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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Störungs- bzw. Überschneidungs- bzw. Behinderungsprüfvorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Zum Ermitteln eines Bewegungswegs eines Roboters wird eine Störungsprüfung zwischen dem Roboter und umgebenden Hindernissen, wie z.B. umgebenden Geräten bzw. Anlagen und Sicherheitszäunen, in einer virtuellen Umgebung durchgeführt.
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Diesbezüglich ist eine Technik des Durchführens einer Störungsprüfung zum Bestimmen einer Störung zwischen einem Roboter und einem umgebenden Hindernis bekannt, die Dreiecksgitter nutzt, die dreidimensionale Modelle des Roboters und des umgebenden Hindernisses bilden. Vgl. beispielsweise das Patentdokument 1.
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Darüber hinaus ist eine Technik des schnellen Durchführens eines Verfahrens bekannt, das mit einer Störungsberechnung in Bezug auf eine Freiformoberfläche, die durch einen Ausdruck einer gekrümmten Oberfläche höherer Ordnung oder einer dreidimensionalen Form, die aus einer großen Anzahl von Freiformoberflächen zusammengesetzt ist, dargestellt wird, unter Nutzung eines Polyeders, der einer vereinfachten konvexen Hülle entspricht, zusammenhängt. Vgl. beispielsweise das Patentdokument 2.
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Darüber hinaus ist eine Technik des Durchführens einer Störungsprüfung zwischen einem Roboter und einem umgebenden Hindernis unter Verwendung eines Voxelmodells, das eine Mehrzahl von Voxeln aufweist, oder eines Voxelmodells, das aus gevoxelten Kugeln und Zylindern ausgebildet ist, bekannt. Vgl. beispielsweise das Patentdokument 3.
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Dokumentenliste
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2020-179441
- Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2002-342395
- Patentdokument 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2012-232408
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Im Patentdokument 1 werden bei der Durchführung einer Störungsprüfung unter Verwendung des dreidimensionalen Modells von Dreiecksgittern genaue Bestimmungsergebnisse erhalten, jedoch gibt es ein Problem dahingehend, dass die Berechnungskosten extrem hoch sind (insbesondere wenn eine große Zahl von Dreiecksgittern einbezogen wird).
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Im Patentdokument 2 gibt es Fälle, bei denen abhängig von der Form des umgebenden Hindernisses der Raum, der durch die konvexe Hülle eingenommen wird, größer ist als die tatsächliche Form, was die Genauigkeit der Störungsprüfung vermindert.
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Im Patentdokument 3 gibt es ein Problem dahingehend, dass dann, wenn die Kugeln und Zylinder, die in die Voxelmodelle einbezogen werden, größer sind als der tatsächliche Roboter und das umgebende Hindernis, und der Roboter und das umgebende Hindernis nahe beieinander vorliegen, ständig bestimmt wird, dass der Roboter und das umgebende Hindernis einander stören.
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Folglich gibt es einen Bedarf für die Modellierung der Formen eines Roboters und eines umgebenden Hindernisses mit einer geringen Datenmenge und die Verbesserung der Genauigkeit einer Störungsprüfung.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Ein Aspekt einer Störungsprüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Störungsprüfvorrichtung zum Prüfen einer Störung zwischen einem Roboter und einem umgebenden Hindernis, wobei die Störungsprüfvorrichtung umfasst: eine einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit, die zum Umwandeln von jedem des Roboters und des umgebenden Hindernisses in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern ausgebildet ist; und eine Störungsbestimmungseinheit, die zum Bestimmen, ob eine Störung zwischen dem dreidimensionalen Modell des Roboters und dem dreidimensionalen Modell des umgebenden Hindernisses vorliegt oder nicht, durch eine Simulation von Bewegungen der dreidimensionalen Modelle des Roboters und des umgebenden Hindernisses auf der Basis eines Bewegungsprogramms ausgebildet ist.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung können die Formen eines Roboters und eines umgebenden Hindernisses mit einer geringen Datenmenge modelliert werden und die Genauigkeit einer Störungsprüfung kann verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein funktionelles Aufbaubeispiel einer Störungsprüfvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 zeigt ein Beispiel von 3D-CAD-Daten eines umgebenden Hindernisses;
- 3 zeigt ein Beispiel von Schnittebenen in dem Fall eines Roboters;
- 4 zeigt ein Beispiel eines dreidimensionalen Modells eines Satzes von Quadern des umgebenden Hindernisses, das in der 2 gezeigt ist;
- 5 zeigt ein Beispiel eines dreidimensionalen Modells einer konvexen Hülle des umgebenden Hindernisses, das in der 2 gezeigt ist;
- 6 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Toleranz für den Satz von Quadern des umgebenden Hindernisses eingestellt ist, das in der 4 gezeigt ist;
- 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Störungsprüfverfahren der Störungsprüfvorrichtung beschreibt; und
- 8 ist ein Flussdiagramm, das ein dreidimensionales Modell-Umwandlungsverfahren der Störungsprüfvorrichtung beschreibt.
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BEVORZUGTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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<Ausführungsform>
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Die 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein funktionelles Aufbaubeispiel einer Störungsprüfvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, ist die Störungsprüfvorrichtung 1 ein bekannter Computer und umfasst eine Steuereinheit 10, eine Eingabeeinheit 11, eine Anzeigeeinheit 12 und eine Speichereinheit 13. Die Steuereinheit 10 umfasst eine einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 und eine Simulationsausführungseinheit 102. Die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 umfasst eine vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111, eine Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit 112, eine genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113, eine kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114 und eine Toleranzeinstelleinheit 115. Die Simulationsausführungseinheit 102 umfasst eine Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 121 und eine Störungsbestimmungseinheit 122.
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Die Störungsprüfvorrichtung 1 kann über ein lokales Netzwerk (LAN), das Internet oder dergleichen wechselseitig mit einer Robotersteuervorrichtung (nicht gezeigt), welche die Bewegung eines Roboters (nicht gezeigt) steuert, verbunden sein. Alternativ kann die Störungsprüfvorrichtung 1 über eine nicht gezeigte Verbindungsschnittstelle wechselseitig direkt mit der Robotersteuervorrichtung (nicht gezeigt) verbunden sein.
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<Eingabeeinheit 11 >
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Die Eingabeeinheit 11 ist beispielsweise eine Tastatur oder ein Berührungsfeld, das auf der nachstehend beschriebenen Anzeigeeinheit 12 angeordnet ist. Wie es nachstehend beschrieben ist, empfängt die Eingabeeinheit 11 von einem Nutzer, wie z.B. einem Arbeiter, eine Anzahl von Quadern, usw., wenn dreidimensionale Modelle eines nicht gezeigten Roboters und eines nicht gezeigten umgebenden Hindernisses, wie z.B. umgebenden Geräten bzw. Anlagen oder einem Sicherheitszaun, in einen Satz von Quadern umgewandelt werden.
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<Anzeigeeinheit 12>
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Die Anzeigeeinheit 12 ist beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige oder dergleichen und zeigt Bestimmungsergebnisse, usw., von der Störungsprüfvorrichtung 1 an.
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<Speichereinheit 13>
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Die Speichereinheit 13 ist ein Festkörperspeicher (SSD), ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder dergleichen und kann unter anderem verschiedene Bewegungsprogramme zum Bewegen von nicht gezeigten Robotern und umgebenden Geräten bzw. Anlagen speichern. Die Speichereinheit 13 umfasst eine Bewegungsaufzeichnung-Speichereinheit 131 und eine Formdaten-Speichereinheit 132.
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Wie es nachstehend beschrieben ist, speichert die Bewegungsaufzeichnung-Speichereinheit 131 als Bewegungsaufzeichnung dreidimensionale Koordinatenwerte und Zeiten, die Positionen und Ausrichtungen eines Satzes von Quadern eines nicht gezeigten Roboters und eines umgebenden Hindernisses, wie z.B. umgebenden Geräten bzw. Anlagen des Roboters und eines Sicherheitszauns, angeben, durch die Störungsbestimmungseinheit 122, die eine Simulation eines Bewegungsprogramms unter Verwendung von dreidimensionalen Modellen des Satzes von Quadern des Roboters und des umgebenden Hindernisses durchführt, die durch die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 auf der Basis von Formdaten, wie z.B. 3D-CAD-Daten, die den Roboter und das umgebende Hindernis dreidimensional darstellen, umgewandelt worden sind.
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Die Formdaten-Speichereinheit 132 speichert Formdaten, wie z.B. 3D-CAD-Daten, des nicht gezeigten Roboters und 3D-CAD-Daten des nicht gezeigten umgebenden Hindernisses.
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<Steuereinheit 10>
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Die Steuereinheit 10 ist einem Fachmann bekannt und ist so ausgebildet, dass sie eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS)-Speicher und dergleichen aufweist, die über einen Bus miteinander kommunizieren können.
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Die CPU ist ein Prozessor, der die Störungsprüfvorrichtung 1 als Ganzes steuert. Die CPU liest ein Systemprogramm und ein Anwendungsprogramm, die in dem ROM gespeichert sind, mittels des Bus und steuert die Störungsprüfvorrichtung 1 als Ganzes gemäß dem Systemprogramm und dem Anwendungsprogramm. Folglich ist, wie es in der 1 gezeigt ist, die Steuereinheit 10 so ausgebildet, dass sie die Funktionen der einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 und der Simulationsausführungseinheit 102 realisiert. Darüber hinaus ist die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 so ausgebildet, dass sie die Funktionen der vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111, der Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit 112, der genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113, der kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114 und der Toleranzeinstelleinheit 115 realisiert. Darüber hinaus ist die Simulationsausführungseinheit 102 so ausgebildet, dass sie die Funktionen der Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 121 und der Störungsbestimmungseinheit 122 realisiert. Der RAM speichert verschiedene Daten, wie z.B. temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten. Darüber hinaus wird der CMOS-Speicher durch eine hier nicht gezeigte Batterie gestützt und ist als nicht-flüchtiger Speicher ausgebildet, dessen Speicherzustand selbst dann bewahrt wird, wenn die Stromversorgung der Störungsprüfvorrichtung 1 ausgeschaltet ist.
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<Einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101>
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Die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 wandelt beispielsweise als vorbereitender Vorgang für den Hauptvorgang durch die nachstehend beschriebene Simulationsausführungseinheit 102 den Roboter und das umgebende Hindernis, die nicht gezeigt sind, in dreidimensionale Modelle von Sätzen von Quadern aus den jeweiligen Formdaten (3D-CAD-Daten) des Roboters und des umgebenden Hindernisses, die in der Formdaten-Speichereinheit 132 der Speichereinheit 13 gespeichert sind, um.
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Nachstehend wird der Betrieb der einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 in Bezug auf die Funktionen der vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111, der Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit 112, der genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113, der kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114 und der Toleranzeinstelleinheit 115, welche die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 bilden, beschrieben.
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<Vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111 >
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Die vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111 zeigt beispielsweise 3D-CAD-Daten als Formdaten eines umgebenden Hindernisses auf der Anzeigeeinheit 12 an und stellt auf der Basis eines Eingabevorgangs durch einen Nutzer in Bezug auf die Eingabeeinheit 11 einen Bereich der Formdaten des umgebenden Hindernisses, die bei der Störungsprüfung verwendet werden sollen, ein.
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Die 2 zeigt ein Beispiel von Formdaten eines umgebenden Hindernisses. Von den Formdaten (3D-CAD-Daten) des umgebenden Hindernisses zeigt die 2 die Form des umgebenden Hindernisses in einer XY-Ebene bei einer Betrachtung in der positiven Z-Achsenrichtung.
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Wie es in der 2 gezeigt ist, empfängt die vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111 einen Bereich, der durch die gestrichelten Linien angegeben ist, von den Formdaten (3D-CAD-Daten) des umgebenden Hindernisses auf der Basis beispielsweise des Eingabevorgangs durch den Nutzer in Bezug auf die Eingabeeinheit 11. Die vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111 stellt den empfangenen Bereich als vorgesehenen Bereich ein.
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Dadurch kann die Störungsprüfvorrichtung 1 eine Störung nur durch Prüfen bezüglich einer Störung in dem Bereich, in dem sich der tatsächliche Roboter (nicht gezeigt) bewegt, prüfen.
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<Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit 112>
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Die Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit 112 führt eine Umwandlung in jeweilige Punktgruppendaten des Roboters und Punktgruppendaten des umgebenden Hindernisses in dem vorgesehenen Bereich, der durch die vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111 eingestellt worden ist, auf der Basis der jeweiligen 3D-CAD-Daten des nicht gezeigten Roboters und eines umgebenden Hindernisses, die in der Formdaten-Speichereinheit 132 der Speichereinheit 13 gespeichert sind, unter Verwendung von beispielsweise einer bekannten Punktgruppendaten-Umwandlungstechnik durch.
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<Genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113>
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Die genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113 berechnet beispielsweise einen Bewertungswert für jede Kombination einer Mehrzahl von Schnittebenen, welche die jeweiligen Punktgruppendaten des Roboters und des umgebenden Hindernisses, die durch die Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit 112 in eine Anzahl von Quadern umgewandelt worden sind, die durch den Nutzer eingegeben werden, aufteilen, und wiederholt eine Neuberechnung des Bewertungswerts für jede Kombination einer Mehrzahl von Schnittebenen, die neu erzeugt werden, auf der Basis eines bekannten genetischen Algorithmus durch eine maximale Anzahl von Wiederholungen, die im Vorhinein eingestellt wird.
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Insbesondere wenn beispielsweise eine Anzahl n von Quadern durch den Nutzer mittels der Eingabeeinheit 11 eingegeben worden ist, erzeugt die genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113 statistisch k Kombinationen von (n-1) Schnittebenen, welche die Punktgruppendaten des nicht gezeigten Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) in n aufteilen (wobei n und k ganze Zahlen gleich oder größer als 2 sind).
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Die 3 zeigt ein Beispiel von Schnittebenen in dem Fall eines Roboters. In der 3 ist der Roboter mit durchgezogenen Linien angegeben und das dreidimensionale Modell des Satzes von Quadern des Roboters ist mit gestrichelten Linien angegeben. Ferner zeigt die 3 einen Fall, bei dem die Anzahl n von Quadern, die durch den Nutzer als das dreidimensionale Modell des Satzes von Quadern des Roboters eingegeben worden ist, 8 beträgt, und zeigt 7 Schnittebenen mit einer dicken durchgezogenen Linie.
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Die genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113 berechnet das Volumen der Quader, welche die jeweiligen n Sätze von Punktgruppendaten aufgeteilt durch die (n-1) Schnittebenen in jeder der k Kombinationen umfassen, und berechnet das Gesamtvolumen des Satzes von Quadern des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) als Bewertungswert für jede Kombination der (n-1) Schnittebenen. Die genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113 wiederholt eine Neuberechnung des Bewertungswerts für die (n-1) Schnittebenen von jeder der k Kombinationen, die durch einen genetischen Vorgang auf der Basis eines genetischen Algorithmus neu erzeugt werden, durch eine maximale Anzahl von Wiederholungen, die im Vorhinein eingestellt wird.
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Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl von Schnittebenen, welche die Punktgruppendaten in n aufteilen, nicht auf (n-1) beschränkt ist und eine niedrigere Anzahl als (n-1) sein kann.
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<Kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114>
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Die kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114 ermittelt beispielsweise die (n-1) Schnittebenen der k Kombinationen, die den höchsten Bewertungswert der Bewertungswerte aufweisen, d.h., die (n-1) Schnittebenen, in denen das Gesamtvolumen des Satzes von Quadern in dem dreidimensionalen Modell des nicht gezeigten Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) am kleinsten ist, als optimale Schnittebenen. Die kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114 wählt einen Satz von Quadern, die durch die optimalen (n-1) Schnittebenen aufgeteilt sind, wie es in der 3 gezeigt ist, als das dreidimensionale Modell des nicht gezeigten Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) aus.
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Die 4 zeigt ein Beispiel eines dreidimensionalen Modells eines Satzes von Quadern des umgebenden Hindernisses, das in der 2 gezeigt ist.
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Wie es in der 4 gezeigt ist, ist das dreidimensionale Modell des umgebenden Hindernisses, das in der 2 gezeigt ist, ein Satz von zwei Quadern 200(1) und 200(2), die durch dicke durchgezogene Linien in dem vorgesehenen Bereich angegeben sind, der durch die vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111 eingestellt worden ist, und die Schnittebene befindet sich zwischen dem Quader 200(1) und dem Quader 200(2).
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Die 5 zeigt ein Beispiel eines dreidimensionalen Modells einer konvexen Hülle des umgebenden Hindernisses, das in der 2 gezeigt ist.
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Wie es in der 5 gezeigt ist, ist das dreidimensionale Modell der konvexen Hülle des umgebenden Hindernisses, die durch die dicken gestrichelten Linien angegeben ist, größer als das tatsächliche umgebende Hindernis, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Im Gegensatz dazu gibt das dreidimensionale Modell des Satzes von Quadern des umgebenden Hindernisses in der 4 eine Größe an, die etwa gleich der Form des tatsächlichen umgebenden Hindernisses ist.
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Folglich kann die Störungsprüfvorrichtung 1 eine Störungsprüfung mit einer hohen Genauigkeit durchführen.
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<Toleranzeinstelleinheit 115>
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Die Toleranzeinstelleinheit 115 stellt eine Toleranz in Bezug auf das dreidimensionale Modell des Satzes von Quadern des nicht gezeigten Roboters oder des umgebenden Hindernisses ein.
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Insbesondere stellt die Toleranzeinstelleinheit 115 beispielsweise ein Toleranzausmaß d für jeden Quader in dem Satz von Quadern des nicht gezeigten Roboters oder umgebenden Hindernisses ein, wobei das Toleranzausmaß im Vorhinein in jeder der X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsenrichtung eingestellt wird, wie es in der 6 gezeigt ist.
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Aufgrund des vorstehend genannten vorbereitenden Vorgangs durch die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 kann die Verwendung des ursprünglichen Dreiecksgitters in den 3D-CAD-Daten des Roboters und des umgebenden Hindernisses vermieden werden und die Berechnungskosten für die Störungsprüfung können gesenkt werden.
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<Simulationsausführungseinheit 102>
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Auf der Basis des Bewegungsprogramms führt die Simulationsausführungseinheit 102 als Hauptvorgang eine Simulation der Bewegung der jeweiligen dreidimensionalen Modelle des Satzes von Quadern des Roboters und des umgebenden Hindernisses, die durch die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 als der vorbereitende Vorgang umgewandelt worden sind, durch und prüft, ob eine Störung zwischen dem dreidimensionalen Modell des Roboters und dem dreidimensionalen Modell des umgebenden Hindernisses vorliegt oder nicht.
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Nachstehend wird ein Betrieb der Simulationsausführungseinheit 102 in Bezug auf die Funktionen der Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 121 und der Störungsbestimmungseinheit 122, welche die Simulationsausführungseinheit 102 bilden, beschrieben.
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<Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 121 >
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Wenn beispielsweise die Simulation des Bewegungsprogramms durch die Simulationsausführungseinheit 102 durchgeführt worden ist, aktualisiert die Koordinatensystem-Umwandlungseinheit 121 die Positionen und die Ausrichtungen der dreidimensionalen Modelle der Sätze von Quadern des nicht gezeigten Roboters und umgebenden Hindernisses gemäß den Bewegungen des Roboters und des umgebenden Hindernisses.
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<Störungsbestimmungseinheit 122>
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Die Störungsbestimmungseinheit 122 bestimmt unter Verwendung der Bewegungssimulation durch die Simulationsausführungseinheit 102 der dreidimensionalen Modelle der Sätze von Quadern des nicht gezeigten Roboters und des umgebenden Hindernisses auf der Basis des Bewegungsprogramms, ob eine Störung zwischen dem dreidimensionalen Modell des Roboters und dem dreidimensionalen Modell des umgebenden Hindernisses vorliegt oder nicht.
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Insbesondere speichert die Störungsbestimmungseinheit 122 beispielsweise während der Simulation des Bewegungsprogramms durch die Simulationsausführungseinheit 102 Zeiten und dreidimensionale Koordinatenwerte, die Positionen und Ausrichtungen der jeweiligen Sätze von Quadern des Roboters und des umgebenden Hindernisses angeben, als Bewegungsaufzeichnungen in der Bewegungsaufzeichnung-Speichereinheit 131. Die Störungsbestimmungseinheit 122 erfasst Quader, die sich zwischen den Bewegungsaufzeichnungen des Roboters und des umgebenden Hindernisses gleichzeitig räumlich stören und bestimmt, ob eine Störung vorliegt oder nicht. Die Störungsbestimmungseinheit 122 kann so ausgebildet sein, dass sie die Bestimmungsergebnisse auf der Anzeigeeinheit 12 anzeigt.
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Folglich kann der Nutzer die Positionsbeziehung zwischen dem Roboter und dem umgebenden Hindernis nachvollziehen.
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<Störungsprüfverfahren der Störungsprüfvorrichtung 1 >
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Als nächstes wird der Ablauf des Störungsprüfverfahrens der Störungsprüfvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben.
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Die 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Störungsprüfverfahren der Störungsprüfvorrichtung 1 beschreibt. Der hier angegebene Ablauf wird jedesmal durchgeführt, wenn eine Störungsprüfungsanweisung für einen Roboter (nicht gezeigt) von einem Nutzer über die Eingabeeinheit 11 empfangen wird.
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Bei dem Schritt S1, wenn eine Anweisung zum Umwandeln eines Roboters in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern von einem Nutzer über die Eingabeeinheit 11 empfangen worden ist, führt die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 ein dreidimensionales Modell-Umwandlungsverfahren des Umwandelns von Formdaten (3D-CAD-Daten) des Roboters, die in der Formdaten-Speichereinheit 132 gespeichert sind, in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern des Roboters durch. Der detaillierte Ablauf des dreidimensionales Modell-Umwandlungsverfahrens wird nachstehend beschrieben.
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Bei dem Schritt S2 führt wie in dem Fall des Roboters bei dem Schritt S1 die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 ein dreidimensionales Umwandlungsverfahren des Umwandelns von Formdaten (3D-CAD-Daten) eines umgebenden Hindernisses, die in der Formdaten-Speichereinheit 132 gespeichert sind, in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern des umgebenden Hindernisses durch.
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Bei dem Schritt S3 führt die Simulationsausführungseinheit 102 (Störungsbestimmungseinheit 122) auf der Basis des Bewegungsprogramms eine Simulation des Bewegens des dreidimensionalen Modells des Satzes von Quadern des Roboters, der bei dem Schritt S1 umgewandelt worden ist, und des dreidimensionalen Modells des Satzes von Quadern des umgebenden Hindernisses, der bei dem Schritt S2 umgewandelt worden ist, durch und bestimmt, ob eine Störung zwischen dem dreidimensionalen Modell des Roboters und dem dreidimensionalen Modell des umgebenden Hindernisses vorliegt oder nicht.
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Bei dem Schritt S4 zeigt die Simulationsausführungseinheit 102 (Störungsbestimmungseinheit 122) die Bestimmungsergebnisse auf der Anzeigeeinheit 12 an.
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<Dreidimensionales Modell-Umwandlungsverfahren der Störungsprüfvorrichtung 1 >
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8 ist ein Flussdiagramm, das die Details der dreidimensionales Modell-Umwandlungsvorgänge beschreibt, die in den Schritten S1 und S2 in der 7 angegeben sind.
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Bei dem Schritt S21 empfängt die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 eine Anweisung von dem Nutzer mittels der Eingabeeinheit 11 zum Umwandeln des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern und lädt die Formdaten (3D-CAD-Daten) des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses), für den die Anweisung empfangen worden ist, von der Formdaten-Speichereinheit 132.
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Bei dem Schritt S22 bestimmt die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101, ob es sich bei den Formdaten, die bei dem Schritt S21 geladen worden sind, um das umgebende Hindernis handelt oder nicht. Wenn es sich bei den Formdaten um das umgebende Hindernis handelt, fährt das Verfahren zu dem Schritt S23 fort. Wenn es sich andererseits bei den Formdaten nicht um das umgebende Hindernis handelt, d.h., wenn es sich um den Roboter handelt, fährt das Verfahren zu dem Schritt S24 fort.
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Bei dem Schritt S23 zeigt die vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111 beispielsweise die Formdaten (3D-CAD-Daten) des umgebenden Hindernisses auf der Anzeigeeinheit 12 an und empfängt einen vorgesehenen Bereich der Formdaten des umgebenden Hindernisses, der bei der Störungsprüfung eingesetzt werden soll, auf der Basis eines Eingabevorgangs durch den Nutzer in Bezug auf die Eingabeeinheit 11 und stellt diesen ein.
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Bei dem Schritt S24 führt die Punktgruppe-Umwandlungseinheit 112 eine Umwandlung in Punktgruppendaten des Roboters (oder Punktgruppendaten des umgebenden Hindernisses in dem vorgesehenen Bereich, der bei dem Schritt S23 eingestellt worden ist) auf der Basis der Formdaten (3D-CAD-Daten) des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) durch.
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Bei dem Schritt S25 erzeugt die genetische Punktgruppe-Aufteilungseinheit 113 statistisch k Kombinationen von (n-1) Schnittebenen, welche die Punktgruppendaten des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) aufteilen, die bei dem Schritt S24 in eine Anzahl n von Quadern umgewandelt wurden, die durch den Nutzer über die Eingabeeinheit 11 eingegeben werden. Die genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113 berechnet das Gesamtvolumen des Satzes von Quadern des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses), das durch die (n-1) Schnittebenen in jeder der k Kombinationen aufgeteilt wird, als Bewertungswert für jede Kombination der (n-1) Schnittebenen.
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Bei dem Schritt S26 berechnet die genetische Punktgruppe-Aufteilungseinheit 113 den Bewertungswert für die (n-1) Schnittebenen von jeder der k Kombinationen neu, die durch einen genetischen Vorgang auf der Basis eines genetischen Algorithmus neu erzeugt werden.
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Bei dem Schritt S27 bestimmt die genetische Punktgruppe-Aufteilungseinheit 113, ob m eingestellte Punktgruppenkandidaten durch Wiederholen einer maximalen Anzahl m von Wiederholungen erstellt worden sind oder nicht. Wenn m eingestellte Punktgruppenkandidaten erstellt worden sind, fährt der Vorgang zu dem Schritt S28 fort. Wenn andererseits nicht m eingestellte Punktgruppenkandidaten erstellt worden sind, kehrt der Vorgang zu dem Schritt S26 zurück.
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Bei dem Schritt S28 ermittelt die kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114 die (n-1) Schnittebenen der k Kombinationen, die den höchsten Bewertungswert der Bewertungswerte aufweisen, d.h., die (n-1) Schnittebenen, bei denen das Gesamtvolumen des Satzes von Quadern in dem dreidimensionalen Modell des nicht gezeigten Roboters (oder umgebenden Hindernisses) am kleinsten ist, als optimale Schnittebenen. Die kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114 wählt einen Satz von Quadern aus, der durch die optimalen (n-1) Schnittebenen als das dreidimensionale Modell des nicht gezeigten Roboters (oder umgebenden Hindernisses) aufgeteilt wird.
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Bei dem Schritt S29 stellt die Toleranzeinstelleinheit 115 eine Toleranz in Bezug auf das dreidimensionale Modell der Sätze von Quadern des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) ein, die bei dem Schritt S28 ausgewählt worden sind.
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Aufgrund des Vorstehenden wandelt die Störungsprüfvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Roboter und ein umgebendes Hindernis auf der Basis von Formdaten (3D-CAD-Daten) des Roboters und des umgebenden Hindernisses in dreidimensionale Modelle von Sätzen von Quadern um. Folglich kann die Störungsprüfvorrichtung 1 die Formen eines Roboters und eines umgebenden Hindernisses mit einer geringen Datenmenge modellieren und die Genauigkeit der Störungsprüfung verbessern.
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Darüber hinaus kann die Störungsprüfvorrichtung 1 durch die Verwendung der dreidimensionalen Modelle der Sätze von Quadern die Berechnungskosten der Störungsprüfung senken und eine Störungsprüfung mit einer hohen Geschwindigkeit realisieren.
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Vorstehend wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch ist die Störungsprüfvorrichtung 1 nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt und umfasst Variationen, Modifizierungen und dergleichen innerhalb eines Umfangs, in dem der Zweck der Erfindung erhalten werden kann.
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<Modifiziertes Beispiel 1 >
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In der vorstehenden Ausführungsform wurde die Störungsprüfvorrichtung 1 als Vorrichtung ausgebildet, die von der Robotersteuervorrichtung (nicht gezeigt) verschieden ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht derartig beschränkt. Beispielsweise kann die Störungsprüfvorrichtung 1 in die Robotersteuervorrichtung (nicht gezeigt) einbezogen werden.
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<Modifiziertes Beispiel 2>
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Ferner wurde in der vorstehenden Ausführungsform die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 zum Umwandeln der Formdaten (3D-CAD-Daten) des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses), die in der Formdaten-Speichereinheit 132 gespeichert sind, in Punktgruppendaten und Aufteilen der Punktgruppendaten in n Sätze von Punktgruppendaten zum Umwandeln derselben in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern des Roboters (oder des umgebenden Hindernisses) ausgebildet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht derartig beschränkt. Beispielsweise kann die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 den Roboter (oder das umgebende Hindernis) auf der Basis einer Anzahl von Quadern, Positionen der Quader, Größen der Quader und dergleichen, die durch den Nutzer vorgesehen sind, auf der Basis der Formdaten (3D-CAD-Daten) in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern umwandeln.
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Die Funktionen, die in die Störungsprüfvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einbezogen sind, können durch Hardware, Software oder eine Kombination davon realisiert werden. Dabei bedeutet „durch Software realisiert“ durch einen Computer realisiert, der ein Programm liest und ausführt.
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Das Programm kann unter Verwendung von verschiedenen Arten von nicht-flüchtigen computerlesbaren Medien gespeichert und für einen Computer bereitgestellt werden. Nicht-flüchtige computerlesbare Medien umfassen verschiedene Arten von materiellen Speichermedien. Beispiele für nicht-flüchtige computerlesbare Medien umfassen magnetische Speichermedien (z.B. Floppy-Discs, Magnetbänder, Festplatten), magnetooptische Speichermedien (z.B. magnetooptische Platten), CD-ROM (Festwertspeicher), CD-R, CD-R/W, Halbleiterspeicher (z.B. Masken-ROM, PROM (programmierbarer ROM), EPROM (löschbarer PROM), Flash-ROM und RAM). Darüber hinaus kann das Programm für den Computer durch verschiedene Arten von flüchtigen computerlesbaren Medien bereitgestellt werden. Beispiele für flüchtige computerlesbare Medien umfassen elektrische Signale, optische Signale und elektromagnetische Wellen. Flüchtige computerlesbare Medien können das Programm für den Computer über drahtgebundene Kommunikationswege, wie z.B. elektrische Drähte und Lichtleitfasern, usw., oder über drahtlose Kommunikationswege bereitstellen.
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Es sollte beachtet werden, dass die Schritte, die das Programm beschreiben, das in dem Speichermedium gespeichert ist, offensichtlich ein Verfahren umfassen, das chronologisch gemäß deren Reihenfolge ausgeführt wird, und auch Verfahren umfassen, die parallel oder getrennt und nicht notwendigerweise in einer chronologischen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Bei einer anderen Formulierung der vorstehenden Beschreibung kann die Störungsprüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen, welche die folgenden Konfigurationen aufweisen.
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(1) Die Störungsprüfvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Störungsprüfvorrichtung zum Prüfen einer Störung zwischen einem Roboter und einem umgebenden Hindernis, wobei die Störungsprüfvorrichtung umfasst: eine einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101, die zum Umwandeln von jedem des Roboters und des umgebenden Hindernisses in ein dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern ausgebildet ist; und eine Störungsbestimmungseinheit 122, die zum Bestimmen, ob eine Störung zwischen dem dreidimensionalen Modell des Roboters und dem dreidimensionalen Modell des umgebenden Hindernisses vorliegt oder nicht, durch eine Simulation von Bewegungen der dreidimensionalen Modelle des Roboters und des umgebenden Hindernisses auf der Basis eines Bewegungsprogramms ausgebildet ist.
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Gemäß dieser Störungsprüfvorrichtung 1 können die Formen eines Roboters und eines umgebenden Hindernisses mit einer geringen Menge von Daten modelliert werden und die Genauigkeit einer Störungsprüfung kann verbessert werden.
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(2) Die vorstehend in (1) beschriebene Störungsprüfvorrichtung 1 kann ferner eine Eingabeeinheit 11 umfassen, die zum Empfangen einer Eingabe einer Anzahl von Quadern in dem Satz von Quadern ausgebildet ist, und die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 kann umfassen: eine Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit 112, die zum Umwandeln in jeweilige Punktgruppendaten des Roboters und des umgebenden Hindernisses auf der Basis von Formdaten des Roboters und des umgebenden Hindernisses ausgebildet ist; eine genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113, die zum Berechnen eines Bewertungswerts für jede Kombination einer Mehrzahl von Schnittebenen, welche die jeweiligen Punktgruppendaten des Roboters und des umgebenden Hindernisses in eine Anzahl der Quader, die in die Eingabeeinheit 11 eingegeben wird, aufteilen, und neu Berechnen des Bewertungswerts für jede Kombination der Mehrzahl von Schnittebenen, die auf der Basis eines genetischen Algorithmus neu erzeugt werden, ausgebildet ist; und eine kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit 114, die zum Ermitteln der Mehrzahl von Schnittebenen, die den höchsten Bewertungswert der Bewertungswerte aufweisen, für jede Kombination der Mehrzahl von Schnittebenen jeweils in dem Roboter und dem umgebenden Hindernis ausgebildet ist.
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Folglich kann die Störungsprüfvorrichtung 1 jeweils den Roboter und das umgebende Hindernis mit dem am besten passenden Satz von Quadern modellieren.
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(3) In der Störungsprüfvorrichtung 1, die vorstehend in (1) oder (2) beschrieben ist, kann die einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit 101 umfassen: eine vereinfachter Bereich-Einstelleinheit 111, die zum Einstellen eines Bereichs von Formdaten des umgebenden Hindernisses, die in der Simulation verwendet werden sollen, ausgebildet ist; und eine Toleranzeinstelleinheit 115, die zum Einstellen einer Toleranz bezüglich der dreidimensionalen Modelle der Sätze von Quadern des Roboters und des umgebenden Hindernisses ausgebildet ist.
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Folglich kann die Störungsprüfvorrichtung 1 die Speicherkapazität, die für die Simulation erforderlich ist, durch Modellieren nur des Teils des umgebenden Hindernisses, der für die Störungsprüfung erforderlich ist, vermindern.
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(4) In der vorstehend in (2) beschriebenen Störungsprüfvorrichtung kann die genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit 113 den Bewertungswert für jede Kombination der Mehrzahl von Schnittebenen durch eine Anzahl von Wiederholungen, die im Vorhinein eingestellt wird, neu berechnen.
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Folglich kann die Störungsprüfvorrichtung 1 ein optimales dreidimensionales Modell eines Satzes von Quadern für jeden des Roboters und des umgebenden Hindernisses erzeugen.
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ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN
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- 1
- Störungsprüfvorrichtung
- 10
- Steuereinheit
- 101
- Einbezogener Quadersatz-Umwandlungseinheit
- 111
- Vereinfachter Bereich-Einstelleinheit
- 112
- Punktgruppendaten-Umwandlungseinheit
- 113
- Genetische Punktgruppendaten-Aufteilungseinheit
- 114
- Kleinstes Gesamtvolumen-Ermittlungseinheit
- 115
- Toleranzeinstelleinheit
- 102
- Simulationsausführungseinheit
- 121
- Koordinatensystem-Umwandlungseinheit
- 122
- Störungsbestimmungseinheit
- 11
- Eingabeeinheit
- 12
- Anzeigeeinheit
- 13
- Speichereinheit
- 131
- Bewegungsaufzeichnung-Speichereinheit
- 132
- Formdaten-Speichereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2020179441 [0005]
- JP 2002342395 [0005]
- JP 2012232408 [0005]
