Robotersimulation

Optimierung von Automatisierungssystemen mit 3D-Roboter-Arbeitszelle, -Entwurf, -Erstellung und Offline-Programmierung.

Optimierung von Automatisierungssystemen mit 3D-Roboter-Arbeitszelle, -Entwurf, -Erstellung und Offlineprogrammierung. Zugleich gilt es, die derzeitigen Qualitätsvorgaben zu überschreiten und den Ressourceneinsatz in der Fertigung zu verbessern. Mehr denn je sind Unternehmen heute auf Robotik und Automationssysteme zur Steigerung der Produktionseffizienz und Produktionsflexibilität angewiesen. 2. Tecnomatix Robotersimulations- und Programmierlösungen ermöglichen es Ihnen, sowohl in datengesteuerten als auch in filebasierten Umfeldern zu agieren, um roboterbasierte und automatische Fertigungssysteme zu erstellen.

Die Werkzeuge ermöglichen die Berücksichtigung mehrerer Phasen der Robotersimulation und Workstation-Entwicklung, von einzelnen Roboterstationen bis hin zu ganzen Fertigungslinien und -zonen. So können Sie Automationssysteme viel rascher und fehlerfreier inbetriebnehmen. Prozess-Simulation ist eine voll in eine Datenverwaltungsumgebung integrierte Lösung zur ereignisbasierten Robotersimulation und Offline-Programmierung.

Sie und Ihre Ingenieure können so Automationssysteme einfacher als je zuvor wiederverwenden, entwerfen, prüfen und verbessern. Mit Process Simulate wird ein breites Spektrum von Roboterapplikationen abgedeckt und die Simulierung ganzer Produktionsanlagen möglich. Der RobotExpert ist ein auf Microsoft Windows basierendes Roboter-Simulationssystem, das für spezielle Industrieanwendungen wie Materialhandling, Lochen, Oberflächenbehandlung und Lichtbogenschweißung geeignet ist.

Mit dem traditionellen Zellendesign- und Simulationswerkzeug können Sie Roboter- und automatische Herstellungsprozesse mit mehreren Komponenten entwerfen, modellieren, optimieren, prüfen und automatisieren.

Wie muss eine intelligente Robotersimulation funktionieren?

Im Laufe der Digitalisierung werden Robotern zum Fixpunkt im privaten und beruflichen Leben. Dabei steht die neue Robotergeneration bereits in den Startlöchern: schlauer, klüger, einfacher zu handhaben. Beim Einrichten und Betreiben der Maschinen ist ein Höchstmaß an Genauigkeit erforderlich, um kostspielige Stillstandszeiten zu verhindern. Tools zur Robotersimulation gewährleisten eine angemessene Planbarkeit und Warenqualität.

Dabei sind die Ansprüche an ein Werkzeug zur Robotersimulation vielseitig und hängen vom Einsatzgebiet oder auch von der Klassifizierung im Laufe des Projektes ab. Die Integration von Robotern und Handlingsystemen in Gestalt von wieder verwendbaren Bauteilen in das Modell sollte so leicht wie möglich sein, um sie mit wenigen Mausklicks zu verschieben und in die Praxis umzusetzen. Mit Hilfe von Plug-and-Play-Konzepten kann der Industrieroboter auf einer Plattform oder einer beweglichen Welle aufgestellt und angeschlossen werden - auch verschiedene Tools, wie z.B. Zangen und Schweißzangen, können problemlos mit dem Industrieroboter gekoppelt werden.

Da die Steuerung der Bewegung automatisiert ist, muss in der Anfangsphase des Projekts kein ausführliches Roboter-Programm festgelegt werden. Ein vorgefertigtes, konfigurierbares Steuergerät bestimmt den Ablauf des Roboter und ist über Interfaces mit den Materialaufnahme- und Entnahmestellen sowie den Prozessstellen des Simulations-Modells verknüpft. In wenigen Augenblicken kann eine Robot-Zelle mit Pick-and-Place-Aktionen aufgebaut und simuliert werden.

Nicht nur der Robot, sondern die Gesamtanlage steht im Vordergrund. Insbesondere in dieser Bauphase sollte es so leicht wie möglich sein, die eingesetzten Betriebsmittel, wie den Industrieroboter, durch einen anderen Robotermodelltyp (6-Achs-Roboter, Scarararoboter, Portalanlage, etc.) oder durch ein anderes Fabrikat zu substituieren. Eine ständig aktualisierte Bauteilbibliothek mit einem umfassenden Angebot an Roboterbauteilen verschiedener Anbieter ist hier von großem Nutzen.

Jetzt folgt die Detailerstellung des Roboterprogrammes. Die Basis für die leichte Bedienbarkeit ist ein Icon-basierter Programmeditor, in dem alle Robots - egal welcher Art und mit welchem Robotertyp - gleich programmiert werden können. Mit Hilfe von Handlungsanweisungen, die schrittweise in einer Auflistung zu einem Ablauf zusammengefasst werden, generiert der Benutzer das Roboterverlauf.

Zu den typischen Handlungsanweisungen gehören Positionsinformationen für lineare oder Punkt-zu-Punkt Bewegungen des Routers, die Ausgabe von Signalen oder das Abwarten auf einen Signal-Eingang, das Bewegen von Basis-Definitionen (Referenzkoordinatensysteme) oder Werkzeug-Offsets (Werkzeugdefinition) sowie Steuerstrukturen zur Darstellung von If-Else Verzweigungen oder In-Loops. Zur Definition einer Roboterstellung wird der Robot an einem ausgewählten Werkzeug-Referenzpunkt per Mausklick erfasst und an der entsprechenden Position platziert.

Können gewisse Stellen im Zimmer nicht erreicht werden, kann der Melkroboter nicht einmal an die jeweilige Stelle gefahren werden. Vorraussetzung ist das reale Bauteilverhalten hinsichtlich seiner Fügegrenzen, das in den Robotertypen der Library entsprechend der Vorgaben eingehalten werden muss. Um das Roboterprogramm mit vor- und nachgeschalteten Prozessstellen zu verknüpfen, die ein gewisses Prozessfeld repräsentieren, muss der Robot auf der Ebene des Signals mit Sensor-, Aktor- und Steuerkomponenten verknüpft werden.

Durch den Einsatz von Breakpoints innerhalb des Programmablaufs kann das Programm des Roboters gleichzeitig erstellt werden. Damit kann die Berechnung begonnen werden und wird bei Erreichung der relevanten Punkte des Programms gestoppt. Anschließend können die Roboterarme und der Robotergreifer exakt zum Bauteil hin oder bei gegreiftem Bauteil in eine neue Lage gebracht werden. Das Roboter-Programm wird stückweise zusammengestellt und kann mit Simulationen wiederholt ausgewertet werden.

Zusätzlich zur Verfügbarkeitsprüfung wird die Simulierung auch für die Kollisionsprüfung genutzt. Gerade beim Einsatz von Robotern auf engstem Raum sind Helfer zur Darstellung von Zusammenstößen von Robotern, Werkzeugen und Werkstücken mit Gehäusen oder Geräten nützlich und verhindern schon bei der Erstellung von Programmen falsche oder unzureichende Positionen des Roboters. Bereits in dieser ausführlichen Projektierungsphase ist es möglich, die Zellstruktur zu verändern und den Industrieroboter oder die an der Applikation beteiligte Komponente zu repositionieren und das Projekt auszuwerten.

Einen erheblichen Zusatznutzen der Simulierung bietet die Tatsache, dass das in der Simulierung erzeugte Robotprogramm für den realen Robot verwendet werden kann. Einen erheblichen Zusatznutzen der Simulierung bietet die Tatsache, dass das in der Simulierung erzeugte Robotprogramm für den realen Robot verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass die Simulierung als Offline-Programmiersystem (OLP) funktioniert.

Auf Tastendruck wird das Simulationsprogramm in die herstellerabhängige Programmiersprache (Postprozessor) des jeweiligen Herstellers konvertiert und kann in der echten Roboter-Steuerung wiederverwendet werden. Neben dem Exportieren stellt der Importieren von bestehenden Roboterprogrammen einen wesentlichen Zusatznutzen dar. Roboter-Programme einer echten Anlage können in der Simulationsumgebung ergänzt und parametriert werden. Das erstellte Roboter-Programm wird nach unterschiedlichen Aspekten ausgewertet.

Nur wenn die reale Steuerung des Industrieroboters in Gestalt eines realen RCS-Moduls für die Wegesteuerung des Industrieroboters genutzt wird, kann eine genaue Angabe der Zykluszeit gemacht werden. Das RCS-Modul ist ein reales Bild der realen Steuerung des Hersteller, das über eine API mit dem Simulationssystem verbunden werden kann. Das RCS-Modul kontrolliert in Verbindung mit dem Simulationsmodul die Bewegungen des Industrieroboters und der Simulationsroboter benimmt sich wie der reale Industrieroboter.

Simulationen ohne RCS-Modul funktionieren mit herstellerneutralen Regelalgorithmen, mit denen eine Genauigkeit von bis zu fünf Prozentpunkten von der tatsächlichen Zykluszeit erreicht werden kann. Neben der Zykluszeitauswertung ist auch eine Bewertung des Antriebsverschleißes vorstellbar, d.h. eine Darstellung, in welchem Umfang die Einzelachsen des Automaten innerhalb der Gelenkgrenzwerte gefahren werden. Er ist nur ein Teil der gesamten Lösung oder des Systems.

Hierbei spielt der Einsatz von Greifkonzepten (Einzel- oder Mehrfachgreifer), Greifermechanismen, der Einsatz von Stellungsreglern und mehreren Roboter in einer Anlage eine wichtige Rolle und beeinflusst das Ergebnis. Diese Gesichtspunkte müssen auch bei der Berechnung beachtet werden und können rasch abgebildet werden. Die Roboter-Steuerung ist in der Regel nur eine Komponente, die in Kombination mit einer oder mehreren SPSen oder einem MES mitteilt.

Mit Blick auf die Branche und die automatische Fertigung, in der nicht nur der Industrieroboter im Vordergrund steht, sondern auch die Kommunikation und das Handeln von Maschine und Produkt untereinander, sollte bei der Berechnung nicht nur der Industrieroboter miteinbezogen werden. Simulationswerkzeuge, die bereits heute Robotersimulation, Multi-Ressourcen-Simulation und Materialflußsimulation auf einer einzigen Basis kombinieren, haben einen großen Nutzen und können als nützliches Tool für künftige Weiterentwicklungen genutzt werden.

Auf diesen Platformen kann nicht nur die Roboterlogik, sondern auch das Interaktionsverhalten anderer Bauteile, die Wechselwirkung zwischen diesen Bauteilen und die Wechselwirkung mit übergeordneten Steuerungen abgebildet werden.