Fejlett járműszimulátorok nagydinamikájú, precíz tengelyvezérlése PC- és EtherCAT-alapú rendszerrel

A Xesa mozgásszimulátor alapja egy párhuzamos kinematikájú, Stewart-platformra épített gép, amely három transzlációs és három forgástengely mentén összesen hat szabadságfokkal rendelkezik, így nagy dinamikájú és pontosan pozícionált, valósághű mozgásminták hozhatók vele létre. A rendszer vezérlőprogramja valós fizikai mozgásokhoz szinkronizált, dinamikusan változó virtuális környezetet hoz létre, teljessé téve a szimulációt. A mozgató környezet hajtásrendszere a berendezés legalsó hierarchiaszintjén helyezkedik el, lineáris és forgó beavatkozó szerveket mozgatva. Tengelyenként legalább három-három érzékelőt tartalmaz a rendszer, egyes esetekben pedig ötöt. A szenzorok és a motorra szerelt érzékelőtárcsa segítségével megvalósított visszacsatolás révén minden egyes pozícióban igen finom mozgások hozhatók létre. A tengelyeket AX5000 típusú hajtásokhoz egykábeles (OCT) technikával csatlakoztatott, Beckhoff AM8052 típusú szervomotorok mozgatják. A központi vezérlőplatform egy DIN-kalapsínre szerelt, CX5020 típusú, beágyazott PC.

A vezérlő az úgynevezett tisztítószűrők (felül- és aluláteresztő szoftvermodulok) adatainak vételét követően ad parancsot a hajtásoknak. A tisztítószűrők adatait a szimulációs rendszert és az inverz kinematikai elemeket tartalmazó alkalmazásszoftver szolgáltatja. Ez utóbbi a felső rétegében futó fizikai modell segítségével kiszámítja a rendszer viselkedését, inverz kinematikai függvényekkel végrehajtja a megfelelő konverziókat, majd az előállt információkat a szimulátor beállási pontjait leíró adatok formájában átadja az automatizálási rendszernek. E mechanizmus révén igen valósághű vezetési élmény nyújtható.

PC- és EtherCAT-alapú vezérlő, mint univerzális platform

– A Xesa Systems és a Beckhoff hosszú évek óta szorosan együttműködik – fejtette ki Lorenzo Vicini, a Xesa Systems automatizálásért felelős vezető mérnöke.

– Műszaki sikereinket jelentős mértékben a Beckhoff automatizálási eszközeiben rejlő, magas szintű újításoknak köszönhetjük. Az egyik meghatározó ok, amiért PC-alapú vezérlőt választottunk, az volt, hogy ennek segítségével le tudtuk csökkenteni a rendszereink méretét. Most mindössze egy központi egységre, a TwinCAT univerzális szoftverplatformra és a teljes berendezés nagy teljesítőképességű kommunikációs hátterét biztosító EtherCAT-alrendszerre van szükségünk. Szoftverfejlesztőink lényegesen rugalmasabban képesek dolgozni, a TwinCAT 3-ba beágyazott Visual Studio® révén pedig egy ismerős, univerzális fejlesztőkörnyezet áll rendelkezésükre. A Beckhoff rendszerének további előnye, hogy MATLAB®/Simulink® projekteket is képes betölteni és C++ programozási nyelv használatára is lehetőséget ad. Mindezeken túlmenően a Beckhoff skálázhatósága következtében egy adott alkalmazáshoz tökéletesen illeszkedő, igen precíz vezérléseket vagyunk képesek megvalósítani.

Vezérlőbe integrált biztonsági funkciók

A Beckhoff integrált vezérlési architektúrájának segítségével egyszerűen megoldotta a Xesa a vezérlésbiztonsági problémákat is. Ilyen jellegű funkciókkal egyszerűen felvértezhető a rendszer, mindössze az AX5000 sorozatú hajtásokat kell megfelelő biztonsági kártyákkal kiegészíteni. Annak érdekében, hogy a sebesség- és áramvezérlőt az AM5082 típusú szervomotor belső jeladóján keresztül lehessen az AX5006 típusú hajtáshoz csatlakoztatni, a külső vezérlő irányításához egy második, külső jeladót alkalmazott a Xesa Systems.

– A Beckhoff integrált rendszere segítségével tengelyenként 10-5 nagyságrendű pontosságra vagyunk képesek. A Beckhoff rendszerének további előnyei közé tartozik, hogy kéttengelyes hajtást is lehet vele kezelni és egykábeles (OCT) technológiát is tartalmaz. Az utóbbinak köszönhetően a gépeink felépítése és a kábelezés kialakítása lényegesen áttekinthetőbb lett, sőt, az OCT segítségével egy tengelyt gyorsan el tudunk indítani, visszaellenőrizve a rendszert a TwinCAT NC PTP szoftverkönyvtáron keresztül” – vonja le a végkövetkeztetést Lorenzo Vicini.

www.beckhoff.hu