Design and routing of detector services on a particle tracker

Abstract

The goal of this thesis was to do both the conceptual and the detailed design of the TB2S ladder services, and to validate the feasibility of the design with a mock-up -prototype. Concurrently to support the design process, the aim was to investigate and pilot the usage of novel design tools and to utilize the best practices obtained from the latest research done in the field.

The design process started by investigating the solutions used in the structures of the previous detector and establishing the different constrains and driving factors for the new design. After that the routing concept was laid down, and the detail design was done. Solutions for all the pigtails and octopus/naked-fanout routings were detailly modelled, and accessory parts were designed. Usage of an advanced CATIA add-on specialized for cabling design was piloted during the design process with perspective of expanding the usage in the organization. Finally, a mock-up -prototype demonstrating functionality of all the service features was constructed, and several studies related to space envelopes and ease of assembly were performed.

The project goals were met successfully, as the service design was finalized, and its feasibility was validated with positive results. Several issues initially obstructing the routing were overcome without generating additional problems to the affiliated constructions. Valuable benchmarking was done, and information of the design methods and tools was investigated and reported in the literature review for similar design projects in the future. Novel design tools were successfully utilized during the process, and great amount of potential in escalating the usage in the organization level was recognized.

Tämän diplomityöprojektin tavoitteena oli suunnitella TB2S ladder -rakenteeseen liittyvien sähkökaapeleiden, optisten kuitujen ja jäähdytysputkien reititys, sekä niiden tarvitsemat tukirakenteet, ja validoida suunnittelutyö prototyypin avulla. Suunnittelutyön tukena oli tarkoitus tutkia ja pilotoida nykyaikaisia suunnittelutyökaluja, ja hyödyntää parhaita menetelmiä ja käytäntöjä alalla tehdystä viimeisimmästä tutkimuksesta.

Suunnittelutyö alkoi tutkimalla edellisessä detektorissa käytetyt vastaavat ratkaisut, ja tunnistamalla kohdetta koskevat rajoitteet sekä tärkeimmät vaatimustekijät. Tämän jälkeen todettiin paras reitityskonsepti, jonka pohjalta kokonaisvaltainen suunnittelutyö tehtiin. Reititysratkaisut sekä saparoille että johtosarjoille mallinnettiin, ja reititystä tukevat komponentit suunniteltiin. Edistyksellistä kaapelointisuunnitteluun erikoistunutta CATIA-lisäosaa hyödynnettiin suunnittelutyössä, ja sen laajempia käyttömahdollisuuksia organisaatiossa pohdittiin. Lopuksi rakennettiin reititysten funktionalisuutta demonstroiva prototyyppi, ja useita tilarajoitteisiin ja kokoonpantavuuteen liittyviä tutkimuksia suoritettiin sen avulla.

Diplomityöprojektin tavoitteet saavutettiin onnistuneesti, kun suunnittelutyö saatiin päätökseen ja sen soveltuvuus todistettiin kelvollisin tuloksin. Useita alkutilanteessa olleita ongelmia saatiin ratkaistua monimutkaistamatta muuta rakennetta tai aiheuttamatta uusia ongelmia muilla kannoilla. Hyödyllistä vertailua ja selvitystyötä suunnittelutyötapoihin ja työkaluihin liittyen tehtiin, ja tulokset raportoitiin kattavasti kirjallisuuskatsauksessa tulevia samanlaisia suunnitteluongelmia varten. Edistyksellisiä suunnittelutyökaluja hyödynnettiin suunnittelutyön aikana, ja potentiaalia niiden laajempaan käyttöön organisaatiossa tunnistettiin.