-
Die Erfindung betrifft ein Robotersteuerungssystem, aufweisend ein Echtzeit-Ethernet-Datennetz mit einer Schnittstelle zum kabelgebundenen Anschließen eines externen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes.
-
Die
EP 3 490 760 B1 beschreibt einen Einsteckadapter, aufweisend ein Gewinde, das zum Verschrauben des Einsteckadapters mit einem Justageinstrument ausgebildet ist, eine Steckvorrichtung, die zum lösbaren Verbinden des Einsteckadapters an eine Gegensteckvorrichtung einer Zugangsöffnung an einem Roboter zu einer Referenzstellungsmarkierung des Roboters ausgebildet ist, und einen Taststift, der zum Ankoppeln einer Messspitze des Justageinstruments an die Referenzstellungsmarkierung ausgebildet ist, wobei die Streckvorrichtung einen Steckabschnitt aufweist, der zum axialen Anstecken des Steckabschnitts an die Gegensteckvorrichtung des Roboters ausgebildet ist.
-
Industrieroboter weisen mehrere Glieder und die Glieder gegeneinander verstellbare Gelenke auf. Die Gelenke selbst oder die Drehachsen, um welche sich die Gelenke drehen können, werden u.a. auch als Roboterachsen bezeichnet. Jedem Gelenk ist ein Drehwinkelsensor zugeordnet, der beispielsweise als ein sogenannter Resolver oder als ein Inkrementalgeber ausgebildet sein kann. Mittels einer Robotersteuerung, die Antriebe ansteuert, welche auch Motoren umfassen, die an dem Roboterarm angeordnet sind, um die Gelenke bewegen zu können, und unter Berücksichtigung der Messwerte der Drehwinkelsensoren, ist es erst möglich, jedes Gelenk des Roboterarms automatisch durch die Robotersteuerung angesteuert in gewünschte Drehwinkelstellungen zu bringen. Um jedes Gelenk sehr genau und reproduzierbar einstellen zu können, muss vor einer Inbetriebnahme eines Roboters und in zeitlichen Abständen wiederholt festgestellt werden, ob die Messwerte der Drehwinkelsensoren auch der tatsächlichen Winkelstellung des Gelenks bzw. der Roboterachse entsprechen. Bei eventuellen Abweichungen, die positionierrelevante Größen annehmen, müssen die Drehwinkelsensoren erneut auf die tatsächliche Winkelstellung des Gelenks bzw. der Roboterachse justiert bzw. nachjustiert werden. Dies geschieht mittels eines Justageinstruments, das seine Messwerte elektrisch bzw. elektronisch über eine Anschlussleitung, die an einer Schnittstelle zum kabelgebundenen Anschließen des Justageinstruments an eine Robotersteuerung des Roboters angeschlossen ist, an die Robotersteuerung weiterleitet.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Robotersteuerungssystem zu schaffen, in dem eine einzelne Schnittstelle zum kabelgebundenen Anschließen eines externen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes genutzt werden kann, um mehrere verschiedene externe Datennetz-Teilnehmer-Geräte gleichzeitig anschließen und nutzen zu können.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Robotersteuerungssystem, aufweisend ein Echtzeit-Ethernet-Datennetz mit einer Schnittstelle zum kabelgebundenen Anschließen eines externen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes, wobei die Schnittstelle eine Sensor-Schnittstelle ist, an der ein Netzwerkrouter angeschlossen ist, der ausgebildet und eingerichtet ist zum gleichzeitigen Verbinden wenigstens eines ersten netzwerkfähigen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes und wenigstens eines zweiten netzwerkfähigen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes mit dem Netzwerkrouter, wobei das erste netzwerkfähige Datennetz-Teilnehmer-Gerät zum Senden von ersten gerätespezifischen Anwendungsdatenpaketen sowie jeweils einem zugehörigen ersten Systemzeitwert und einer zugehörigen ersten Geräte-Kennung an den Netzwerkrouter konfiguriert ist und das zweite netzwerkfähige Datennetz-Teilnehmer-Gerät zum Senden von zweiten gerätespezifischen Anwendungsdatenpaketen sowie jeweils einem zugehörigen zweiten Systemzeitwert und einer zugehörigen zweiten Geräte-Kennung an den Netzwerkrouter konfiguriert ist, wobei der Netzwerkrouter konfiguriert ist, die ersten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete mit den zugehörigen ersten Systemzeitwerten und der zugehörigen ersten Geräte-Kennung und die zweiten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete mit den zugehörigen zweiten Systemzeitwerten und der zugehörigen zweiten Geräte-Kennung über die Sensor-Schnittstelle seriell an eine Auswerteeinrichtung des Robotersteuerungssystems zu senden, und die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit der jeweiligen Geräte-Kennung die zugeordneten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete zusammen mit den zugehörigen Systemzeitwerten an einen individuell zugeordneten Sensor-Eingang von mehreren internen Sensor-Eingängen der Robotersteuerung weiterzuleiten.
-
Das Echtzeit-Ethernet-Datennetz verbindet mehrere elektronische Komponenten des Robotersteuerungssystems, um die von elektrischen Antrieben verstellbaren Gelenke eines Roboterarms mit mehreren Gliedern und die Glieder verbindenden Gelenken, automatisch bewegen zu können. Der Roboterarm wird mittels des Robotersteuerungssystems gemäß einem auf einer Robotersteuerung des Robotersteuerungssystems gespeicherten Roboterprogramm oder manuell in einem Handfahrbetrieb angesteuert, automatisch bewegt.
-
Das Robotersteuerungssystem umfasst eine Schnittstelle zum kabelgebundenen Anschließen eines externen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes. Die Schnittstelle als solches ist also hinsichtlich ihres Hardware-Aufbaus derart ausgebildet, dass ein externes Datennetz-Teilnehmer-Gerät kabelgebunden direkt an die Schnittstelle anschließbar ist, d.h. angesteckt werden kann. Die Schnittstelle ist dabei so konfiguriert, dass lediglich ein einziges Datennetz-Teilnehmer-Gerät kabelgebunden direkt an die Schnittstelle anschließbar ist. Die genannte Schnittstelle verfügt also nicht über mehrere Anschlüsse an die mehrere Datennetz-Teilnehmer-Geräte kabelgebunden gleichzeitig anschließbar wären.
-
Unter einem externen Datennetz-Teilnehmer-Gerät wird jede elektronische Einrichtung verstanden, die außerhalb des Steuerungsgehäuses des betreffenden Roboters angeordnet ist. Das externe Datennetz-Teilnehmer-Gerät kann beispielsweise ein beliebiges Feldgerät sein. Insoweit kann das externe Datennetz-Teilnehmer-Gerät beispielsweise ein Sensorgerät sein, das neben seinem eigentlichen Sensorelement eine zugehörige Sensor-Elektronik umfasst.
-
Die Sensor-Schnittstelle kann speziell derart gestaltet sein, dass nicht nur binäre Werte, sondern auch komplexere Werte, wie beispielsweise Gleitkommazahlen übertragen werden können.
-
Der Netzwerkrouter kann entweder drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein. Der drahtgebundene Netzwerkrouter kann auch als Kabelrouter bezeichnet werden. Die Datennetz-Teilnehmer-Gerät sind in diesem Fall beispielsweise über LAN-Kabel an den drahtgebundene Netzwerkrouter angeschlossen. Im Falle eines drahtlosen Netzwerkrouters werden die Datennetz-Teilnehmer-Geräte mittels einer Funkverbindung an den Netzwerkrouter angeschlossen. Der drahtlos Netzwerkrouter kann auch als WLAN-Router ausgebildet sein.
-
Das jeweilige netzwerkfähige Datennetz-Teilnehmer-Gerät ist ausgebildet und eingerichtet mit dem Netzwerkrouter zu kommunizieren. Darüber hinaus stellt jedes Datennetz-Teilnehmer-Gerät seine eigenen gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete, seinen jeweiligen Systemzeitwert und seine Geräte-Kennung zur Verfügung.
-
Jedes Datennetz-Teilnehmer-Gerät stellt für jedes seiner erzeugten gerätespezifische Anwendungsdatenpaket einen jeweils zeitlich zugeordneten eigenen Systemzeitwert zur Verfügung und für jedes Anwendungsdatenpaket seine individuelle Geräte-Kennung.
-
Die Geräte-Kennung ist ein individueller fester Wert, welcher dem jeweiligen Datennetz-Teilnehmer-Gerät exklusiv zugeordnet ist. Mittels der Geräte-Kennung, die in jedem vom Datennetz-Teilnehmer-Gerät abgesandten gerätespezifischen Anwendungsdatenpaket enthalten ist, kann die empfangene Auswerteinrichtung das jeweilig empfangene gerätespezifischen Anwendungsdatenpaket genau einem bestimmten Datennetz-Teilnehmer-Gerät zuordnen.
-
Die gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete können verschiedenartige Daten enthalten. Diese Daten sind gerätespezifisch, d.h. je nach Art und Funktion des individuellen Datennetz-Teilnehmer-Geräts werden mittels der Daten die gewünschten Informationen, die von dem jeweiligen Datennetz-Teilnehmer-Gerät gefordert werden, übertragen.
-
Beispielsweise im Falle eines Datennetz-Teilnehmer-Geräts, das als ein Temperatur-Sensor ausgebildet ist, erfasst das Datennetz-Teilnehmer-Gerät eine bestimmte Umgebungstemperatur und übermittelt einen Temperaturwert an das Robotersteuerungssystem bzw. an die Auswerteinrichtung und/oder die Robotersteuerung. Der jeweilige Temperaturwert kann beispielsweise einer Gleitkommazahl zugeordnet sein, die als Inhalt des gerätespezifischen Anwendungsdatenpakets übermittelt wird.
-
Zum Zeitpunkt der Messung wird auch ein diesen Zeitpunkt kennzeichnender Systemzeitwert mit dem zugehörigen gerätespezifischen Anwendungsdatenpaket übermittelt. Der Systemzeitwert ist demgemäß einem bestimmten tatsächlichen Zeitpunkt zugeordnet. Der Systemzeitwert, welcher dem bestimmten tatsächlichen Zeitpunkt zugeordnet ist, kennzeichnet genau denjenigen Zeitpunkt, zu dem die Messung stattgefunden hat. Dies bedeutet, dass der übermittelte Systemzeitwert im Falle eines Temperatur-Sensors als Datennetz-Teilnehmer-Gerät beispielsweise genau den Zeitpunkt kennzeichnet, an dem die Temperatur erfasst wurde.
-
Ein anderes Beispiel eines Datennetz-Teilnehmer-Gerätes kann auch ein einfacher Schalter sein, welcher an einer automatisierten Vorrichtung eine bestimmte Position oder Stellung einer beweglichen Komponente der Vorrichtung anzeigt. Die gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete eines solchen Schalters als ein Datennetz-Teilnehmer-Gerät kann dann beispielsweise ein binärer Wert sein, bei dem beispielsweise der Wert 0 anzeigt, dass die überwachte bewegliche Komponente der Vorrichtung die erforderliche Position oder Stellung noch nicht eingenommen bzw. noch nicht erreicht hat. Hat die überwachte bewegliche Komponente der Vorrichtung die erforderliche Position oder Stellung eingenommen bzw. erreicht, wechselt der binärer Wert zum Wert 1. Die Position oder Stellung der beweglichen Komponente kann von dem als Schalter ausgebildeten Datennetz-Teilnehmer-Gerät kontinuierlich oder intermittierend überwacht werden, so dass über einen gewissen Zeitraum hinweg laufend der Wert 0 als gerätespezifisches Anwendungsdatenpaket gesendet wird, oder es kann vorgesehen sein, dass ein gerätespezifisches Anwendungsdatenpaket lediglich bei einem Wechsel des logischen Zustands, d.h. also bei einem Ereignis bei dem der Wert von 0 auf 1 wechselt oder der Wert von 1 auf 0 wechselt, gesendet wird. Jedem gesendeten gerätespezifisches Anwendungsdatenpaket wird wiederum ein Systemzeitwert mit übermittelt. Dieser Systemzeitwert kennzeichnet genau den Zeitpunkt, an dem der Wechsel des logischen Zustands des Schalters stattgefunden hat.
-
Ein weiteres Beispiel eines Datennetz-Teilnehmer-Gerätes kann eine Längenmessvorrichtung sein, die einen Abstand oder einen Weg kennzeichnet, oder es kann auch eine optische Erfassungseinrichtung sein, wie beispielsweise eine Kamera, die eine reale Szene erfasst, daraus ein Bild generiert und dieses beispielsweise digitalisiert in Form einer Bilddatei übermittelt. Die Bilddatei kann dabei auch in mehreren gerätespezifischen Anwendungsdatenpaketen übermittelt werden, wobei in einem solchen Fall die mehreren gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete eines bestimmten Bildes alle denselben Systemzeitwert zugeordnet bekommen, nämlich den Zeitpunkt der tatsächlichen Aufnahme des Bildes.
-
Die Auswerteeinrichtung des Robotersteuerungssystems erhält die gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete von dem Netzwerk-Router, an den die mehreren Datennetz-Teilnehmer-Geräte angeschlossen sind. Die Auswerteeinrichtung leitet in Abhängigkeit der jeweiligen Geräte-Kennung die zugeordneten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete zusammen mit den zugehörigen Systemzeitwerten an einen individuell zugeordneten Sensor-Eingang von mehreren internen Sensor-Eingängen der Robotersteuerung weiter. Anders ausgedrückt verteilt die Auswerteeinrichtung die seriell gemischt nacheinander eintreffenden gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete mehrerer Datennetz-Teilnehmer-Geräte sortiert nach der jeweiligen Geräte-Kennung an einen individuellen Sensor-Eingang, welcher einem bestimmten Datennetz-Teilnehmer-Gerät zugeordnet ist. Als individueller Sensor-Eingang kann ein Datenspeicher verstanden werden, innerhalb dem die gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete zusammen mit den jeweils zugeordneten Systemzeitwerten abgelegt werden. Diese in dem individuellen Datenspeicher abgelegten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete und Systemzeitwerte können dann von beliebigen internen Systemkomponenten des Robotersteuerungssystems oder Programmen der Robotersteuerung im Robotersteuerungssystem abgerufen und weiterverwertet werden. Die mehreren den Datennetz-Teilnehmer-Geräten zugeordneten Datenspeicherbereiche können insoweit virtuelle Eingänge bilden, die mehrere separate reale Sensor-Eingänge simulieren. So können mehrere Datennetz-Teilnehmer-Geräte simultan verwendet werden, obwohl nur ein einziger realer Eingang, d.h. eine einzige Schnittstelle für eigentlich nur ein einzelnes Datennetz-Teilnehmer-Gerät zur Verfügung steht.
-
Das Robotersteuerungssystem umfasst demgemäß die Robotersteuerung mit den mehreren internen Sensor-Eingängen, die Auswerteeinrichtung, den Netzwerkrouter und wenigstens ein erstes externes Datennetz-Teilnehmer-Gerät und wenigstens ein zweites externes Datennetz-Teilnehmer-Gerät sowie das die Systemkomponenten verbindende Echtzeit-Ethernet-Datennetz.
-
Jedes im Robotersteuerungssystem über die Sensor-Schnittstelle angeschlossene Datennetz-Teilnehmer-Gerät kann ausgebildet sein, eine bestimmte physikalische Größe zu erfassen und aus analog erfassten Messwerten der physikalischen Größe zugeordnete Sensorwerte zu erzeugen, die mittels eines A/D-Wandlers in gerätespezifische digitale Anwendungsdatenpakete umgewandelt und an den Netzwerkrouter gesendet werden.
-
Beispielsweise kann ein Datennetz-Teilnehmer-Gerät eine Temperatur, einen Druck, eine Helligkeit oder andere physikalische Größen erfassen und diese mittels des A/D-Wandlers in einen mathematischen Wert umzuwandeln, der dann digitalisiert als Anwendungsdatenpaket an den Netzwerkrouter gesendet werden kann.
-
Das von dem Datennetz-Teilnehmer-Gerät zu sendende gerätespezifische digitale Anwendungsdatenpaket wird ergänzt um den zugehörigen Systemzeitwert und der Geräte-Kennung. Speziell kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass als jeweiliger Systemzeitwert nicht der Zeitpunkt verwendet wird, der unmittelbar vor dem Versenden des gerätespezifischen digitalen Anwendungsdatenpakets an den Netzwerkrouter liegt, sondern als Systemzeitwert vielmehr der (frühere) Zeitpunkt des Momentes der Erfassung der betreffenden physikalischen Größe herangezogen wird. So bestimmen die gesendeten Systemzeitwerte des jeweiligen Datennetz-Teilnehmer-Geräts nicht die Zeitpunkte zu denen die gerätespezifischen digitalen Anwendungsdatenpakete erstellt oder gesendet werden, sondern die Zeitpunkte zu denen die jeweils erfassten physikalischen Größen tatsächlich erfasst wurden. So bilden die Systemzeitwerte den tatsächlichen zeitlichen Verlauf der gemessenen physikalischen Größen realitätstreu ab.
-
Indem die passend zu den gerätespezifischen digitalen Anwendungsdatenpaketen gesendeten Systemzeitwerte die Zeitpunkte sind, zu denen die jeweils erfassten physikalischen Größen tatsächlich erfasst wurden, können innerhalb des Robotersteuerungssystems oder einer anderen Folgeapplikation, die Sensorwerte eines ersten Datennetz-Teilnehmer-Geräts mit den Sensorwerten eines zweiten Datennetz-Teilnehmer-Geräts zeitsynchron verglichen werden, d.h. es ist eine genau zeitliche Zuordnung der Sensorwerte des einen Datennetz-Teilnehmer-Geräts mit den Sensorwerten des anderen Datennetz-Teilnehmer-Geräts möglich. Speziell bei Fertigungsprozessen, die automatisiert von Robotern durchgeführt werden, ist eine genau zeitliche Zuordnung mehrerer Sensorwerte vorteilhaft.
-
Jedes im Robotersteuerungssystem über die Sensor-Schnittstelle angeschlossene Datennetz-Teilnehmer-Gerät kann eine eigene Uhr aufweisen, die eine geräteeigene Systemzeit bereitstellt und die geräteeigenen Systemzeiten mehrerer Datennetz-Teilnehmer-Geräte mit einer übergeordneten Systemzeit des Robotersteuerungssystem synchronisiert sind.
-
Indem jedes im Robotersteuerungssystem über die Sensor-Schnittstelle angeschlossene Datennetz-Teilnehmer-Gerät seine eigene Uhr aufweist, die eine geräteeigene Systemzeit bereitstellt, kann das jeweilige Datennetz-Teilnehmer-Gerät unabhängig, d.h. autark von den anderen Komponenten des Robotersteuerungssystems die eigenen Zeitstempel erzeugen, d.h. die zu sendenden Systemzeitwerte eigenständig passend zu den gerätespezifischen digitalen Anwendungsdatenpaketen bereitstellen. Damit sichergestellt ist, dass mehrere Datennetz-Teilnehmer-Geräte keine verschiedenen Zeitsysteme aufweisen, die sich relevant unterscheiden, können die geräteeigenen Systemzeiten mehrerer Datennetz-Teilnehmer-Geräte sich mit einer übergeordneten Systemzeit des Robotersteuerungssystems synchronisieren. Eine solche Synchronisierung der geräteeigenen Systemzeiten mit einer übergeordneten Systemzeit kann in einer an sich bekannten Weise erfolgen.
-
Die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, die Anwendungsdatenpakete wenigstens eines an der Sensor-Schnittstelle angeschlossenen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes zyklisch auszuwerten.
-
Eine zyklische Auswertung der Anwendungsdatenpakete bedeutet, dass die beispielsweise in Datenspeicherbereichen abgelegten Anwendungsdatenpakete zu definierten Zeitpunkten, beispielsweise in festen Zeitintervallen abgerufen werden, d.h. aus dem Datenspeicherbereich ausgelesen werden.
-
Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn die von dem betreffenden Datennetz-Teilnehmer-Gerät überwachte physikalische Größe eine kontinuierliche Änderung erfährt, bzw. sich nur stetig ändert. In solchen Fällen können zu den bestimmten Zeitpunkten erfassten Sensorwerte als Stützpunkte betrachtet werden, die dann auch rechnerisch interpoliert oder extrapoliert werden können, um Zwischenwerte bestimmen bzw. zukünftige Werte vorhersehen bzw. antizipieren zu können.
-
Die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, die Anwendungsdatenpakete wenigstens eines an der Sensor-Schnittstelle angeschlossenen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes lediglich bei einer Änderung eines Messwertes der von dem Datennetz-Teilnehmer-Gerät überwachten physikalischen Größe auszuwerten.
-
Dies kann beispielsweise bei einem Schalter als Datennetz-Teilnehmer-Gerät der Fall sein, welcher an einer automatisierten Vorrichtung eine bestimmte Position oder Stellung einer beweglichen Komponente der Vorrichtung anzeigen soll. Die gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete eines solchen Schalters als ein Datennetz-Teilnehmer-Gerät kann dann beispielsweise ein binärer Wert sein, bei dem beispielsweise der Wert 0 anzeigt, dass die überwachte bewegliche Komponente der Vorrichtung die erforderliche Position oder Stellung noch nicht eingenommen bzw. noch nicht erreicht hat. Hat die überwachte bewegliche Komponente der Vorrichtung die erforderliche Position oder Stellung eingenommen bzw. erreicht, wechselt der binärer Wert zum Wert 1. Die Auswerteeinrichtung würde dann ein Signal nur dann liefern, wenn eine Änderung des binären Wertes eintritt.
-
Die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, wenigstens zwei im Robotersteuerungssystem über die Sensor-Schnittstelle angeschlossene Datennetz-Teilnehmer-Geräte aufgrund deren individuellen Systemzeitwerten relativ zueinander zu synchronisieren und derart relativ zueinander synchronisiert an die Robotersteuerung weiterzuleiten.
-
Speziell bei einer kontinuierlichen Überwachung von Zuständen kann es zweckmäßig sein, zwei oder mehrere verschiedene physikalische Größen synchron zu erfassen und dann auch synchron auszuwerten bzw. weiterzuleiten.
-
Die kann beispielsweise in einem Anwendungsfall zweckmäßig sein, bei dem ein automatisch angesteuerter Schweißroboter eine Schweißnaht erzeugt und zur Regelung des Schweißprozesses beispielsweise die Schweißtemperatur, die elektrische Leistungsaufnahme und die Schweißnahtqualität (bspw. optisch) überwacht wird und diese verschiedenen Parameter synchron ausgewertet werden sollen.
-
Die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, für einen zeitlich zwischen zwei Systemzeitwerten zweier Anwendungsdatenpakete liegenden Zeitpunkt einen Sensorwert des betreffenden Datennetz-Teilnehmer-Geräts durch Interpolation aus den Sensorwerten der Anwendungsdatenpakete, welche den beiden Systemzeitwerten zugeordnet sind, zu bestimmen, und/oder für einen zeitlich später liegenden Zeitpunkt aus wenigstens zwei Systemzeitwerten zweier Anwendungsdatenpakete und den zugeordneten Sensorwerten der Anwendungsdatenpakete einen dem spätere Zeitpunkt zuordenbaren Sensorwert durch Extrapolation zu bestimmen.
-
Als Sensor-Schnittstelle kann der physikalische Eingang einer Gelenkstellungs-Justage-Messeinrichtung für die Justage von Gelenken eines vom Robotersteuerungssystem angesteuerten Roboterarms verwendet werden.
-
Wenn Robotersysteme nicht über dedizierte Eingänge, insbesondere Sensor-Eingänge verfügt oder nicht über genügende dedizierte Eingänge oder Sensor-Eingänge verfügt, so muss dennoch jedes Robotersystem zumindest einen Eingang aufweisen, an dem ein Justierinstrument anschließbar ist. Ohne eine im Einrichtbetrieb erstmalige oder während der Nutzung des Robotersystems in regelmäßigen Abständen wiederkehrende Justierung der Achsen des Roboters, insbesondere Roboterarms, ist kein dauerhaft funktionierender Betrieb möglich. Daher kann davon ausgegangen werden, dass ein Robotersystem, selbst wenn es über keinerlei dedizierte Eingänge oder Sensor-Eingänge verfügt, dennoch zumindest einen Eingang aufweisen muss, an den ein Justierinstrument anschließbar sein muss.
-
Oft sind solche einzelne Sensor-Eingänge für Justierinstrumente hardwaremäßig lediglich so konfiguriert, dass nur ein einziges Instrument anschließbar ist. Mit der erfindungsgemä-ßen technischen Lösung können dann jedoch mehrere Datennetz-Teilnehmer-Geräte gleichzeitig an diese einzelne Schnittstelle, die eigentlich ausschließlich zum Anschluss eines einzigen Justierinstruments vorgesehen ist, angeschlossen werden.
-
Als hardwaremäßige Änderung muss lediglich ein Netzwerk-Router an diese Schnittstelle des Justierinstruments angeschlossen werden. Mit den erfindungsgemäß beschriebenen Lösungen, die insbesondere rein softwaremäßig konfiguriert sind, können dann mehrere Datennetz-Teilnehmer-Geräte gleichzeitig betrieben werden.
-
Im Falle eines KUKA-Roboters kann an dem Eingang des proprietären Resolver-Digital Wandlers (RDC) der Netzwerk-Router angeschlossen werden. Dieser Eingang ist eigentlich zum Anschluss eines Justierinstruments, d.h. eines elektronischen Mastering-Gerätes (EMD) vorgesehen. Die gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete können in einem elektronischen Datenspeicher (EDS) angelegt werden. Diese kann eine Komponente des Resolver-Digital Wandlers (RDC) sein.
-
Die Auswerteinrichtung kann somit in einer in sicherer Technik ausgebildeten Steuereinrichtung, beispielsweise innerhalb des proprietären Resolver-Digital Wandlers (RDC), implementiert sein, in der mittels Resolver analog erfasste Gelenkstellungswerte von Gelenken eines vom Robotersteuerungssystem angesteuerten Roboterarms in digitale Signale umgewandelt werden.
-
Der Netzwerk-Router kann ein WLAN-Router sein und jedes Datennetz-Teilnehmer-Gerät kann eine WLAN-fähige drahtlose Sender-/Empfänger-Schnittstelle aufweisen.
-
Indem der Netzwerk-Router als ein WLAN-Router ausgebildet ist, können die mehreren Datennetz-Teilnehmer-Geräte steuerungstechnisch an das Robotersteuerungssystem angeschlossen werden, ohne dass eine Verkabelung oder Verdrahtung notwendig ist.
-
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
-
Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Roboterarms in Art eines Industrieroboters,
- 2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Robotersteuerungssystems, und
- 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Netztopologie.
-
Die 1 zeigt einen beispielhaften Roboter 1 in Art eines Industrieroboters mit einer Robotersteuerung 2 und einem Roboterarm 3. Der Roboterarm 3 weist ein Grundgestell 5 als erstes Glied G1 auf, an dem ein Karussell 7 als zweites Glied G2 um eine erste vertikale Achse A1 drehbar gelagert und mittels eines ersten Antriebsmotors M1 drehangetrieben ist. Die Achsen A1-A6 des Roboterarms 3 können auch als Gelenke L1-L6 des Roboterarms 3 bezeichnet werden. An dem Karussell 7 ist eine Schwinge 8 als drittes Glied G3 um eine zweite horizontale Achse A2 auf und ab schwenkbar gelagert und mittels eines zweiten Antriebsmotors M2 drehangetrieben. Die Schwinge 8 trägt einen Armausleger 9, der um eine dritte horizontale Achse A3 auf und ab schwenkbar gelagert und mittels eines dritten Antriebsmotors M3 drehangetrieben ist. An dem Armausleger 9, dessen Grundarm 10 ein viertes Glied G4 bildet, ist eine vierte Achse A4 vorgesehen, welche in Längserstreckung des Armauslegers 9 verläuft und über einen vierten Antriebsmotor (nicht dargestellt) einen Vorderarm 11 drehantreibt, der ein fünftes Glied G5 bildet.
-
Von dem Vorderarm 11 erstrecken sich ein erster Schenkel 12a und ein zweiter Schenkel 12b gabelförmig nach vorne. Die beiden Schenkel 12a, 12b tragen eine Lagerung für eine Hand 13, die ein sechstes Glied G6 bildet. Die Lagerung definiert eine fünfte Achse A5 des Roboterarms 3, um welche die Hand 13 mittels eines fünften Antriebsmotors (nicht dargestellt) schwenkbar bewegt werden kann. Ergänzend weist die Hand 13 eine sechste Achse A6 auf, um einen Befestigungsflansch 14, der ein siebtes Glied G7 bildet, mittels eines sechsten Antriebsmotors (nicht dargestellt) drehbar antreiben zu können. Jeder Achse A1 bis A6 ist ein Gelenk L1 bis L6 zugeordnet, welche Gelenke L1 bis L6 im Falle des gezeigten Ausführungsbeispiels in Art einer seriellen Kinematik eines Kickarmroboters die Glieder G1 bis G7 verbinden.
-
Die 2 zeigt schematisch ein Robotersteuerungssystem 15. Das Robotersteuerungssystem 15 weist ein Echtzeit-Ethernet-Datennetz 16 auf. Das Robotersteuerungssystem 15 verfügt außerdem über eine Schnittstelle 17 zum kabelgebundenen Anschließen eines externen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes.
-
Die Schnittstelle 17 ist als eine Sensor-Schnittstelle 17a ausgebildet. An dieser Sensor-Schnittstelle 17a ist ein Netzwerkrouter 18 angeschlossen. Der Netzwerkrouter 18 ist ausgebildet und eingerichtet zum gleichzeitigen Verbinden wenigstens eines ersten netzwerkfähigen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes 19.1 und wenigstens eines zweiten netzwerkfähigen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes 19.2, 19.3 mit dem Netzwerkrouter 18.
-
Das erste netzwerkfähige Datennetz-Teilnehmer-Gerät 19.1 ist zum Senden von ersten gerätespezifischen Anwendungsdatenpaketen 20.1 sowie jeweils einem zugehörigen ersten Systemzeitwert 21.1 und einer zugehörigen ersten Geräte-Kennung 22.1 an den Netzwerkrouter 18 konfiguriert.
-
In analoger Weise ist das zweite netzwerkfähige Datennetz-Teilnehmer-Gerät 19.2 zum Senden von zweiten gerätespezifischen Anwendungsdatenpaketen 20.2 sowie jeweils einem zugehörigen zweiten Systemzeitwert 21.2 und einer zugehörigen zweiten Geräte-Kennung 22.2 an den Netzwerkrouter 18 konfiguriert.
-
Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise noch ein drittes netzwerkfähiges Datennetz-Teilnehmer-Gerät 19.3 zum Senden von dritten gerätespezifischen Anwendungsdatenpaketen 20.3 sowie jeweils einem zugehörigen dritten Systemzeitwert 21.3 und einer zugehörigen dritten Geräte-Kennung 22.3 an den Netzwerkrouter 18 konfiguriert.
-
Der Netzwerkrouter 18 seinerseits ist konfiguriert, die ersten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete 20.1 mit den zugehörigen ersten Systemzeitwerten 21.1 und der zugehörigen ersten Geräte-Kennung 22.1, und die zweiten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete 20.2 mit den zugehörigen zweiten Systemzeitwerten 21.2 und der zugehörigen zweiten Geräte-Kennung 22.2 und beispielsweise die dritten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete 20.3 mit den zugehörigen dritten Systemzeitwerten 21.3 und der zugehörigen dritten Geräte-Kennung 22.3 über die Sensor-Schnittstelle 17a seriell an eine Auswerteeinrichtung 23 des Robotersteuerungssystems 15 zu senden.
-
Die Auswerteeinrichtung 23 ist eingerichtet, in Abhängigkeit der jeweiligen Geräte-Kennung 22.1, 22.2, 22.3 die zugeordneten gerätespezifischen Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3 zusammen mit den zugehörigen Systemzeitwerten 21.1, 21.2, 21.3 an einen individuell zugeordneten Sensor-Eingang 24 von mehreren internen Sensor-Eingängen 24 der Robotersteuerung 2 weiterzuleiten.
-
Jedes im Robotersteuerungssystem 15 über die Sensor-Schnittstelle 17a angeschlossene Datennetz-Teilnehmer-Gerät 19.1, 19.2, 19.3 ist ausgebildet, eine bestimmte physikalische Größe zu erfassen und aus analog erfassten Messwerten der physikalischen Größe zugeordnete Sensorwerte zu erzeugen, die mittels eines A/D-Wandlers in gerätespezifische digitale Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3 umgewandelt und an den Netzwerkrouter 18 gesendet werden.
-
Jedes im Robotersteuerungssystem 15 über die Sensor-Schnittstelle 7a angeschlossene Datennetz-Teilnehmer-Gerät 19.1, 19.2, 19.3 weist eine eigene Uhr auf, die eine geräteeigene Systemzeit bereitstellt. Dabei werden die geräteeigenen Systemzeiten mehrerer Datennetz-Teilnehmer-Geräte 19.1, 19.2, 19.3 mit einer übergeordneten Systemzeit des Robotersteuerungssystems 15 synchronisiert.
-
Die Auswerteeinrichtung 23 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgebildet, die Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3 wenigstens eines an der Sensor-Schnittstelle 17a angeschlossenen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes 19.1, 91.2, 19.3 zyklisch auszuwerten.
-
Die Auswerteeinrichtung 23 kann alternativ ausgebildet sein, die Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3 wenigstens eines an der Sensor-Schnittstelle 17a angeschlossenen Datennetz-Teilnehmer-Gerätes 19.1, 91.2, 19.3 lediglich bei einer Änderung eines Messwertes der von dem Datennetz-Teilnehmer-Gerät 19.1, 91.2, 19.3 überwachten physikalischen Größe auszuwerten.
-
Die Auswerteeinrichtung 23 kann ausgebildet sein, wenigstens zwei im Robotersteuerungssystem 15 über die Sensor-Schnittstelle 17a angeschlossene Datennetz-Teilnehmer-Geräte 19.1, 91.2, 19.3 aufgrund deren individuellen Systemzeitwerten 21.1, 21.2, 21.3 relativ zueinander zu synchronisieren und derart relativ zueinander synchronisiert an die Robotersteuerung 2 weiterzuleiten.
-
Die Auswerteeinrichtung 23 kann außerdem ausgebildet sein, für einen zeitlich zwischen zwei Systemzeitwerten 21.1, 21.2, 21.3 zweier Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3 der selben Geräte-Kennung 22.1 liegenden Zeitpunkt einen Sensorwert des betreffenden Datennetz-Teilnehmer-Geräts 19.1, 91.2, 19.3 durch Interpolation aus den Sensorwerten der Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3, welche den beiden Systemzeitwerten 21.1, 21.2, 21.3 zugeordnet sind, zu bestimmen, und/oder für einen zeitlich später liegenden Zeitpunkt aus wenigstens zwei Systemzeitwerten 21.1, 21.2, 21.3 zweier Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3und den zugeordneten Sensorwerten der Anwendungsdatenpakete 20.1, 20.2, 20.3 einen dem spätere Zeitpunkt zuordenbaren Sensorwert durch Extrapolation zu bestimmen.
-
Als Sensor-Schnittstelle 17a kann der physikalische Eingang einer Gelenkstellungs-Justage-Messeinrichtung für die Justage von Gelenken eines vom Robotersteuerungssystem 15 angesteuerten Roboterarms 3 verwendet werden.
-
Der Netzwerk-Router 18 kann in einer besonderen Ausführungsform, wie in 3 aufgezeigt ist, ein WLAN-Router sein und jedes Datennetz-Teilnehmer-Gerät 19.1, 91.2, 19.3 kann demgemäß eine WLAN-fähige drahtlose Sender-/Empfänger-Schnittstelle aufweisen.
-
Die Auswerteinrichtung 23 kann in einer in sicherer Technik ausgebildeten Steuereinrichtung, d.h. in der Robotersteuerung 2 implementiert sein, in der mittels Resolver analog erfasste Gelenkstellungswerte von Gelenken eines vom Robotersteuerungssystem 15 angesteuerten Roboterarms 3 in digitale Signale umgewandelt werden.
-
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
-
