Hogyan kell vezérelni egy 4D-s mozit?

CsoPa - Beckhoff 8Aki járt már a budapesti Csodák Palotájában, az pontosan tudja, milyen óriási élményekkel lehet gazdagodni ezen a kiállításon. Ez az a hely, ahol testközelből, játékosan ismerhetik meg a természet működését a legkisebbek is, megtapasztalhatják, hogy a száraz fizikai törvények mit is jelentenek a valóságban. Ki lehet próbálni a legkülönfélébb természeti törvények hatásait és következményeit, játékos formában. A hely működtetőinek az ismeretterjesztés mellett természetesen elsődleges célja az is, hogy minden odalátogató maradandó élményekkel gazdagodjon, de a Csodák Palotájának nagy jelentősége van abban, hogy az ifjabb generációkkal megszerettesse a természettudományokat vagy akár segítse őket a mérnöki szemlélet felé való nyitásban. A Csodák Palotája már 20 éve végzi ezt az elképesztően fontos társadalmi értéket képviselő munkáját.

Idén több új csodával gazdagodott a kiállítás, amiért érdemes akár újra is ellátogatni a Csodák Palotájába. Az egyik legújabb program a 4D-s mozi, ahol a hagyományos 3D mozikhoz képest már nem csak a szemünkkel, hanem már szinte minden érzékszervünkkel élvezhetjük a vetített filmet. Mintha valóban hullámvasúton ülnénk, remeg alattunk a szék, ha vízesésen száguldunk át, arcunkba vízpermet fúj, ha tűz mellett haladunk el, érezzük a bőrünkön a tűz melegét.

A négydimenziós mozi megálmodója Gráner József, a 3D-film Kft. ügyvezetője volt, aki az Egyesült Államokba tett utazása során kapta az ötletet a négydimenziós mozi hazai megvalósítására. Hogyan lehet ezt a sok hatást összehangolni, irányítani és főleg már meglévő 3D filmekhez 4D programot írni? A megvalósításhoz a Beckhoff szakembereit kereste meg, akik örömmel segítettek nem csak a Beckhoff automatizálási eszközeivel, de hasznos tanácsaikkal és szaktudásukkal is.

CsoPa - Beckhoff 5

A Beckhoff és Csodák Palotája munkatársainak jóvoltából betekintést kaphattunk a 4D-s mozi működésébe és felépítésébe, valamint találkoztunk Gráner Józseffel is, aki kameránk előtt elmondta, hogyan jutottak el az eredeti ötlettől a már beüzemelt, működő berendezésig. A Beckhoff részéről Perecz Tamás, a Beckhoff Automation Kft. ügyvezetője beszélt a projektben való részvételükről.

CsoPa - Beckhoff 3A 4D moziban kilenc szék található, melyek egy szervomotorokkal mozgatott platformra vannak rögzítve. A moziteremben vízpermetező, ventilátor, hősugárzó és damilos pörgettyű biztosítja a még valóságosabb moziélményt. A rendszer a filmekhez tartozó, felvett és eltárolt programot futtatja le a vetítéssel egy időben. A film és a mozgatóprogram közötti szinkronról egy optikai szenzor gondoskodik, melyet a projektor aktivál.

Gráner József kiemelte, hogy először a mozgatás felprogramozása is komoly kihívást jelentett. Saját vezérlőprogram készítéséhez szükséges volt, hogy a film vetítésével egyszerre, valós időben tudják a programokat írni. Ezeknek a programoknak utólag szerkeszthetőeknek is kellett lenniük, hiszen utólag a többi effektet is – például a ventilátor be-, illetve kikapcsolását – a programhoz kellett csatolni. Erre a problémára építettek egy joystick-karos betanító eszközt, melyben enkóderek találhatók. A platform irányítását a joystick mozgatásával lehet – akár a moziszékben ülve – beprogramozni. Az így elkészült programot a vezérlés eltárolja és azt a megfelelő időben visszajátssza. “Bármilyen filmhez tudunk egyedi programot írni. Gyakorlatilag szabad kezünk van abban, hogy milyen filmet vetítsünk” – hangsúlyozta Gráner József.

CsoPa - Beckhoff 4

Az alap platform moduláris rendszerű, hat elemből áll. A modularitás fontos kritérium volt a könnyű szállíthatóság és összeszerelhetőség miatt. A 4D mozi alapjának mozgatásához két Beckhoff szervomotort használtak, melyek hajtóműveken és csuklókon keresztül csatlakoznak a mozgatott platformhoz. A külső effekteket Beckhoff PLC vezérli. Az egész rendszer felhasználói felületét egy érintőképernyős vezérlés biztosítja, mellyel szemben fontos kritérium volt a könnyű kezelhetőség és az egyszerű, intuitív használat.

CsoPa - Beckhoff 9

A rendszer egy érintőképernyős Beckhoff panel PC-t tartalmaz, melyen a Windows operációs rendszerrel párhuzamosan fut a Beckhoff TwinCAT valós idejű vezérlése. A szervomotorok valós idejű pozíciószámításait nem a szervomotor vezérlésén belül, hanem az IPC erőforrásait felhasználva a TwinCAT szoftver végzi. Fontos elem az inkrementális jeladókártya, melynek a betanítások során van jelentősége. A betanítóeszközből érkező jeleket – megfelelő mintavételezési időközöket alkalmazva eltárolják a számítógép háttértárolóján és a film lejátszása során ezt a fájlt olvassák vissza. Mind a megjelenítő, mind a vezérlőszoftver CODESYS alapú PLC vezérlőszoftver környezetben készült.

CsoPa - Beckhoff 6A panelhez EtherCAT hálózaton keresztül csatlakoznak az egyes I/O egységek, illetve a kéttengelyes szervohajtás. “A kialakításnak fontos eleme volt, hogy a vezérlés egyszerre két szervomotort tud lekezelni, így sokkal kompaktabb, egyszerűbb vezérlési megoldást tudtuk megvalósítani.” emelte ki Perecz Tamás, majd hozzátette “Elengedhetetlen a moziélmény szempontjából, hogy ne legyen csúszás a látott kép és a mozgások között. Nagyon fontos szerep hárul a gyors és biztonságos adattovábbításra, melyet valós idejű EtherCAT kommunikációval oldottunk meg.”

CsoPa - Beckhoff 7

Ahogy azt Gráner József is hangsúlyozta, bármennyire is jól sikerült ez a projekt, nem állnak meg a fejlesztéssel. A későbbi igényeknek megfelelően a jelenleg kéttengelyes mozgatást akár három- vagy hattengelyes platformra is meg fogják valósítani.

CsoPa - Beckhoff 1

További információ:

A Beckhoff Automation Kft. honlapja
A Csodák Palotája honlapja