysoušeč 14 vzduchu, elektromagnetický ventil 10, filtr 15 a uzávěr 16 s manometrem. Proud stlačeného vzduchu se dělí, přičemž část vstupuje do vírové trubice 11 ve směru šipky, viz obr. 3 a 4, část je vedena k ofukování čelního skla 17 krytu 1. Studený vzduch ze studeného konce vírové trubice 11 proudí zadním víkem krytu 1. do vnitřního prostoru krytu 1, horký vzduch odchází z vírové trubice 11 směrem dopředu. V předním čele krytu 1 jsou zpětné ventily 18, které odvádějí ohřátý chladicí vzduch z vnitřního prostoru krytu 1. Pro lepší chlazení kamery 2 je její zadní strana opatřena chladicími výstupky 19 (žebry), které jsou omývány studeným vzduchem proudícím proti nim do vnitřního prostoru krytu T

Navržený klimatizovaný kryt 1 využívá princip Ranque-Hilshovy vírové trubice. Vstupní stlačený vzduch je ve vírové trubici 11 rozdělen na teplý a studený proud. Studený proud vzduchu slouží jako chladicí medium vstupující do krytu 1 s kamerou 2. Toto řešení je zvláště vhodné do těžkých výrobních hal, kde se stlačený vzduch běžně užívá pro pohon pneumatických strojů. Typem vírové trubice 11 a jejím nastavením (změnou poměru průtoků teplým a studeným koncem) je možno ovlivnit chladicí výkon. Předložené řešení užívá trubici Vortec 106-8-H o výkonu 117 W a je vhodné pro vnější teploty do 100 °C a maximální teplotu stlačeného vzduchu 43 °C. Kryt 1 je osazen termočlánky, které monitorují teplotu uvnitř a vně krytu 1. Podle aktuální teploty uvnitř krytu 1 je řízen přívod stlačeného vzduchu a tedy chladicí výkon tak, aby byla teplota udržována v rozsahu, který je nastaven uživatelem nebo řídicím systémem.

Kryt i je vyroben z nerezového materiálu. K válcovému tělu krytu 1 jsou prostřednictvím přírub namontovány přední víko s borosilikátovým čelním sklem 17 a zadní víko. Součástí předního

-2CZ 32525 U1 víka je konzola pro přívod vzduchu k ofukování čelního skla 17. Na zadním víku je namontována konzola pro uchycení vírové trubice 11. Uvnitř krytu 1 je konzola pro montáž kamery 2, objektivu 3 a dalších komponent pro monitorování teploty. Na zadním víku jsou konektory pro přívod elektrické energie.

Průmyslová využitelnost

Navržený kryt 1 je optimálním řešením pro ochranu průmyslových kamer, které pracují v blízkosti pecí, kovaných polotovarů apod. Předpokládá se jeho zařazení do portfolia nabízených strojů, systémů a doplňkového příslušenství pro kovárny v mezinárodním měřítku.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (4)

1. Zařízení krytu průmyslové kamery (2), jehož chlazený vnitřní prostor je napojen na studený výstup vírové trubice (11), do které je přiváděn stlačený vzduch, vyznačující se tím, že kryt (1) je opatřen teplotním převodníkem (6) s teplotními senzory (7, 8) uvnitř a vně krytu, přičemž teplotní převodník (6) je propojen s relé (9) k ovládání elektromagnetického ventilu (10) řídícího přívod stlačeného vzduchu do vírové trubice (11).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplotní převodník (6) je spolu s relé (9) připojen přes sběrnici (5) k minipočítači (4), na který je připojena i kamera (2), přičemž minipočítač (4) je opatřen zařízením ke komunikaci s externí řídicí stanicí.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplotní převodník (6) je spolu s relé (9) připojen přes sběrnici (5) k minipočítači (4), na kterém je připojena i kamera (2), přičemž minipočítač (4) je vybaven k autonomnímu řízení kamery (2) a relé (9).

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplotní převodník (6) je spolu s relé (9) připojen přes sběrnici (5) do USB HUB, na kterém je rovněž připojena kamera (2), přičemž USB HUB je uzpůsoben k zajišťování komunikace s externí řídicí stanicí.