카메라 짐벌, EO/IR 페이로드, LiDAR 장치 및 지향성 안테나는 종종 기체와 독립적으로 움직여야 합니다. 페이로드가 지속적으로 회전해야 하는 경우 기존 케이블 하네스는 결국 메커니즘을 비틀거나 조이거나 강제로 반대 방향으로 회전시킵니다. UAV 슬립 링은 회전 조인트 전체에 전기 경로를 생성하므로 페이로드가 회전하는 동안 전원, 제어 신호, 비디오 및 데이터가 연결된 상태를 유지할 수 있습니다.
어려운 부분은 회전 시스템에 "일종의 슬립 링"이 필요하다고 결정하는 것이 아닙니다. 실제 엔지니어링 작업은 회전식 인터페이스를 전기 채널, 데이터 프로토콜, 사용 가능한 공간, 허용 토크, 임무 환경 및 예상 서비스 수명에 맞추는 것입니다. 더 광범위한 애플리케이션 개요를 보려면 다음을 참조하세요.로봇, ROV 및 UAV용 신호 슬립{0}}링 솔루션.
UAV 슬립 링이란 무엇입니까?
슬립 링은 고정 구조물과 회전 구조물 사이에 전력이나 전기 신호를 전송하는 전기 기계 장치입니다. 일반적인 장치에는 전도성 링, 고정 접점 또는 브러시, 내부 리드 및 옵션 커넥터가 포함되어 있습니다. 접점은 로터가 회전할 때 회로를 유지합니다. 무그스슬립-링 기본 사항또한 데이터 버스, 케이블 유형, 케이블 길이, 데이터 속도, 허용 가능한 오류율, 크기, 회로 등급, 속도 및 작동 환경을 핵심 사양 입력으로 식별합니다.
슬립 링은 회전을 생성하지 않습니다. 모터, 베어링 및 짐벌 구조가 모션을 제공합니다. 슬립 링은 고정-에서-회전 경계를 넘어 필요한 전기 서비스만 전달합니다.
모든 드론에 슬립 링이 필요합니까?
아니요. 드론에는 전원, 신호 또는 데이터가 회전 인터페이스를 통과해야 하는 경우에만 슬립 링이 필요합니다.
지속적으로 회전하는 요 축이 일반적인 경우입니다. 제한된-각도 짐벌은 허용 각도, 굴곡 반경 및 케이블 수명이 허용되는 경우 관리형 케이블 루프를 대신 사용할 수 있습니다. 프로펠러도 회전하지만 이것이 모든 멀티로터에 슬립 링이 필요하다는 의미는 아닙니다. 결정적인 질문은 독립적인 전기 회로가 회전 조인트를 통과해야 하는지 여부입니다.
UAV 슬립 링이 일반적으로 사용되는 곳
카메라 및 EO/IR 짐벌
안정화된 카메라 또는 EO/IR 짐벌은 소형 회전 어셈블리에 카메라 전원, 히터 전원, 모터 회로, 위치 피드백, 제어 통신 및 비디오를 결합할 수 있습니다. 지속적인 요 회전을 통해 운전자는 하네스를 풀기 위해 짐벌을 거꾸로 뒤집을 필요가 없습니다.
LiDAR 및 매핑 페이로드
LiDAR 및 매핑 페이로드에는 기체와 페이로드가 모두 움직이는 동안 안정적인 센서 전력, 정확한 타이밍 및 지속적인 디지털 데이터가 필요할 수 있습니다. 이러한 시스템은 일반적인 "데이터 채널"을 갖는 것으로만 설명되는 것이 아니라 프로토콜 및 성능 요구 사항에 따라 지정되어야 합니다.
안테나 및 통신 어셈블리
지향성 안테나는 지상국, 다른 항공기 또는 위성 링크를 추적하기 위해 회전할 수 있습니다. 저주파-전력 및 제어 회로는 전기 접점을 통과할 수 있지만 고주파-주파수 RF 경로에는 전용 접점이 필요할 수 있습니다.고주파-회전 조인트또는 하이브리드 전기 및 RF 어셈블리.
첫 번째 결정: 슬립 링이 올바른 아키텍처인가?
- 회전은 제한되어 있으며 케이블 수명은 허용됩니다.회전식 전기 인터페이스를 추가하기 전에 관리형 케이블 루프를 고려하십시오.
- 지속적인 회전이 필요하며 중앙 통로가 없습니다.콤팩트캡슐 슬립 링평가할 첫 번째 아키텍처인 경우가 많습니다.
- 샤프트, 광학 경로 또는 기타 서비스가 중심을 통과해야 합니다.평가하다관통-구멍 슬립 링.
- 축 높이가 심각하게 제한됩니다. a 팬케이크 슬립 링적합할 수 있지만 직경, 접촉 형상 및 토크는 여전히 검토가 필요합니다.
- 로터리 인터페이스는 호스트 메커니즘에 직접 구축되어야 합니다. a 별도의 슬립-링 어셈블리더 많은 통합 자유를 제공할 수 있습니다.
- 페이로드는 전력을 RF, 섬유, 공기 또는 유체와 결합합니다.하이브리드 또는 맞춤형 로터리 인터페이스를 고려해보세요.
이 결정 경로는 기계 아키텍처의 범위를 좁히지만 최종 모델을 선택하지는 않습니다. 전기 부하, 데이터 무결성, 토크, 환경 및 수명주기는 여전히 표준 장치가 적합한지 여부를 결정합니다.
모델을 선택하기 전에 채널 매트릭스 구축
총 와이어 수로 시작하지 마십시오. 모든 회로가 수행하는 작업과 수행 방법을 기록하는 채널 매트릭스를 구축합니다.
| 채널정보 | 무엇을 정의해야 할까요? | 왜 중요한가요? |
|---|---|---|
| 힘 | 공칭 전압, 최대 전압, 연속 전류 및 시동 또는 피크 전류 | 소형화를 방지하고 모든 회로에 불필요한 전류 용량 할당을 방지합니다. |
| 제어 신호 | 프로토콜, 로직 레벨, 쌍 배열 및 차폐 | 시끄러운 모터 또는 히터 회로로부터 민감한 제어 경로를 분리하는 데 도움이 됩니다. |
| 비디오 및 데이터 | 정확한 프로토콜, 데이터 속도, 임피던스, 케이블 유형, 케이블 길이 및 허용 오류율 | 전기적 연속성만으로는 통신의 신뢰성을 입증할 수 없습니다. |
| 그라운드와 쉴드 | 접지 아키텍처, 쉴드 종단 및 섀시 연결 | 잡음이나 접지 전류 문제를 일으킬 수 있는 모호성을 줄입니다- |
| 중복성 및 예비품 | 필수 중복 접점 및 실제로 유용한 예비 회로 | 크기, 질량 및 비용에 대한 신뢰성의 균형을 유지합니다. |
예시적인 EO/IR 짐벌 채널 매트릭스
다음 값은 측정된 제품 데이터나 특정 모델에 대한 권장 사항이 아닌 가상의 엔지니어링 예입니다.
| 기능 | 예시적 요구사항 | 선택의 의미 |
|---|---|---|
| 카메라 파워 | 24VDC, 1.5A 연속 | 적절한 열 및 전압 마진을 갖춘 전용 전원 회로를 사용하십시오. |
| 제{0}}제빙 또는 히터 부하 | 12VDC, 2A 피크 | 안정된 상태 값만이 아닌 최대 부하를 지정- |
| 기본 비디오/데이터 | 1000BASE-T 이더넷 | 적격 이더넷 경로를 사용하고 전체 링크를 검증하세요. |
| 짐벌 제어 | CAN 버스 | 의도한 쌍 배열 및 차폐 전략 유지 |
| 위치 참조 | 낮은-레벨 센서 신호 | 가능하면 모터 및 히터 경로에서 민감한 회로를 분리하십시오. |
| 기계적 필요성 | 지속적인 요 회전, 센터 보어 없음 | 스루홀 디자인보다는 컴팩트한 캡슐 아키텍처로 시작- |
이 예는 "8개의 전선"이 충분한 요청이 아닌 이유를 보여줍니다. 공급업체는 각 회로의 기능과 성능이 필요하며, UAV 팀은 회로가 최종 짐벌 내부에서 어떻게 상호 작용하는지 이해해야 합니다.
로터리 인터페이스를 데이터 프로토콜과 일치시키세요
고속-데이터는 일반 배선으로 취급되어서는 안 됩니다. "이더넷 채널"이라는 문구는 의도된 구현, 속도, 케이블, 커넥터 및 허용 가능한 오류 성능을 포함하지 않는 한 여전히 불완전합니다. IEEE 802.3은 다양한 물리적 계층 속도와 미디어 전반에 걸쳐 이더넷을 포괄하므로 정확한 PHY와 링크 배열이 중요합니다. 참조IEEE 802.3 이더넷 표준 정보더 넓은 표준 맥락을 위해.
| 서비스 | 공급업체가 알아야 할 사항 | 검증 초점 |
|---|---|---|
| CAN 또는 RS-422/485 | 프로토콜, 쌍 배열, 종료, 데이터 속도 및 차폐 | 회전 및 방향 변경 시 통신 안정성 |
| 이더넷 | 10/100/1000BASE-T 또는 기타 PHY, 케이블 카테고리, 임피던스, 길이 및 커넥터 | 전체 하네스를 통한 링크 안정성, 패킷 오류 및 성능 |
| HD-SDI 또는 동축 비디오 | 비디오 표준, 동축 유형, 커넥터 및 케이블 길이 | 모션 중 이미지 연속성 및 링크 마진 |
| USB | USB 생성, 케이블 구성, 커넥터 및 예상 처리량 | 열거, 전달 안정성 및 반복 동작 |
| RF 또는 섬유 | 주파수 또는 파장, 대역폭, 커넥터 및 손실 예산 | 일반적인 접촉 연속성이 아닌 전문적인 로터리-관절 성능 |
이더넷을 탑재한 소형 UAV의 경우 특수 제작된-설계를 검토하세요.기가비트 이더넷 슬립 링예비 구리 회로가 링크를 보존할 것이라고 가정하는 대신. 동축 비디오의 경우 특정 애플리케이션-HD-SDI 슬립 링보다 관련성이 높은 출발점을 제공합니다.
Moog의 공식 이더넷 슬립{0}링 지침은 삽입 손실, 반사 손실 및 누화를 신호{1}}대-잡음 성능과 비트 오류율에 영향을 미치는 매개변수로 식별합니다. 따라서 전체 회전 링크가 임무를 수행할 만큼 충분히 신뢰할 수 없는 경우에도 연속성 테스트를 통과할 수 있습니다.이더넷 및 고화질-슬립-링 안내추가 컨텍스트를 제공합니다.
비행 및 안정화에 영향을 미치는 기계적 요구 사항
크기와 질량
허용 가능한 외경, 전체 길이, 필요한 보어 및 질량을 정의합니다. 하우징 내부에 맞는 장치는 여전히 무게 중심을 이동시키거나 짐벌 튜닝에 영향을 미칠 만큼 회전 관성을 증가시킬 수 있습니다.
시작 및 실행 토크
페이로드가 정지 상태에서 움직이기 시작할 때 시작 토크가 중요합니다. 느린 추적 중에는 실행 토크와 토크 변화가 중요합니다. 과도하거나 일관되지 않은 드래그는 모터 부하를 증가시키고 저-속도 안정화를 더욱 어렵게 만들 수 있습니다. 토크 측정 방법과 인용된 값이 관련 온도, 속도 및 씰 구성에 적용되는지 문의하십시오.
속도 및 모션 프로필
최대 rpm만으로는 완전한 설명이 아닙니다. 장기간 천천히 회전하는 감시 짐벌은 가속, 후진, 일시 정지를 반복하는 매핑 페이로드와 마모 패턴이 다릅니다. 지속적인 회전, 진동, 방향 변경, 체류 시간 및 예상 임무 주기를 설명합니다.
환경 및 수명주기 요구 사항
"야외", "견고한" 또는 "항공우주 등급"과 같은 모호한 용어를 측정 가능한 조건으로 바꾸십시오. 작동 및 보관 온도, 충격, 진동, 먼지, 물, 응축, 염분 노출, 고도 또는 압력 및 예상 서비스 수명을 정의합니다.
IEC 60529는 IP 코드를 사용하여 고체 물체 및 액체에 대한 인클로저의 보호를 분류하며 등급은 정의된 검증 테스트와 연결됩니다. 그만큼IP 등급에 대한 IEC 설명유용한 기본 참조 자료입니다. 사이트별-지침은 다음에 대한 설명을 검토하세요.슬립-링 IP 등급직접적인 노출이 예상되는 경우 대표자방수 슬립-링 디자인.
사용 가능한 가장 높은 밀봉 수준을 자동으로 선택하지 마십시오. 밀봉 수준이 높은 장치는 크기나 토크가 증가할 수 있는 반면, 밀봉되지 않은 장치는 주변 짐벌이 적절한 보호 기능을 제공하지 않을 경우 취약할 수 있습니다. 인클로저와 슬립 링은 하나의 시스템으로 평가되어야 합니다.
수명주기 요구 사항은 작동 시간, 회전 또는 임무 주기로 표현되어야 하며 실제 동작 프로필과 연결되어야 합니다. 이 가이드에 요약된 요소는 다음과 같습니다.슬립-링 수명논의를 구조화하는 데 도움이 될 수 있지만 최종 수명 주장은 선택한 디자인의 검증된 데이터에서 나와야 합니다.
표준 또는 맞춤형 UAV 슬립 링?
| 질문 | 표준 디자인 | 맞춤형 디자인 |
|---|---|---|
| 기존 봉투가 맞나요? | 사용 가능한 치수와 장착이 허용될 때 가장 좋습니다. | 공간이 비정상적으로 작거나 불규칙하거나 통합된 경우 유용합니다. |
| 회로 조합이 가능한가요? | 기존 전력 및 신호 옵션이 채널 매트릭스와 일치할 때 작동합니다. | 비정상적인 전류, 프로토콜, 차폐 또는 이중화 조합에 유용합니다. |
| 커넥터와 리드 출구가 허용됩니까? | 표준 리드 또는 커넥터가 어셈블리에 맞으면 더 빨라집니다. | 커넥터 제품군, 리드 길이 또는 출구 방향을 제어해야 할 때 유용합니다. |
| 환경이 이미 포함되어 있습니까? | 적격 등급이 임무와 일치할 때 적합 | 밀봉 시 유용하며 재료, 온도 또는 추적성을 맞춤화해야 합니다. |
| 프로그램의 절충안은 무엇인가요?-? | 일반적으로 개발 노력이 적습니다. | 엔지니어링, 프로토타입 및 검증 작업이 필요할 수 있음 |
맞춤화는 맞춤 부품이 자동으로 더 좋다는 가정이 아니라 측정 가능한 격차로 정당화됩니다. 채널 매트릭스, 형상, 토크, 커넥터 또는 환경 요구 사항을 충족하는 카탈로그 장치가 없는 경우 다음을 중심으로 구조화된 토론을 시작하십시오.맞춤형 슬립 링.
완전한 회전 어셈블리 검증
케이블 길이, 커넥터 종단, EMI, 기계적 정렬 불량, 온도 또는 진동으로 인해 구성 요소가 벤치 연속성 검사를 통과하더라도 최종 페이로드에서 여전히 실패할 수 있습니다. 따라서 테스트는 가능할 때마다 대표적인 짐벌, 하네스 및 통신 장비를 사용해야 합니다.
- 전기 부하 확인:임무에서 동시에 사용하지 않는 한 한 번에 하나의 회로가 아닌 모든 연속 및 최대 부하를 테스트하십시오.
- 실제 모션 프로필을 통해 회전:느린 추적, 최대 속도, 반복 반전 및 체류 기간이 포함됩니다.
- 연속성만 테스트하는 것이 아니라 데이터를 테스트합니다.비디오 안정성, 링크 삭제, 패킷 오류 또는 비트 오류를 적절하게 모니터링합니다.
- 시동 및 작동 토크 측정:필요한 경우 관련 온도와 환경 노출 후에 반복하십시오.
- 대표적인 환경 테스트 적용:프로그램에 정의된 진동, 충격, 온도 및 오염 조건을 사용합니다.
- 지구력 주기 실행:계획된 간격으로 전기 성능, 토크 및 물리적 상태를 검사합니다.
- 구성을 고정합니다.부품 개정, 핀아웃, 회전자/고정자 방향, 장착, 커넥터, 리드 라우팅 및 허용 기준을 문서화합니다.
이 가이드는슬립 링을 테스트하는 방법초기 테스트 계획 논의를 지원할 수 있지만{0}}합격/실패 제한은 UAV 프로그램 및 선택한 제품 사양에서 나와야 합니다.
일반적인 장애 증상 및 확인 사항
| 징후 | 가능한 원인 | 유용한 점검 |
|---|---|---|
| 회전 중 간헐적인 비디오 | 접촉 불안정, 임피던스 불연속, 케이블 또는 커넥터 문제 | 전체 하네스를 통해 비디오 및 오류 성능을 모니터링하면서 회전합니다. |
| 반전 중 이더넷 링크가 끊어집니다. | 일시적인 접촉 동작, 누화, 종단 또는 케이블 이동 | 반복되는 방향 변경을 테스트하고 링크 및 패킷 오류를 기록합니다. |
| 더 높은 짐벌 모터 전류 | 과도한 토크, 정렬 불량, 씰 드래그 또는 베어링 부하 | 설치 전후 토크 및 모터 전류 측정 |
| 센서 채널의 잡음 | 접지 불량, 전원 회로의 차폐 또는 결합 부족 | 동시 부하 시 차폐 종단 및 테스트 회로 검토 |
| 환경 테스트 후 성능 저하 | 오염, 밀봉 실패, 마모 또는 재료 변경 | 전기, 데이터 및 토크 테스트를 반복하고 어셈블리를 검사합니다. |
UAV 슬립-링 공급업체를 평가하는 방법
- 프로토콜 증거:정확한 데이터 프로토콜이나 기술적으로 동등한 구성이 검증되었습니까?
- 테스트 방법:공급업체가 연속성, 데이터 무결성, 토크 및 수명을 측정하는 방법을 설명할 수 있습니까?
- 기계적 데이터:시동 토크, 작동 토크, 질량, 공차 및 장착 한계가 문서화되어 있습니까?
- 환경적 증거:밀봉, 온도, 진동 및 재료 요구 사항이 정의된 테스트와 연결되어 있습니까?
- 추적성:개정 관리, 검사 기록 및 승인된 대체품이 관리됩니까?
- 변경 지원:공급업체가 구성 제어를 잃지 않고 새로운 커넥터, 채널 또는 봉투 변경 사항을 평가할 수 있습니까?
- 생산 준비:프로토타입, 검증 및 생산 검사 책임이 명확합니까?
공급업체의 문서화된품질-관리 프로세스애플리케이션별 증거를 대체하기보다는 기술 제안을 뒷받침해야 합니다.-
RFQ에 포함할 정보
- UAV 유형, 페이로드 기능 및 고정-~-회전 경계
- 연속 회전, 제한된 회전 또는 진동 동작
- 전압, 연속 전류, 피크 전류 및 기능이 포함된 채널 매트릭스
- 정확한 데이터 및 비디오 프로토콜, 케이블 구성, 케이블 길이 및 커넥터
- 최대 직경, 길이, 보어, 질량 및 토크
- 속도, 방향-변화 패턴 및 예상 임무 주기
- 작동 및 보관 온도, 충격, 진동, 먼지, 물 및 부식 노출
- 필요한 서비스 수명, 중복성, 추적성 및 승인 테스트
- 프로토타입 수량, 생산 추정 및 목표 일정
완전한 요구 사항 패키지를 통해 엔지니어링 팀은 기존 설계가 적합한 경우 이를 권장하고 그렇지 않은 경우 실제 사용자 정의 요구 사항을 식별할 수 있습니다.
FAQ
Q: UAV 슬립 링이 전력과 데이터를 동시에 전송할 수 있습니까?
답: 그렇습니다. 특정 전기 및 신호 요구 사항에 맞게 회로를 설계하고 배열하면 전원, 제어, 비디오 및 데이터가 하나의 어셈블리를 공유할 수 있습니다. 민감한 채널에는 제어된 임피던스, 차폐 또는 더 높은-전력 회로로부터의 분리가 필요할 수 있습니다.
Q: 드론 짐벌에는 어떤 유형의 슬립 링이 가장 적합합니까?
A: 캡슐 디자인은 짐벌이 콤팩트하고 중앙 통로가 필요하지 않을 때 먼저 평가되는 경우가 많습니다. 관통-홀 장치는 샤프트, 광학 경로 또는 기타 서비스가 중심을 통과해야 하는 경우 더 적합합니다. 최종 선택은 여전히 토크, 데이터, 환경 및 수명주기에 따라 달라집니다.
Q: 맞춤형 디자인은 언제 고려해야 합니까?
A: 봉투, 질량, 토크, 회로 조합, 프로토콜, 커넥터, 밀봉, 수명 또는 추적 가능성에 대한 측정 가능한 요구 사항을 충족하는 표준 제품이 없는 경우 맞춤화를 고려하십시오.
Q: 이더넷이나 HD 비디오는 어떻게 테스트해야 합니까?
A: 의도한 케이블, 커넥터, 속도 및 동작 프로필을 사용하여 전체 회전 링크를 테스트하십시오. 저항이나 연속성 검사에만 의존하기보다는 링크 안정성, 비디오 연속성, 패킷 또는 비트 오류를 측정하세요.
Q: 슬립-링 공급업체는 언제 프로젝트에 참여해야 합니까?
A: 짐벌 엔벨로프 이전에는 커넥터 배열과 하네스 라우팅이 고정되어 있습니다. 조기 검토를 통해 두 팀 모두 더 자유롭게 표준 아키텍처를 사용하거나 불필요한 재설계 없이 집중적으로 변경할 수 있습니다.
결론
오른쪽 UAV 슬립 링은 시스템 수준에서 선택됩니다. 전기 서비스가 실제로 연속 회전 연결부를 통과해야 하는지 확인하는 것부터 시작하십시오. 그런 다음 아키텍처나 제품 모델을 비교하기 전에 채널 매트릭스, 프로토콜 요구 사항, 기계적 엔벨로프, 토크, 환경 및 수명 주기를 정의합니다.
강력한 제안은 사용 가능한 회로 수뿐만 아니라 실제 임무 프로필을 통해 설계가 어떻게 전력, 데이터 및 기계적 성능을 보존할 것인지 설명해야 합니다. 요구사항이 준비되면,엔지니어링 팀에 문의표준-제품 검토 또는 집중적인 맞춤 평가를 위한 채널 매트릭스 및 통합 제한이 있습니다.