DE102008013400B4 - Method for determining locking areas of at least one first object movable in space - Google Patents
Method for determining locking areas of at least one first object movable in space Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Verriegelungsbereichen wenigstens eines im Raum bewegbaren ersten Objektes mit einem oder mehreren anderen stationären oder im Raum bewegbaren zweiten Objekten, wobei rechnerunterstützt bahndatenrelevante Bereiche (Koordinaten) wenigstens eines ersten Objektes und eines zweiten Objektes in ein zweidimensionales Raster/eine Tabelle übertragen werden und in diesem Raster/dieser Tabelle – nicht kollisionsgefährdete erste Bereiche (a) – und kollisionsgefährdete Bereiche dargestellt und daraus Verriegelungsbereiche mindestens eines Objektes festgelegt (bestimmt) werden.The invention relates to a method for determining locking areas of at least one movable in space first object with one or more other stationary or movable in space second objects, said computer-supported path data relevant areas (coordinates) of at least a first object and a second object in a two-dimensional grid / a Table be transferred and displayed in this grid / this table - not collision-prone first areas (a) - and collision-prone areas and from this locking areas of at least one object to be determined (determined).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Verriegelungsbereichen wenigstens eines im Raum bewegbaren ersten Objektes im Hinblick auf Kollisionsvermeidung und Taktzeitreduzierung mit einem oder mehreren stationären oder im Raum bewegbaren zweiten Objekten. In der Praxis arbeiten oft mehrere Roboter sehr nah beieinander, um Platz und Zeit zu sparen. Um Kollisionen der Roboter zu vermeiden, müssen einzelne Bereiche der Roboterbahnen gegeneinander verriegelt werden.The invention relates to a method for determining locking areas of at least one first object movable in space with regard to collision avoidance and cycle time reduction with one or more stationary or movable in space second objects. In practice, several robots often work very close together to save space and time. To avoid collisions of the robots, individual areas of the robot tracks must be locked against each other.
Aus
- (a) das eine Weltkarte und eine Vielzahl von Elementkarten erzeugt, die jede in ein xy-Raster von Quadraten gleichmäßiger Größe aufgeteilt sind und wobei jede Karte die gleiche Größe wie die gemeinsame Oberfläche aufweist, um zweidimensionale Darstellungen von auf diese gemeinsame Oberfläche projizierten Elementen zu erhalten; (b) das jedes der Quadrate jeder Karte mit einer vorgegebenen Speicherzelle in einem zugehörigen Speicher assoziiert; (c) das die Anfangsposition jedes Elementes in seiner zugehörigen Karte durch Setzen jeder zu einem Quadrat in der zugehörigen Elementkarte, die mindestens teilweise durch das Element belegt ist, gehörigen Speicherzellen in einen ersten binären Zustand übernimmt; (d) das die Anfangsposition jedes Elementes in die Weltkarte durch Kombination des binären Bits jeder Elementkartenspeicherzelle mit dem binären Bit der zugehörigen Speicherzelle der Weltkarte überträgt;
- (e) das die Anfangsposition eines vorgegebenen Elementes von der Weltkarte durch eine logische Kombination der Speicherzellen der Elementkarte dieses vorgegebenen Elementes mit den zugehörigen Speicherzellen der Weltkarte als Antwort auf eine Bewegungsanforderung für das vorgegebene Element entfernt; (f) das die Bewegungszone, die die Bewegung von der Anfangsposition zu einer gewünschten Endposition des vorgegebenen Elementes darstellt, auf eine Bewegungszonenelementkarte durch Setzen aller von der Bewegungszone besetzten Speicherzellen in den vorgegebenen Zustand überträgt;
- g) das die binären Zustände der zugehörigen Speicherzellen der Bewegungszonenelementkarte und der Weltkarte durch Anwendung eines ersten Typs logischer ODER-Operation kombiniert; h) das die binären Zustände der zugehörigen Speicherzellen der Bewegungszonenkarte und 50 der Weltkarte durch Anwendung eines zweiten Typs logischer ODER-Operation, die unterschiedlich ist vom ersten Typ logischer ODER-Operation, kombiniert; i) das eine Kollision anzeigt, wenn die binären Zustände eines der zugehörigen Speicherzellen der logischen Kombinationen, die aus diesen ersten und zweiten Typen von logischen ODER-Operationen resultieren, ungleich sind.
- (a) which generates a world map and a plurality of element maps, each divided into an xy grid of equal-sized squares, each map having the same size as the common surface, to provide two-dimensional representations of elements projected onto that common surface receive; (b) associating each of the squares of each card with a given memory cell in an associated memory; (c) assumes the initial position of each element in its associated card by setting each memory cell belonging to a square in the associated element map, which is at least partially occupied by the element, to a first binary state; (d) transferring the initial position of each element into the world map by combining the binary bit of each elementary map memory cell with the binary bit of the associated memory cell of the world map;
- (e) removing the initial position of a given element from the world map by a logical combination of the memory cells of the element map of that given element with the associated memory cells of the world map in response to a motion request for the given element; (f) transferring the movement zone representing the movement from the initial position to a desired end position of the predetermined element to a movement zone element map by setting all memory cells occupied by the movement zone to the predetermined state;
- g) combining the binary states of the associated memory cells of the motion zone element map and the world map by using a first type of logical OR operation; h) combining the binary states of the associated memory cells of the motion zone map and 50 of the world map using a second type of logical OR operation different from the first type of logical OR operation; i) indicating a collision when the binary states of one of the associated memory cells of the logical combinations resulting from these first and second types of logical OR operations are unequal.
In
Die Druckschrift
In der Druckschrift
Die Druckschrift
Ein informatisches Modell zur laufzeitabhängigen Regelung von Zutrittsberechtigungen für einen Roboter auf zuvor definierten Abschnitten seiner Bahn wird in der Druckschrift
In der Druckschrift
Ein Kombinatorischer Verteil- und Sequenzier-Algorithmus von Schweißpunkten zur kollisionsfreien und taktzeitminimalen Steuerung von Schweißzellen wird in
Die Bestimmung dieser Verriegelungsbereiche geschieht derzeit ausschließlich durch manuelles Testen der beteiligten Bahnen gegeneinander in der bestehenden Anlage und/oder innerhalb von Simulationsumgebungen. Dieser Prozess ist sehr langwierig und es ist nicht garantiert, dass alle Kollisionsbereiche erfasst werden. Weiterhin weisen die bekannten Lösungen den Nachteil auf, dass die Kollisionsbereiche oft nicht minimal sind. Ferner kann nicht beurteilt werden, wie weit die gewählten Verriegelungen vom Minimum abweichen. D. h. es kann auch keine fundierte Aussage über vorhandene Taktzeitreserven getroffen werden.The determination of these locking areas is currently done exclusively by manually testing the participating webs against each other in the existing facility and / or within simulation environments. This process is very lengthy and there is no guarantee that all collision areas will be detected. Furthermore, the known solutions have the disadvantage that the collision areas are often not minimal. Furthermore, it can not be judged how far the selected locks deviate from the minimum. Ie. it is also impossible to make a sound statement about available cycle time reserves.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung von Verriegelungsbereichen wenigstens eines im Raum bewegbaren Objektes mit einem oder mehreren stationären oder im Raum bewegbaren zweiten Objekten zur Kollisionsvermeidung und Taktzeitreduzierung zu entwickeln, mit dem schnell und effizient eine detaillierte Übersicht der zu verriegelnden Bereiche der Objekte zur Verfügung gestellt wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object of the invention is to develop a method for determining locking areas of at least one movable object in space with one or more stationary or movable in space second objects for collision avoidance and cycle time reduction, with the fast and efficient a detailed overview of the locked areas of the objects is made available. This object is achieved with the features of the first claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert dabei nicht auf den im Stand der Technik beschriebenen Ansätzen, sondern zeigt vollkommen neue Wege auf, die Verriegelungsbereiche/Signalpunkte auf den Objektbahnen zu ermitteln. Erfindungsgemäß werden bei dem Verfahren zur Ermittlung von Verriegelungsbereichen zur Vermeidung von Kollisionen wenigstens eines im Raum bewegbaren ersten Objektes mit einem oder mehreren anderen stationären oder im Raum bewegbaren zweiten Objekten, rechnerunterstützt bahndatenrelevante Bereiche (Koordinaten) wenigstens eines ersten Objektes und eines zweiten Objektes in ein zweidimensionales Raster/eine Tabelle von Kombinationsmöglichkeiten der Objekte untereinander übertragen und in diesem Raster/dieser Tabelle nicht kollisionsgefährdete erste Bereiche und kollisionsgefährdete Bereiche dargestellt (unterteilt) und daraus Verriegelungsbereiche des ersten Objektes und/oder des zweiten Objektes festgelegt (bestimmt). Durch dieses einfache und praktikable Verfahren ist es möglich, die Kollisionsbereiche schnell und effizient mit hoher Genauigkeit und Sicherheit zu bestimmen, dadurch minimale Verriegelungsbereiche festzulegen und die Taktzeiten erheblich zu reduzieren. Die kollisionsgefährdeten Bereiche werden erstmalig aufgeteilt in zweite Bereiche, in denen eine Kollision nicht vollständig ausgeschlossen ist und in dritte Bereiche, in denen eine Kollision auftritt. Dabei sind die zweiten Bereiche vorteilhafter Weise freigebbar, wodurch die Verriegelungsbereiche manuell/individuell eingegrenzt werden können. Weiterhin sind die dritten Bereiche und eventuell nicht freigebbare zweite Bereiche zu Verriegelungsbereichen zusammenfassbar. Vorzugsweise werden die bahndatenrelevanten Bereiche (Koordinaten) der Objekte aus folgenden Ausgangsdaten bestimmt:
- – aus dem CAD-Modell/Ausmessungen des Objektes,
- – aus der Lage des/der Objekte(s) zueinander und/oder
- – aus den Bahndaten des Objektes,
- - from the CAD model / dimensions of the object,
- - From the location of the / the object (s) to each other and / or
- - from the path data of the object,
Die auf Kollisionsgefahr zu überprüfenden Objektpaare sind dabei insbesondere frei auswählbar, wobei die Auswahl der Objektpaarung und/oder die Freigabe von zweiten Bereichen bevorzugt mittels manueller Auswahl erfolgen. Die Zusammenfassung der dritten Bereiche zu Verriegelungsbereichen kann manuell oder automatisiert durchgeführt werden.In particular, the object pairs to be checked for the risk of collision are freely selectable, wherein the selection of the object pairing and / or the release of second regions preferably takes place by means of manual selection. The aggregation of the third areas into locking areas can be performed manually or automatically.
Die verriegelten Bahnabschnitte werden auch hinsichtlich Start und Ende der Verriegelung objektbezogen in der Tabelle bzw. den Tabellen dargestellt. Es erfolgt nun die Zuordnung der verriegelungsrelevanten Daten zu logischen Signalen, die zur Steuerung der Verriegelung der beweglichen ersten und/oder zweiten Objekte dienen und z. B. über eine SPS realisierbar sind. Es wird jeweils ein verriegelungsrelevanter Signal-Kanal für eine oder mehrere Objektpaarungen verwendet. Die verriegelungsrelevanten Daten (Objekt, Bahn des Objektes, Start und Ende der Verriegelung, logischer Kanal) werden exportiert und sind nun in die Objektsteuerung und/oder das Verriegelungssystem (Logik, SPS) eingebbar. Vorteilhafter Weise ist auf Basis einer Pfadabfolge jedes bewegbaren Objektes der Bewegungsablauf aller bewegbaren Objekte innerhalb der Tabelle/n darstellbar. Dadurch ist gewährleistet, dass Verriegelungen unter Wahrung des Prozessablaufes getätigt werden. Weiterhin ist es möglich, in der/den Tabelle/n Stillstandsphasen der bewegbaren Objekte anzuzeigen. Bevorzugt wird das Verfahren zur Bestimmung der Verriegelungen der Objekte offline durchgeführt, was ebenfalls wesentlich zur Verringerung der Prozesszeiten und Betriebsmittelkosten vor und während der Inbetriebnahme beiträgt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The locked track sections are also object-related in terms of the start and end of the lock in the table or tables. There is now the assignment of the lock-relevant data to logic signals that are used to control the locking of the movable first and / or second objects and z. B. can be realized via a PLC. In each case, a locking-relevant signal channel is used for one or more object pairings. The locking-relevant data (object, path of the object, start and end of the lock, logical channel) are exported and can now be entered into the object control and / or the locking system (logic, PLC). Advantageously, the movement sequence of all movable objects within the table / n can be represented on the basis of a path sequence of each movable object. This ensures that locks are made while maintaining the process flow. Furthermore, it is possible to display standstill phases of the movable objects in the table (s). Preferably, the method for determining the locks of the objects is carried out offline, which also contributes significantly to reducing the process times and equipment costs before and during commissioning. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Für die Berechnung der Kollisionsbereiche z. B. eines ersten Objektes in Form eines ersten Industrieroboters
Das offline betriebene System liefert nach kurzer Rechenzeit eine detaillierte Übersicht in Form einer Tabelle mit allen abzuriegelnden Bereichen.
Die kollisionsgefährdeten zweiten und dritten Bereiche können auch detaillierter kenntlich gemacht werden (z. B. mit unterschiedlichen Farben oder Schattierungen). In
Mit dieser Offline-Lösung ist es möglich, unabhängig von der Anlage die Kollisionsbereiche zu bestimmen und damit erforderliche Verriegelungsbereiche anschließend in die Logik/SPS zu übertragen, wodurch eine erhebliche Zeitersparnis zu verzeichnen ist, da der anlagenseitige Online-Teacher (benötigt einen ganzen Arbeitstag zur Bestimmung der Verriegelung) erst beginnen kann, wenn die Anlage steht! Mit der neuartigen Lösung ist somit erstmalig bereits vor dem Bau einer Anlage eine Vorabaussage zu den Verriegelungsbereichen möglich. Nach Fertigstellung einer Anlage ist schnell und einfach eine Anpassung an die reale/kalibrierte anlagentechnische Konfiguration möglich. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Bereiche garantierter und möglicher Kollision extrahiert werden und die einzelnen Kollisionsbereiche durch einfache Auswahl zu Verriegelungsbereichen zusammenfassbar sind. Die Bereiche mit wahrscheinlicher Kollision können ebenfalls manuell (z. B. durch Mausklick) freigegeben werden. Die Planung der Belegung der logischen Kanäle anhand der ermittelten Tabellen ist sehr komfortabel an einem normalen Computer über ein entsprechendes Tool möglich, welches die Tabellen aller Roboterpaare miteinander verrechnet. Der Ablaufzyklus kann dargestellt und beeinflusst werden, wobei es einfach mit einigen Mausklicks möglich ist, alle Roboterpaare, sowie deren Pfade in den Tabellen darzustellen.With this offline solution, it is possible to determine the collision areas independently of the system and then transfer the required locking areas to the logic / PLC, which saves a considerable amount of time since the on-site online teacher (requires a whole working day for the system) Determination of the lock) can only begin when the system is stopped! With the new solution, it is thus possible for the first time to make an advance statement about the locking areas even before the construction of a system. After completion of a system, an adaptation to the real / calibrated system configuration is quick and easy. A further advantage is that the areas of guaranteed and possible collision are extracted and the individual collision areas can be combined by simple selection to lock areas. The areas with probable collision can also be released manually (eg by mouse click). The planning of the assignment of the logical channels on the basis of the determined tables is very comfortably possible on a normal computer via a corresponding tool, which calculates the tables of all robot pairs with each other. The sequence cycle can be displayed and influenced, whereby it is simply possible with a few mouse clicks, all robot pairs, as well as their paths in the tables represent.
Die Visualisierung der Prozessverriegelung/Bahnzyklen in der Tabelle zeigt
Die erfindungsgemäße Lösung ist vielfältig zur Absicherung gegen Kollisionen sowie zur Taktzeitminimierung von Fertigungs- und anderen Systemen in der Planungs- und Installationsphase einsetzbar, in welchen eine Kollision von bewegten Objekten sicher vermieden wird.The solution according to the invention can be used in many ways for safeguarding against collisions and for minimizing the cycle time of production and other systems in the planning and installation phase, in which a collision of moving objects is reliably avoided.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erster Roboterfirst robot
- 22
- zweiter Robotersecond robot
- R1R1
- Bahn des ersten RobotersTrack of the first robot
- R2R2
- Bahn des zweiten RobotersTrack of the second robot
- aa
- erster Bereichfirst area
- bb
- zweiter Bereichsecond area
- cc
- dritter Bereichthird area
- P0, P3P0, P3
- Signalpunkte Beginn und Ende der Bahn R1, Roboter R1Signal points start and end of path R1, robot R1
- P0, P4P0, P4
- Signalpunkte Beginn und Ende der Bahn R2, Roboter R2Signal points start and end of path R2, robot R2
- VB1VB1
- erster Verriegelungsbereichfirst locking area
- VB2VB2
- zweiter Verriegelungsbereichsecond locking area
Claims (19)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOITH ENGINEERING SERVICES GMBH, 09112 CHEMNIT, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: LEADEC ENGINEERING GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VOITH ENGINEERING SERVICES GMBH, 09112 CHEMNITZ, DE Owner name: LEADEC BV & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: VOITH ENGINEERING SERVICES GMBH, 09112 CHEMNITZ, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: RUMRICH, GABRIELE, DIPL.-ING. PAT.-ING., DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: LEADEC AUTOMATION & ENGINEERING GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: LEADEC ENGINEERING GMBH, 09112 CHEMNITZ, DE Owner name: LEADEC BV & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: LEADEC ENGINEERING GMBH, 09112 CHEMNITZ, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: RUMRICH, GABRIELE, DIPL.-ING. PAT.-ING., DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KROHER STROBEL RECHTS- UND PATENTANWAELTE PART, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: LEADEC AUTOMATION & ENGINEERING GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: LEADEC BV & CO. KG, 85614 KIRCHSEEON, DE |