Portalul FlowBot pentru cercetare hidrodinamică

Rezultatele acestei cercetări sunt utilizate, printre altele, pentru a optimiza proiectarea mașinilor, navelor și avioanelor. Până în prezent, tunelurile eoliene au fost adesea folosite în dinamica fluidelor pentru a determina forțele care acționează asupra obiectelor în mișcare. Un dezavantaj al acestei metode este că măsurătorile sunt luate la viteze constante de curgere. În practică, însă, mașinile, avioanele și bărcile se mișcă întotdeauna cu viteze și accelerații diferite. Pentru a avansa înțelegerea hidrodinamicii, este, prin urmare, de dorit să se efectueze cercetări fundamentale asupra obiectelor care se mișcă la viteze neconstante și cu mișcare autodeterminată. Exact asta face posibil FlowBot. Este conceput pentru a muta obiecte printr-un rezervor de apă înalt, transparent, care măsoară 5 x 2 x 2 metri, colectând cu precizie date și luând măsurători ale debitului și forțelor.

Fluxuri impulsive

„Cercetarea fluxurilor impulsive este relativ nouă”, spune Gertjan Mulder, lider de proiect pentru FlowBot în cadrul secțiunii Mecanica fluidelor. „Am avut deja o configurație mică și simplă pentru asta, dar am vrut să putem face mai multe în ceea ce privește viteza, accelerația și ticălosul. Pentru această cercetare, este important să puteți urma căi precise. Acest lucru este posibil cu noul FlowBot controlat de SINUMERIK. Precizia controlului CNC este deosebit de importantă, deoarece sistemele cu mai multe axe trebuie să se urmeze cu precizie.”

Candidatul la doctorat Jesse Reijtenbagh efectuează primele teste cu FlowBot pentru cercetarea sa. „Face exact ceea ce ne dorim”, spune el cu entuziasm. „Putem să ne deplasăm în direcții diferite și să programăm cu ușurință viteza și accelerația cu precizie. Deoarece putem lucra cu mai multe axe simultan, putem avea camere și iluminat să urmărească obiectul prin rezervorul de apă. În acest fel, nu pierdem niciun detaliu. Informațiile despre forțe, poziții și alte date sunt stocate într-un singur fișier. Acest lucru ne ajută să stabilim conexiuni între forță și viteză. Calitatea datelor este excelentă, deci nu este nevoie să folosim filtre în procesarea semnalului. Datorită preciziei ridicate a FlowBot, putem studia, de exemplu, mișcările perfecte ale aripilor fluturilor și păsărilor. Mai avem multe de învățat de la natură!”

Este esențial ca cercetătorii să poată colecta o cantitate mare de date de măsurare într-o perioadă scurtă de timp: forțe care acționează asupra obiectului testat, împreună cu viteze, accelerații și poziții. Acuratețea mișcării nu trebuie să fie afectată de procesul de colectare a datelor. Din acest motiv, toate datele de măsurare sunt colectate pe un dispozitiv Industrial Edge. Prin utilizarea unui dispozitiv dedicat, procesorul din rola de control SINUMERIK nu este supus unei sarcini suplimentare, iar colectarea datelor nu afectează viteza de control. La Industrial Edge funcționează perfect cu controlerul. Datele, atât de la controler, cât și de la componentele câmpului, sunt stocate sincron și la frecvență înaltă și pot fi preluate printr-o conexiune sigură din orice locație. Pentru analiză, cercetătorii folosesc aplicația Analyze my Workpiece/Capture.

Gertjan: „Putem decide cu ușurință pentru noi înșine când datele ar trebui și nu ar trebui stocate. Cu FlowBot, efectuăm multe teste succesiv. Nu este necesar să stocați date între două măsurători. Drept urmare, Edge colectează numai date utile de măsurare. Acest lucru ne permite să analizăm cu ușurință datele din multe experimente diferite, permițându-ne să stabilim rapid corelații între forța măsurată și calea parcursă.”

Implementare tehnică

Marcel de Pagter, manager de proiect la Batenburg JB Systems, descrie un proces interesant și provocator: „Pentru noi, acesta a fost primul proiect care utilizează noul SINUMERIK ONE și prima dată când acest sistem de control a fost aplicat unei aplicații atât de complexe. Pentru a obține acest rezultat final, am colaborat îndeaproape cu partenerii implicați. În timpul proiectului, ne-am concentrat în primul rând pe software, inginerie electronică, instalarea și implementarea componentelor legate de siguranță.”
Cu sprijinul Siemens, Batenburg JB Systems a utilizat în mod optim sistemul de control SINUMERIK. Pentru a menține timpul de punere în funcțiune cât mai scurt posibil, Batenburg JB Systems a pregătit, simulat și testat digital multe aspecte folosind software-ul SINUMERIK ONE Digital Twin.

În prezent, FlowBot dispune de 23 de axe care funcționează sincron controlate de un singur controler SINUMERIK. Numărul de axe va fi extins în viitorul apropiat prin adăugarea a doi roboți cu 6 axe. „FlowBot împinge limitele a ceea ce este posibil cu sistemul de control Sinumerik”, spune Frank de Korte. „Nici acesta nu a fost un proiect standard pentru Siemens, dar am fost încrezători încă de la început că ceea ce căutase TU Delft era posibil cu sistemul de control Sinumerik. Ceea ce s-a realizat aici nu poate fi realizat cu niciun alt sistem de control și, prin urmare, suntem foarte mândri de acest lucru.” Mulder îl descrie, de asemenea, ca pe un proiect de succes: „Am urmărit cea mai mare precizie și putem măsura chiar mai precis decât am sperat. În plus, în ciuda complexității FlowBot, operația este intuitivă și ușor de utilizat. Datorită axelor de urmărire automată, FlowBot este, de asemenea, ușor de programat.”