位于馬里蘭州柯蒂斯灣的 Image Engineering 公司為頂級(jí)樂隊(duì)設(shè)計(jì)出了令人嘆為觀止的煙火特效。音樂、燈光、激光與火焰交織融合，為觀眾營(yíng)造沉浸式演唱會(huì)體驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)特效的實(shí)時(shí)同步控制并確保隨時(shí)一鍵中止，該公司采用了倍福的集成式控制與安全技術(shù)。
Image Engineering 公司近年來持續(xù)為多場(chǎng)頂級(jí)演唱會(huì)提供幕后核心技術(shù)支持，其中最引人注目的當(dāng)屬 2023 年重金屬搖滾樂隊(duì) Disturbed 的“Take Back Your Life”巡回演唱會(huì)以及 2024 年跨西伯利亞樂團(tuán)“The Lost Christmas Eve”冬季巡演。Image Engineering 公司的專業(yè)團(tuán)隊(duì)指出，他們通過將先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)融入項(xiàng)目中，不斷突破特效技術(shù)的邊界。以工程創(chuàng)新為核心的發(fā)展理念推動(dòng)了公司自身的成長(zhǎng)。“公司所有者均為工程師出身，自創(chuàng)立之初，工程創(chuàng)新就是我們的立身之本。”Image Engineering 公司運(yùn)營(yíng)副總裁 Ian Bottiglieri 強(qiáng)調(diào)道，“這正是我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)演出活動(dòng)領(lǐng)域脫穎而出的核心優(yōu)勢(shì)所在。”
01
工程師們的“烈火淬煉”
Image Engineering 團(tuán)隊(duì)在“火蛇”的各個(gè)方面投入了大量研發(fā)精力。這其中包括研究如何在高達(dá) 22 psi 的壓力下安全地輸送適量丙烷，并且無論“火蛇”處于何種方位，都能保持指示燈的穩(wěn)定。“火蛇”的設(shè)計(jì)需要將傳統(tǒng)的燃燒條替換為先進(jìn)、靈敏的燃燒器，以呈現(xiàn)更具動(dòng)感的火焰效果。由此研發(fā)而成的線性燃燒系統(tǒng)能夠營(yíng)造出一面 3.35 米高的火墻，并能按比例控制火焰高度與形態(tài)（1.2 至1.8 米）。此外，兩個(gè)大型爆破閥還能產(chǎn)生翻滾的火球。
“火蛇”裝置必須具備緊湊且模塊化的特點(diǎn)，以便在各場(chǎng)演出中能夠輕松運(yùn)輸、組裝，并與現(xiàn)有的舞臺(tái)結(jié)構(gòu)無縫集成。自動(dòng)化與安全系統(tǒng)對(duì)于操控復(fù)雜的火焰特效、并向當(dāng)?shù)匕踩O(jiān)督部門提供安全保證而言至關(guān)重要。在與倍福娛樂行業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行多次商討后，Image Engineering 決定與自動(dòng)化專家攜手合作，將“火蛇”設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。他們計(jì)劃采用先進(jìn)的基于 PC 的控制技術(shù)，并搭配由 EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)支持的 TwinSAFE 集成式安全解決方案，這是因?yàn)?，相較于傳統(tǒng)控制技術(shù)，該方案具有更為突出的靈活性優(yōu)勢(shì)。
02
“火蛇”驚艷亮相
在 Disturbed 樂隊(duì)的巡演中，“火蛇”必須根據(jù)演出曲目動(dòng)態(tài)變換形態(tài)。樂隊(duì)剛開始演奏時(shí)，“火蛇”會(huì)慢慢蘇醒，逐漸呈現(xiàn)出更具動(dòng)感的動(dòng)態(tài)效果。為實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果，五個(gè)分段式的“火蛇”單元被固定在一個(gè)定制的桁架結(jié)構(gòu)上，該桁架結(jié)構(gòu)配備了五個(gè)絞盤，能夠精準(zhǔn)調(diào)整每個(gè)單元的角度。各單元之間保留一厘米（半英寸）的間隙，這一設(shè)計(jì)既確保了每個(gè)都單元能夠自由移動(dòng)，又能讓線性火焰效果呈現(xiàn)出連貫且無間斷的視覺觀感。
Image Engineering 公司設(shè)計(jì)的巡演蓄能系統(tǒng)（TAS）負(fù)責(zé)將丙烷從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，并將其輸送到特效噴頭。當(dāng)“火蛇”被調(diào)整至 45 或 50 度的傾斜角度時(shí)，燃料和火焰的表現(xiàn)會(huì)發(fā)生顯著變化，在此情形下，控制系統(tǒng)必須精準(zhǔn)控制特效效果，同時(shí)全方位確保運(yùn)行安全。
倍福系統(tǒng)極具靈活性，不僅能夠滿足火焰特效系統(tǒng)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)， 例如美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)（NFPA）160 標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定，還能在美國(guó)眾多地方轄區(qū)達(dá)到更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)要求。”
—— Image Engineering 研發(fā)與集成總監(jiān)
Nick Hock
火蛇”裝置配備了眾多安全措施，以確保演出萬無一失，這些安全措施通過 TwinSAFE I/O 端子模塊無縫集成至控制平臺(tái)。只需按下急停按鈕，便可讓整個(gè)裝置停止運(yùn)行，操作人員只需掃一眼控制臺(tái)，就能實(shí)時(shí)掌控所有安全相關(guān)的狀態(tài)信息。“當(dāng)?shù)叵啦块T觀看了安全系統(tǒng)演示，并親眼見證，只需按下按鈕，整個(gè)‘火蛇’裝置就能平穩(wěn)受控地停止運(yùn)行，這讓他們感到極為安心。”Hock 解釋道。
安裝在“火蛇”裝置便攜式控制箱內(nèi)的 CX5140 和 CX8190 嵌入式控制器分別用作主控制器和備用控制器，直接連接 EtherCAT I/O 模塊。EtherCAT 及 Safety over EtherCAT（FSoE）用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信與同步，包括安全設(shè)備、照明設(shè)備及其它舞臺(tái)特效裝備。
對(duì)我們而言，實(shí)時(shí)性能至關(guān)重要，因?yàn)槲覀儽仨氁c樂隊(duì)的音樂節(jié)奏以及燈光效果保持完美同步。哪怕只是相差幾毫秒的不同步，觀眾都會(huì)察覺到。而 EtherCAT 這樣成熟的技術(shù)能夠確保‘火蛇’與音樂保持完美同步。”
—— Image Engineering 研發(fā)與集成總監(jiān)
Nick Hock
03
演出必須照常進(jìn)行
自“火蛇”裝置完工以來，它便滿足了 Disturbed 樂隊(duì)和跨西伯利亞樂團(tuán)多次巡演期間快速搭建與拆除的要求。例如，Image Engineering 公司負(fù)責(zé)同時(shí)將多臺(tái)“火蛇”裝置運(yùn)往美國(guó)東海岸和西海岸，在短短 40 天內(nèi)助力跨西伯利亞交響樂團(tuán)完成了 56 場(chǎng)演出。
倍福系統(tǒng)能夠在極端高溫的環(huán)境溫度下可靠運(yùn)行，這成為了其在巡演中的另一大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，尤其是在夏季舉辦的音樂會(huì)中。“嵌入式控制器硬件的耐熱性能令人驚嘆。”Image Engineering 公司工程副總監(jiān) Claire Bowman 表示，“我們之前在拉斯維加斯使用過其它嵌入式系統(tǒng)，當(dāng)屋頂溫度高達(dá)49°C（120°F）時(shí)，這些系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)性能問題，倍福系統(tǒng)始終能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，從未掉過鏈子。”
除了極端氣候條件外，不同城市的供電穩(wěn)定性差異也是 Image Engineering 公司關(guān)切的重點(diǎn)。“在巡演的不同站點(diǎn)，我們的設(shè)備遭遇了嚴(yán)重的電源質(zhì)量問題。”Bowman 指出，”這些狀況總會(huì)在最關(guān)鍵時(shí)刻導(dǎo)致嚴(yán)重的性能故障。不過，在倍福團(tuán)隊(duì)的故障排除協(xié)助下，以及配備 EtherCAT 接口的e PS2001 電源，我們成功解決了這一問題，無論輸入電源質(zhì)量如何，都能確?？煽康墓╇?。此外，我們還安裝了一個(gè) CU8110 大容量電容式不間斷電源 (UPS)，確保我們的配電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。”
“如今，借助 EtherCAT 技術(shù)，我們具備了卓越的故障排查能力。”Nick Hock 說道，“我們只需查看‘火蛇’裝置的 HMI，就能知道哪些節(jié)點(diǎn)連接正常，哪些節(jié)點(diǎn)需要排查故障。EtherCAT 能夠精準(zhǔn)定位系統(tǒng)中任何故障的確切源頭。以往需要數(shù)小時(shí)才能解決的問題，現(xiàn)在通過 EtherCAT 與 TwinCAT 僅需幾分鐘就能輕松搞定。”
倍福與 Image Engineering 團(tuán)隊(duì)成語（從左至右）：區(qū)域銷售工程師 Jay McNeil（倍福美國(guó)分公司）；運(yùn)營(yíng)副總裁 Ian Bottiglieri、工程副總監(jiān) Claire Bowman、研發(fā)與集成總監(jiān) Nick Hock（均來自 Image Engineering）；系統(tǒng)應(yīng)用工程師 Arthur Peterson 與娛樂設(shè)備行業(yè)專家 Jason Toon（均來自倍福美國(guó)分公司）
“火蛇”再掀熱潮
“火蛇”裝置贏得了觀眾、演員以及業(yè)內(nèi)專家的一致贊譽(yù)。“Disturbed 樂隊(duì)成員們對(duì)它愛不釋手，觀眾反響也極為熱烈。”Nick Hock 高興地說道，“所有人都對(duì)它一見傾心。”2024 年，這一認(rèn)可達(dá)到了頂峰 — Image Engineering 的姐妹公司 Image SFX 榮獲年度煙火特效企業(yè)帕內(nèi)利獎(jiǎng)。帕內(nèi)利獎(jiǎng)是現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)公司在業(yè)內(nèi)能夠獲得的最高榮譽(yù)。
與倍福的合作讓 Image Engineering 得以不斷突破煙火特效領(lǐng)域原有的技術(shù)邊界。如今，“火蛇”裝置既可做為標(biāo)準(zhǔn)解決方案進(jìn)行部署，也能根據(jù)不同的演出需求進(jìn)行高度定制化配置。此外，它還能輕松與娛樂設(shè)備行業(yè)廣泛使用的其它舞臺(tái)控制系統(tǒng)無縫集成。
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于1980年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、I/O 和現(xiàn)場(chǎng)總線組件、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)化軟件、無控制柜解決方案以及工業(yè)圖像解決方案既可作為獨(dú)立的組件使用，也可將它們集成到一個(gè)完整的控制系統(tǒng)中，適用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)過40多年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立40家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及75個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
倍福于1997年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工350人，辦事處遍及國(guó)內(nèi)30座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光伏太陽能、風(fēng)力發(fā)電、鋰電池制造、電子制造、汽車制造、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、煙草機(jī)械、塑料加工、物流輸送、流程工業(yè)以及智能建筑等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于2014年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍?；赑C的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將IT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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