DE102022205349A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsprogramms für eine Recheneinheit einer technischen Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsprogramms für eine Recheneinheit einer technischen Vorrichtung Download PDF

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Dirk Kube
Julian von Mendel
Kumar Nishan
Ralf Becker
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsprogramms (150) für eine Recheneinheit (140), insbesondere für ein Sicherheitssteuergerät (140), einer technischen Vorrichtung (100), insbesondere einer Anlage oder Maschine, wobei die technische Vorrichtung (100) eine bewegbare Komponente (101) aufweist, wobei das Sicherheitsprogramm (150) zum Erkennen von Fehlerzuständen der bewegbaren Komponente (100) vorgesehen ist, umfassend die Schritte: Bestimmen von Eingangsparametern und Ausgangsparametern der Ansteuerung der bewegbaren Komponente (101); Durchführen von Überprüfungsbewegungsabläufen der bewegbaren Komponente (101) und Bestimmen von Auswertedaten im Zuge der durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe; Bestimmen von Konfigurationsparametern bezüglich der Ansteuerung der bewegbaren Komponente (101) und bezüglich der Fehlerzustände der bewegbaren Komponente (101) abhängig von den möglichen Eingangsparametern und Ausgangsparametern und von den im Zuge der durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe bestimmten Auswertedaten; Bestimmen des Sicherheitsprogramms (150) abhängig von den bestimmten Konfigurationsparametern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsprogramms für eine Recheneinheit einer technischen Vorrichtung sowie eine Vorrichtung, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Zur Überwachung bzw. Überprüfung von technischen Vorrichtungen wie Maschinen oder Anlagen kann ein Sicherheitsprogramm vorgesehen sein, welches einzelne Komponenten der technischen Vorrichtungen überwachen sowie Fehlerzustände dieser Komponenten definieren kann. Ein derartiges Sicherheitsprogram kann in einer Recheneinheit der Vorrichtung ausgeführt werden, beispielsweise in einem Sicherheitssteuergerät (engl.: „Safety Control Unit“, SCU), um während des laufenden Betriebs einzelne Komponenten der technischen Vorrichtung auf Fehler zu überwachen.
  • Das Programmieren eines Sicherheitssteuergeräts ist sehr aufwändig und erfordert umfangreiches Fachwissen. Das Programmieren eines Sicherheitssteuergeräts ist in der US 9,581,990 B1 beschrieben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsprogramms für eine Recheneinheit einer technischen Vorrichtung sowie eine Vorrichtung, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung in entsprechende Weise.
  • Als technische Vorrichtung sei in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit oder ein System verschiedener Einheiten zu verstehen zum Ausführen eines technischen Prozesses, insbesondere eines regelungs- und/oder steuerungstechnischen Prozesses. Die technische Vorrichtung kann insbesondere als eine Maschine ausgebildet sein, also insbesondere als eine Vorrichtung zur Energie- bzw. Kraftumsetzung. Ferner kann die technische Vorrichtung auch insbesondere als eine Anlage ausgebildet sein, also insbesondere als ein System aus einer Vielzahl von Einheiten, die jeweils beispielsweise Maschinen sein können.
  • Die technische Vorrichtung weist eine bewegbare bzw. automatisch bewegbare Komponente auf, beispielsweise eine verfahrbare, drehbare, schwenkbare Komponente, insbesondere einen automatisch bewegbaren (Roboter-) Arm, ein automatisch bewegbares (Roboter-) Fahrzeug usw. Durch Ansteuern eines Aktors oder mehrerer Aktoren, z.B. Servomotoren, kann die Komponente zweckmäßigerweise entsprechend bewegt werden.
  • Das Sicherheitsprogramm ist zum Erkennen von Fehlerzuständen der bewegbaren Komponente vorgesehen. Insbesondere überwacht dieses Sicherheitsprogramm die Komponente der technischen Vorrichtung, und definiert insbesondere vorgegebene bzw. erlaubte Bewegungsabläufe der bewegbaren Komponenten, einen vorgegebenen bzw. erlaubten Bereich, innerhalb welchem die Komponente bewegt werden darf bzw. soll, sowie mögliche Fehlerzustände bzw. einen fehlerhaften Betrieb und einen fehlerfreien Betrieb der Komponente.
  • Die Recheneinheit, auf welchem das Sicherheitsprogramm ausgeführt werden soll, ist insbesondere als ein Sicherheitssteuergerät (engl.: „Safety Control Unit“, SCU) zur Überprüfung bzw. Überwachung einer funktionalen Sicherheit der Vorrichtung und der bewegbaren Komponenten ausgebildet. Das Sicherheitsprogramm stellt insbesondere eine Programmierung bzw. ein Steuerprogramm dieser Recheneinheit bzw. dieses Sicherheitssteuergeräts dar. Zur Beurteilung der funktionalen Sicherheit überwacht das Sicherheitsprogramm insbesondere die bewegbare Komponente und definiert mögliche Fehlerzustände der Komponente.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Möglichkeit bereit, um ein derartiges Sicherheitsprogramm für die Recheneinheit bzw. das Sicherheitssteuergerät automatisch oder zumindest teilweise automatisch erzeugen zu können.
  • Zu diesem Zweck werden im Rahmen des vorliegenden Verfahrens mögliche Eingangsparameter und Ausgangsparameter der Ansteuerung der bewegbaren Komponente bestimmt. Diese Ein- und Ausgangsparameter können insbesondere im Allgemeinen sämtliche mögliche Kombinationen bzw. Permutationen von Eingängen und Ausgängen in der technischen Vorrichtung beschreiben, z.B. alle vorhandenen Ein- und Ausgangsschnittstellen, alle mit diesen Schnittstellen verbundenen bzw. verbindbaren Sensoren und Aktoren sowie ferner insbesondere alle über diese Schnittstellen austauschbaren Ein- und Ausgangssignale. Insbesondere wird in diesem Schritt zunächst allgemein bestimmt, welche möglichen Ein- und Ausgangsparameter in der technischen Vorrichtung überhaupt existieren, bevor in den nachfolgenden Verfahrensschritten erlernt wird, welche dieser Parameter tatsächlich für die Ansteuerung der bewegbaren Komponente und zum Erkennen von Fehlerzuständen benötigt werden bzw. beteiligt sind. Insbesondere wird in diesem Verfahrensschritt eine Permutation möglicher Ein-/Ausgangs-Konfigurationen bestimmt. Beispielsweise können die Ein- und Ausgangsparameter Schnittstellen, Sensoren und Aktoren beschreiben, insbesondere deren jeweiligen Typ und deren jeweilige Anforderungen, ferner insbesondere erfassbare Sensorwerte und ausgebbare Ansteuersignale an Aktoren.
  • Ferner werden im Rahmen des Verfahrens (erste) Überprüfungsbewegungsabläufe der bewegbaren Komponente durchgeführt und es werden (erste) Auswertedaten im Zuge dieser durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe bestimmt. Zweckmäßigerweise kann die Komponente im Zuge dieser Überprüfungsbewegungsabläufe so bewegt werden, wie sie in ihrem späteren regulären Betrieb bewegt werden soll. Als Auswertedaten können insbesondere im Zuge dieser Bewegung erfassbare Eingangssignale und ausgegebene Ausgangssignale dokumentiert werden sowie ferner, an welchen Eingängen und Ausgängen diese Signale empfangen bzw. ausgegeben werden. Diese Auswertedaten können dann mit den zuvor bestimmten möglichen Ein- und Ausgangsparametern abgeglichen werden, um zu erlernen, welche der möglichen Ein- und Ausgangsparameter an der Komponentenbewegung beteiligt sind. Insbesondere können im Zuge der Test-Bewegungsläufe sowohl fehlerfreie Bewegungen bzw. fehlerfrei Zustände der Komponente als auch fehlerhafte Bewegungen bzw. Fehlerzustände durchgeführt bzw. nachgestellt werden. Als Auswertedaten können zweckmäßigerweise im Zuge dieser Bewegungen und Zustände empfangene und ausgegebene Signale bestimmt werden.
  • Beispielsweise können im Zuge dieser Überprüfungsbewegungsabläufe als Auswertedaten Ansteuersignale über einzelne Ausgänge bzw. Schnittstellen ausgegeben werden, um die Komponente anzusteuern, und es kann ferner als Auswertedaten bestimmt werden, welche Eingangssignale daraufhin an welchen Eingängen bzw. Schnittstellen empfangen werden. Ferner können beispielsweise auch manuelle Bewegungen der Komponente durchgeführt werden, beispielsweise durch einen Benutzer oder Bediener der Vorrichtung, und es können als Auswertedaten bestimmt werden, welche Signale im Zuge dessen an welchen Schnittstellen anliegen.
  • Beispielsweise können als Auswertedaten verschiedene Signale bzw. Ansteuersignale über verschiedene Schnittstellen ausgegeben werden und die Reaktion der Komponente kann abgewartet und untersucht werden. Beispielsweise können vorgegebene Ansteuersignale, auf welche hin sich die Komponente in einer vorgegebenen Weise bewegen sollte, an verschiedenen Schnittstellen bzw. Ausgängen ausgegeben werden und es kann untersucht werden, wann und an welchen Eingängen vorgegebene bzw. zu erwartende Sensorsignale empfangen werden, welche zu erwarten sind, wenn die Komponente die entsprechend vorgegebene Bewegung ausführt.
  • Im Rahmen des Verfahrens werden (erste) Konfigurationsparameter bezüglich der Ansteuerung der bewegbaren Komponente und bezüglich der Fehlerzustände der bewegbaren Komponente abhängig von den möglichen Eingangsparametern und Ausgangsparametern und von den im Zuge der durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe bestimmten Auswertedaten bestimmt. Besonders zweckmäßig kann auf diese Weise erlernt werden, welche Aktoren zur Ansteuerung der Komponente über welche Ausgänge bzw. Schnittstellen angesteuert werden und welche Sensorwerte im Zuge der Ansteuerung der Komponente über welche Eingänge bzw. Schnittstellen empfangen werden, insbesondere jeweils sowohl im Zuge eines fehlerfreien Betriebs als auch im Zuge eines fehlerhaften Betriebs. Insbesondere werden zu diesem Zweck die zuvor bestimmten möglichen Parameter mit den im tatsächlichen Betrieb der Überprüfungsbewegungsabläufe bestimmten tatsächlichen Auswertedaten verknüpft bzw. verglichen oder abgeglichen. Die Konfigurationsparameter beschreiben insbesondere eine Konfiguration der technischen Vorrichtung zur Ansteuerung der bewegbaren Komponente sowie zum Erkennen von Fehlerzuständen der Komponenten. Insbesondere können die Konfigurationsparameter eine Aktor- und Sensorkonfiguration beschreiben sowie ferner beispielsweise eine Logikverschaltung der Vorrichtung und einen Zusammenhang zwischen mechanischen Bewegungen der Komponente und elektrischen bzw. elektronischen Parametern.
  • Insbesondere werden somit im Zuge der Überprüfungsbewegungsabläufe im Normalbetrieb der Maschine oder Anlage Aktor- und Sensorinformationen als Auswertedaten aufgezeichnet und mit allen denkbaren Maschinen- bzw. Anlagenkonfigurationen abgeglichen. Eindeutige Informationen werden insbesondere automatisch übernommen, uneindeutige können beispielsweise konsolidiert werden und zur Vervollständigung nötige Informationen können beispielsweise von einem Benutzer in einem Konfigurationsmenü abgefragt werden.
  • Abhängig von den bestimmten Konfigurationsparametern wird das Sicherheitsprogramm bestimmt. Abhängig von den Ergebnissen des zuvor durchgeführten automatischen oder zumindest teilweise automatischen Parametrierprozess wird nun automatisch das Sicherheitsprogramm erstellt, insbesondere zum Überwachung der bewegbaren Komponente auf Fehlerzustände im späteren regulären Betrieb der Vorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt somit einen teilautomatisierten Konfigurationsprozess bzw. ein Konfigurationswerkzeug bereit, bei dem die Recheneinheit, insbesondere das Sicherheitssteuergerät oder auch ein Zusatzgerät, elektrische Signale aufzeichnet und auswertet, um Rückschlüsse zu relevanten Parametern zu treffen. Ein dynamisch von dem Konfigurationswerkzeug erzeugter Versuchsplan dient insbesondere dazu, den Informationsgewinn zu maximieren. Die Erfindung erlaubt einen beschleunigten, vereinfachten Programmierungsprozess des Sicherheitssteuergeräts, der insbesondere auch durch weniger qualifizierte Bediener ausgeführt werden kann, indem mittels eines dynamisch auf Basis eingegebener oder gemessener Daten erzeugten Versuchsplans die Maschine oder Anlage einen Parametrierprozess durchläuft, der die teilweise oder vollständig automatisierte Generierung des Programms erlaubt.
  • Das Sicherheitsprogramm kann insbesondere mit geringem oder minimalem Aufwand zumindest teilweise automatisch erstellt werden und erfordert besonders zweckmäßig kein detailliertes Fachwissen eines Benutzers bzw. Bedieners über die Vorrichtung und über die Aspekte der funktionalen Sicherheit der Vorrichtung. Die benötigten Informationen über die Vorrichtung werden automatisch erlernt. Es ist daher insbesondere nicht nötig, den Programmierprozess durch ausgewiesenes Fachpersonal bzw. ausreichend ausgebildete Experten durchführen zu lassen.
  • Besonders zweckmäßig kann die Erfindung in Form eines Algorithmus, Computerprogramms, Software-Werkzeugs, Software-Konfigurationswerkzeugs oder einer Software realisiert werden. Besonders zweckmäßig kann dieses Software-Werkzeug in die Recheneinheit bzw. in das Sicherheitssteuergerät selbst integriert und dort ausgeführt werden. Ferner kann das Software-Werkzeug auch von einer weiteren Recheneinheit ausgeführt werden, welche mit dem Sicherheitssteuergerät in Kommunikationsverbindung steht. Das Software-Werkzeug stellt besonders zweckmäßig eine Schnittstelle für eine zumindest teilweise automatische Programmierung des Sicherheitssteuergeräts bereit, insbesondere eine Schnittstelle zwischen der Recheneinheit bzw. dem Sicherheitssteuergerät, dem Benutzer der technischen Vorrichtung und ferner insbesondere weiteren Steuereinheiten der Vorrichtung.
  • Das mit Hilfe des erfindungsgemäß erzeugten Sicherheitsprogramms programmierte Sicherheitssteuergerät kann insbesondere eine funktionale Sicherheit der technischen Vorrichtung gewährleisten, insbesondere indem es fest oder mittels Zustandslogik vorgegebene oder in Echtzeit von einer Maschinen- oder Anlagensteuerung übertragene Soll-Werte mit Ist-Werten von Sensordaten oder abgeleiteten Messwerten abgleicht und elektrische Parameter überwacht. Unsichere Zustände bzw. Fehlerzustände können so erkannt werden. Diese können z.B. durch externe Ereignisse, beispielsweise das Durchschreiten von Lichtschranken (engl.: „Safety Light Curtains“) durch einen Bediener, oder durch Systemfehler, beispielsweise fehlerhafte Programmierung der Anlagensteuerung oder Kurzschlüsse, bedingt sein. Treten diese ein, kann das Sicherheitssteuergerät die Anlage oder Maschine insbesondere in einen sicheren Zustand überführen, beispielsweise in dem es die Stromversorgung von Aktoren mit redundanten High/Low-Side-Steuersignalen deaktiviert oder Bremsen einschaltet. Wird das Sicherheitssteuergerät beispielsweise in einem Industrieroboter eingesetzt, kann dieses garantieren, dass Motorbewegungen sicher und innerhalb aktuell zulässiger Parameter sind. Ferner erlaubt es insbesondere zu überwachen, dass sich keine Objekte oder Personen im Sichtfeld eines Laserscanners in einer Distanz befinden, die mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit unzureichend zum rechtzeitigen Abbremsen wäre.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Durchführen der Überprüfungsbewegungsabläufe ein Ausgeben von Anweisungen bzw. von Befehlen an einen Benutzer, Bediener oder Anwender der technischen Vorrichtung zum Durchführen von manuellen bzw. manuell auszuführenden Überprüfungsbewegungsabläufen. Beispielsweise können diese Anweisungen visuell an einem Bildschirm und/oder akustisch über einen Lautsprecher ausgegeben werden. Der Benutzer wird somit insbesondere menügesteuert instruiert und schrittweise angeleitet, entsprechende Schritte durchzuführen, welche nicht automatisch von der Recheneinheit oder von anderen elektronischen Steuereinheiten der Vorrichtung durchgeführt werden können. Besonders zweckmäßig kann somit auch ein weniger qualifizierter Benutzer ausführlich und detailliert durch die für die Erstellung des Sicherheitsprogramms nötigen manuell auszuführenden Konfigurationsschritte geleitet werden. Somit wird besonders zweckmäßig ein zumindest teilweise automatisches, insbesondere ein so weit wie möglich automatisches Erstellen des Sicherheitsprogramms ermöglicht. Beispielsweise kann der Benutzer auf diese Weise angewiesen werden, manuelle Änderungen an der Komponente vorzunehmen, z.B. um die Komponente an einem vorbestimmten Ort oder Test-Ort zu platzieren. Ferner kann der Benutzer beispielsweise angewiesen werden, Änderungen in einem Umfeld der Komponente vorzunehmen, auf welche die Komponente im Zuge der Überprüfungsbewegungsabläufe reagieren soll.
  • Eine Anzahl automatisch abgeleiteter Konfigurationsparameter kann insbesondere erhöht werden, wenn der Nutzer einen derart vorgegebenen Parametrierprozess durchläuft. Die manuell durchzuführenden Überprüfungsbewegungsabläufe können dabei beispielsweise Aktorbewegungen in vorgegebener Richtung, Geschwindigkeit und Reihenfolge umfassen. Ferner können beispielsweise in einer definierten Umgebung vorhersehbare Sensorinformationen erzeugt werden, die einen Rückschluss auf die Konfigurationsparameter erlauben. Dem Benutzer werden zu diesem Zweck geeignete Instruktionen ausgegeben. Ist z.B. eine Steuereinheit der Anlage oder Maschine kompatibel, können elektrische und digitale Teile der durchzuführenden Überprüfungsbewegungsabläufe bzw. eines entsprechenden Versuchsplans direkt an diese übertragen werden, um den Benutzer in der Versuchsausführung zu unterstützen.
  • Alternativ oder zusätzlich umfasst das Durchführen der Überprüfungsbewegungsabläufe bevorzugt ein Ausgeben von Anweisungen bzw. von Befehlen an eine Steuerung bzw. Steuereinheit der technischen Vorrichtung zum Durchführen von automatischen Test-Bewegungsläufen. Insbesondere stellt das vorgestellte Software-Werkzeug zum Bestimmen des Sicherheitsprogramms eine Schnittstelle bzw. Kommunikationsschnittstelle zu der Steuereinheit bereit, um diese zum Durchführen für die jeweiligen Überprüfungsbewegungsabläufe entsprechend anweisen zu können. Beispielsweise kann die Steuereinheit auf diese Weise angewiesen werden, die Komponente entsprechend zu bewegen und entsprechende Aktoren anzusteuern.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Durchführen der Überprüfungsbewegungsabläufe ein Bewegen der bewegbaren Komponente in einem vorgegebenen Bewegungsbereich und/oder ein Bewegen der bewegbaren Komponente mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit. Beispielsweise kann die Steuereinheit zu diesem Zweck angewiesen werden, die Komponente derart anzusteuern, dass die Komponente Überprüfungsbewegungsabläufe ausführt, welche sie auch im Zuge ihres regulären Betriebs ausführen soll, insbesondere in einem entsprechenden (Arbeits-) Bereich und mit entsprechender (Arbeits-) Geschwindigkeit. Es kann dann beispielsweise untersucht werden, an welchen Ausgängen entsprechende Ansteuersignale auszugeben sind und welche Sensorsignale an welchen Eingängen erfassbar sind, damit sich die Komponente wie gewünscht bzw. wie vorgegeben bewegt und damit es z.B. zu keiner Gefährdung für die Vorrichtung oder für Personen kommt.
  • Alternativ oder zusätzlich umfasst das Durchführen der Überprüfungsbewegungsabläufe vorteilhafterweise ein Platzieren eines vorgegebenen Test-Objekts in einem vorgegebenen Abstand zu der Komponente und/oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die Komponente herum. Besonders zweckmäßig kann zu diesem Zweck der Benutzer angewiesen werden, dieses Test-Objekt entsprechend zu platzieren. Insbesondere kann auf diese Weise parametriert werden, wie die Komponente auf ein auftauchendes Hindernis reagiert. Wenn es sich bei der Komponente beispielsweise um einen Roboter handelt, etwa einen Roboterarm oder ein Roboterfahrzeug, kann das Test-Objekts insbesondere als simuliertes Hindernis in dem regulären Arbeitsbereich bzw. dem erlaubten Bewegungsbereich des Roboters platziert werden und es kann untersucht werden, welche Signale an welchen Ein- bzw. Ausgängen anliegen, wenn der Roboter auf dieses Hindernis reagiert. Beispielsweise können Auswertedaten gesammelt werden, wenn der Roboter derart bewegt wird, dass es durch dessen Bewegung zu keiner Gefahr oder Beschädig des Roboters selbst und/oder des Hindernisses kommt.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem vorgegebenen Bereich, innerhalb welchem das Test-Objekt platziert wird, um ein einen Sensorbereich handeln, welcher mit Hilfe von Sensoren der Vorrichtung auf Hindernisse überwacht wird, z.B. um ein Sichtfeld eines Scanners oder Laserscanners. Ferner kann es sich bei dem vorgegebenen Bereich beispielsweise um einen von Lichtschranken eingegrenzten Bereich um die Komponente herum handeln, um ein Eindringen eines Objekts oder einer Person in diesen Bereich zu detektieren. Besonders zweckmäßig können somit Signale parametriert werden, wenn bei einem Eindringen eines Hindernisses, z.B. einer Person, in den Arbeits- bzw. Bewegungsbereich der Komponente die Bewegung der Komponente rechtzeitig gestoppt, pausiert oder umgeleitet wird, so dass es zu keinem Zusammenstoß mit dem Hindernis kommt, insbesondere zu keiner Verletzung der Person.
  • Dreht beispielsweise ein Laserscanner an einem zu platzierenden Hindernis vorbei, erlaubt dies die automatische Zuordnung von elektrischen Signalen, die ausgelöst werden, wenn Objekte in verschiedenen Sicherheitszonen des Laserscanners erkannt werden. Das Konfigurationswerkzeug unterstützt dabei, in dem es grafisch, textuell und/oder mit Programmablaufplänen den Benutzer durch den Parametrierprozess führt. Eine geeignete Aktoransteuerung kann währenddessen beispielsweise an die Steuereinheit oder Motorsteuerung der Maschine oder Anlage übertragen werden. Auf diese Weise kann insbesondere ein dynamisch für die vorliegenden Informationen optimierter, teilfaktorieller Versuchsplan durchgeführt werden.
  • Durch eine derartige Parametrierung der bewegbaren Komponente wird besonders zweckmäßig eine zuverlässige Überwachung im späteren regulären Betrieb dahingehend erlaubt, dass sich keine Objekte oder Personen im Sichtfeld eines Laserscanners oder innerhalb einer Sicherheits-Lichtschranke in einer Distanz befinden, die mit der aktuellen Komponentengeschwindigkeit unzureichend zum rechtzeitigen Abbremsen wäre.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Bestimmen der Konfigurationsparameter zunächst ein vorläufiges Sicherheitsprogramm abhängig von den bestimmten Konfigurationsparametern bestimmt. Abhängig von dem vorläufigen Sicherheitsprogramm werden bevorzugt zweite Überprüfungsbewegungsabläufen der bewegbaren Komponente durchgeführt und es werden im Zuge der durchgeführten zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe zweite Auswertedaten bestimmt. Abhängig von den Konfigurationsparametern und den zweiten Auswertedaten werden bevorzugt zweite Konfigurationsparameter bestimmt. Abhängig von den zweiten Konfigurationsparametern wird bevorzugt das Sicherheitsprogramm bestimmt.
  • Dieses vorläufige Sicherheitsprogramm kann insbesondere überprüft werden und es können bei Bedarf Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden, insbesondere an dem vorläufigen Sicherheitsprogramm selbst oder auch an den zuvor bestimmten (ersten) Konfigurationsparametern, beispielsweise automatisch oder auch manuell durch Benutzereingabe.
  • Diese zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe können insbesondere entsprechend zu den zuvor durchgeführten (ersten) Überprüfungsbewegungsabläufen durchgeführt werden und die zweiten Auswertedaten können insbesondere entsprechend zu den zuvor bestimmten (ersten) Auswertedaten bestimmt werden. Die zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe und die zweiten Auswertedaten können insbesondere abhängig von dem vorläufigen Sicherheitsprogramm durchgeführt bzw. bestimmt werden. Insbesondere können die zweiten Test-Bewegungsläufe und die zweiten Auswertedaten mit den zuvor durchgeführten bzw. bestimmten ersten Überprüfungsbewegungsabläufen und ersten Auswertedaten verglichen werden, um etwaige Verbesserungen oder Korrekturen an dem vorläufigen Sicherheitsprogramm oder den ersten Konfigurationsparametern zu bestimmen.
  • Beispielsweise kann mit Hilfe der zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe untersucht werden, ob Aktor- bzw. Sensorsignale, Eingänge- und Ausgänge sowie mechanische Bewegungen der Komponente einander gemäß den ersten Konfigurationsparametern korrekt zugeordnet wurden. Ferner kann insbesondere untersucht werden, ob mit dem vorläufigen Sicherheitsprogramm sowohl der fehlerfreie Betrieb als auch Fehlerzustände der Komponente zuverlässig und korrekt erkannt werden können und ob somit eine funktionale Sicherheit der Vorrichtung gewährleistet werden kann.
  • Besonders zweckmäßig können somit die ersten Überprüfungsbewegungsabläufe zum Erlernen durchgeführt werden, welche Sensordaten an welchen Eingängen empfangen werden, über welche Ausgänge welche Aktoren angesteuert werden usw. Die zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe können dann insbesondere zur Überprüfung durchgeführt werden, ob diese Zuordnungen korrekt erlernt wurden, ob anhand dieser Zuordnungen ein korrektes vorläufiges Sicherheitsprogramm erzeugt wurde und ob die die Komponente somit innerhalb vorgegebener Sicherheitsrichtlinien betrieben werden kann.
  • Sollten sich die zuvor bestimmten ersten Konfigurationsparameter und das vorläufige Sicherheitsprogramm im Zuge der Überprüfung mit den zweiten Überprüfungsbewegungsabläufen bereits als korrekt erweisen und sollten keine Verbesserungen nötig sein, dann können die ersten Konfigurationsparameter insbesondere ohne Änderungen als zweite Konfigurationsparameter übernommen werden und das vorläufige Sicherheitsprogramm kann insbesondere als Sicherheitsprogramm bestimmt werden.
  • Vorzugsweise umfasst das Bestimmen der zweiten Konfigurationsparameter ein Überprüfen und ferner insbesondere bei Bedarf ein Korrigieren oder Vervollständigen der ersten Konfigurationsparameter abhängig von den zweiten Auswertedaten. Insbesondere kann überprüft werden, ob die ersten Konfigurationsparameter die Konfiguration der technischen Vorrichtung zur Ansteuerung der bewegbaren Komponente sowie zum Erkennen von Fehlerzuständen korrekt beschreiben und ob die möglichen Eingangs- bzw. Ausgangsparameter mit den ersten Auswertedaten korrekt verknüpft wurden.
  • Vorzugsweise werden ferner Ergänzungseingaben empfangen bzw. entgegengenommen und das Sicherheitsprogramm wird ferner in Abhängigkeit von diesen empfangenen Ergänzungseingaben bestimmt. Insbesondere wird einem Benutzer somit die Möglichkeit gegeben, gewünschte Ergänzungen oder Erweiterungen durch Eingabe entsprechender Ergänzungseingaben manuell zu definieren, welche dann beim Bestimmen des Sicherheitsprogramms berücksichtigt werden können. Beispielsweise können durch den Benutzer auf diese Weise Erweiterungen bzw. Sonder- und Zusatzfunktionalitäten in dem Sicherheitsprogramm definiert werden. Insbesondere können derartige Ergänzungen oder Ergänzungseingaben von dem Benutzer während des gesamten Programmerstellungsprozesses eingegeben werden. Besonders zweckmäßig wird dem Benutzer von dem Software-Werkzeug zu vorgegebenen Zeitpunkten bzw. nach vorgegebenen Verfahrensschritten die Möglichkeit gegeben, entsprechende Ergänzungseingaben einzugeben, welche dann insbesondere in dem nächsten Verfahrensschritt berücksichtigt werden können.
  • Vorteilhafterweise erfolgt ferner eine Auswahl einer Programmvorlage bzw. eines Programmmodells, welche bzw. welches die möglichen Eingangsparameter und Ausgangsparameter bezüglich der Ansteuerung der bewegbaren Komponente definiert. Diese Programmvorlage kann insbesondere durch den Benutzer zu Beginn des Programmerstellungsprozesses aus einer Vielzahl von vorgegebenen Vorlagen bzw. Templates ausgewählt werden. Diese einzelnen Programmvorlagen können jeweils beispielsweise typische Ein- und Ausgangsparameter für unterschiedliche Typen von Vorrichtungen und bewegbaren Komponenten beschreiben. Der Benutzer kann dann die für die vorliegende Vorrichtung am besten geeignete Programmvorlage auswählen, welche dann eine im Zuge des weiteren Prozesses mit konkreten Messdaten anhand der jeweiligen Vorrichtung Messdaten ausgefüllt werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist die bewegbare Komponente als ein Roboter ausgebildet, insbesondere als ein bewegbarer bzw. schwenkbarer Roboterarm und/oder als ein bewegbares bzw. verfahrbares Roboterfahrzeug. Beispielsweise kann ein derartiger Roboterarm zum Bearbeiten, Untersuchen oder Transportieren eines Werkstücks vorgesehen sein, z.B. zum Schweißen, Stanzen, Pressen usw., etwa im Zuge eines Bearbeitungs- oder Herstellungsprozesses. Ein entsprechendes Roboterfahrzeug kann beispielsweise zum Transport von Waren, Werkstücken, Werkzeugen usw. vorgesehen sein.
  • Das bestimmte Sicherheitsprogramm kann besonders vorteilhaft verwendet werden, um eine Risikobewertung der technischen Vorrichtung durchzuführen, wie es in der verwandten Patentanmeldung mit dem Titel „Verfahren zum Überprüfen einer technischen Vorrichtung“ beschrieben wird, die von der Anmelderin am selben Tag wie die vorliegende Patentanmeldung eingereicht wurde. Im Zuge einer derartigen Risikobewertung kann insbesondere ein potentielles Risiko bezüglich einer Eintrittswahrscheinlichkeit und Auswirkungen von möglichen Fehlerzuständen und Beeinträchtigungen der funktionalen Sicherheit der Vorrichtung analysiert und bewertet werden. Beispielsweise kann beurteilt werden, ob ein derartiges Risiko akzeptabel und tragbar ist. Beispielsweise kann eine Dokumentation bzw. Prüfdokumentation erstellt werden, in welcher die Ergebnisse dieser Risikobewertung hinterlegt sind. Diese Risikobewertung bzw. diese Prüfdokumentation kann beispielsweise als Nachweis bzw. für eine Zertifizierung der Vorrichtungssicherheit für eine Prüfstelle oder Prüfgesellschaft vorgesehen sein. Hinsichtlich weiterer Details zu einer derartigen Risikobewertung sei an dieser Stelle vollumfänglich auf diese verwandte Patentanmeldung verwiesen, deren Offenbarung auch zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
  • Besonders vorteilhaft können die Überprüfungsbewegungsabläufe sowie ferner insbesondere die zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe jeweils derart durchgeführt werden, wie es in der verwandten Patentanmeldung mit dem Titel „Verfahren zum Überprüfen einer bewegbaren Komponente einer technischen Vorrichtung“ beschrieben wird, die von der Anmelderin am selben Tag wie die vorliegende Patentanmeldung eingereicht wurde. Als Überprüfungsbewegungsabläufe bzw. zweite Überprüfungsbewegungsabläufe können jeweils besonders zweckmäßig Überprüfungsbewegungsabläufe durchgeführt werden, wie sie in der verwandten Patentanmeldung beschrieben werden. Hinsichtlich weiterer Details zu derartigen Überprüfungsbewegungsabläufen sei an dieser Stelle vollumfänglich auf die verwandte Patentanmeldung verwiesen, deren Offenbarung auch zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich in vorteilhafter Weise für eine Vielzahl verschiedener technischer Vorrichtungen, beispielsweise für Tunnelbohrmaschinen, Hydraulik-Stanzen/Pressen, allgemeine Automatisierungen, Semiconductor-Handling, Robotik usw. Besonders eignet sich das Verfahren für Werkzeugmaschinen, wie beispielsweise ein Schweißsystem, ein Schraubsystem, eine Drahtsäge oder eine Fräsmaschine, oder eine Bahnbearbeitungsmaschine, wie z.B. eine Druckmaschine (z.B. Zeitungsdruckmaschine, Tiefdruck-, Siebdruckmaschine, Inline-Flexodruckmaschine) oder eine Verpackungsmaschine, oder eine (Band-) Anlage zur Herstellung eines Automobils oder zur Herstellung von Komponenten eines Automobils (z.B. Verbrennungsmotoren oder Steuergeräte).
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
    • 1 zeigt schematisch eine technische Vorrichtung, die einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zugrunde liegen kann.
    • 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In 1 ist eine technische Vorrichtung schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 als eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks ausgebildet sein.
  • Die Maschine 100 umfasst eine bewegbare Komponente, beispielsweise einen automatisch bewegbaren Roboterarm 101. Der Roboterarm 101 kann beispielsweise eine Vielzahl von Gelenken bzw. Drehachsen 102 umfassen, so dass der Roboterarm 101 innerhalb eines vorgegebenen Bewegungs- bzw. Arbeitsbereichs relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück bewegt werden kann. An einer Spitze bzw. einem freien Ende des Roboterarms 101 ist ein Werkzeug 103 zur entsprechenden Bearbeitung des Werkstücks vorgesehen, z.B. zum Schweißen, Stanzen, Pressen usw.
  • Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Vielzahl von Sensoren 110 und Aktoren 120 zur Steuerung der Bewegung des Roboterarms 101. Beispielsweise können die einzelnen Aktoren 120 jeweils als Servomotoren zur Bewegung der einzelnen Glieder bzw. Abschnitte des Roboterarms 101 ausgebildet sein, insbesondere um die einzelnen Abschnitte um die jeweiligen Drehachsen drehen bzw. schwenken zu können. Die Sensoren 110 können z.B. Positionssensoren zur Bestimmung einer Lage des Roboterarms 101 im Raum bzw. relativ zu einem Bezugspunkt umfassen sowie ferner beispielsweise Stromsensoren zum Erfassen von Strömen der einzelnen Servomotoren 120. Ferner können die Sensoren 110 einen Scanner oder Laserscanner umfassen, der einen vorgegebenen Bereich bzw. Sichtbereich um den Roboterarm 101 herum auf Hindernisse überwacht. Ferner kann als Sensor 110 beispielsweise eine Lichtschranke vorgesehen sein, um zu detektieren, ob eine Person einen vorgegebenen Bereich um den Roboterarm 101 herum betritt.
  • Ferner ist eine Steuereinheit bzw. Maschinensteuerung 130 vorgesehen, um mit Hilfe der Sensoren 110 und Aktoren 120 die Bewegung des Roboterarms 101 zu steuern. Die Steuereinheit 130 umfasst eine Vielzahl von Eingängen 131 und Ausgängen 132, an welchen die einzelnen Sensoren 110 bzw. Aktoren 120 angeschlossen werden können.
  • Ferner ist eine Recheneinheit bzw. ein Sicherheitssteuergerät 140 vorgesehen, um die Maschine 100 bzw. den Roboterarm 101 zu überwachen und Fehlerzustände bzw. einen fehlerhaften Betrieb erkennen zu können. Zu diesem Zweck wird von dem Sicherheitssteuergerät 140 ein Sicherheitsprogramm 150 ausgeführt, wobei dieses Sicherheitsprogramm 150 den Roboterarm 101 im Allgemeinen überwacht sowie Fehlerzustände bzw. einen fehlerhaften Betrieb und einen fehlerfreien Betrieb des Roboterarms 101 im Speziellen definiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Sicherheitsprogramm 150 zumindest teilweise automatisch erstellt werden. Zu diesem Zweck ist in dem Sicherheitssteuergerät 140 ferner ein Software-Werkzeug 160 zum Durchführen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, wie nachfolgend in Bezug auf die 1 und 2 erläutert werden soll.
  • 2 zeigt schematisch eine derartige bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm.
  • In einem Schritt 201 wird von dem Software-Werkzeug 160 eine Programmvorlage ausgewählt. Beispielsweise kann zu diesem Zweck eine Vielzahl von Vorlagen bzw. Templates vorgegeben sein, welche jeweils z.B. in mit Hilfe von Grafiken oder Erläuterungen unterschiedliche Maschinentypen betreffen. Aus diesen Vorlagen kann eine für die vorliegende Maschine 100 geeignete Programmvorlage ausgewählt werden.
  • In einem Schritt 202 werden von dem Software-Werkzeug 160 mögliche Eingangsparameter und Ausgangsparameter der Ansteuerung des Roboterarms 101 bestimmt. Beispielsweise kann eine Liste möglicher Schnittstellen, Sensoren und Aktoren der Maschine 100 erstellt werden. Ferner kann beispielsweise eine Permutation möglicher Ein-/Ausgangs-Konfigurationen erstellt werden. Beispielsweise ergeben sich für eine Ein-/Ausgangs-Gruppe aus zwei Encodern mit je drei Eingängen (Input „A“, „B“, „Z“), einem Sicherheitsschalter und zwei Sicherheitsausgängen („Safe Torque Off Ausgänge“) 7! * 2! mögliche Ein- bzw. Ausgangskonfigurationen.
  • In einem Schritt 203 werden Überprüfungsbewegungsabläufe des Roboterarms 101 durchgeführt und es werden Auswertedaten im Zuge dieser durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe bestimmt. Beispielsweise können von dem Software-Werkzeug 160 im Zuge dieser Überprüfungsbewegungsabläufe jeweils Ansteuersignale zum Ansteuern der Aktoren 120 an den einzelnen Ausgängen 132 des Steuereinheit 130 ausgegeben werden und es kann bestimmt werden, welche Signale welcher Sensoren 110 an welchen Eingängen 131 der Steuereinheit 130 empfangen werden. Das Software-Werkzeug 160 kann zu diesem Zweck die Steuereinheit 130 entsprechend anweisen. Ferner kann das Software-Werkzeug 160 als Überprüfungsbewegungsabläufe beispielsweise einen Benutzer bzw. Bediener der Vorrichtung anweisen, ein Test-Objekt als ein simuliertes Hindernis innerhalb eines vorgegeben Bewegungsbereichs um den Roboterarm 101 herum zu platzieren, welcher beispielsweise mittels einer Lichtschranke bzw. eines Laserscanners überwacht wird. Beispielsweise kann das Software-Werkzeug 160 diese Anweisungen an den Benutzer über visuelle Anzeigen an einem Bildschirm und/oder über akustische Mitteilungen über einen Lautsprecher ausgegeben. Daraufhin kann das Software-Werkzeug 160 die Steuereinheit 130 anweisen, Ansteuersignale auszugeben, um den Roboterarm als Überprüfungsbewegungsabläufe innerhalb des Bewegungsbereichs mit vorgegebener Geschwindigkeit in Richtung des Test-Objekts zu bewegen und anschließend abzubremsen, ohne dabei mit dem Test-Objekt zu kollidieren. Im Zuge dessen können von den Sensoren 110 empfangene Sensorsignale an den einzelnen Eingängen empfangen und gesammelt werden.
  • In einem Schritt 204 werden von dem Software-Werkzeug 160 abhängig von den in Schritt 202 bestimmten möglichen Ein- und Ausgangsparametern und von den in Schritt 203 im Zuge der durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe bestimmten Auswertedaten Konfigurationsparameter bestimmt. Diese Konfigurationsparameter betreffen die Ansteuerung und Fehlerzustände des Roboterarms 101. Zu diesem Zweck können die im Zuge der Überprüfungsbewegungsabläufe tatsächlichen verwendeten Ein- und Ausgänge und die tatsächlich empfangenen bzw. gesendeten Eingangs- und Ausgangssignale mit den möglichen Ein- und Ausgängen bzw. den möglichen Ein- und Ausgangssignalen abgeglichen werden, um zu erlernen, welche Aktoren 120 zur Ansteuerung des Roboterarms 101 über welche Ausgänge 132 bzw. Schnittstellen angesteuert werden und welche Sensorwerte von welchen Sensoren 110 im Zuge der Ansteuerung des Roboterarms 101 über welche Eingänge 131 bzw. Schnittstellen empfangen werden, insbesondere jeweils sowohl im Zuge eines fehlerfreien Betriebs als auch im Zuge eines fehlerhaften Betriebs des Roboterarms 101. Diese Konfigurationsparameter beschreiben somit beispielsweise eine Konfiguration der Maschine 100 zur Ansteuerung des Roboterarms 101 sowie zum Erkennen von Fehlerzuständen des Roboterarms 101. Ferner beschreiben die Konfigurationsparameter beispielsweise eine Aktor- und Sensorkonfiguration, eine Logikverschaltung der Maschine 100 und einen Zusammenhang zwischen mechanischen Bewegungen des Roboterarms 101 und elektrischen bzw. elektronischen Parametern.
  • Beispielsweise können zur Erstellung der Konfigurationsparameter für jedes im Rahmen der Test-Bewegungsläufe und Auswertedaten aufgezeichnete Signal folgende Abfragen durchlaufen werden, die in der Programmvorlage bzw. Modelltemplate kodiert sein können:
    • Ist eine Signalaktivität messbar gewesen? Wenn nein, dann markiere den Kanal als Aktorausgang. Wenn ja, liegt dann eine Übereinstimmung mit einem anderen aufgezeichneten Signal vor? Wenn ja, dann markiere die identifizierten Signale als redundant, fasse sie funktional zusammen.
    • Ist das Signal in einem typischen Frequenzband für einen verwendeten Encoder?
  • Wenn ein phasenverschobenes, gleichartiges Signal existiert, dann markiere die Signale als funktionale Gruppe für den gleichen Encoder, das hinterherlaufende Signal als Encoder-Input „B“, das andere als Encoder-Input „A“. Wenn ein höherfrequentes Signal mit exakt synchronisiertem Pulsbeginn existiert, dann markiere die Signale als funktionale Gruppe für einen Encoder, das höherfrequente Signal als Encoder-Input „B“, das niederfrequente als Encoder-Input „Z“.
  • Ist eine Signalflanke bei Beginn oder Ende einer Aktorfahrtsequenz zu beobachten? Wenn ja, dann markiere das Signal als zugehörig zu dem entsprechenden Endschalter.
  • Ist nach der Nutzeranweisung, einen Schalter zu betätigen, eine Signalflanke zu verzeichnen, während alle anderen Signale keine Aktivität zeigten? Wenn ja, dann markiere das Signal als zugehörig zum entsprechenden Schalter.
  • Ist das Signal sehr niederfrequent und nicht anderweitig zugeordnet, mit definitiv vorhandenen Signalflanken während Drehung vor Hindernis? Wenn ja, dann markiere das Signal als Laserscanner-Eingang.
  • In einem Schritt 205 kann von dem Software-Werkzeug 160 abhängig von den Konfigurationsparametern beispielsweise ein vorläufiges Sicherheitsprogramm erstellt werden. Dieses vorläufige Sicherheitsprogramm und die Konfigurationsparameter können nun überprüft, bei Bedarf verbessert und auf Wunsch ergänzt werden.
  • In einem Schritt 206 werden Ergänzungseingaben empfangen bzw. entgegengenommen. Beispielsweise kann das Software-Werkzeug 160 dem Benutzer der Maschine 100 über eine Benutzerschnittstelle die Möglichkeit geben, Ergänzungs- oder Korrekturwünsche an dem vorläufigen Sicherheitsprogramm und den Konfigurationsparametern einzugeben, welche dann im weiteren Verlauf berücksichtigt werden.
  • In einem Schritt 207 werden zweite Überprüfungsbewegungsabläufe durchgeführt und zweite Auswertedaten bestimmt. Beispielsweise kann das Durchführen dieser zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe und das Bestimmen dieser zweiten Auswertedaten entsprechend zu den in Schritt 203 durchgeführten (ersten) Überprüfungsbewegungsabläufen und den bestimmten (ersten) Auswertedaten erfolgen. Beispielsweise kann das Software-Werkzeug 160 die Steuereinheit 130 anweisen, den Roboterarm 101 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu bewegen. Ferner kann das Software-Werkzeug 160 den Benutzer anweisen, das Test-Objekt innerhalb des Bewegungsbereichs um den Roboterarm 101 herum zu platzieren. Es können dann als Auswertedaten beispielsweise bestimmt werden, wie der Roboterarm 101 auf das Hindernis reagiert, ob die Bewegung des Roboterarms 101 rechtzeitig abgebremst werden kann, so dass es zu keiner Kollision mit dem Test-Objekt kommt, und welche Sensorsignale im Zuge dessen empfangen werden.
  • In einem Schritt 208 werden von dem Software-Werkzeug 160 die in Schritt 204 bestimmten (ersten) Konfigurationsparameter abhängig von den zweiten Auswertedaten überprüft und bei Bedarf korrigiert. Ferner können im Zuge dieser Korrekturen die in Schritt 206 empfangenen Ergänzungseingaben berücksichtigt werden. Im Zuge dieser Korrekturen werden zweite Konfigurationsparameter bestimmt, welche insbesondere vervollständigte Programmparameter für das Sicherheitsprogramm darstellen.
  • In einem Schritt 209 wird das Sicherheitsprogramm von dem Software-Werkzeug 160 abhängig von diesen zweiten Konfigurationsparametern bestimmt, für welches die Ansteuerung des Roboterarms 101 vollständig parametriert wurde.
  • In einem Schritt 210 können nochmals Ergänzungseingaben empfangen bzw. entgegengenommen werden, beispielsweise wenn der Benutzer optionale Ergänzungen vornehmen möchte, beispielsweise zur Erweiterung des Sicherheitsprogramms mit Sonderfunktionen. Sofern derartige Ergänzungseingaben in Schritt 210 empfangen wurden, werden diese in Schritt 211 in dem Sicherheitsprogramm berücksichtigt.
  • In Schritt 212 wird das erstellte Sicherheitsprogramm 150 in dem Sicherheitssteuergerät 140 hinterlegt und kann dann im regulären Betrieb der Maschine 100 zum Überwachen des Roboterarms 101 auf Fehler bzw. Fehlerzustände verwendet werden.
  • In einem Schritt 213 wird das in dem Sicherheitssteuergerät 140 hinterlegte Sicherheitsprogramm 150 verwendet, um eine Risikobewertung der Maschine 100 durchzuführen. Im Zuge dessen werden ein potentielles Risiko bezüglich einer Eintrittswahrscheinlichkeit und Auswirkungen von möglichen Fehlerzuständen und Beeinträchtigungen der funktionalen Sicherheit der Maschine analysiert und in einer Prüfdokumentation hinterlegt. Beispielsweise kann die Risikobewertung durchgeführt werden, wie es in der oben erläuterten verwandten Patentanmeldung mit dem Titel „Verfahren zum Überprüfen einer technischen Vorrichtung“ beschrieben wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9581990 B1 [0003]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines Sicherheitsprogramms (150) für eine Recheneinheit (140), insbesondere für ein Sicherheitssteuergerät (140), einer technischen Vorrichtung (100), insbesondere einer Anlage oder Maschine, wobei die technische Vorrichtung (100) eine bewegbare Komponente (101) aufweist, wobei das Sicherheitsprogramm (150) zum Erkennen von Fehlerzuständen der bewegbaren Komponente (100) vorgesehen ist, umfassend die Schritte: Bestimmen (202) von Eingangsparametern und Ausgangsparametern der Ansteuerung der bewegbaren Komponente (101); Durchführen (203) von Überprüfungsbewegungsabläufen der bewegbaren Komponente (101) und Bestimmen von Auswertedaten im Zuge der durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe; Bestimmen (204) von Konfigurationsparametern bezüglich der Ansteuerung der bewegbaren Komponente (101) und bezüglich der Fehlerzustände der bewegbaren Komponente (101) abhängig von den möglichen Eingangsparametern und Ausgangsparametern und von den im Zuge der durchgeführten Überprüfungsbewegungsabläufe bestimmten Auswertedaten; Bestimmen (211) des Sicherheitsprogramms (150) abhängig von den bestimmten Konfigurationsparametern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Durchführen der Überprüfungsbewegungsabläufe der bewegbaren Komponente (101) umfasst: Ausgeben von Anweisungen an einen Benutzer der technischen Vorrichtung (101) zum Durchführen von manuellen Überprüfungsbewegungsabläufen der bewegbaren Komponente (101); und/oder Ausgeben von Anweisungen an eine Steuereinheit (130) der technischen Vorrichtung (100) zum Durchführen von automatischen Überprüfungsbewegungsabläufen der bewegbaren Komponente (101).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Überprüfungsbewegungsabläufe der bewegbaren Komponente (101) umfassen: Bewegen der bewegbaren Komponente (101) in einem vorgegebenen Bewegungsbereich; und/oder Bewegen der bewegbaren Komponente (101) mit einer vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit; und/oder Platzieren eines vorgegebenen Test-Objekts in einem vorgegebenen Abstand zu der bewegbaren Komponente (101) und/oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um die bewegbare Komponente (101) herum.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend, nach dem Bestimmen (204) der Konfigurationsparameter: Bestimmen (205) eines vorläufigen Sicherheitsprogramms abhängig von den bestimmten Konfigurationsparametern; Durchführen (207) von zweiten Überprüfungsbewegungsabläufen der bewegbaren Komponente (101) abhängig von dem vorläufigen Sicherheitsprogramm und Bestimmen von zweiten Auswertedaten im Zuge der durchgeführten zweiten Überprüfungsbewegungsabläufe; Bestimmen (208) von zweiten Konfigurationsparametern abhängig von den Konfigurationsparametern und von den zweiten Auswertedaten; Bestimmen (211) des Sicherheitsprogramms (150) abhängig von den zweiten Konfigurationsparametern.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen (208) der zweiten Konfigurationsparameter umfasst: Überprüfen der Konfigurationsparameter abhängig von den zweiten Auswertedaten.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Empfangen (206, 210) von Ergänzungseingaben; Bestimmen (211) des Sicherheitsprogramms ferner abhängig von den empfangenen Ergänzungen.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Auswahl (201) einer Programmvorlage, welche die Eingangsparameter und Ausgangsparameter bezüglich der Ansteuerung der bewegbaren Komponente definiert.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die bewegbare Komponente (101) als ein Roboter ausgebildet ist, insbesondere als ein bewegbarer Roboterarm und/oder als ein bewegbares Roboterfahrzeug.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Durchführen (213) einer Risikobewertung abhängig von dem bestimmten Sicherheitsprogramm.
  10. Recheneinheit (140), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  11. Recheneinheit (140) nach Anspruch 10, die als ein Sicherheitssteuergerät ausgebildet ist.
  12. Computerprogramm (160), das eine Recheneinheit (140) veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (140) ausgeführt wird.
  13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm (160) nach Anspruch 12.
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