Robotersimulation und Offline-Programmierung
Erst testen, dann anwenden
Die Simulation von roboterbasierten Anlagen und Prozessen hilft nicht nur in der Planungsphase. Auch bei der Inbetriebnahme lassen sich böse Überraschungen vermeiden. Daher bietet Roboterhersteller Yaskawa für seine Motoman-Systeme zahlreiche Simulationstools und Offlineprogrammierung.
Bild: YaskawaDie Planung und Umsetzung von roboterbasierten Fertigungsprozessen sieht in vielen Unternehmen wie folgt aus: Zunächst wird das neue Verfahren erprobt, etwa in Form von Schweißversuchen. Dabei werden Roboter und andere Anlagenteile immer wieder neu programmiert, bis das gewünschte Ergebnis erreicht wird. Dann wird die Anlage umgerüstet und steht währenddessen nicht für die eigentliche Produktion zur Verfügung. Außerdem ist nicht ausgeschlossen, dass bei und nach Inbetriebnahme Fehler und Betriebsunterbrechungen auftreten. Mit Simulationsprogrammen können Fertigungsprozesse in einer dynamischen 3D-Umgebung virtuell entworfen und überprüft werden - unter der Beachtung der gewünschten Standards von Qualität, Ressourcen, Kosten und Terminen. Mögliche Probleme bei der Produktkonstruktion lassen sich zudem frühzeitig erkennen und noch vor dem eigentlichen Produktionsbeginn beheben.
Schnelle Inbetriebnahme
Der Einsatz von Simulation und Offline-Programmierung bietet sich damit vor allem in mittelständischen Fertigungsbetrieben mit häufigen Produktwechseln an - etwa in der Blechbearbeitung oder bei Lackieranwendungen. Und das gilt sowohl für Anlagenbauer als auch für Anwender: Anlagenbauer und Systemintegratoren können Zellen damit nicht nur planen, sondern auch vorprogrammieren. Das kann die Installation beim Anlagenbetreiber deutlich beschleunigen. Anwender können dagegen per Simulation und Offline-Programmierung ihre Rüstzeiten reduzieren. Die Prozesse können parallel zur Produktion entwickelt werden. Weil dabei auch die Vorrichtung schon vorab auf Zugänglichkeit etc. überprüft wird, sind zudem später nur noch geringe Korrekturen notwendig.
Bild: YaskawaRealnahes Abbild erstellen
Speziell für die Planung seiner Motoman-Robotersysteme hat Yaskawa das Softwarepaket MotoSim entwickelt, ein Offline-Programmiersystem mit 3D-Simulation. Die Funktionalität des Controllers ist integriert. Das Tool verwendet das gleiche kinematische Modell wie die Robotersteuerung. Somit bildet die Programmier-Software 1:1 die Oberfläche des Programmierhandgerätes (PHG) ab. Auch die Programmiersprache (Inform) ist dieselbe. Dadurch reduziert sich der Aufwand für den Bediener. Alle Motoman-Steuerungsgenerationen werden von MotoSim EG (Enhanced Graphics) unterstützt. Zudem gibt es eine Bibliothek mit Motoman-Produkten. Diese umfasst alle Robotermodelle verschiedener Generationen sowie Zubehör. 3D-Datenmodelle werden vom Hersteller zum Download zur Verfügung gestellt.
Zwei Versionen
Mit MotoSim EG steht eine einfachere Version zur reinen Simulation zur Verfügung. Per Bahn-Kalkulation über CAD ist damit eine schnelle Abschätzung möglich. Die Vollversion MotoSim EG VRC (Enhanced Graphic - Virtual Robot Control) ist hingegen voll offline-programmierfähig und dabei auch Lösungen mit mehreren Robotern ausgelegt. Die Vollversion unterstützt die Robotergenerationen NX100, DX100, DX200, FS100, YRC1000 und YRC1000micro. Die Software umfasst folgende Funktionen:
• Reichweiten- und Zugänglichkeitsuntersuchungen: Die Lösung ermöglicht den Aufbau und die Analyse von Anlagenlayouts, wobei unterschiedliche CAD-Modelle importiert werden können. Der interne Modelleditor ermöglicht zusätzlich die Erstellung von CAD-Modellen. Wichtige Maße können herausgemessen werden. Die Bedienoberfläche beinhaltet Hilfsmittel wie Kollissionskontrolle und benutzerdefinierte 3D-Ansichten.
• Taktzeitanalyse: Durch Anpassen des Anlagenlayouts, der Roboterbahn und des eingesetzten Robotertyps können die Taktzeiten erarbeitet werden.
• Offline-Programmierung: Bewegungsprogramme werden in MotoSim erstellt und können auf die reale Robotersteuerung übertragen werden. An CAD-Modellen werden direkt Bahnpunkte am Werkstück per Mausklick aufgenommen.
• Beispielzellen: Das Programm enthält verschiedene Beispielzellen. Diese dienen u.a. zur Demonstration komplexerer Systemkonfigurationen.
• Job Transfer Modul: Dieses ermöglicht das Transferieren von Jobs zwischen unterschiedlichen Manipulatortypen.
• Viewer Funktion: Die Simulationen lassen sich als Webapplikation, AVI-Dateien oder vPDF exportieren. Somit können fertige Simulationen in einem Browser oder Pdf-Viewer abgespielt werden. In der nächsten Ausbaustufe soll die Lösung voll onlinefähig sein. Die Verheiratung zwischen Software und Robotersteuerung, aber auch Backups und die Kommunikation mit der Anlagensteuerung können dann per Ethernetverbindung erfolgen. Als weitere Neuerung sollen separate Steuerungen (SPSn) in die Simulation eingebunden werden können.
Auslastung verbessern
Die Simulation und Offline-Programmierung von roboterbasierten Automatisierungsaufgaben bringt Vorteile in Sachen Qualität, Ressourcen, Kosten und Terminen. Auch Auslastung und Zykluszeiten lassen sich verbessern. MotoSim verwendet dabei das gleiche kinematische Modell wie die Robotersteuerung, was die Bedienung vereinfachen soll. Im Rahmen des Lizenzmodells stehen kostenfrei 3D-Datenmodelle für alle Roboter, aber auch für Positionierer, Brenner, Fahrbahnen etc. zum Download zur Verfügung.
Die Simulation von roboterbasierten Anlagen und Prozessen hilft nicht nur in der Planungsphase. Auch bei der Inbetriebnahme lassen sich böse Überraschungen vermeiden. Daher bietet Roboterhersteller Yaskawa für seine Motoman-Systeme zahlreiche Simulationstools und Offlineprogrammierung.
Bild: YaskawaDie Planung und Umsetzung von roboterbasierten Fertigungsprozessen sieht in vielen Unternehmen wie folgt aus: Zunächst wird das neue Verfahren erprobt, etwa in Form von Schweißversuchen. Dabei werden Roboter und andere Anlagenteile immer wieder neu programmiert, bis das gewünschte Ergebnis erreicht wird. Dann wird die Anlage umgerüstet und steht währenddessen nicht für die eigentliche Produktion zur Verfügung. Außerdem ist nicht ausgeschlossen, dass bei und nach Inbetriebnahme Fehler und Betriebsunterbrechungen auftreten. Mit Simulationsprogrammen können Fertigungsprozesse in einer dynamischen 3D-Umgebung virtuell entworfen und überprüft werden - unter der Beachtung der gewünschten Standards von Qualität, Ressourcen, Kosten und Terminen. Mögliche Probleme bei der Produktkonstruktion lassen sich zudem frühzeitig erkennen und noch vor dem eigentlichen Produktionsbeginn beheben.
Schnelle Inbetriebnahme
Der Einsatz von Simulation und Offline-Programmierung bietet sich damit vor allem in mittelständischen Fertigungsbetrieben mit häufigen Produktwechseln an - etwa in der Blechbearbeitung oder bei Lackieranwendungen. Und das gilt sowohl für Anlagenbauer als auch für Anwender: Anlagenbauer und Systemintegratoren können Zellen damit nicht nur planen, sondern auch vorprogrammieren. Das kann die Installation beim Anlagenbetreiber deutlich beschleunigen. Anwender können dagegen per Simulation und Offline-Programmierung ihre Rüstzeiten reduzieren. Die Prozesse können parallel zur Produktion entwickelt werden. Weil dabei auch die Vorrichtung schon vorab auf Zugänglichkeit etc. überprüft wird, sind zudem später nur noch geringe Korrekturen notwendig.
Bild: YaskawaRealnahes Abbild erstellen
Speziell für die Planung seiner Motoman-Robotersysteme hat Yaskawa das Softwarepaket MotoSim entwickelt, ein Offline-Programmiersystem mit 3D-Simulation. Die Funktionalität des Controllers ist integriert. Das Tool verwendet das gleiche kinematische Modell wie die Robotersteuerung. Somit bildet die Programmier-Software 1:1 die Oberfläche des Programmierhandgerätes (PHG) ab. Auch die Programmiersprache (Inform) ist dieselbe. Dadurch reduziert sich der Aufwand für den Bediener. Alle Motoman-Steuerungsgenerationen werden von MotoSim EG (Enhanced Graphics) unterstützt. Zudem gibt es eine Bibliothek mit Motoman-Produkten. Diese umfasst alle Robotermodelle verschiedener Generationen sowie Zubehör. 3D-Datenmodelle werden vom Hersteller zum Download zur Verfügung gestellt.
Zwei Versionen
Mit MotoSim EG steht eine einfachere Version zur reinen Simulation zur Verfügung. Per Bahn-Kalkulation über CAD ist damit eine schnelle Abschätzung möglich. Die Vollversion MotoSim EG VRC (Enhanced Graphic - Virtual Robot Control) ist hingegen voll offline-programmierfähig und dabei auch Lösungen mit mehreren Robotern ausgelegt. Die Vollversion unterstützt die Robotergenerationen NX100, DX100, DX200, FS100, YRC1000 und YRC1000micro. Die Software umfasst folgende Funktionen:
• Reichweiten- und Zugänglichkeitsuntersuchungen: Die Lösung ermöglicht den Aufbau und die Analyse von Anlagenlayouts, wobei unterschiedliche CAD-Modelle importiert werden können. Der interne Modelleditor ermöglicht zusätzlich die Erstellung von CAD-Modellen. Wichtige Maße können herausgemessen werden. Die Bedienoberfläche beinhaltet Hilfsmittel wie Kollissionskontrolle und benutzerdefinierte 3D-Ansichten.
• Taktzeitanalyse: Durch Anpassen des Anlagenlayouts, der Roboterbahn und des eingesetzten Robotertyps können die Taktzeiten erarbeitet werden.
• Offline-Programmierung: Bewegungsprogramme werden in MotoSim erstellt und können auf die reale Robotersteuerung übertragen werden. An CAD-Modellen werden direkt Bahnpunkte am Werkstück per Mausklick aufgenommen.
• Beispielzellen: Das Programm enthält verschiedene Beispielzellen. Diese dienen u.a. zur Demonstration komplexerer Systemkonfigurationen.
• Job Transfer Modul: Dieses ermöglicht das Transferieren von Jobs zwischen unterschiedlichen Manipulatortypen.
• Viewer Funktion: Die Simulationen lassen sich als Webapplikation, AVI-Dateien oder vPDF exportieren. Somit können fertige Simulationen in einem Browser oder Pdf-Viewer abgespielt werden. In der nächsten Ausbaustufe soll die Lösung voll onlinefähig sein. Die Verheiratung zwischen Software und Robotersteuerung, aber auch Backups und die Kommunikation mit der Anlagensteuerung können dann per Ethernetverbindung erfolgen. Als weitere Neuerung sollen separate Steuerungen (SPSn) in die Simulation eingebunden werden können.
Auslastung verbessern
Die Simulation und Offline-Programmierung von roboterbasierten Automatisierungsaufgaben bringt Vorteile in Sachen Qualität, Ressourcen, Kosten und Terminen. Auch Auslastung und Zykluszeiten lassen sich verbessern. MotoSim verwendet dabei das gleiche kinematische Modell wie die Robotersteuerung, was die Bedienung vereinfachen soll. Im Rahmen des Lizenzmodells stehen kostenfrei 3D-Datenmodelle für alle Roboter, aber auch für Positionierer, Brenner, Fahrbahnen etc. zum Download zur Verfügung.
Yaskawa Europe GmbH
Dieser Artikel erschien in IT&Production 5 (Juni) 2020 - 10.06.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.it-production.com
