Pórtico FlowBot para investigação hidrodinâmica

Os resultados desta pesquisa são usados, entre outras coisas, para otimizar o design de carros, navios e aviões. Até agora, os túneis de vento eram frequentemente utilizados na dinâmica dos fluidos para determinar as forças que actuam em objetos em movimento. Uma desvantagem deste método é que as medições são feitas a velocidades de fluxo constantes. Na prática, no entanto, os carros, os aviões e os barcos movem-se sempre a velocidades e acelerações variadas. Para avançar a nossa compreensão da hidrodinâmica, é desejável realizar pesquisas fundamentais sobre objetos que se movem a velocidades não constantes e com movimento autodeterminado. Isso é exatamente o que o FlowBot torna possível. Foi concebido para mover objetos através de um tanque de água alto e transparente medindo 5 x 2 x 2 metros enquanto recolhe dados com precisão e mede o fluxo e as forças.

Fluxos impulsivos

“A investigação sobre fluxos impulsivos é relativamente nova”, diz Gertjan Mulder, líder do projeto do FlowBot na secção Fluid Mechanics. “Já tínhamos uma configuração pequena e simples para isso, mas queríamos poder fazer mais em termos de velocidade, aceleração e movimentos bruscos. Para esta pesquisa, é importante poder seguir caminhos precisos. Isto é possível com o novo FlowBot controlado por SINUMERIK. A precisão do controlo CNC é especialmente importante porque os sistemas de múltiplos eixos devem seguir-se com precisão.”

O candidato a doutoramento Jesse Reijtenbagh está a realizar os primeiros testes com o FlowBot para a sua pesquisa. “Faz exatamente o que queremos”, diz ele com entusiasmo. “Podemos mover-nos em diferentes direções e programar facilmente a velocidade e a aceleração com precisão. Porque podemos trabalhar com vários eixos simultaneamente, podemos fazer com que as câmaras e a iluminação sigam o objeto através do reservatório de água. Dessa forma, não perdemos um único detalhe. A informação sobre forças, posições e outros dados é armazenada num único ficheiro. Isso ajuda-nos a estabelecer ligações entre força e velocidade. A qualidade dos dados é excelente, por isso não precisamos de usar filtros no processamento de sinal. Graças à alta precisão do FlowBot, podemos, por exemplo, estudar os movimentos perfeitos das asas de borboletas e pássaros. Ainda temos muito a aprender com a natureza!”

É essencial que os investigadores consigam recolher uma grande quantidade de dados de medição num curto período de tempo: forças que actuam no objeto de teste, juntamente com velocidades, acelerações e posições. A exatidão da moção não deve ser afetada pelo processo de recolha de dados. Por esta razão, todos os dados de medição são recolhidos num dispositivo Industrial Edge. Ao utilizar um dispositivo dedicado, o processador no rolo de comando SINUMERIK não está sujeito a carga adicional e a recolha de dados não afeta a velocidade de controlo. O Industrial Edge funciona perfeitamente com o controlador. Os dados, tanto do controlador como dos componentes de campo, são armazenados de forma síncrona e em alta frequência e podem ser recuperados através de uma ligação segura a partir de qualquer local. Para análise, os investigadores utilizam a aplicação Analisar a minha peça de trabalho/captura.

Gertjan: “Podemos facilmente decidir por nós mesmos quando os dados devem e não devem ser armazenados. Com o FlowBot, realizamos muitos testes sucessivos. Não é necessário armazenar dados entre duas medições. Como resultado, o Edge recolhe apenas dados de medição úteis. Isto permite-nos analisar facilmente os dados em muitas experiências diferentes, permitindo-nos estabelecer rapidamente correlações entre a força medida e o caminho percorrido.”

Implementação técnica

Marcel de Pagter, gerente de projeto da Batenburg JB Systems, descreve um processo interessante e desafiador: “Para nós, este foi o primeiro projeto a usar o novo SINUMERIK ONE e a primeira vez que este sistema de controlo foi aplicado a uma aplicação tão complexa. Para alcançar este resultado final, trabalhámos em estreita colaboração com os parceiros envolvidos. Durante o projeto, focámo-nos principalmente no software, e-engenharia, instalação e implementação de componentes relacionados com a segurança.”
Com o apoio da Siemens, a Batenburg JB Systems fez o melhor uso do sistema de controlo SINUMERIK. Para manter o tempo de comissionamento o mais curto possível, a Batenburg JB Systems preparou, simulou e testou digitalmente muitos aspetos utilizando o software SINUMERIK ONE Digital Twin.

Atualmente, o FlowBot possui 23 eixos de funcionamento síncrono controlados por um único controlador SINUMERIK. O número de eixos será ainda mais expandido num futuro próximo com a adição de dois robôs de 6 eixos. “O FlowBot ultrapassa os limites do que é possível com o sistema de controlo Sinumerik”, diz Frank de Korte. “Este também não era um projeto padrão para a Siemens, mas estávamos confiantes desde o início que o que a TU Delft procurava era possível com o sistema de controlo Sinumerik. O que foi conseguido aqui não pode ser feito com nenhum outro sistema de controlo e, portanto, estamos muito orgulhosos disso.” Mulder também o descreve como um projeto de sucesso: “Visamos a mais alta precisão e podemos medir com mais precisão do que esperávamos. Além disso, apesar da complexidade do FlowBot, a operação é intuitiva e fácil de usar. Graças aos eixos de monitorização automática, o FlowBot também é fácil de programar.”