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自动化与艺术:动力学雕塑依赖于同步伺服器

新加坡樟宜机场的动力学雨雕塑使用基于PC的控制和Ethercat同步1,216伺服轴的运动。

该装置由两个超过800平方英尺的面积组成的两个磁场组成。
该装置由两个超过800平方英尺的面积组成的两个磁场组成。

在我们对自动化应用程序的报道中,我们通常专注于各种自动化技术的工业应用。但是自动化的用途超出了行业的实用,面向生产的需求。我们越来越多地看到,通过在娱乐制作,游乐园和艺术应用中使用它们,从而使工业自动化技术使我们的生活变得有趣而令人兴奋。

在新加坡樟宜机场的码头中,可以找到有关工业自动化的艺术应用的最新示例。动力学雨雕塑模仿了热带雨的运动,由1,216个铜板镀铝液滴组成,悬挂在薄钢线上的天花板上。该雕塑由两个连续的磁场组成,分别为608滴,延伸到总面积超过800平方英尺。一个小的伺服电机控制着雕塑的15分钟节目中每个液滴的运动。在演出期间,液滴形成了通过飞行主题连接的不同动态形状。

柏林机构艺术+com开发了这个概念;技术实施和编程由MKT AG来自德国Olching。贝克霍夫自动化在使用Beckhoff Automation的产品构建的雕塑控制系统的编程和实施过程中,支持MKT AG。

设置了有关运动序列的动力学,精度和速度的动力学雕塑的高要求:液滴以1.5 m/s的速度移动,加速度为1.4 m/s²;他们的运动必须充满活力,流动并且没有任何干扰的动作。

使用Beckhoff的Ethercat工业以太网技术,Twincat Automation Software和Compact El7201 Ethercat终端,将1,216伺服轴同步移至设计师规格,以伺服驱动器的功能来处理。

C6525工业PC负责控制雕塑。它通过Twincat Ads(自动化设备规范)与MKT专门设计的GUI计算机通信。PC通过Twincat NC PTP中心控制1,216个轴,并充当主人。通过Twincat的CAM表函数,主PC将位置数据分布到六个从属PC上,每个轴分配了192或208轴,并确保根据主轴作为参考,确保所有轴的同步性。

来自MKT的GUI计算机用于可视化,但也包含表格的表演,以确保以200 ms的时间间隔的每个液滴的位置数据,对应于每秒五个形状。通过在Twincat NC PTP中插值,可以使人眼可感知的流动运动成为可能。在此控制器中,使用2 ms NC任务中的样条算法计算每个液滴的100个中间位置。这些计算发生在分配给其的本地轴的每个从PC上进行。尽管主将所有轴同步彼此同步,但从属PC计算每2 ms分配给它们的轴的位置,并将Ethercat实时通信到伺服驱动器。

根据MKT AG主管Axel Haschkamp的说法,单个轴的运动非常精确,位于1 mm的范围内,总长度约为25英尺。两滴之间的最大偏移量为0.25 mm。每个液滴通过EL7201 Ethercat伺服电机终端和AM3121Servomotor从Beckhoff控制。他说:“在伺服终端中,我们发现了一种极为紧凑的解决方案,该解决方案适合建筑天花板上安装空间有限的结构条件。”

“对我们来说,也很重要的是控制解决方案的模块化实施以及可以在不解决的情况下交换单个轴的事实。这使得(在此)成为可能的部分调试,我们能够在软件,硬件和机制上并行工作,从而使我们能够保持在该项目的狭窄时间内。” Haschkamp说。

使用Twincat NC PTP,可以“慢跑”动力雨的节目(即快进和/或倒带)来简化调试。如果序列的单个路径不满意,则来自MKT的工程师可以连续重复它,直到正确为止。Haschkamp说:“有了其他解决方案,这是不可能的,我们将每次从一开始就不断开始演出,直到我们达到所需的位置,这将非常耗时。”

观看下面樟宜机场的动力学雨雕塑的视频。

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