Beckhoff Oil-Painter

Oil-Painter-Geschäftsführer Patric Lüthi (Vordergrund) und Robert Urech, Area Sales Manager von Beckhoff Schweiz, freuen sich über ein neues Kunstwerk. Bild: Beckhoff

Noch steht die erste serienreife Ausgabe des Malroboters in einer ehemaligen Druckerei in Zollikerberg bei Zürich, doch zukünftig soll er beispielsweise auch Unikate für ein großes Möbelhaus malen. Der Oil-Painter ist eine vollautomatische Bildermalmaschine, die in postimpressionistischer Manier Acrylbilder zaubert. So kann er eine Mona Lisa im Malstil Van Gogh’s auf die Leinwand bringen oder Audrey Hepburn im Stil von Andy Warhol.

„Grundvoraussetzung ist, dass das zu malende Motiv vektorisiert und vorprogrammiert im Rechner vorliegt. So steht schon vor dem ersten Strich fest, wie sich der letzte Strich zusammensetzt“, erklärt Patric Lüthi, Geschäftsführer von Oil-Painter in Zürich. „Beim Malen fahren wir das Bild dann Strich für Strich mit elf verschiedenen Pinselstärken ab, die sich in jedem beliebigen Winkel positionieren lassen. Mit der Aufteilung des Bildes in die X/Y-Achsen und in die R-Achse als Drehwinkel der Pinsel lässt sich jede beliebige Bewegung mit jeder beliebigen Pinselbreite ausführen. Aber im Gegensatz zum Maler können wir die R-Achse beliebig weit drehen und so eine Endlosspirale ohne Absetzen malen oder kalligraphische Kunstwerke schaffen.“

Hochgenaue Bewegungen

Beckhoff Oil-Painter
Schaltschrank mit zwei Servoverstärkern der Reihe AX51xx und drei, direkt in der darüber angeordneten I/O-Ebene aus EtherCAT-Klemmen integrierten Servomotorklemmen EL7201. Bild: Beckhoff

Wenn gemalt wird, sind fünf Hauptachsen für die Bewegung und fünf Hilfsachsen für die Mischung der richtigen Farbtöne aktiv. Die drei Hauptachsen X, Y und R müssen dabei absolut synchron laufen. Die Z-Achse wird bestimmt durch das Höhenprofil von Leinwand und Tisch. Die fünfte Hauptachse ergibt die Pinselstellung, die synchron oder asynchron zur R-Achse läuft.

Gesteuert wird der Oil-Painter über die Software Twincat NC I. Dazu erläutert Patric Lüthi: „Twincat NC I übernimmt die drei Bahnachsen und die fünf Hilfsachsen. Zudem wird die Düsenachse über eine Master-Slave-Achse gekoppelt sowie die Z-Achse in einer Sicherheitssteuerung als eigener Prozess gesteuert. Die Farbmengen werden über medizintechnische Hochpräzisionspumpen aufgetragen, deren Hilfsachsen sich simultan zu den Hauptachsen bewegen. Angesteuert werden die Pumpen über drei zweikanalige DC-Motor-Endstufen EL7342. In einer Mischkammer kurz vor dem Pinsel wird proportional zu den Pumpen und absolut synchron zur Fahrgeschwindigkeit – auch beim Beschleunigen und Bremsen – jeder beliebige Farbton erzeugt.“

Als Hauptantriebsmotoren für die X- und Y-Achse fungieren Beckhoff-Servomotoren AM80XX. Der Motor für die X-Achse ist mit einem Winkelgetriebe mit Wellendurchführung an die Achse angeflanscht und treibt zwei Riemen. Dies ergibt den Vorteil, dass sich ein senkrecht zur Achse stehender Standardmotor verwenden lässt. Angesteuert werden diese Servomotoren über die Einkanal-Servoverstärker AX5125 und AX5118, deren Regelungstechnik die schnellen und hochdynamischen Positionieraufgaben unterstützt. Für die Z- und R-Achse sind Servomotoren AM3112 zuständig. Diese sorgen für eine maximale Drehmomentausbeute, eine hohe Dynamik und die Positioniergenauigkeit und sind für den Betrieb mit der Servomotorklemme EL7201 ausgelegt. Als Kommunikationssystem verwendet der Oil-Painter das schnelle Ethercat. Bei einer Zykluszeit von einer Millisekunde, überprüft die Steuerung also tausend Mal pro Sekunde, ob alle Achsen synchron laufen.