Pokazy na olimpiadzie i sztuczne księżyce

Silniki firmy FAULHABER odgrywają ważną rolę w projektorach laserowych tej firmy, umożliwiając wyrównywanie wiązek i tworzenie różnych efektów.

Obecnie rozbudowany pokaz laserowy jest częścią każdej dużej imprezy. Projekcje laserowe wykorzystywane są na targach, w reklamie, sztuce oraz na imprezach związanych z architekturą. Magiczne wzory świetlne są możliwe dzięki niezwykle skomplikowanej technologii, którą dla wielu najbardziej spektakularnych instalacji dostarcza berlińska firma LaserAnimation Sollinger.

Uwaga, uzależnia! Gdy klikniesz przykłady projektów na stronie internetowej LaserAnimation Sollinger, będzie Ci ciężko ją opuścić. Jednak zdjęcia i filmy na ekranie komputera tylko w niewielkim stopniu są w stanie odtworzyć rzeczywisty efekt, jaki projekcje laserowe wywołują na miejscu podczas przedstawienia.

Przykładem jest „Global Rainbow” autorstwa artystki Yvette Mattern: siedem jaskrawo zabarwionych, bardzo silnych wiązek laserowych świeci w niebo z berlińskiego Ernst-Reuter-Platz w kierunku Kolumny Zwycięstwa i zmienia nastrój całego centrum miasta. Albo „Another Moon” duetu artystów Kimchi and Chips, podczas którego na niebie nad Zeche Zollverein w Essen pojawia się drugi księżyc. Lub też dynamiczny pokaz podczas ceremonii zamknięcia Zimowych Igrzysk Olimpijskich w Pjongczangu – to tylko garstka z wielu przykładów.




Pióro świetlne o średnicy czterech milimetrów
Często zaskakujące, a czasem zapierające dech w piersiach efekty świetlne oparte są na wyjątkowych właściwościach wiązki laserowej. Pod względem intensywności, skupienia wiązki i zasięgu wielokrotnie przewyższa wiązki światła z innych sztucznych źródeł. Z drugiej strony, laser podlega ograniczeniom optycznym i technicznym, jak wyjaśnia kierownik sprzedaży Richard Schäfer: „Wiązka jest zazwyczaj bardzo mała. W przypadku naszych urządzeń jej średnica wynosi zazwyczaj około 4,0 milimetrów. Na powierzchni projekcyjnej pojawia się więc tylko mała kropka”.

W celu stworzenia wzoru – takiego jak logo, napisy lub ruchome obrazy przypominające kreskówki – projekcja laserowa opiera się na bezwładności ludzkiego wzroku. Dokładnie rzecz biorąc, wykorzystuje ona mechanizm przetwarzania obrazu w mózgu, który jest również odpowiedzialny za to, że film składający się z 24 pojedynczych klatek na sekundę jest płynny. Jeśli wiązka lasera porusza się wystarczająco szybko, osoba „widzi” wyświetlaną animację, zamiast punktu światła, który krąży wokół. Aby uzyskać ten efekt, wiązka w projektorze jest odbijana za pomocą dwóch luster – po jednym dla osi x i y. Jej ruch jest indukowany elektromagnetycznie i osiąga bardzo dużą prędkość.

Kolejnym ograniczeniem jest kolor. Kolor lasera zależy od ośrodka aktywnego, w którym generowana jest wiązka. W przypadku projekcji laserowej jest to półprzewodnik, gdyż stosuje się tu lasery diodowe lub lasery OPSL firmy Coherent. Jednak diody laserowe mogą wytwarzać tylko kilka podstawowych kolorów, głównie czerwony, zielony i niebieski. Wysokiej klasy urządzenia firmy LaserAnimation Sollinger mają również lasery OPSL firmy Coherent dla koloru żółtego, pomarańczowego i cyjanu. Aby wytworzyć białą wiązkę, wiązki wielu kolorów muszą być „współliniowo nałożone”. Podobnie jest w przypadku innych kolorów: aby stworzyć różne odcienie całej palety, moduluje się intensywność poszczególnych promieni.




Nawet odchylenia rzędu jednej setnej stopnia są niedopuszczalne
Cała sztuka polega na nałożeniu różnych źródeł lasera, z których każde ma inną długość fali, tak współliniowo jak to możliwe. Im dokładniej zostanie to przeprowadzone, tym ostrzejsza i bardziej precyzyjna wyda się ludzkiemu oku ostateczna wiązka. W tym celu stosuje się specjalne filtry optyczne, tzw. dichroiczne, które odbijają pewne długości fal, podczas gdy inne długości fal (kolory) przechodzą przez szklany filtrat. W ten sposób różne wiązki laserowe mogą być „nałożone” na siebie, tworząc jedną wiązkę. Tak więc to, co dla ludzkiego oka wygląda jak „biały” promień, jest tak naprawdę kombinacją źródeł czerwonych, zielonych i niebieskich.

Jednak to działa tylko wtedy, gdy wiązki są nałożone na siebie bardzo precyzyjnie, a przede wszystkim przez długi czas i na dużej odległości, ponieważ instalacje laserowe często muszą być widoczne z odległości setek metrów, a nawet kilku kilometrów. Filtry dichroiczne muszą być ustawione z odpowiednią precyzją, jak wyjaśnia Richard Schäfer: „Odchylenie o jedną setną stopnia powoduje przesunięcie o 1,7 centymetra na sto metrów. Oznacza to, że poszczególne kolory nie nakładają się na siebie i są rozróżniane przez ludzkie oko – efekt mieszania kolorów zostaje utracony”.

Zdarza się, że urządzenie firmy LaserAnimation Sollinger opuszcza siedzibę w Berlinie, aby dzień później zostać ustawione np. na pokaz laserowy na Burdż Chalifa w Dubaju. Po przebywaniu w luku bagażowym w temperaturze minus dwudziestu stopni obudowa nagrzewa się w pustynnym słońcu do sześćdziesięciu stopni lub więcej. Pomimo wysokiej jakości materiałów i zaawansowanej technologii mocowania pewien stopień zniekształceń w optyce jest nieunikniony. Oznacza to, że położenie filtrów dichroicznych może wymagać niewielkiej korekty. Dlatego uchwyty luster dichroicznych są wyposażone w napęd: bezszczotkowe silniki DC firmy FAULHABER ze zintegrowanymi przekładniami służą do sterowanej programowo precyzyjnej regulacji z dokładnością do co najmniej tysięcznych części stopnia.




Siatki optyczne wykorzystywane do zapierających dech w piersiach efektów
Kolejny silnik służy do ochrony. Aby intensywne światło lasera nie przenikało w niekontrolowany sposób do ludzkiego oka, projektory wyposażone są w dwustopniowy mechanizm wyłączania. Oprócz elektronicznego obwodu ochronnego jest też mechaniczna przesłona na wypadek sytuacji awaryjnych. Jej klapa jest utrzymywana w stanie otwartym podczas normalnego działania przez wyposażony w silnik magnes obrotowy. W przypadku awarii obwód bezpieczeństwa zatrzymuje silnik oraz umożliwia opadnięcie klapy i przesłonięcie wylotu wiązki.

W module siatki zastosowano inne napędy firmy FAULHABER. Siatka dyfrakcyjna to element optyczny wykorzystujący odchylenie promieni świetlnych przy przechodzeniu przez bardzo wąskie szczeliny. Oprócz wiązek i grafiki, projektor laserowy może również generować różne wzory i efekty, takie jak efekt sztucznej zorzy polarnej lub falujące, abstrakcyjne formy „Destructive Observation Field” Roberta Henkego: obiektu świetlnego, który zmienia się nieustannie i wygląda jak połączenie kosmicznej mgły i biologicznej struktury komórkowej, odzwierciedlając niejako mikro- i makrokosmos. Efekty mogą być wytwarzane
nie tylko na ścianie projekcyjnej, ale także swobodnie zawieszone w przestrzeni.

Koła w module siatki są pozycjonowane przez silniki krokowe w celu wyboru konkretnej siatki do projekcji. Okrągłe kratki są wprawiane w ruch przez bezszczotkowe silniki DC, co z kolei tworzy wyjątkowy efekt optyczny, który może wahać się od dzikiego migotania do medytacyjnie powolnych zmian obrazu w ślimaczym tempie.




Najwyższe wymagania w zakresie napędów
„Do tego typu efektów często używamy kilku projektorów” – wyjaśnia Richard Schäfer. „Mogą one pokazać swój potencjał tylko wtedy, gdy siatki poruszają się całkowicie synchronicznie, przy najwyższych i najniższych prędkościach, jak również w trybie start/stop z ciągłymi zmianami kierunku”. Projektory i moduły siatki są naszpikowane technologią, co oznacza, że przestrzeń montażowa jest niezwykle mała. Mieszczą się w niej tylko bardzo małe silniki.

Maksymalna precyzja i powtarzalność to minimalne wymagania dodatkowe. Ważną rolę odgrywają tu zintegrowane przekładnie bezluzowe. Richard Schäfer zapytany o początek współpracy z firmą FAULHABER odpowiada, że musiało to nastąpić przed jego zatrudnieniem. Szukając pierwszego zamówienia, znajduje dokument z roku 2003. Oznacza to, że silniki FAULHABER wytrzymały próbę czasu w tych wymagających zastosowaniach przez dwadzieścia lat: „Budujemy najwyższej klasy urządzenia do projekcji laserowych. Aby to robić, potrzebujemy napędów, które są na tym samym poziomie.”

www.faulhaber.com

  Zapytaj o więcej informacji…