CN106170375B - 数据收集系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本系统是从机器人控制器(2)收集机器人动作关联数据/信号的数据收集系统(1)，且具备：数据收集条件设定机构(6)，设定来自机器人控制器(2)的机器人动作关联数据/信号的收集条件；及数据存储机构(7、8、9)，存储从机器人控制器(2)收集到的机器人动作关联数据/信号。形成有数据存储机构(7、8、9)及数据收集条件设定机构(6)的共用存储器(5)是形成在能够安装在机器人控制器(2)的扩展插槽的衬底。根据本系统，通过追加安装而在现有的机器人控制器附加数据收集功能，从而能够任意地选择并收集与机器人动作相关的各种数据。

Description

数据收集系统及方法
技术领域
本发明涉及一种用以从机器人控制器收集与机器人动作相关的数据的数据收集系统及方法。
背景技术
一般而言，在机器人中，来自伺服电动机的动力经由减速机(齿轮)等驱动力传递机构而传递到手臂，但驱动力传递机构会因长期的使用或异常事态(手臂对周围构造物的干涉等)而劣化。当驱动力传递机构劣化时，手臂的控制精度下降，而有可能无法使手臂进行期望的动作。
因此，先前以来，为了进行机器人手臂的驱动机构的寿命诊断、故障诊断，而收集与运转中的机器人动作相关的数据(电流值、速度、偏差等)。
数据的收集例如以如下方式进行，即，作业员在现场对机器人控制器安装数字-模拟转换板(DA板)，将数字信号转换成模拟信号而将运转中的机器人的数据记录在板上。
但是，以此方法有时无法适当收集用以进行机器人手臂的驱动机构的寿命诊断、故障诊断而必需的数据。
因此，也提出如下一种系统，即在机器人控制器的内部安装WEB服务器等，经由内部网、因特网等通信网络随时收集机器人的数据(专利文献1)。
然而，在所述的现有技术中，难以通过追加安装而在现有的机器人控制器附加数据收集功能从而任意选择并收集与机器人动作相关的各种数据。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2004-202624号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明是鉴于所述的先前技术的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够通过追加安装而在现有的机器人控制器附加数据收集功能，从而任意选择并收集与机器人动作相关的各种数据的数据收集系统及方法。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，第1形态的本发明的特征在于，其是用以从机器人控制器收集与机器人动作相关的数据及/或信号的数据收集系统，且具备：数据收集条件设定机构，用以设定来自所述机器人控制器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号的收集条件；及数据存储机构，用以存储从所述机器人控制器收集的与所述机器人动作相关的数据及/或信号；且在其内部形成有所述数据存储机构及所述数据收集条件设定机构的共用存储器形成在能够安装在所述机器人控制器的扩展插槽的衬底。
第2形态的本发明是根据第1形态的本发明，其特征在于，所述数据收集条件设定机构可设定以下条件，即：第1收集条件，按指定周期收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号；及第2收集条件，以与所述机器人的动作相关的特定条件为触发而收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号。
第3形态的本发明是根据第2形态的本发明，其特征在于：所述特定条件包含触发无效、程序编号、特殊信号、I/O信号指定、数据单元信道编号、数据单元信道编号的阈值、错误编号、预触发时间、及触发测定结束时间中的至少一个。
第4形态的本发明是根据第1到第3中任一形态的本发明，其特征在于：所述数据收集条件设定机构以如下方式进行指示，即，指示除了收集与驱动所述机器人的手臂的伺服电动机的电流值、速度、及偏差相关的数据以外，还收集与所述机器人的驱动相关的其他数据。
第5形态的本发明是根据第4形态的本发明，其特征在于：与所述机器人的驱动相关的所述其他数据，包含决定所述机器人的驱动条件时的中间运算值、程序编号、D/A数据格式、XYZOAT、工具前端速度、过负载到达率、再生时间超过到达率、ENC通信异常次数、输出信号、输入信号、内部信号、及触发信号中的至少一个。
第6形态的本发明是根据第1到第5中任一形态的本发明，其特征在于：所述衬底具有用以将存储在所述数据存储机构的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到通信网络的网络通信功能。
第7形态的本发明是根据第6形态的本发明，其特征在于进而具备：数据传送条件设定机构，用以设定将存储在所述数据存储机构的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到所述通信网络时的条件。
第8形态的本发明是根据第7形态的本发明，其特征在于，所述数据传送条件设定机构可设定以下方式，即：离线方式，将写入到所述共用存储器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号暂时保存在所述衬底内的非易失性存储器之后，传送到所述通信网络；及在线方式，将写入到所述共用存储器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号直接传送到所述通信网络。
第9形态的本发明是根据第1到第8中任一形态的本发明，其特征在于，所述数据存储机构包含：所述共用存储器的收集数据区域，直接写入从所述机器人控制器收集到的与所述机器人动作相关的数据及/或信号；缓冲器，从所述收集数据区域暂时写入与所述机器人动作相关的数据及/或信号；及文件系统，将写入到所述缓冲器的特定量的与所述机器人动作相关的数据及/或信号从所述缓冲器接收并保存。
第10形态的本发明是根据第1到第9中任一形态的本发明，其特征在于：所述数据收集条件设定机构包含使用所述机器人控制器所包含的多个机器人控制程序中的一个，而写入到所述共用存储器的收集条件数据区域的程序。
为了解决所述问题，第11形态的本发明的特征在于，其是从机器人控制器收集与机器人动作相关的数据及/或信号的数据收集方法，且具备：数据收集条件设定步骤，设定来自所述机器人控制器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号的收集条件；及数据存储步骤，存储按照在所述数据收集条件设定步骤中所设定的收集条件而从所述机器人控制器收集的与所述机器人动作相关的数据及/或信号；且在其内部形成有执行所述数据存储步骤的机构及执行所述数据收集条件设定步骤的机构的共用存储器，形成在能够安装在所述机器人控制器的扩展插槽的衬底上。
第12形态的本发明是根据第11形态的本发明，其特征在于，所述数据收集条件设定步骤可设定以下条件，即：第1收集条件，按指定周期收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号；及第2收集条件，以与所述机器人的动作相关的特定条件为触发而收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号。
第13形态的本发明是根据第11或12形态的本发明，其特征在于：所述数据收集条件设定步骤以如下方式指示，即指示除收集与驱动所述机器人的手臂的伺服电动机的电流值、速度、及偏差相关的数据以外，还收集与所述机器人的驱动相关的其他数据。
第14形态的本发明是根据第11到13中任一形态的本发明，其特征在于：所述衬底具有用以将所述数据存储步骤中所存储的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到通信网络的网络通信功能；且进而包含数据传送条件设定步骤，即设定将所述数据存储步骤中所存储的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到所述通信网络时的条件。
第15形态的本发明是根据第11到14中任一形态的本发明，其特征在于：所述数据收集条件设定步骤是通过使用所述机器人控制器所包含的多个机器人控制程序中的一个写入到所述共用存储器的收集条件数据区域的程序而执行。
[发明的效果]
根据本发明，能够通过追加安装而在现有的机器人控制器附加数据收集功能，从而任意选择并收集与机器人动作相关的各种数据及/或信号。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式的数据收集系统的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式的数据收集系统及方法进行说明。
本实施方式的数据收集系统是用以从机器人控制器收集与机器人动作相关的数据及/或信号(以下称为“机器人动作关联数据/信号”)的系统。如图1所示，数据收集系统1由作为1片衬底的机器人维护板构成。
构成数据收集系统1的机器人维护板能够安装在机器人控制器2的扩展插槽而连接在机器人控制器2的共用总线3。经由共用总线3而进行机器人控制器用CPU(CentralProcessing Unit：中央处理器)板4、与构成数据收集系统1的机器人维护板的通信。
在构成数据收集系统1的机器人维护板形成有共用存储器5，在共用存储器5的内部形成有收集条件数据区域及收集数据区域。在共用存储器5的收集条件数据区域，形成有用以设定来自机器人控制器用CPU板4的机器人动作关联数据/信号的收集条件的数据收集条件设定机构6。在共用存储器5的收集数据区域，形成有用以存储从机器人控制器用CPU板4收集到的机器人动作关联数据/信号的共用存储器内数据存储机构7。
构成数据收集系统1的机器人维护板进而包含：缓冲器8，从共用存储器内数据存储机构(收集数据区域)7暂时写入机器人动作关联数据/信号；及文件系统9，将写入到缓冲器8的特定量的机器人动作关联数据/信号从缓冲器8接收并保存。缓冲器8及文件系统9与共用存储器内数据存储机构7一同构成本实施方式的数据存储机构。
另外，通过以非易失性存储器形成文件系统9，而即便在停电时也能够防止保存在此的机器人动作关联数据/信号的消失。
构成数据收集系统1的机器人维护板具有用以与内部网或因特网等网络进行通信的通信功能，例如能够与外部的PC(Personal Computer：电脑)10利用以太网(注册商标)LAN(Local Area Network：局域网)连接。由此，能够将存储在共用存储器内数据存储机构7或文件系统9的机器人动作关联数据/信号传送到外部的PC10等。
本实施方式的数据收集系统1的数据收集条件设定机构6可设定以下条件，即：第1收集条件，按指定周期收集机器人动作关联数据/信号；及第2收集条件，以与机器人的动作相关的特定条件为触发而收集机器人动作关联数据/信号。
对所述的特定条件，可举出触发无效、程序编号、特殊信号、I/O(Input/Output：输入输出)信号指定、数据单元信道编号、数据单元信道编号的阈值、错误编号、预触发时间、及触发测定结束时间等。在产生利用特定条件的触发的情况下，也可在其前后以较通常更短的周期收集数据。例如，在检测出某信号时，在其前后的数秒时间以较通常时更短的周期收集数据。
此外，数据收集条件设定机构6能够以如下方式指示，即指示除收集与驱动机器人的手臂的伺服电动机的电流值、速度、及偏差相关的数据以外，还收集与机器人的驱动相关的其他数据。在这样的其他数据中，可举出决定机器人的驱动条件时之中间运算值、程序编号、D/A(Digital/Analog：数字/模拟)数据格式、XYZOAT、工具前端速度、过负载到达率、再生时间超过到达率、ENC(ENCODE：编码)通信异常次数、输出信号、输入信号、内部信号、及触发信号等。
本实施方式的数据收集系统1进而包含数据传送条件设定机构11，该数据传送条件设定机构11用以设定将存储在共用存储器内数据存储机构7或文件系统9的机器人动作关联数据/信号传送到工厂内、线上等的内部网、或因特网之类的通信网络时的条件。
数据传送条件设定机构11可设定以下方式，即：离线方式，将写入到共用存储器内数据存储机构7的机器人动作关联数据/信号经由缓冲器8而暂时保存在文件系统9后，传送到通信网络；及在线方式，将写入到共用存储器内数据存储机构7的数据直接传送到通信网络。
此外，本实施方式的数据收集系统1的数据收集条件设定机构6是使用机器人控制器2所包含的多个机器人控制程序中的一个，而写入到共用存储器5的收集条件数据区域的程序。也就是说，机器人控制器2本来具有多个机器人控制程序，但是为了在共用存储器5内写入数据收集条件设定机构6，也可使用其中的一个。
或者，也可不通过机器人控制程序，而通过来自LAN连接的外部PC10的指令，在共用存储器5的内部形成数据收集条件设定机构6。
其次，对使用本实施方式的数据收集系统1收集机器人动作关联数据/信号的方法进行说明。
首先，将所述的机器人维护板安装到机器人控制器2的扩展插槽。
其次，利用机器人控制程序或外部PC10，而在供给存储器5内形成数据收集条件设定机构6(数据收集条件设定机构形成步骤)。
其次，使用数据收集条件设定机构6，设定来自机器人控制器2的机器人动作关联数据/信号的收集条件(数据收集条件设定步骤)。
其次，按照通过数据收集条件设定步骤而设定的收集条件，从机器人控制器2的CPU板4收集机器人动作关联数据/信号并写入到共用存储器，且经由缓冲器8而存储到文件系统9(数据存储步骤)。
通过这些一系列的步骤，能够从运转中的机器人收集任意的所需的机器人动作关联数据/信号并加以存储。
另外，在数据收集条件设定步骤中，可设定以下条件，即：第1收集条件，按指定周期收集机器人动作关联数据/信号；及第2收集条件，以与机器人的动作相关的特定条件为触发而收集机器人动作关联数据/信号。
此外，在将数据存储步骤中所存储的机器人动作关联数据/信号传送到通信网络的情况下，预先设定传送条件(数据传送条件设定步骤)。
通过本实施方式的数据收集系统而收集到的机器人动作关联数据/信号，能够利用於减速机期待寿命诊断、工作状态诊断、峰值转矩诊断、减速机故障预知诊断等。在减速机期待寿命诊断中，诊断减速机内的轴承的寿命。在工作状态诊断中，从马达电流平均值诊断负载的增加。在峰值转矩诊断中，从流动于马达的峰值电流的变化诊断负载的变化、示范位置。在减速机故障预知诊断中，诊断施加在减速机的负载的变化。
此外，还能够通过定期实施所述各种诊断，而评估随着时间经过的劣化状态，从而进行与机器人的状态相关的倾向管理诊断。
如以上所述，根据本实施方式的数据收集系统1，能够通过追加安装而在现有的机器人控制器4附加数据收集功能，任意选择并收集与机器人动作相关的各种数据。
此外，根据本实施方式的数据收集系统1，因为能够以特定条件为触发而收集机器人动作关联数据/信号，所以能够收集产生特定条件的时点的前后的详细数据。所收集的详细数据能够有助于故障产生原因的解析或故障产生后的机器寿命预测等。
此外，根据本实施方式的数据收集系统1，因为能够收集决定机器人的驱动条件时的中间运算值，所以也能够监视复杂的最佳化控制的中间运算值。
此外，在本实施方式的数据收集系统1中，不必从机器人维护板对机器人控制器2的CPU板4进行存取，所以不会在数据收集时对机器人动作造成影响。
[符号的说明]
1 数据收集系统
2 机器人控制器
3 共用总线
4 机器人控制器用CPU板
5 共用存储器
6 数据收集条件设定机构
7 共用存储器内数据存储机构
8 缓冲器
9 文件系统
10 外部的PC
11 数据传送条件设定机构

Claims (17)

1.一种数据收集系统，其是用以从机器人控制器收集与机器人动作相关的数据及/或信号者，且具备：
数据收集条件设定机构，用以设定来自所述机器人控制器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号的收集条件；及
数据存储机构，用以存储从所述机器人控制器收集到的与所述机器人动作相关的数据及/或信号；且
在其内部形成有所述数据存储机构及所述数据收集条件设定机构的共用存储器，形成在能够安装在所述机器人控制器的扩展插槽的衬底。
2.根据权利要求1所述的数据收集系统，其中所述数据收集条件设定机构可设定以下条件，即：第1收集条件，按指定周期收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号；及第2收集条件，以与所述机器人的动作相关的特定条件为触发而收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号。
3.根据权利要求2所述的数据收集系统，其中所述特定条件包含触发无效、程序编号、特殊信号、I/O信号指定、数据单元信道编号、数据单元信道编号的阈值、错误编号、预触发时间及触发测定结束时间中的至少一个。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的数据收集系统，其中所述数据收集条件设定机构以如下方式指示，即指示除收集与驱动所述机器人的手臂的伺服电动机的电流值、速度及偏差相关的数据以外，还收集与所述机器人的驱动相关的其他数据。
5.根据权利要求4所述的数据收集系统，其中与所述机器人的驱动相关的所述其他数据，包含决定所述机器人的驱动条件时的中间运算值、程序编号、D/A数据格式、XYZOAT、工具前端速度、过负载到达率、再生时间超过到达率、ENC通信异常次数、输出信号、输入信号、内部信号及触发信号中的至少一个。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的数据收集系统，其中所述衬底具有网络通信功能，即用以将存储在所述数据存储机构的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到通信网络。
7.根据权利要求6所述的数据收集系统，其进而具备数据传送条件设定机构，用以设定将存储在所述数据存储机构的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到所述通信网络时的条件。
8.根据权利要求7所述的数据收集系统，其中所述数据传送条件设定机构可设定以下方式，即：离线方式，将写入到所述共用存储器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号暂时保存在所述衬底内的非易失性存储器后，传送到所述通信网络；及在线方式，将写入到所述共用存储器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号直接传送到所述通信网络。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的数据收集系统，其中所述数据存储机构包含：所述共用存储器的收集数据区域，直接写入从所述机器人控制器收集到的与所述机器人动作相关的数据及/或信号；缓冲器，从所述收集数据区域暂时写入与所述机器人动作相关的数据及/或信号；及文件系统，将写入到所述缓冲器的特定量的与所述机器人动作相关的数据及/或信号从所述缓冲器接收并保存。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的数据收集系统，其中所述数据收集条件设定机构包含使用所述机器人控制器所包含的多个机器人控制程序中的一个，而写入到所述共用存储器的收集条件数据区域的程序。
11.一种数据收集方法，其是从机器人控制器收集与机器人动作相关的数据及/或信号者，且具备：
数据收集条件设定步骤，设定来自所述机器人控制器的与所述机器人动作相关的数据及/或信号的收集条件；及
数据存储步骤，存储按照在所述数据收集条件设定步骤中所设定的收集条件而从所述机器人控制器收集到的与所述机器人动作相关的数据及/或信号；且
在其内部形成有执行所述数据存储步骤的机构及执行所述数据收集条件设定步骤的机构的共用存储器，形成在能够安装在所述机器人控制器的扩展插槽的衬底。
12.根据权利要求11所述的数据收集方法，其中所述数据收集条件设定步骤可设定以下条件，即：第1收集条件，按指定周期收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号；及第2收集条件，以与所述机器人的动作相关的特定条件为触发而收集与所述机器人动作相关的数据及/或信号。
13.根据权利要求11所述的数据收集方法，其中所述数据收集条件设定步骤以如下方式指示，即指示除收集与驱动所述机器人的手臂的伺服电动机的电流值、速度及偏差相关的数据以外，还收集与所述机器人的驱动相关的其他数据。
14.根据权利要求12所述的数据收集方法，其中所述数据收集条件设定步骤以如下方式指示，即指示除收集与驱动所述机器人的手臂的伺服电动机的电流值、速度及偏差相关的数据以外，还收集与所述机器人的驱动相关的其他数据。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的数据收集方法，其中所述衬底具有网络通信功能，所述网络通信功能用以将所述数据存储步骤中所存储的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到通信网络，且
进而具备数据传送条件设定步骤，设定将所述数据存储步骤中所存储的与所述机器人动作相关的数据及/或信号传送到所述通信网络时的条件。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的数据收集方法，其中所述数据收集条件设定步骤是通过使用所述机器人控制器所包含的多个机器人控制程序中的一个写入到所述共用存储器的收集条件数据区域的程序而执行。
17.根据权利要求15所述的数据收集方法，其中所述数据收集条件设定步骤是通过使用所述机器人控制器所包含的多个机器人控制程序中的一个写入到所述共用存储器的收集条件数据区域的程序而执行。
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