FlovBot portal za hidrodinamička istraživanja

Rezultati ovog istraživanja koriste se, između ostalog, za optimizaciju dizajna automobila, brodova i aviona. Do sada su se vetrotuneli često koristili u dinamici fluida za određivanje sila koje deluju na pokretne objekte. Nedostatak ove metode je što se merenja vrše konstantnim brzinama protoka. U praksi se, međutim, automobili, avioni i čamci uvek kreću različitim brzinama i ubrzanjima. Da bismo unapredili naše razumevanje hidrodinamike, poželjno je sprovesti fundamentalna istraživanja o objektima koji se kreću nekonstantnim brzinama i sa samoodređenim kretanjem. Upravo to omogućava FlovBot. Dizajniran je za pomeranje objekata kroz visok, prozirni rezervoar za vodu dimenzija 5 k 2 k 2 metra uz precizno prikupljanje podataka i merenja protoka i sila.

Impulzivni tokovi

„Istraživanje impulsivnih tokova je relativno novo“, kaže Gertjan Mulder, vođa projekta za FlovBot u okviru odeljka za mehaniku fluida. „Već smo imali malu, jednostavnu postavku za ovo, ali želeli smo da budemo u mogućnosti da uradimo više u pogledu brzine, ubrzanja i trzaja. Za ovo istraživanje važno je biti u stanju da pratite precizne puteve. To je moguće sa novim FlovBot-om kojim upravlja SINUMERIK. Tačnost CNC kontrole je posebno važna jer sistemi sa više osa moraju precizno pratiti jedni druge.“

Doktorski kandidat Jesse Reijtenbagh sprovodi prve testove sa FlovBot-om za svoje istraživanje. „Radi upravo ono što želimo“, kaže on oduševljeno. „Možemo se kretati u različitim pravcima i lako precizno programirati brzinu i ubrzanje. Budući da možemo istovremeno raditi sa više osa, možemo imati kamere i osvetljenje da prate objekat kroz rezervoar za vodu. Na taj način ne propuštamo nijedan detalj. Informacije o silama, pozicijama i drugim podacima čuvaju se u jednoj datoteci. Ovo nam pomaže da uspostavimo veze između sile i brzine. Kvalitet podataka je odličan, tako da ne moramo da koristimo filtere u obradi signala. Zahvaljujući visokoj preciznosti FlovBota, možemo, na primer, proučavati savršene pokrete krila leptira i ptica. Još uvek imamo mnogo toga da naučimo od prirode!“

Od suštinskog je značaja da istraživači mogu da prikupe veliku količinu podataka o merenju u kratkom vremenskom periodu: sile koje deluju na ispitni objekat, zajedno sa brzinama, ubrzanjima i položajima. Proces prikupljanja podataka ne sme uticati na tačnost pokreta. Iz tog razloga, svi podaci o merenju prikupljaju se na Industrial Edge uređaju. Korišćenjem namenskog uređaja procesor u valjku SINUMERIK nije izložen dodatnom opterećenju, a prikupljanje podataka ne utiče na brzinu upravljanja. The Industrial Edge radi besprekorno sa kontrolerom. Podaci, i sa kontrolera i sa terenskih komponenti, čuvaju se sinhrono i na visokoj frekvenciji i mogu se preuzeti putem sigurne veze sa bilo koje lokacije. Za analizu istraživači koriste aplikaciju Analiziraj moj radni del/snimanje.

Gertjan: „Lako možemo sami odlučiti kada podatke treba, a ne treba čuvati. Pomoću FlovBot-a izvodimo mnoge testove uzastopno. Nije potrebno skladištiti podatke između dva merenja. Kao rezultat toga, Edge prikuplja samo korisne podatke o merenju. Ovo nam omogućava da lako analiziramo podatke u mnogim različitim eksperimentima, omogućavajući nam da brzo uspostavimo korelacije između izmerene sile i pređenog puta.

Tehnička implementacija

Marcel de Pagter, menadžer projekta u kompaniji Batenburg JB Sistems, opisuje zanimljiv i izazovan proces: „Za nas je ovo bio prvi projekat koji je koristio novi SINUMERIK ONE i prvi put je ovaj sistem kontrole primenjen na tako složenu aplikaciju. Da bismo postigli ovaj krajnji rezultat, blisko smo sarađivali sa uključenim partnerima. Tokom projekta fokusirali smo se prvenstveno na softver, e-inženjering, instalaciju i implementaciju komponenti vezanih za bezbednost.“
Uz podršku kompanije Siemens, Batenburg JB Sistems je optimalno iskoristio SINUMERIK kontrolni sistem. Da bi vreme puštanja u rad bilo što kraće, Batenburg JB Sistems je digitalno pripremio, simulirao i testirao mnoge aspekte koristeći SINUMERIK ONE Digital Twin softver.

Trenutno FlovBot ima 23 sinhrono operativne ose kojima upravlja jedan SINUMERIK kontroler. Broj ose će se u bliskoj budućnosti dodatno proširiti dodavanjem dva 6-osna robota. „FlovBot pomera granice onoga što je moguće sa sistemom upravljanja Sinumerik“, kaže Frank de Korte. „Ni ovo nije bio standardni projekat za Siemens, ali smo od samog početka bili sigurni da je ono što je TU Delft tražio moguće sa Sinumerik kontrolnim sistemom. Ono što je ovde postignuto ne može se uraditi ni sa jednim drugim sistemom kontrole i zato smo na to veoma ponosni.“ Mulder ga takođe opisuje kao uspešan projekat: „Ciljali smo na najveću tačnost i možemo meriti još preciznije nego što smo se nadali. Pored toga, uprkos složenosti FlovBota, operacija je intuitivna i jednostavna za upotrebu. Zahvaljujući osovinama za automatsko praćenje, FlovBot je takođe jednostavan za programiranje.