如何從核聚變中獲取無窮的能量正在JET實驗室計劃下進行下一步,JET計劃在牛津郡的Culham進行,由歐盟資助,整個實驗對工程小組提出了全新的挑戰.因為改造Torus實驗室進行重新布置需要采用復雜的機器人技術在等離子室內搬動,操作,安裝新的元件.采用Delta Tau PMAC運動控制系統實現要求極高的機器人關節動臂的運動控制,從而完成這項任務.過去,工程師身著防毒外罩安裝布置JET實驗室中的各種實驗設備.最近的一次氘和氚同位素實驗殘留的放射形輻射使得這段時間內人在實驗室最多只能呆一個小時,因此需要機器人來進行這項改造工作.
當原子聚合在一起時產生核聚變,釋放能量,核聚變時用氘,一種從水(主要是海水)中提取出的氫的同位素,和氚(也是氫的同位素,自然界沒有,只能人工合成)加熱到很高的溫度.這些原子核聚變,釋放氦氣和高速運動的中子.在核聚變工作站中,這些中子在密度很大的物質中減速,這個過程中產生的熱能用于發電,形成的等離子氣流被一個大的真空磁場包圍,其溫度可達數億攝氏度,比太陽表面的溫度還高.
最近階段的改造是重新放置碳磚以形成分流器,抽去等離子氣流中的雜質,再用深冷泵將雜質移到別處.每塊碳磚的重量約35公斤,需要換掉實驗室地板周圍的144塊磚,再裝上192塊新磚.從Torus管狀入口進入內部,要經過兩個相對較小的入口,要通過實驗室連續彎曲的通道就得有一個由運動控制系統直接引導的關節動臂.關節動臂由18個直流有刷伺服電機驅動,全部由DELTA TAU的PMAC卡控制,如果需要,可控制22個軸.精確定位是機器人完成各項工作的必要條件.另一個伸縮臂用來卸下碳磚,把新的碳磚遞到前一個關節動臂.這個伸縮臂有15個軸,也由控制.
JET工程小組調查了幾個運動控制系統的可選方案.事實證明,DELTA TAU的解決方案經濟有效,設計易于實現,PMAC的各種安全特性使這項得以迅速完成,幾乎不用任何內部軟件.
另一個選用PMAC的原因是他能在許多為系統所生成的教學文件模擬方式下運行.這些教學文件的生成過程繁冗,其精確性對于避免在Torus室工作時產生的機械震蕩是很關鍵的.在這種情況下,PMAC控制器不會有任何困難.PMAC的另一個特點是通過接口卡讀取旋轉變壓器的值給數字轉換器輸出.
PMAC卡插在VME總線槽中,要改變關節動臂的節點,通過軟件即可實現,連控制室都不必打開.只要下載新裝電機的程序,然后給新電機設置參數.
讓人過目難忘的圖形界面是由JET工程小組的軟件工程師編寫的.此圖形界面不僅提供了一個簡單清晰的人機界面,還提供了機器人及其周圍環境的3D視圖.這樣在機器人實際工作之前,可在模擬方式下檢驗PMAC程序.
PMAC初次工作時的可靠性非常重要.最近的改造在17周內圓滿完成.機器人每天工作20小時,一周工作6天,完全不用考慮停機維護.用JET小組中Mike Irving的話說:“用PMAC了以后,我們遇到的所有問題都迎刃而解,DELTA TAU給了我們很大的支持。
