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Maggio 2017
Automazione e Strumentazione
AEROSPACE
applicazioni
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Cos’è e come funziona una piattaforma
di replica del moto
La piattaforma di replica del movimento costi-
tuisce la parte più importante del sistema di
simulazione.
Dal punto di vista meccanico tale piattaforma
è detta
esapode
o
piattaforma di Stewart
, un
robot parallelo che, a seconda del grado di fedeltà
che si vuole ottenere nella percezione del moto
riprodotto, è dotato di sei gradi di libertà che
consentono di ottenere le massime prestazioni in
termini di dinamica e di gestione del movimento.
L’architettura del sistema di motion
Nei sistemi di simulazione una parte determinate
è giocata dal software che, in maniera sincrona
con i movimenti, replica l’evoluzione dell’am-
biente esterno.
La parte di azionamento fisico si trova al livello
inferiore del sistema e può avvalersi di
due dif-
ferenti tipi di attuatori
, lineari o rotativi. Ogni
asse è equipaggiato con un minimo di tre e un
massimo di cinque sensori, i cui feedback, uni-
tamente a quelli degli encoder montati a bordo
motore, consentono di gestire con assoluta preci-
sione le specifiche posizioni.
Per la movimentazione degli assi, Xesa Systems
ha scelto di utilizzare i
servomotori Beckhoff
AM8052
collegati in tecnologia
OCT
(One
Cable Technology) agli
azionamenti
AX5000
.
Come controllore è sta-
ta utilizzata una
CPU
CX5020
con sistema
operativo Windows em-
bedded standard e UPS
integrato.
Il controllo comunica
con gli azionamenti do-
po aver ricevuto dalla
parte software superiore,
in cui risiede il sistema
di simulazione e la ci-
nematica inversa, i dati
provenienti dai cosiddetti
filtri di wash out (modu-
li software passa-basso
e passa-alto), attraverso
i quali vengono ‘filtrate’
le informazioni elaborate
dagli algoritmi di motion
cueing e motion tilting,
che hanno il compito di
definire i movimenti del
sistema. Ossia, dopo che
nello strato software superiore il modello fisi-
co ha calcolato il comportamento del sistema e
che la cinematica inversa ha effettuato le relative
trasformazioni, vengono fornite al sistema di au-
tomazione le informazioni affinché gli attuatori,
opportunamente comandati, restituiscano la sen-
sazione del movimento a un osservatore solidale
con la piattaforma.
Una scelta guidata dall’innovazione
“Tra Xesa Systems e Beckhoff”, afferma Vicini,
“corre un parallelo molto importante: l’inno-
vazione. I risultati da noi ottenuti sono anche
merito dell’elevato contenuto innovativo offerto
dalle soluzioni di automazione che abbiamo
scelto di adottare”.
A livello sistemistico, uno dei grandi benefici
è dato dalla possibilità di
concentrare l’intera
architettura software a bordo di un unico har-
dware
. In ciò, le caratteristiche di TwinCat e in
particolare la sua integrabilità con strumenti di svi-
luppo come Visual Studio, Matlab o C++ giocano
un ruolo fondamentale, poiché offrono un unico
ambiente integrato in cui sviluppare le varie appli-
cazioni. Tutto è gestito all’interno di un’unica CPU
con evidenti benefici in termini di affidabilità, puli-
zia architetturale e riduzione degli ingombri.
“Un ruolo essenziale è rappresentato da Ether-
Cat”, prosegue Vicini. “Le potenzialità di questo
bus di campo ci hanno permesso di raggiungere
una
precisione di controllo
superiore a qualsiasi
altro sistema, nonché di poter contare, in caso di
assistenza remota, sulla totale accessibilità dei
vari dispositivi. Ciò principalmente grazie al fatto
di non aver bisogno di componenti hardware o
software aggiuntivi: anche se un nostro simula-
tore si trova dall’altra parte del mondo, è possi-
bile accedervi in maniera estremamente semplice
da smartphone o da tablet”.
L’importanza del fattore sicurezza
Le caratteristiche specifiche dell’architettura
Beckhoff hanno risolto in maniera molto efficace
anche le problematiche legate alla sicurezza. Come
il resto dell’automazione, quest’ultima è gestibile
via software e si avvale di schede CPU dedicate
che, inserite opportunamente a bordo dello speci-
fico componente, concorrono a formare
un sistema
di safety distribuito e completamente integrato
.
“Con la semplice aggiunta delle schede safety
AX5801-0200 negli azionamenti AX5000 è stato
possibile gestire fermate in sicurezza di tipo SS2,
in cui la piattaforma si porta in una posizione
controllata per consentire alle persone di scen-
dere, così come di tipo SS1, in cui è necessario
Architettura di sistema composta da: CPU CX5020,
librerie TwinCat NC/PTP, azionamenti AX5206,
servomotori AM8052 e moduli I/O EtherCat digitali/safety.