Reduzierter Engineering-Aufwand

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Modularisierung erlaubt schnellen Wechsel der Kinematik

Durch die Modularisierung ist es möglich, die Beschreibung einer Roboterfunktion wie „Pick&Place“ technologieunabhängig zu gestalten. Liegt beispielsweise ein Funktionsbaustein „Pick&Place“ (P&P) vor, muss der Anwender alle Bewegungsprofile nur im Weltkoordinatensystem planen und eingeben. Erst ein nachgelagerter Baustein transformiert die kartesischen Daten dann in die realen Achswerte der gewählten Kinematik um. Die Werte müssen dann nur noch über den Motion Bus an die entsprechenden Achsen übermittelt werden.

Sowohl die Funktionalität der eigentlichen P&P-Bewegung (das können Kurvenscheiben oder auch 3-D-Profile sein) als auch die mathematische Umrechnung der Transformation (z. B.: XYZ-->ABC) übernimmt bei einem integrierten System der Rechenkern des Motion Controllers.

Durch diese Modularisierung kann der Maschinenbauer einmal erstellte Programmteile zu einem guten Teil wiederverwerten und mit geringem Engineering-Aufwand auf andere Technologien bzw. Kinematiken umstellen.

Damit ergibt sich eine Architektur, die sich in drei Schichten (Layer) gliedert:

• 1. In der ersten Schicht, der PLC-Applikationsschicht, werden kundenspezifische Programmierungen und Verschaltungen vorgenommen sowie die Bewegungsvorgaben eingegeben bzw. übergeben. Für das „P&P“-Profil bedeutet das, dass über diese Schicht das eigentliche Bewegungsprofil vorgegeben wird.

• 2. In der zweiten Schicht, der Beauftragungsebene, werden dann die Daten, Programmierungen und Verschaltungen entweder an Bausteine, aus Bausteinen zusammengestellte Module oder Bewegungsdekodiermechanismen übergeben. Im Fall der Bewegungsdekodierung werden hier die eingangsseitigen Formate für die notwendigen Berechnungen und Sollwertgenerierungen in der nächsten Schicht, der Berechnungsebene (3. Schicht) aufbereitet.

• 3. In der 3. Schicht werden die komplexen Berechnungen für die Trajektorienerzeugung und die Kinematiktransformationen vorgenommen.

Bewegungsvorgabe, -generierung, -beauftragung und -berechnung

Die Bewegungsvorgabe, die in der ersten Schicht, der Applikationsschicht, übergeben wird, ist genauso wie deren Beauftragung sehr vielfältig und kann mit Hilfe diverser Tools erstellt und in diversen Formaten vorgegeben werden. Der Klassiker ist hier die Vorgabe in der CNC-Sprache (G-Code oder DIN 66025). Viele CAD/CAM-Systeme unterstützen diese Ausgabeformate. Zugegebenermaßen wird bei einer Handling&Robotik-Aufgabe kaum auf ein CAD/CAM-Tool zurückgegriffen werden. Aber auch einfache Zeichen- oder Generierungsprogramme können Daten häufig in diesen Formaten ausgeben. Im einfachsten Fall kann die Vorgabe der Basisbewegungen durch einen fast immer verfügbaren ASCII-Editor erzeugt werden.

Oftmals muss allerdings auch schon bei der Maschinenauslegung auf das später zu verfahrende Profil geachtet werden. Daher sollte es schon mit dem Antriebsauslegungs-Tool möglich sein, Profile vorzugeben. Hier kann dann auch bereits die optimale Bewegungsform (Kreis, Spline, o. ä.) ermittelt werden. Die mit dem Antriebsauslegungswerkzeug erzeugte Bahn muss dann in die Engineering-Umgebung übernommen werden können, die wiederum über so leistungsfähige Tools verfügen muss, dass die für alle Bewegungsübergänge kritischen Parameter, wie Beschleunigung und Ruck, errechnet werden können. Auch bei diesen Tools ist es wünschenswert, dass unterschiedliche Ausgabeformate zur Verfügung stehen, um einerseits einen leistungsfähigen Multi-Achs-Motion Controller, andererseits aber auch einen intelligenten Servo-Umrichter mit Daten versorgen zu können.

Die Bewegungsgenerierung in der zweiten Schicht leitet sich fast direkt aus der Vorgabe ab. Wird also das Bewegungsprofil im G-Code (DIN66025) vorgegeben, so muss die Steuerung ein Dekodierinterface besitzen, um diesen Code zu interpretieren und in die geforderten Bewegungsparameter zu übersetzen.

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