Prototyp DMVRS

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61972738%3A_____%2F22%3AN0000001" target="_blank" >RIV/61972738:_____/22:N0000001 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Prototyp DMVRS

Popis výsledku v původním jazyce

Hlavní cíl projektu, kterými je Gprot – prototyp DMVRS včetně virtuálních modelů mechatronických systému, byl splněn. Prototyp DMVRS byl vyroben včetně virtuálních modelů (založených na bázi HW BECKHOFF) elektromechanických a elektrohydraulických pohonů, vzdálené správy a archivace naměřených dat. Následně byl prototyp vyzkoušen na reálných mechatronických systémech a tyto výsledky byly porovnány s vytvořenými virtuálními modely. Byla rovněž vytvořena standardizovaná dokumentace Prototypu DMVRS. Prototyp DMVRS byl vytvořen včetně aplikačního software a virtuálních modelů mechatronických systémů v podobě digitálních dvojčat. Jeho funkce a hlavní skladba byly popsány v předchozích kapitolách této zprávy. Veškerá VaV dokumentace výrobkového standardu prototypu DMVRS je uložena v archivech příjemce a spolupříjemce (výzkumné organizace VŠB-TU Ostrava). Funkční prototyp bude řešiteli využíván k dalším VaV pracím, které budou probíhat po ukončení projektu, s cílem jeho komerčního využití. Dále byla vypracována unifikovaná dokumentace jak montážních desek +R1 a +RM1, tak ovládacího pultu +DT1 pro pozdější použití s cílem zlevnit projekční práce na v budoucnu realizovaných zakázkách. V rámci tohoto projektu jme, měli možnost ověřit funkci zařízení na skutečných mechatronických zařízení, a získat tak porovnání pro vývoj virtuálních modelů těchto zařízení mechatronických systémů, tj. elektromechanického pohon (tvořeného elektromotorem a převodovkou, to vše řízené frekvenčním měničem na základě informací s IRC a ARC snímačů polohy napojených na polohový regulátor) a elektrohydraulický pohon (tvořeného proporcionálním ventilem a lineárním hydromotorem – hydraulickým válcem ovládaného na základě informací od ARC snímač polohy pomocí polohového regulátoru). Tyto virtuální modely budou též podle potřeby doplňovány na základě údajů nově vyráběných mechatronických zařízení pro možnosti jeho komerčního využití. Virtuální modely budou dále používány jak při jeho propojení s funkcemi prototypu DMVRS, tak i pro práci projektantů a programátorů a k dalším technickým činnostem. Správnost návrhu matematických virtuálních modelů mechatronických systémů byla ověřena srovnáním chováním těchto modelů s hodnotami, které byly naměřeny při reálném testování těchto mechatronických systémů. Dále byly vytvořeny digitální dvojčata virtuálního modelu elektromechanických pohonů divadelního sálu Domu kultury Poklad v Ostravě Porubě spolu s 3D modely elektromechanických pohonů zde umístěných. Digitální dvojčata byla realizována na HW a SW platformě BECKHOFF (hlavní řešitel NORTECH, s.r.o.) a SW platforma MEDEA (spoluřešitel VŠB-TU Ostrava). Dosažené výsledky mají významný přínos nejen pro odbornou praxi, ale i pro pracoviště řešitele a řešitelský kolektiv. Získaly se cenné zkušenosti s návrhem a realizací simulačních modelů reálných systémů z průmyslově dostupných podkladů a parametrů a zejména potom s jejich realizací v reálném čase. To umožňuje použití digitálních dvojčat při řešení dalších nových úloh. Získané zkušenosti vytváří potenciál získání a řešení výzkumných a vývojových úkolů v rámci spolupráce s průmyslem, další tvůrčí činnosti a rozšiřování užití počítačových simulací, fyzikálních modelů a digitálních dvojčat, což je plně v souladu v naplňování konceptu Průmyslu 4.0 a zvyšování konkurence schopnosti. Největší výhodu prototypu DMVRS je realizace virtuálních modelů elektromechanických a elektrohydraulických pohonů založených na identifikaci těchto reálných pohonů. Během realizace prací na tomto projektu byla realizována dodávka řídicího systému jevištní techniky tahových jednotek Divadla Loutek Ostrava. Jednalo se o ovládání rychlosti, zrychlení a polohy 14 elektromechanických pohonů tahových jednotek (pomocí frekvenčních měničů) a jedné rozhrnované opony včetně HMI vizualizace ovládacího pultu pro ovládání a diagnostiku řídicího systému tahových jednotek. Dále vidíme potenciál v realizaci menších i větších realizačních zakázek v oblasti řídicích systému jevištní technik v divadlech, koncertních sálech, multifunkčních halách apod. A to jak v ČR tak, i v zahraničí (Polsko, Slovensko). Dalšími možnými zákazníky jsou též různé zkušebny mechanických vlastností výrobků, které jsou jak součástí výrobních závodů, tak i v specializovaných zkušebnách. Dále je možné využít poznatků z řešení projektu u víceosých lisovacích zařízení (typicky kovací lisy, nebo lisy karosérií automobilů v automobilkách).

Název v anglickém jazyce

Prototype DMVRS

Popis výsledku anglicky

The main goal of the project, which is Gprot - a prototype of DMVRS including virtual models of mechatronic systems, has been fulfilled. The DMVRS prototype was produced including virtual models (based on BECKHOFF HW) of electromechanical and electrohydraulic actuators, remote management and archiving of measured data. Subsequently, the prototype was tested on real mechatronic systems and these results were compared with the created virtual models. A standardized documentation of the DMVRS prototype was also created. The DMVRS prototype was created including application software and virtual models of mechatronic systems in the form of digital twins. Its functionality and main composition have been described in the previous chapters of this report. All R&D documentation of the product standard of the DMVRS prototype is stored in the archives of the beneficiary and co-beneficiary (the research organisation VŠB-TU Ostrava). The functional prototype will be used by the researchers for further R&D work after the end of the project, with the aim of its commercial exploitation. In addition, unified documentation of both the +R1 and +RM1 mounting plates and the +DT1 control console was developed for later use in order to reduce the cost of design work on future orders. Within this project, we were able to verify the function of the devices on real mechatronic devices and thus obtain a comparison for the development of virtual models of these devices mechatronic systems, i.e. electromechanical actuator (consisting of an electric motor and gearbox, all controlled by a frequency converter based on information from IRC and ARC position sensors connected to a position controller) and electrohydraulic actuator (consisting of a proportional valve and a linear hydraulic motor - hydraulic cylinder controlled based on information from an ARC position sensor using a position controller). These virtual models will also be augmented as needed based on data from newly manufactured mechatronic devices for its commercial exploitation possibilities. The virtual models will be further used in its interfacing with the DMVRS prototype functions, as well as for the work of designers and programmers and for other technical activities. The correctness of the design of the mathematical virtual models of the mechatronic systems has been verified by comparing the behaviour of these models with the values that have been measured during real testing of these mechatronic systems. Furthermore, digital twins of the virtual model of the electromechanical drives of the theatre hall of the House of Culture Poklad in Ostrava Poruba were created together with 3D models of the electromechanical drives located there. The digital twins were realized on the HW and SW platform BECKHOFF (main solver NORTECH, s.r.o.) and SW platform MEDEA (co-solver VŠB-TU Ostrava). The achieved results have a significant benefit not only for professional practice, but also for the researcher's workplace and the research team. Valuable experience has been gained in the design and implementation of simulation models of real systems from industrially available materials and parameters and especially in their real-time implementation. This allows the use of digital twins in solving other new tasks. The acquired experience creates the potential for obtaining and solving research and development tasks in the framework of cooperation with industry, further creative activities and expanding the use of computer simulations, physical models and digital twins, which is fully in line with the implementation of the concept of Industry 4.0 and increasing the competitiveness of the ability. The biggest advantage of the DMVRS prototype is the realization of virtual models of electromechanical and electrohydraulic actuators based on the identification of these real actuators. During the implementation of work on this project, the delivery of the stage control system of the thrust units of the Loutek Ostrava Theatre was realized. It involved controlling the speed, acceleration and position of 14 electromechanical drives of the thrust units (using frequency converters) and one swinging curtain, including HMI visualisation of the control console for control and diagnostics of the control system of the thrust units. Furthermore, we see potential in the realization of smaller and larger realization orders in the field of stage control systems in theatres, concert halls, multifunctional halls, etc. Both in the Czech Republic and abroad (Poland, Slovakia). Other possible customers are also various testing laboratories for mechanical properties of products, which are both part of production plants and in specialized testing laboratories. Furthermore, it is possible to use the knowledge from the project solution for multi-axis pressing equipment (typically forging presses or presses for car bodies in automotive plants).

Druh

G_prot - Prototyp

CEP obor

—

OECD FORD obor

20201 - Electrical and electronic engineering

Projekt

<a href="/cs/project/EG19_262%2F0020167" target="_blank" >EG19_262/0020167: Virtuální dynamické modely pro simulaci rozsáhlých víceosých systémů v reálném čase</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

prototyp DMVRS

Číselná identifikace

—

Technické parametry

Prototyp DMVRS se skládá z následujících částí: - montážní deska řídicího systému +R1 - montážní deska virtuálního modelu mechatronických pohonů +RM1 - mobilní ovládací pult +DT1 Montážní deska řídicího systému +R1 Označení montážní desky řídicího systému prototypu DMVRS nese označení +R1, které se vyskytuje i ve výrobní dokumentaci. Toto označení je důležité pro identifikaci jeho prvků v rámci obvodových schémat, podle kterých byla tato montážní deska virtuálních modelů vyrobena. Z důvodu potřeby jak dobré mobility, tak i dostatečné robustnosti a odolnosti testovacího systému byl tento zabudován do otevřeného rámu rozvaděče RITTAL, který je umístěn na masivních kolečkách, což mu umožňuje velkou mobilitu. Na montážní desce se nacházejí elektrické jistící a ovládací prvky pro zajištění ovládání celkem 9 reálných pohonů (regulačních os), z nichž je 5 elektromechanických a 4 jsou elektrohydraulické. 13 dalších pohonů je vytvořeno simulačně pomocí SW ETHERCAT Simulation, který zajišťuje simulaci celé distribuované periferie BECHKOFF I/O. Celkem tedy řídicí systém ovládá 22 pohonů. SW ETHERCAT Simulation je součástí programového balíčku BECKHOFF TWINCAT 3.0. Mobilní ovládací pult +DT1 Pro připojení mobilního ovládacího pultu +DT1 jsou připraveny přípojná místa, která jsou tvořena těžkými modulárními konektory umístěnými ve spodní části montážní desky +R1. Ovládací pult je umístěn na pojízdném stolu, díky němuž bude možno jej přesouvat z místa na místo. Dále je vybaven kapacitním dotykovým monitorem o velikosti 22“ s rozlišením FullHD (1920 x 1080 pixelů). Na ovládacím pultu jsou také umístěny tlačítka pákové ovladače. Montážní deska virtuálního modelu mechatronických pohonů +RM1 Veškerý HW digitálního dvojčete je umístěn na tzv. montážní desce virtuálních modelu +RM1. Na montážní desce se nacházejí elektrické jistící a ovládací prvky pro zajištění ovládání celkem 9 reálných pohonů (regulačních os), z nichž je 5 elektromechanických, a 4 jsou elektrohydraulické. Hlavním srdcem řídicího systému je PC (který má v sobě zabudován i PLC) postaveném na HW BECKHOFF. PC Beckhoff provádí vlastní vypočítaní virtuálního modelu v reálném čase. Virtuální model v PC je kód vykompilovaný z modelu vytvořeného v programu Mathworks MATLAB/SIMULINK. Virtuální model pracuje na principu Hardware-in-the-loop (HIL). Vstupy a výstupy modelu jsou z PC BECKHOFF posílány pomocí realtime průmyslové sběrnice ETHERCAT do distribuované periferie PLC (BECKHOFF I/O) a ta je pomocí signálů posílá do řídicího systému víceosých systémů ve formátu, v jakém by signály posílal reálný elektrohydraulický či elektromechanický pohon. Součástí prototypu DMVRS a digitálních dvojčat virtuálních modelu mechatronických systémů založených na platformě BECKHOFF je též vytvořený 3D model divadla. Jako vzor byl použit 3D model Domu kultury Poklad v Ostravě Porubě, zejména jeho hlavní divadelní sál.

Ekonomické parametry

Během realizace projektu byla realizována dodávka řídicího systému jevištní techniky tahových jednotek Divadla Loutek Ostrava. Jednalo se o ovládání rychlosti, zrychlení a polohy 14 elektromechanických pohonů tahových jednotek a jedné rozhrnované opony včetně HMI vizualizace ovládacího pultu pro ovládání a diagnostiku řídicího systému tahových jednotek. V současné době připravujeme realizaci dalších víceosých řídicích systémů divadelní techniky na základě výsledků tohoto projektu. Vidíme potenciál v realizaci menších i větších realizačních zakázek v oblasti řídicích systému jevištní technik v divadlech, koncertních sálech, multifunkčních halách apod. A to jak v ČR tak, i v zahraničí (Polsko, Slovensko). Dalšími možnými zákazníky jsou též různé zkušebny mechanických vlastností výrobků, které jsou jak součástí výrobních závodů, tak i v specializovaných zkušebnách.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

61972738

Název vlastníka

NORTECH, s.r.o.

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

—

Adresa www stránky s výsledkem

—