Роботизация промышленной радиографии без реконструкции КРЗ

В данном проекте роботизированная архитектура позволила расширить возможности действующей рентгеновской лаборатории и адаптировать ее под новые производственные задачи без строительства новой камеры радиационной защиты.
 

Объект контроля
 

Объектом контроля являются крупногабаритные промышленные изделия различных типоразмеров. Проектом предусмотрена возможность работы с изделиями размером до 1400 × 1400 × 1400 мм и массой до 1 тонны.
 

Типовые объекты контроля

При таких габаритах основная сложность заключается не только в размещении изделия внутри КРЗ. Для выполнения радиографического контроля необходимо обеспечить точное взаимное положение изделия, источника излучения и приемника изображения, а также возможность доступа к различным зонам изделия.
 

Задача клиента и описание проблемы
 

Существующая камера радиационной защиты была спроектирована под первоначальную производственную программу. Однако по мере развития производства изменилась номенклатура изделий.

Именно с такой задачей к нашим специалистам обратилось промышленное предприятие: существующая камера радиационной защиты (КРЗ) не полностью закрывает текущие потребности предприятия.

  1.    Необходимо обеспечить возможность работы с крупногабаритными изделиями различных типоразмеров, при этом существующая камера капитального строительства уже являлась ограничением.
  2.    Демонтаж или строительство нового защитного сооружения означали бы значительные капитальные вложения, длительную остановку производственного участка и повторное прохождение комплекса согласовательных процедур.
 

Требования к решению
 

Новая система должна была обеспечить:

   •    возможность контроля изделий размерами до 1400×1400×1400 мм и массой до 1 тонны; 
   •    автоматизированное позиционирование объекта контроля, источника излучения и приемника изображения; 
   •    высокую точность взаимного позиционирования всех элементов системы; 
   •    безопасную работу оборудования в условиях ограниченного пространства камеры; 
   •    возможность дальнейшего расширения сценариев контроля без капитальной реконструкции лаборатории.
 

Анализ возможных вариантов реализации
 

На первом этапе были рассмотрены классические варианты автоматизации промышленной радиографии.

Линейные координатные системы и манипуляторы позволяют реализовать точное перемещение, однако при увеличении количества направлений движения требуют дополнительного рабочего пространства и усложняют компоновку. 

Поворотные столы с линейными осями обеспечивают изменение положения изделия, но их кинематические возможности ограничены заранее заданной схемой движения.

Увеличение размеров КРЗ решает проблему пространства наиболее прямолинейно, но требует реконструкции капитального сооружения, дополнительных затрат и повторного прохождения согласовательных процедур.

Анализ показал, что для данной задачи требовалась система, способная обеспечить многоосевое пространственное перемещение в пределах существующего объема камеры.

Поэтому в качестве базовой концепции была выбрана распределенная роботизированная архитектура.
 

Наше решение
 

В основу комплекса была положена концепция распределенной роботизированной кинематики, при которой функции позиционирования распределены между тремя промышленными роботами и системой линейного перемещения объекта контроля.

Два робота обеспечивают синхронное перемещение источника ионизирующего излучения и приемника изображения, сохраняя неизменную геометрию рентгенографической схемы на протяжении всего процесса контроля. 

Третий робот отвечает за пространственное позиционирование объекта контроля, обеспечивая доступ к различным участкам изделия без изменения расположения остальных элементов комплекса. Для работы с крупногабаритными изделиями используется стол на рельсовом ходу с линейным перемещением и возможностью непрерывного вращения.
 

Проектное решение

Ключевым элементом проекта стала роботизированная кинематика. Благодаря шести степеням свободы промышленные роботы выполняют сложные пространственные перемещения в ограниченном объеме камеры, заменяя несколько линейных механизмов и сохраняя полезное рабочее пространство.
 

Реализация проекта

При проектировании также были смоделированы рабочие зоны всех исполнительных механизмов. Для комплекса предусмотрены интеллектуальная система предотвращения столкновений, ограничение рабочих зон, безопасные режимы программирования и автоматический переход роботов в безопасное состояние при открытии камеры. 
 

Практические результаты для предприятия
 

Предлагаемая архитектура позволяет модернизировать существующую рентгеновскую лабораторию без строительства новой камеры биологической защиты. 

Что получает предприятие в результате внедрения:

  •    увеличение функциональности существующей рентгеновской лаборатории без реконструкции камеры; 
  •    возможность контроля более широкой номенклатуры изделий на одном комплексе; 
  •    снижение зависимости качества контроля от действий оператора; 
  •    повышение уровня промышленной и радиационной безопасности; 
  •    возможность масштабирования системы за счет программной модернизации; 
  •    рациональное использование производственных площадей и существующей инфраструктуры.

Вместо строительства новой камеры при изменении производственной программы предприятие получает комплекс, который можно адаптировать под новые задачи преимущественно программными средствами.
 

Заключение
 

Задача показала, что роботизированная архитектура позволяет эффективнее использовать ограниченное пространство камеры радиационной защиты, обеспечивая высокую точность позиционирования, безопасность и гибкость комплекса. Современные промышленные роботы становятся инструментом рациональной организации рабочего пространства и основой для дальнейшего развития цифровых рентгеновских лабораторий.

Одной из задач роботизации в промышленной радиографии является создание более гибкой, безопасной и эффективной системы неразрушающего контроля, способной адаптироваться к изменяющимся требованиям современного производства.