Hidrodinamik araştırmalar için FlowBot portalı

TU Delft çığır açan ve küresel olarak benzersiz bir sistem geliştirdi: FlowBot. Siemens teknolojisi sayesinde, bu portal sistemi, düzensiz hareket eden nesnelerin etrafındaki sıvı akışlarına ilişkin temel araştırmalar yapmak için gereken tüm esnekliği ve hassasiyeti sunar.

Bu araştırmanın sonuçları, diğer şeylerin yanı sıra, otomobillerin, gemilerin ve uçakların tasarımını optimize etmek için kullanılır. Şimdiye kadar, hareketli nesnelere etki eden kuvvetleri belirlemek için akışkanlar dinamiklerinde rüzgar tünelleri sıklıkla kullanılmıştır. Bu yöntemin bir dezavantajı, ölçümlerin sabit akış hızlarında alınmasıdır. Ancak pratikte arabalar, uçaklar ve tekneler her zaman değişen hızlarda ve hızlarda hareket eder. Hidrodinamik anlayışımızı ilerletmek için, bu nedenle sabit olmayan hızlarda ve kendi belirlediği hareketle hareket eden nesneler üzerinde temel araştırmalar yapılması arzu edilir. FlowBot'un mümkün kıldığı şey tam olarak budur. Verileri doğru bir şekilde toplarken ve akış ve kuvvetlerin ölçümlerini alırken, nesneleri 5 x 2 x 2 metre ölçülerinde uzun, şeffaf bir su deposunda hareket ettirmek için tasarlanmıştır.

Dürtüsel akışlar

Akışkanlar Mekaniği bölümündeki FlowBot proje lideri Gertjan Mulder, “Dürtüsel akışlarla ilgili araştırmalar nispeten yenidir” diyor. “Bunun için zaten küçük ve basit bir kurulumumuz vardı, ancak hız, hızlanma ve sarsıntı açısından daha fazlasını yapabilmek istedik. Bu araştırma için kesin yolları takip edebilmek önemlidir. Bu, kontrol edilen yeni FlowBot ile mümkündür. SINUMERIK. CNC kontrolünün doğruluğu özellikle önemlidir çünkü çoklu eksenli sistemler birbirini tam olarak takip etmelidir.”

Tam olarak istediğimizi yapar. Farklı yönlerde hareket edebilir ve hızı ve ivmeyi hassas bir şekilde kolayca programlayabiliriz.

Jesse Reijtenbagh, Doktora adayı, Delft Teknik Üniversitesi

Hassas kontrol

Gertjan, diğer projelerin yanı sıra, SINUMERIK kullanarak Delft'teki SAM|XL'de bir portal otomatikleştirmiş olan sistem entegratörü Batenburg JB Systems ile temasa geçti. SINUMERIK CNC kontrol sistemi ile hareket yollarını yüksek hassasiyetle programlamak mümkün olup, her pozisyon için hız ve ivmenin tam olarak belirlenmesini sağlar. Başlangıçta öncelikle torna tezgahları ve freze makineleri için tasarlanan bu kontrol sistemi artık giderek daha geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılmaktadır. Siemens Hollanda'da SINUMERIK ürün müdürü Frank de Korte, “Temelde bu FlowBot gibi tam olarak koordine edilmiş eksen hareketlerinin bir gereklilik olduğu her yerde” diyor. “Kontrol sistemimiz 31 eksene kadar yönetebilir. Bu, sistemin açıklığıyla birleştiğinde, onun gücüdür.” Gertjan: “Bizim için yol doğruluğu en önemli faktördü. Bu yüzden bir portal çözümü seçtik. Bu kontrol sistemi ile birleştirilmiş bir portal, 6 eksenli bir robottan çok daha hassas hareketler yapabilir. Bu, gelecekte çok daha iyi araştırma sonuçları verecektir.”

Article block image - ONE - Groundbreaking FlowBot gantry for hydrodynamic research

Doğru araştırma sonuçları

Doktora adayı Jesse Reijtenbagh, araştırması için FlowBot ile ilk testleri yapıyor. “Tam olarak istediğimizi yapıyor” diyor coşkuyla. “Farklı yönlerde hareket edebilir ve hızı ve hızlanmayı hassas bir şekilde kolayca programlayabiliriz. Aynı anda birden fazla eksenle çalışabildiğimiz için, kameraların ve aydınlatmanın nesneyi su deposundan takip etmesini sağlayabiliriz. Bu şekilde, tek bir ayrıntıyı kaçırmayız. Kuvvetler, konumlar ve diğer veriler hakkındaki bilgiler tek bir dosyada saklanır. Bu, kuvvet ve hız arasında bağlantılar kurmamıza yardımcı olur. Veri kalitesi mükemmel, bu nedenle sinyal işlemede filtre kullanmamıza gerek yok. FlowBot'un yüksek hassasiyeti sayesinde, örneğin kelebeklerin ve kuşların mükemmel kanat hareketlerini inceleyebiliriz. Doğadan öğrenecek çok şeyimiz var!”

Industrial Edge

Araştırmacıların kısa sürede büyük miktarda ölçüm verisi toplayabilmeleri önemlidir: test nesnesine etki eden kuvvetler, hızlar, ivmeler ve konumlar. Hareketin doğruluğu veri toplama sürecinden etkilenmemelidir. Bu nedenle tüm ölçüm verileri bir Industrial Edge cihazında toplanır. Özel bir cihaz kullanılarak SINUMERIK kontrol silindirindeki işlemci ek yüke maruz kalmaz ve veri toplama kontrol hızını etkilemez. The Industrial Edge denetleyici ile sorunsuz çalışır. Hem denetleyiciden hem de saha bileşenlerinden gelen veriler senkronize olarak ve yüksek frekansta saklanır ve herhangi bir yerden güvenli bir bağlantı yoluyla alınabilir. Analiz için araştırmacılar, İş Parçamı Analiz Etme/Yakalama uygulamasını kullanır.

Gertjan: “Verilerin ne zaman saklanıp depolanmaması gerektiğine kendimiz kolayca karar verebiliriz. FlowBot ile art arda birçok test gerçekleştiriyoruz. İki ölçüm arasında veri depolamak gerekli değildir. Sonuç olarak, Edge yalnızca yararlı ölçüm verilerini toplar. Bu, verileri birçok farklı deneyde kolayca analiz etmemizi sağlayarak ölçülen kuvvet ile kat edilen yol arasında hızlı bir şekilde korelasyonlar oluşturmamızı sağlıyor.”

Teknik uygulama

Batenburg JB Systems proje yöneticisi Marcel de Pagter ilginç ve zorlu bir süreci şöyle anlatıyor: “Bizim için bu, yeni SINUMERIK ONE kullanan ilk projeydi ve bu kontrol sistemi bu kadar karmaşık bir uygulamaya ilk kez uygulandı. Bu nihai sonucu elde etmek için, ilgili ortaklarla yakın çalıştık. Proje sırasında öncelikle güvenlik ile ilgili bileşenlerin yazılım, e-mühendislik, kurulum ve uygulanmasına odaklandık.”
Batenburg JB Systems, Siemens'in desteğiyle SINUMERIK kontrol sistemini en iyi şekilde kullandı. Devreye alma süresini olabildiğince kısa tutmak için Batenburg JB Systems, SINUMERIK ONE Digital Twin yazılımını kullanarak birçok yönü dijital olarak hazırladı, simüle etti ve test etti.

En yüksek performans

Şu anda, FlowBot, tek bir SINUMERIK denetleyicisi tarafından kontrol edilen 23 senkronize çalışan eksene sahiptir. İki 6 eksenli robotun eklenmesiyle yakın gelecekte eksen sayısı daha da genişletilecek. Frank de Korte, “FlowBot, Sinumerik kontrol sistemi ile mümkün olanın sınırlarını zorluyor” diyor. “Bu Siemens için de standart bir proje değildi, ancak başından beri TU Delft'in aradığı şeyin Sinumerik kontrol sistemi ile mümkün olduğundan emindik. Burada elde edilenler başka bir kontrol sistemi ile yapılamaz ve bu nedenle bununla gurur duyuyoruz.” Mulder ayrıca bunu başarılı bir proje olarak tanımlıyor: “En yüksek doğruluğu hedefledik ve umduğumuzdan daha hassas bir şekilde ölçebildik. Ek olarak, FlowBot'un karmaşıklığına rağmen, işlem sezgisel ve kullanıcı dostudur. Otomatik izleme eksenleri sayesinde FlowBot'un programlanması da kolaydır.”