10NOVEMBRE

2016

INTERVISTAUN GRUPPO FOCALIZZATO SULL’INNOVAZIONE CONTINUA

SISTEMI ROBOTIZZATIROBOT END EFFECTOR

TECNOLOGIALE ESIGENZE TECNOLOGICHE DELL’IoT

Mensile - Anno XLIXPoste Italiane Spa

Spedizione in abbonamentopostale D.L. 353/2003

(conv. in L. 27/02/2004 n. 46)art. 1, comma 1, DCB Milano

ISSN 0393•3911

www.automazionenews.it

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APPLICAZIONI

DALLO STUDIO DELLA MECCANICA CLASSICA ALL’ESPERIENZA DI TUTTI I GIORNI ABBIAMO IMPARATO CHE TUTTO È RELATIVO. NULLA È PIÙ VERO SE SI PENSA ALLA SENSAZIONE OFFERTA DA UN SIMULATORE, CHE POSSA ESSERE DI VOLO, IN AMBITO AUTOMOBILISTICO, NAVALE, FERROVIARIO O DI QUALSIASI ALTRO GENERE.

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Reale o virtuale? Distinguere il movimento è quasi impossibile

n questo settore ad alta tecnologia opera Xesa Systems, azienda italia-na che progetta e realizza piattafor-me per la replica del moto e sistemi di simulazione in cui trovano impie-go, con notevoli vantaggi, le soluzio-ni di automazione di Beckhoff. Nata alla fine degli anni 2000 dalla passio-ne per la simulazione del volo di un in-gegnere meccanico mantovano, Xesa Systems nel 2013 entra a far parte del gruppo Ased, realtà italiana specializ-

zata nella progettazione e realizzazione di so-luzioni per la finitura di tubi che ha il suo quar-tier generale in Cremona. I sistemi di simula-zione e le piattaforme di replica del movimen-

to, che l’azienda fornisce, trovano sbocco in svariati ambiti, riconducibili essenzialmente ai mercati del training professionale, del te-sting, dell’entertainment, del luxury e dell’edu-tainment. Come ci spiega l’Ing. Lorenzo Vicini, CTO del Gruppo e responsabile dell’automa-zione in Xesa Systems, un ruolo determinan-te nel successo worldwide delle loro soluzio-ni è senz’altro dovuto alla collaborazione con Beckhoff. “Sono molte le ragioni per cui ab-biamo deciso di adottare i sistemi Beckhoff”, afferma Vicini. “La possibilità di poter concen-trare tutta l’applicazione su un unico hardwa-re standard, dotato di tutte le caratteristiche di familiarità e affidabilità quali una piattafor-ma PC-based, è stato sicuramente un criterio guida”. Ma non solo, Vicini pone l’accento sul-la piena integrabilità di TwinCAT con strumen-ti come Visual Studio, Matlab o C++, sulla po-tenza di EtherCAT, che consente di raggiunge-re elevati livelli di precisione e sulla scalabilità delle soluzioni a disposizione, che permettono di offrire un sistema sempre tagliato a misura di specifica necessità.

Cos’è e come funziona una piatta-forma di replica del motoLa piattaforma di replica del movimento costi-tuisce la parte più importante del sistema di si-mulazione. 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 per-cezione del moto riprodotto, è dotato di 6 gradi di libertà che consente di ottenere le massime prestazioni in termini di dinamica e di gestione del movimento.

A cura della redazione

La piattaforma che Xesa Systems realizza in collaborazione con Beckhoff.

Gli azionamenti AX5206 di Beckhoff.

L’architettura del sistema di motionNei sistemi di simulazione una parte determi-nate è giocata dal software che, in maniera sincrona con i movimenti, replica l’evoluzione dell’ambiente esterno. La parte di azionamen-to fisico si trova al livello inferiore del sistema e può avvalersi di due differenti tipi di attua-tori, lineari o rotativi. Ogni asse è equipaggiato con un minimo di tre e un massimo di cinque sensori, i cui feedback, unitamente a quelli de-gli encoder montati a bordo motore, consento-no di gestire con assoluta precisione le speci-fiche posizioni. Per la movimentazione degli assi, Xesa Sy-stems ha scelto di utilizzare i servomoto-ri Beckhoff AM8052 collegati in tecnologia OCT (One Cable Technology) agli azionamen-ti AX5000. Come controllore è stata utilizzata una CPU CX5020 con sistema operativo Win-

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dows embedded standard e UPS integrato. Il controllo comunica con gli azionamenti dopo aver ricevuto dalla parte software superiore, in cui risiede il sistema di simulazione e la cine-matica inversa, i dati provenienti dai cosiddetti filtri di wash out (moduli software passa-bas-so e passa-alto), attraverso i quali vengono “fil-trate” 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 superio-re il modello fisico ha calcolato il comporta-mento del sistema e che la cinematica inver-sa ha effettuato le relative trasformazioni, ven-gono fornite al sistema di automazione le infor-mazioni affinché gli attuatori, opportunamen-te comandati, restituiscano la sensazione del movimento a un osservatore solidale con la piattaforma.

Una scelta guidata dall’innovazione“Tra Xesa Systems e Beckhoff”, afferma l’Ing. Vicini, “corre un parallelo molto importan-te: l’innovazione. I risultati da noi ottenuti so-no anche merito dell’elevato contenuto inno-vativo offerto dalle soluzioni di automazione che abbiamo scelto di adottare”. A livello si-stemistico, uno dei grandi benefici è dato dal-la possibilità di concentrare l’intera architettu-ra software a bordo di un unico hardware. In ciò, le caratteristiche di TwinCAT e in partico-lare la sua integrabilità con strumenti di svi-luppo come Visual Studio, Matlab o C++ gio-cano un ruolo fondamentale, poiché offrono

un unico ambiente integrato in cui sviluppare le varie applicazioni. Tutto è gestito all’interno di un’unica CPU con evidenti benefici in ter-mini di affidabilità, pulizia architetturale e ri-duzione degli ingombri. “Un ruolo essenziale è rappresentato da EtherCAT”, prosegue Vici-ni. “Le potenzialità di questo bus di campo ci hanno permesso di raggiungere una precisio-ne di controllo superiore a qualsiasi altro siste-ma, nonché di poter contare, in caso di assi-stenza remota, sulla totale accessibilità dei va-ri dispositivi. Ciò principalmente grazie al fatto di non aver bisogno di componenti hardware o software aggiuntivi: anche se un nostro si-mulatore si trova dall’altra parte del mondo, è possibile accedervi in maniera estremamente semplice da smartphone o da tablet”.

L’importanza del fattore sicurezza Le caratteristiche specifiche dell’architettu-ra Beckhoff hanno risolto in maniera mol-to efficace anche le problematiche legate al-la sicurezza. Come il resto dell’automazione, quest’ultima è gestibile via software e si avvale di schede CPU dedicate che, inserite opportu-namente a bordo dello specifico componente, concorrono a formare un sistema di safety di-stribuito e completamente integrato. “Con la semplice aggiunta delle schede safe-ty 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 perso-ne di scendere, così come di tipo SS1, in cui è necessario controllare solo la velocità di entra-ta in emergenza”. Una fermata di emergenza SS1 è un requisito che risulta sufficiente nel-la gran parte delle applicazioni di testing in cui non vi sono persone da movimentare sopra la piattaforma.

Connessioni plug and play, precisio-ni da macchina utensileSe è vero che in ambito di testing i requisi-ti di sicurezza sono meno stringenti, è altre-sì richiesta una precisione estremamente ac-curata. In questo caso, oltre a chiudere i due anelli di velocità e corrente sul drive utilizzan-do l’encoder che si trova a bordo del servomo-tore AM8052, i progettisti di Xesa Systems im-piegano un secondo encoder dedicato a chiu-dere, sempre sull’azionamento, l’anello più esterno di posizione. “Anche in questo caso le prestazioni che riusciamo ad ottenere so-

Un mondo di applicazioni “no limits”Le ragioni per cui Xesa Systems ha scelto i sistemi Beckhoff sono innumerevoli: potenza, scalabilità, flessibilità, integrabilità e semplicità. “Quando lavori con Beckhoff hai la sensazione di non avere limiti nelle possibilità che ti si aprono. Pensi a una applicazione e sai che puoi realizzarla proprio come l’hai immaginata, in modo produttivo e veloce. Questo ti aiuta anche ad aprire nuovi scenari. Fino ad ora abbiamo pensato solamente a una determinata tipologia, la simulazione, ma ci siamo resi conto che possiamo sviluppare e realizzare una molteplicità di nuove applicazioni con le soluzioni Beckhoff”.

no di estremo rilievo: con il sistema integra-to Beckhoff riusciamo a raggiungere precisio-ni sul singolo asse dell’ordine di 10-5 metri”.La disponibilità di un azionamento biasse e la tecnologia OCT si sono rivelati un moti-vo di semplificazione del layout e del cablag-gio. “Il plug and play ci consente di mettere in servizio rapidamente un asse e, attraver-so la libreria NC PTP di TwinCAT, di fare una prima veloce verifica del sistema”, afferma l’Ing. Vicini. n

Per informazioni: www.beckhoff.it www.xesasystems.com

Architettura di sistema composta da: CPU CX5020, librerie TwinCAT NC/PTP, azionamenti AX5206, servomotori AM8052 e moduli I/O EtherCAT digitali/safety.

Da destra: Ing. Lorenzo Vicini, CTO di Xesa Systems, Dott.ssa Elena Briganti, Marketing & Communication di Beckhoff Italia e l’Ing. Gabriele Vercesi, Area Sales Engineer di Beckhoff Italia.

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