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ORiN活用事例
仮想メカを使った装置制御の検証
デジタルプロセス株式会社
ORiNミーティング2011
2011年08月24日
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仮想ロボットコントローラ(VRC)との連携
はじめに
仮想メカを使った制御ソフトウェア検証
FA業界における仮想メカ検証の課題
連携の仕組み
仮想メカモデルによる制御設計
システム概要
会社紹介
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デジタルプロセス株式会社会社紹介
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“新生”デジタルプロセス
会社設立の経緯
日産システム開発 設立 1987技術分野(基幹CAD、CAE、データベース)
日産AR テクノロジー 設立 1991技術分野(スタイリングCAD、CAM)
日産デジタルプロセス設立 1997
デジタルプロセス設立 2000年10月
(99年3月 日産、ルノーと資本提携)
(全株式を富士通に譲渡)
富士通の「全PLMパッケージ事業」をDIPROに集結 (2008)
富士通の「自動車・機械系CAD事業」をDIPROに集結 (2001)
日産自動車のCAD/CAM/CAE、データベースの開発、サポート部門としてスタート
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会社概要
-資本金 3億5千万円
-本 社 神奈川県厚木市 中町 2丁目 9番 6号 厚木会田ビル
-事業所 新宿オフィス (新宿区西新宿)
名古屋事業所 (名古屋市中区錦)
豊田オフィス (豊田市喜多町)
大阪オフィス (大阪市中央区大阪ビジネスパーク内)
NTC開発センター(厚木市日産テクニカルセンター内)
-売上高 約134億円 (2007年度)
-従業員 725名 (含む常駐協力会社員)(09年4月現在)
・代表取締役社長 山田 龍一・取締役副社長 西村 直樹・常務取締役 堀 吉晴・取締役 湯浅 英樹、菅原 康夫、川見 昭、小澤 基之 (非常勤)・監査役 河村 知行(非常勤)・顧問 間瀬 俊明、加藤 廣
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パッケージソフトウェア
コンセプト 設計 生産準備 生産
CADCAM
DMU
PDM
シミュレーション
流通データ変換
自社製品とSIEMENS製品を中心に、ハイエンドからミドルレンジまでの幅広いCAD/CAM及びPLM製品をご提供
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仮想メカモデルによる制御設計
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IOC のコンセプト
■制御ソフト開発現場では?
仮想メカモデル
メカ実機置換
制御対象制御プログラム
モータ信号
センサ信号
実機レスデバッグのイメージ
電気信号・ソフト間通信
3次元CADデータを使った実機レスデバッグで解決!!
実機の立ち上げに手間取った。見つかった不具合の原因の切り分けが難しい。一品物の装置なので出荷後の対応が難しい。
メカ出図から試作機完成まで作業が進まない。実機を使った検証の時間が確保できない。実機を壊してしまって修理待ちで作業が進まない。
抱えている問題
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モータ・センサ設定
モータ設定
センサ設定
非パルスモータ,パルスモータサーボモータ,吸着ユニット
スイッチ,エンコーダ,ワークセンサ,ポテンショメータ,
※ この仮想機構モデルのシミュレーション方式は特許出願中です。
IOCによる実機レスデバッグ
仮想メカモデル
機構設定
関節設定
機構設定
Pro/ENGINEER,NX,I-deas NX,Solid Edge,CoCreate Modeling,Autodesk Inventor,SolidWorks,ICAD/SX,SolidMX,STL,VRML2.0
接続設定
制御プログラム動作環境
モータ信号
センサ信号
■メカ・ソフト連携シミュレーションのシステム構成
制御プログラム動作環境
・状態遷移図・表・制御ボード・PLC(ラダー図)
・・・
3D CADデータ
・
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メカ設計
制御設計
詳細設計構想設計
設計 実装 修正
メカ動作
の検討
仮想メカの
作成
制御ロジック検証
パラメータ設計
ラダープログラム
検証
実機接続
検証
制御機器接続
仮想PLC連携
IOCの活用シーン
専任者
■動作レビュー
■動作仕様伝達
■タクトタイム予測
■制御軸速度予測
■ティーチングデータ作成
MELSEC実機
関節タイミングチャート
信号タイミングチャート
GX-Simulator
出図・・・
■異常系検証
■実機占有率削減
■外乱排除
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11
ロジックアナライザ
ラダープログラム
仮想PLC
モータ信号
センサ信号
モータ信号
※「DeviceXPlorerⓇ」は 株式会社たけびし の製品です。
動的干渉チェック
ワーク(搬送物) センサ・DCモータ・パルスモータ・サーボモータ・ソレノイド
モータタイプに応じて加減速特性・断線故障を設定可能
設定 設定
・スイッチ・ワーク検知・圧力センサ
センサタイプに応じて断線故障や応答億例を設定可能
モータ
「制御プログラム」で動かす
設定
動作検証
「信号タイミングチャート」で動かす
センサ信号
書込
センサ反応タイミングをタイミングチャート上で確認
IOC(仮想メカ)
・把持搬送・吸着搬送・コンベア搬送
Copyright © 2011 DIGITAL PROCESS LTD. All Rights Reserved.
IOCを使用した動作検証
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FA制御システムの考察
■制御設計情報は階層化し、分散している
PLC
ロボットコントローラ モーションコントローラ 位置決めユニット 操作盤
サーボモータ
コントローラ層
サーボモータ
ロボット実機
プログラムパラメータ
プログラムパラメータ
パラメータ
全ての構成要素が揃って初めてメカが動く!
ラダープログラム
センサ
シリンダ
搬送物メカ構成要素
0401
このような構成要素が揃った状態での仮想検証は難しい
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OR
iN2 C
AO
ORiNをベースとした構成で問題を解決
ユーザは仮想メカ検証のための特別なI/Fを開発することなく、システムを構築することが可能となり、ユーザアプリケーションとも連携できる
A社製PLC
B社製PLC
C社製Robot
Controller
D社製Robot
Controller
VPS/IOC
内製組込み
PLC
AP
rovide
rIO
Board
Pro
vider
Robo
t CP
rovide
r
C社製Robot
D社製Robot
サーボモータ
リミットセンサ
搬送装置
3次元仮想メカモデル
VP
S P
rovi
der
PLC
BP
rovide
rR
obo
t DP
rovide
r
Robot Provider経由でロボットの軸情報を取
得する
TCP/IP
ユーザアプリ
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仮想ロボットコントローラ(VRC)との連携
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Copyright © 2009 FUJITSU All Rights Reserved. 15
国際ロボット展2009のデモ内容
ロボットコントローラ
ロボットの動きをモニター表示
仮想メカ環境
オフラインティーチング
制御プログラムの検証
軸情報取り込み
周辺装置と合わせて配置
ロボットをティーチングペンダントで動かす
制御プログラムで動かす
QRコード
周辺機で動作指示
構成
構成
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OR
iN2
CA
O
ロボット制御を含む仮想メカ検証(1)
■システム構成(従来)
操作パネルWindows PC
PLC OPCサーバ(DXP2007)
OP
CPro
vid
er
VP
S P
rovid
er
IOC I
nte
rface
(TCP/I
P)
Robot Controller
Pro
vid
er
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OR
iN2
CA
O
ロボット制御を含む仮想メカ検証(2)
■システム構成(VRCを使用)
操作パネルソフトウェア
Windows PC
仮想PLC OPCサーバ(DXP2007)
OP
CPro
vid
er
VP
S P
rovid
er
IOC I
nte
rface
(TCP/I
P)
VRC
Pro
vid
er
WINCAPⅢ
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OR
iN2
CA
O
VRCとIOCの連携の仕組み
IOC
3次元仮想メカモデル
■ VRCが保持している軸位置情報を仮想メカに通知する
J1軸[deg]
J2軸[deg]
J3軸[deg]
J4軸[deg]
J5軸[deg]
J6軸[deg]
ロボット全軸情報軸情報確認
軸1
軸2
軸3
軸4軸5
サーボモータ
軸6VRC
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展示内容(予定)
PLC(GX-Simulator)
デスクトップPC
ORiN2 CAO
ロボットコントローラ(デンソーウェーブ様)
仮想メカモデル(IOC)
国際ロボット展2009
ロボットコントローラ(VRC)
仮想ロボットコントローラに変更
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