EP2732346A1 - Method for semiautomatically creating a simulation model for a mechatronic system - Google Patents

Method for semiautomatically creating a simulation model for a mechatronic system

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Publication number
EP2732346A1
EP2732346A1 EP12799516.5A EP12799516A EP2732346A1 EP 2732346 A1 EP2732346 A1 EP 2732346A1 EP 12799516 A EP12799516 A EP 12799516A EP 2732346 A1 EP2732346 A1 EP 2732346A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mechanical
simulation model
model
electrical
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12799516.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Baudisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2732346A1 publication Critical patent/EP2732346A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G—PHYSICS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4069—Simulating machining process on screen
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/32339—Object oriented modeling, design, analysis, implementation, simulation language
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method for creating a simulation model for a mechatronic system according to patent claim 1.
  • a real system ie a mechatronic system such.
  • B. a Deutschenma ⁇ machine to create a behavioral model that is used for the simulation ⁇ tion.
  • ⁇ menhang the real plant of the sensor to the actuator is tillbil- det.
  • the construction of a virtual commissioning model consisting of real or virtual control and the behavioral model takes place completely manually with considerable personnel expenditure.
  • an expert is required for the modeling.
  • Virtual commissioning is a simulation method for commissioning and test a real installation on a Ver ⁇ hold model.
  • the virtual commissioning is thus time ⁇ ly at the end of a development process, concretely located at the end of a detailed construction of the real plant.
  • the original control project which later runs on a control of the real plant, is commissioned and tested on a behavioral model of the real plant.
  • 3D-based modeling of the behavioral model these tools come from the field of 3D simulation, i. H.
  • the static 3D CAD model is loaded into the tool.
  • the behavior is modeled on the basis of the 3D geometries.
  • the modeling takes place by installation and parameterization of predefined simulation elements.
  • These tools are ideal for modeling geometry-based behaviors such as: Visualization of motions or generation of sensor signals or gripper functionality based on a collision event of geometries.
  • the object of the invention is to provide an improved method for creating a simulation model of a mechatronic system.
  • the object of the invention is achieved by the method according to claim 1, the computer according to claim 11, the computer program product according to claim 12 and the space A, since ⁇ according to claim. 13
  • An advantage of the method described is that the mechatronic system is divided into an electrical Simulationsmo ⁇ dell and a mechanical simulation model.
  • the division of the behavioral model in two simulation models allows a substantially automatic genes ⁇ turing of the simulation models.
  • the functionality of any simulation program can be used ideally.
  • the electrical ⁇ cal simulation model has an interface through which Data can be exchanged with the mechanical simulation model.
  • the comparison will keep model not modeled with a tool of class 1 or 2 for a virtual start-up, but the electrical model is modeled with a Si ⁇ simulation model of the class 1 and the mechanical model is a simulation model of the class 2 model ⁇ lines.
  • the simulation models are coupled by simulation using a co-simulation and exchange technical values and / or data via interfaces at the simulation time.
  • the mechanical simulation model in a first simulation program, and the electrical simulation model are calculated in a second simulation ⁇ program.
  • the two simulation programs are connected via an interface and can exchange technical values and / or data. This makes a co-simulation of the two simulation models possible.
  • the model of the mechanical simulation model is substantially based on geometry data ⁇ a 3D CAD model of a 3D CAD design program.
  • the mechanical simulation model passes data to the electrical simulation model or to a controller.
  • the electrical simulation model outputs the data to the controller via the interface.
  • a control program is tested by means of the electrical simulation model and using the mechanical Simu ⁇ lationsmodells.
  • commissioning of the mechatronic system can be carried out virtually. In this way, a simple and reliable ⁇ sige review of both the control program and the structure of the electrical and mechanical components of the mechatronic system is possible.
  • This will be tax data for Performing a Virtual Commissioning of the Mechatronic System Passing It to the Electrical Simulation Model
  • the electrical simulation model calculates a state parameter of the electrical actuator depending on the control data.
  • the electrical simulation model passes the calculated state parameters of the actuator to the mechanical simulation model ⁇ .
  • the mechanical simulation model calculates a behavior of the mechanical component on the basis of the transferred state parameter of the actuator.
  • At least one state parameter of the mechanical component is determined.
  • the state parameter of the mechanical component and / or the state parameter of the actuator are compared with a comparison value. Due to the comparison, a correct functional ⁇ way can be detected. In this way, both a cor ⁇ rect function of the control program as well as a func ⁇ alternating structure of the mechatronic system can be checked.
  • data is exchanged between the electrical simulation model and the mechanical simulation model via a position change of the actuator and data about a change in position of the mechanical component.
  • a sensor using a sensor body is profiled in the simu ⁇ mechanical simulation model, and detects a position of the mechanical component by ei ne collision detection between the modeled by Sensorkör and the determined movement of the mechanical component.
  • At least two mechanical simulation models are provided for simulation, wherein the two mechanical simulation models in the Wegig ⁇ ness of the model differ.
  • one of the two mechanical simulation models can be selected.
  • Figure 4 is a computer.
  • a behavior model of a DNA ⁇ ner real plant comprises the behavior of the electrical components 2, as well as mechanical components 5, 6.
  • An actual system is a mechatronic system such.
  • B. a work ⁇ generating machine or a production machine.
  • the electrical components 2 are z. As electrical switches, electrical actuators, fuses, etc. As electrical actuators z. B. electric motors may be provided.
  • the mechanical components 5, 6 can tools such. B. locateswerkzeu ⁇ ge or gripping tools, etc., which are used to edit a workpiece or move.
  • the software tools known in the state of the art are not suitable for both simulation models being particularly accurate model.
  • Class 1 software tools can be used to describe electrical / electronic behavior.
  • the software tools of class 2, ie 3D-based model ⁇ -regulation of the behavioral model, are particularly suitable for Mo model- ling of mechanics. This leads to simplifications are made in the part ⁇ range depending on the use of a software tool, they cover not good. As a rule, adjustments to the automation project are also required. Modeling the behavioral model is done manually in each case.
  • a modular model is possible, in particular for virtual commissioning.
  • the model is designed so that it can be automatically generated from existing results of the design process for the real plant that is the mechatronic system ⁇ We sentlichen.
  • a novelty of the method described is to generate the two models used essentially automatically without much effort from the results of the development process of the real plant by an appropriate definition of the system boundary, while the radio ⁇ the above simulation tools ality optimal for virtual Commissioning to use.
  • an SD-CAD model As development results of the development process, the following models are essentially available: an SD-CAD model.
  • the mechanics of a real plant are designed with a 3D CAD design program as a 3D CAD model.
  • the SD-CAD model describes the geometry of the mechanical components of the mechatronic system.
  • the mechanical simulation model is manually, but with little effort, be ⁇ builds.
  • As a 3D CAD program for example, the program NX Siemens is used.
  • the me- chatronische system is built as a static block model to ⁇ , that individual components can not be moved against others.
  • the sensor / actuator is shown as 3D geometry, it has no function except visualization.
  • NX Mechatronics Concept Designer is a module of the 3D CAD program NX and therefore familiar to the mechanical designer. Ie, the modeling philosophy is familiar to the Mechanikkonstruk ⁇ thousand.
  • the mechanic designer switches within the NX program from 3D CAD to MCD functionality. Now he can directly supplement the existing 3D CAD model.
  • the mechanical designer adds the kinematics of the individual geometries. For example, joints or connections that allow a defined movement of the individual geometries of the 3D CAD model against each other are inserted between the individual geometries.
  • the mechanical designer revives the static 3D geometries of the sensors and actuators from the CAD to real sensor / actuator functionality.
  • These entspre ⁇ sponding functions are assigned to the sensors and / or actuators.
  • the sensors and actuators of the mechanical model are designated according to the corresponding designations of the electrical model, which generally correspond to the designations of the circuit diagram of the electro-CAD.
  • a sensor receives the functionality that, for a collision produced by a geometry and a value is output to the electric Simu ⁇ lationsmodell and / or the controller.
  • an actuator receives the functionality that the actuator moves a Geo ⁇ geometry dependent on a transmitted state parameters of the actuator for a predetermined distance and / or rotates in a predetermined direction and / or for a predetermined angle.
  • the movement and / or rotation can also other parameters such as.
  • the mass of the geometry and / or the Rei ⁇ exercise or other environmental factors are taken into account. Since the NX 3D CAD program and the NX MCD program are interlinked, even subsequent changes to the CAD model will not lose the mechanical model.
  • the sensors are included as 3D objects in the NX 3D CAD program.
  • a detection range of a sensor in the CAD program can be modeled as a 3D object.
  • a light beam of a light barrier as Li can never or a detection area of a non-contact sensor can be realized as a 3D volume.
  • the detection of a body, ie a mechanical component, by the sensor is monitored by a collision monitoring between the body and the detection range of the sensor modeled as a 3D object.
  • ei ⁇ nes body are included in the 3D CAD model mass properties.
  • a body in the CAD system a specific material such. As assigned to iron.
  • circuit diagrams are available from an electro-CAD design program.
  • the entire behavior of the electrical / electronic components of the real systems is defined. This begins with the fact that in the Stromlaufplä- nen all fuse cartridges and safety outputs turned ⁇ records are.
  • the name of the Steuerungsein- and control outputs to the circuit diagrams is consistent with the designations ⁇ voltage of Steuerungsein- and control outputs in a symbol table of an automation project. So that the cutting Imagined between real and virtual automation ⁇ s réelleshardware and the electrical part model is clearly defined.
  • the circuit diagrams contain all electrical / electronic components.
  • Another development result of the development process is an automation project with a symbol table.
  • the term automation project hardware configuration, network configuration, the actual control program and the symbol table verstan ⁇ .
  • FIG. 1 shows in the upper area an operative connection of the real plant. It is provided a controller 1, which communicates with electrical components 2. A part of the electrical components 2 is connected to actuators 3 in connection. The actuators 3 in turn communicate with mechanical components 5.
  • the mechanical components 5 may have an operative connection with a second mechanical component 6.
  • the second mechanical component 6 may be game designed as workpiece at ⁇ .
  • the first mechanical component for example, as a machining ⁇ convincing such.
  • B. a milling machine or as a moving tool such.
  • B. be formed a gripping arm.
  • sensors 4 may be provided. The sensors 4 are provided to detect positions of the mechanical components 5, 6. The sensors 4 return the positions of the mechanical components 5, 6 to the controller 1 via electrical components 2.
  • FIG. 1 a virtual commissioning environment is shown schematically in FIG. 1 in the form of blocks.
  • the mechanical components 5, 6 and the sensors 4 are imaged in the form of a mechanical model 7.
  • the actuators and electronic components ⁇ rule are shown as electric model.
  • the electrical model 8 may also include sensors 4.
  • the controller 1 can also be used with the actual control program.
  • the controller 1 can be simulated with the aid of a model.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the models of the behavioral model of the real plant.
  • the models contain the essential data needed for modeling. Comparing the required input of sectionmo ⁇ delle with the development results of expertsprozes ⁇ ses, then it is found that the information required for the electric Mo ⁇ dell apparent from the circuit diagrams. The information needed for the mechanical model comes from the 3D CAD models.
  • the control program for the mechatronic system can run on the real controller 1 for a simulation of the virtual commissioning.
  • an integration of an emulation of the controller 1 is possible.
  • the control program generated during the development process can be used unchanged for the simulation of virtual commissioning.
  • the control required for virtual commissioning, including the control program, is thus available as a result of the development process and can be used directly.
  • a freely programmable simulation tool preferably of class 1
  • the model can be automatically generated from the data of the circuit diagrams of an electrical CAD program ⁇ to. Details can be found in the above-mentioned copending application of the applicant. The detail to be generated can be adjusted.
  • the electrical model can be automatically generated from the circuit diagrams. Depending on the chosen embodiment, other types of electrical models may be used.
  • the electrical model 8 has two interfaces 10, 11.
  • the first interface 10 serves to connect to the controller 1.
  • the second interface 11 is used to connect to the mechanical model 7.
  • the second interface 11 allows an exchange of data and state parameters of the electrical and / or mechanical components between the electric model 8 and mechanical model 7.
  • the electrical model 8 is simulated in a first simulation program and the mechanical model 7 is simulated to a second simulation program.
  • the two simulation programs are operated in parallel in a co-simulation, where data and values are interchanged.
  • FIG. 2 In the system shown schematically in Figure 2 several mechanical models 7 are provided.
  • a commercial interface of the simulation tool for the electric ⁇ partial sub-model 8 is used.
  • the first interface 10 can be realized, for example, with the aid of Simba PRO / PNIO.
  • Control data and / or state parameters, for example, of a mechanical component or of an actuator are exchanged via the first interface 10.
  • the data can be ⁇ example via a standard system such.
  • B. a Profibus DP or Profinet be replaced with the controller 1.
  • the controller 1 has a symbol table, a hard ware configuration ⁇ , an interface for exchanging control data and / or state parameters, a control logic and a network configuration. Further, the controller may Availability checked ⁇ gen 1 via a sub-model of a virtual model Commission. The symbol table is used to parameterize the first interface. This is available from the automation ⁇ insurance project. This will be a file in the first
  • Interface 10 which includes the information about the interfaces of the controller 1 and the electrical model.
  • each mechanical Simula ⁇ tion model can be computed for the simulation running time in the respective simulation software.
  • one of the mechanical models for the simulation can be selected depending on the desired accuracy.
  • a simulation bus which is provided for the second interface 11, the electrical model and the mechanical model can replace fixed times un ⁇ behind the other values and / or data.
  • the common feature of the mechanical simulation models is that the modeling is based on 3D geometry data from SD-CAD design programs. Therefore, the mechanical simulation models of 3D CAD models, i. H. data derived from SD-CAD design programs.
  • a 3D-based simulation tool for the description of the mechanical model 7 is used.
  • the relationship between the 3D CAD model and one of them automatically derived functionality for mechanical Mo ⁇ dell 7 is explained in more detail below:
  • a three-dimensional visualization in the mechanical part model 7 a imported three-dimensional geometry from a 3D CAD design program.
  • the 3D CAD design program is used to design the mechanical components of the real plant.
  • the three-dimensional geometry of the mechanical components is z. In a JT format.
  • a kinematics of the three-dimensional CAD model is transferred to the simulation software (class 2).
  • a drive element is used in the mechanical model to control the movement of an actuator, e.g. B. implement as an electric motor of the real plant.
  • the drive element receives over a
  • Interface of the electric model 8 a way or win ⁇ kelinformation.
  • the eigentli ⁇ che physical engine model of the actuator is included in the electric model 8.
  • the Be ⁇ drawing of the drive element according to a name from a sensor-actuator list is taken from the 3D CAD model.
  • the sensor technology of the mechanical model 7 is realized on the basis of collision calculations.
  • the software has a functionality to monitor geometric bodies for collisions. In the case of a collision of two bodies or components, an event is generated. This can be given to the outside via an interface as a sensor signal.
  • z. B. of a light barrier of the light beam as a line or by a non-contact sensor
  • the detection area as a 3D geometry modeled and monitored for collision.
  • the sensor can be generated from the three-dimensional CAD model based on the name and geometry information.
  • a detection area as 3D geometry z. B. adopted a line or a 3D solid.
  • a designation according to a sensor-actuator list that is the same for the mechanical model 7 and the electrical model 8 is used for the geometry.
  • a mechanical gripping ⁇ compo nent in the mechanical model of the same functionality as in the calculation of a sensor signal based on a colli- sion bill is used.
  • a kind of magnetic effect is used by which the collided bodies stick to each other. If z. B. a gripping arm for detecting a workpiece used, the mechanical ⁇ cal model 7 detects a collision of the gripper arm with the workpiece. Subsequently, the workpiece is held by the magnetic effect on the gripper arm and in the further movement of the
  • the element can be generated based on the identifiers ⁇ voltage and the geometry information from the three-dimensional CAD program.
  • the same data is used in mechanical model 7 as for gripping from the SD-CAD model.
  • the sensors and the actuators are used as an interface between the mechanical model 7 and the electrical model 8.
  • the sensors and the actuators are used.
  • From the side of the sensor ie from the side of the mechanical component position values ⁇ example, as analog values and / or binary sensor signals are transmitted to the electrical model.
  • From the side of the actuators ie the electric model 8 7 position and / or angle information is transmitted to the mechanical model.
  • the actual physical model is calculated ⁇ ge in the electrical model 8, that the electrical and / or electronic behavior th of the electrical / electronic components 2 of the real plant.
  • the same names are used on the side of the 3D CAD model and on the circuit side according to the sensor-actuator list.
  • the restriction to the ge ⁇ called signal exchange between the actuators and sensors are all the information for the mechanical model in SD CAD design program.
  • a commercial OPC interface is used for the second interface 11 between the mechanical model 7 and the electric model 8. This can be parameterized automatically based on the common sensor / actuator list of the electrical model and the mechanical model.
  • An advantage of the method described consists in that a virtual start-up model and / or the electrical ⁇ cal / electronic model and / or the mechanical model and the interfaces between them are essentially automatically generated from the result of the development process Kgs ⁇ NEN.
  • both the automatically generated electrical model 8 corresponds in terms of content 1: 1 to the circuit diagram
  • the mechanical model 7 created with little manual effort is identical to the mechanical 3D CAD design plan.
  • Both the circuit diagram and the 3D CAD design plan represent development documents that are created when designing a real plant. This offers the advantage that the origin of the data needed for the Mo ⁇ dell education can be identified in the results of the development process and describes a method to realize the implementation.
  • To simulate the virtual commissioning model commercial simulation tools are used. The associated electrical and mechanical submodels are generated essentially automatically.
  • Modeling usually takes place parallel to the actual development process of the real plant.
  • the simulation engineer takes care of the current state of development.
  • the developmental results (artifacts) underlying the modeling are not frozen during modeling.
  • the development results are subject to further changes.
  • a problem of manual modeling is to keep the simulation model and the development ⁇ development data consistent. This problem is also reduced by the automatic model generation.
  • the existing development results (artifacts) such.
  • B. zoom the 3D CAD data of the 3D CAD design program of the development process pulled ⁇ . This ensures consistency between the development results and the simulation model.
  • FIG. 2 shows a plurality of simulation models, a 3D viewer 14, a geometry-based behavioral model 13, and another mechanical simulation model 15, which is based on the second
  • the three mechanical simulation models 13, 14, 15 differ for example in accuracy and / or in the calculated parameters.
  • the 3D viewer can provide three-dimensional geometry and kinetic behavior. This can be done, for example, with a machine simulator .
  • the geometry-based behavioral simulation 13 can, for example, calculate an SD geometry, detect positions and stop positions, transfer positions, calculate a speed or acceleration or movement even taking into account a mass.
  • different sensor types can be considered.
  • Known programs include Tecnomatix Process Simultaneous Comissioning and NX Mechatronics Concept Designer. Mechatronic for the system is to create a real and / or virtual controller 1, that is the real situation at ⁇ used provided control software.
  • a symbol table of the automation ⁇ s iststerrorismes is used.
  • the circuit tarpaulins are used.
  • the sensor and actuator list and the designation of the sensors and actuators in the SD-CAD models are used.
  • a 3D CAD model from an SD CAD design program is used.
  • the controller 1 has the symbol table in which potmT ⁇ Liche input / output signals to the electrical model 8 fixed lays are. In an analogous manner, the input and output ⁇ signals of the electric model 8 to the controller 1 are set in the symbol table. Both the controller 1 and the electric model 8 have the same symbol table. This allows an unambiguous assignment of the input / output data between the controller 1 and the electrical submodel to be performed.
  • the geometric elements that are provided by the 3D CAD simulation programs for the mechanical model for Availability checked ⁇ supply have not yet been provided with a label.
  • the individual elements of the geometric data of 3D CAD models ie a ⁇ individual body and active elements such need.
  • B. drives and joints by a programmer the corresponding interfaces, ie the cooperating bodies are assigned manually.
  • On the side of the electrical model beispielswei ⁇ se, a first actuator is provided.
  • the first actuator of the electrical model is assigned a drive of the mechanical model.
  • the drive is an active element that performs a fixed movement of a geometric body of the mechanical model.
  • the designations for the components of the mechanical model are taken manually from the electrical model and assigned to the corresponding components of the mechanical model.
  • the SD-CAD programs only provide geometry data for geometrical bodies.
  • drives or sensors must be manually ⁇ adds.
  • the drives provide movement in at least ei ⁇ ner of three directions in space before.
  • rotational movements can be realized with the help of the drives.
  • the joints provide possibilities of movement of two mechanical components connected via the joint, ie geometric bodies in at least one dimension.
  • the joints can also allow rotations between the mechanical components.
  • Figure 3 shows a schematic representation of parts of a mechanical model 7 and 8. Since an electrical model ⁇ at a sensor 40 is realized in the form of a three-dimensional bar. In addition, a mechanical component in the form of a workpiece 41 is shown.
  • the workpiece is connected via a hinge 42 with a workbench 43.
  • the joint 42 allows a linear displacement of the workpiece 41 against ⁇ over the workbench 43.
  • a drive 44 is provided, which is in operative connection with the workpiece 41.
  • On the left side is a part of the electrical model Darge ⁇ represents.
  • an actuator 45 is provided which receives control parameters from the controller via an input 46.
  • the first simulation program with the electrical model 8 calculates, in the illustrated exemplary embodiment, a movement of the actuator 45.
  • the movement of the actuator can be a longitudinal movement and / or rotational movement, which is a new position and / or speed of the Ak ⁇ tors causes.
  • the calculated amount of movement and / or the new Posi ⁇ tion and / or the calculated speed of the actuator is a state parameter of the actuator.
  • the first Si ⁇ mulationsprogramm outputs the calculated state parameters of the actuator to the second simulation program.
  • the second Simula ⁇ tion program assigns the transferred state parameters of the actuator 45 to the drive 44 of the mechanical model 7 and calculates, for example, depending on the given status parameter of the actuator 45 with the mechanical model 7 is a movement of the workpiece 41 by the drive 44 in the direction of the sensor 40, which represents a photoelectric barrier.
  • the movement of the ⁇ piece 41, that is, the movement direction and / or the new position-and / or the speed of the workpiece 41 represents a state parameter of the workpiece, that is a mechanical component.
  • the second simulation program transfers the state parameters of the workpiece 41 to the first Simula ⁇ tion program and / or to the controller.
  • the first simulation program transfers the state parameter of the workpiece 41 and / or the state parameter of the actuator to the controller.
  • the second simulation program calculates a collision of the workpiece 41 with the sensor 40. The collision is forwarded to the first simulation program and from the first simulation program to the controller 1.
  • the collision from the second simulation program can also be transmitted directly to the controller.
  • the controller 1 can have control parameters with which a real system can be put into operation.
  • the controller 1 has comparison data for state parameters of the real plant as a function of certain control parameters. By comparing the default control parameters from the simulation software, i. From the first and / or the second simulation program reported back state parameters of the actuators and / or mechanical components, a correct function of the simulated system can be checked.
  • FIG. 4 shows a computer 20 with a data memory 21.
  • the computer 20 and the data memory 21 are configured to perform at least one of the various embodiments of the described method.
  • a Computerpro ⁇ program is stored with program code means in the data memory 21 to carry out the method when the computer program runs on a computing unit of the computer 20th
  • a computer program product 22 on which a computer program is stored comprising program code means, wherein the computer program is adapted to Wenig ⁇ least perform one embodiment of the described method when the computer program runs on a computing unit of a computer 20th

Abstract

The invention relates to a computer, a computer program, a data memory and a method for creating a simulation model for a mechatronic system having at least one electrical actuator and at least one mechanical component, wherein the actuator and the mechanical component are mechanically operatively connected to one another, wherein the actuator moves the mechanical component on the basis of a control signal, wherein an electrical simulation model is provided, wherein the electrical simulation model models the electrical behaviour and the movement behaviour of the actuator, and wherein a mechanical simulation model is provided, wherein the mechanical simulation model models the behaviour of the mechanical component under the effect of the actuator, wherein the electrical simulation model and the mechanical simulation model are connected to one another via a first interface.

Description

Beschreibung description
Verfahren zum semi-automatischen Erstellen eines Simulationsmodells für ein mechatronisches System Method for semi-automatic creation of a simulation model for a mechatronic system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Simulationsmodells für ein mechatronisches System gemäß Patent¬ anspruch 1. Im Stand der Technik ist es bekannt, für eine reale Anlage, d. h. ein mechatronisches System wie z. B. eine Werkzeugma¬ schine ein Verhaltensmodell zu erstellen, das für die Simula¬ tion verwendet wird. Im Verhaltensmodell wird der Wirkzusam¬ menhang der realen Anlage von Sensor bis zum Aktor abgebil- det. Für die Modellierung des Verhaltensmodells existieren kommerzielle Werkzeuge. Diese Werkzeuge stellen auch die Schnittstellen zur realen Steuerung zur Verfügung. Der Aufbau eines virtuellen Inbetriebnahmemodells bestehend aus realer oder virtueller Steuerung und dem Verhaltensmodell erfolgt mit erheblichem personellen Aufwand vollständig manuell. Zu¬ dem ist für die Modellbildung ein Experte erforderlich. Diese Fakten halten heute noch zahlreiche Firmen von der Integration einer virtuellen Inbetriebnahme als festen Bestandteil des Entwicklungsprozesses ab. The invention relates to a method for creating a simulation model for a mechatronic system according to patent claim 1. In the prior art it is known for a real system, ie a mechatronic system such. B. a Werkzeugma ¬ machine to create a behavioral model that is used for the simulation ¬ tion. In the behavioral model of the active together ¬ menhang the real plant of the sensor to the actuator is abgebil- det. There are commercial tools for modeling the behavioral model. These tools also provide the interfaces to real control. The construction of a virtual commissioning model consisting of real or virtual control and the behavioral model takes place completely manually with considerable personnel expenditure. In addition, an expert is required for the modeling. These facts still hold many companies from the integration of virtual commissioning as an integral part of the development process.
Die virtuelle Inbetriebnahme ist eine Simulationsmethode zur Inbetriebnahme und zum Test einer realen Anlage an einem Ver¬ haltensmodell. Die virtuelle Inbetriebnahme ist damit zeit¬ lich am Ende eines Entwicklungsprozesses, konkret am Ende ei- ner Detailkonstruktion der realen Anlage angesiedelt. Für die virtuelle Inbetriebnahme wird das später auf einer Steuerung der realen Anlage ablaufende originale Steuerungsprojekt an einem Verhaltensmodell der realen Anlage in Betrieb genommen und getestet. Zur Modellierung des Verhaltensmodells existie- ren kommerzielle Werkzeuge. Diese können im Wesentlichen in zwei Klassen eingeteilt werden: 1. Klasse: Programmierung des Verhaltensmodells: Hierbei wird das Verhalten vollständig in Form von Gleichungen oder Codes programmiert. Für häufig verwendete Komponenten können Bib¬ liotheken existieren. Auf diese Weise kann prinzipiell jedes beliebige Verhalten beschrieben werden. Virtual commissioning is a simulation method for commissioning and test a real installation on a Ver ¬ hold model. The virtual commissioning is thus time ¬ ly at the end of a development process, concretely located at the end of a detailed construction of the real plant. For virtual commissioning, the original control project, which later runs on a control of the real plant, is commissioned and tested on a behavioral model of the real plant. Commercial tools exist to model the behavioral model. These can be essentially divided into two classes: 1st class: Programming the behavioral model: Here the behavior is programmed completely in the form of equations or codes. For frequently used components Bib ¬ liotheken can exist. In principle, any behavior can be described in this way.
2. Klasse: 3D-basierte Modellierung des Verhaltensmodells: diese Werkzeuge kommen aus dem Bereich der 3D-Simulation, d. h. hier wird das statische 3D-CAD-Modell in das Werkzeug ge- laden. Im Simulationswerkzeug wird das Verhalten auf Basis der 3D-Geometrien modelliert. Die Modellierung erfolgt durch Einbau und Parametrierung vordefinierter Simulationselemente. Diese Werkzeuge eignen sich besonders zur Modellierung von geometriebasiertem Verhalten wie z. B. der Visualisierung von Bewegungen oder die Erzeugung von Sensorsignalen oder einer Greiferfunktionalität auf Basis eines Kollisionsereignisses von Geometrien. 2nd class: 3D-based modeling of the behavioral model: these tools come from the field of 3D simulation, i. H. Here, the static 3D CAD model is loaded into the tool. In the simulation tool, the behavior is modeled on the basis of the 3D geometries. The modeling takes place by installation and parameterization of predefined simulation elements. These tools are ideal for modeling geometry-based behaviors such as: Visualization of motions or generation of sensor signals or gripper functionality based on a collision event of geometries.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Erstellen eines Simulationsmodells eines me- chatronischen Systems bereitzustellen. The object of the invention is to provide an improved method for creating a simulation model of a mechatronic system.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1, den Computer gemäß Patentanspruch 11, das Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 12 und den Da¬ tenspeicher gemäß Patentanspruch 13 gelöst. The object of the invention is achieved by the method according to claim 1, the computer according to claim 11, the computer program product according to claim 12 and the space A, since ¬ according to claim. 13
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass das mechatronische System in ein elektrisches Simulationsmo¬ dell und in ein mechanisches Simulationsmodell unterteilt ist. Die Aufteilung des Verhaltensmodells auf zwei Simulati- onsmodelle ermöglicht eine im wesentlichen automatische Gene¬ rierung der Simulationsmodelle. Zudem kann die Funktionalität jedes Simulationsprogramms ideal genutzt werden. Das elektri¬ sche Simulationsmodell weist eine Schnittstelle auf, über die Daten mit dem mechanischen Simulationsmodell ausgetauscht werden können. An advantage of the method described is that the mechatronic system is divided into an electrical Simulationsmo ¬ dell and a mechanical simulation model. The division of the behavioral model in two simulation models allows a substantially automatic genes ¬ turing of the simulation models. In addition, the functionality of any simulation program can be used ideally. The electrical ¬ cal simulation model has an interface through which Data can be exchanged with the mechanical simulation model.
Vorzugsweise wird für eine virtuelle Inbetriebnahme das Ver- haltensmodell nicht mit einem Werkzeug der Klasse 1 oder 2 modelliert, sondern das elektrische Modell wird mit einem Si¬ mulationsmodell der Klasse 1 modelliert und das mechanische Modell wird mit einem Simulationsmodell der Klasse 2 model¬ liert. Die Simulationsmodelle werden zur Simulation bei- spielsweise durch eine Co-Simulation gekoppelt und tauschen zur Simulationszeit über Schnittstellen technische Werte und/oder Daten aus. Preferably, the comparison will keep model not modeled with a tool of class 1 or 2 for a virtual start-up, but the electrical model is modeled with a Si ¬ simulation model of the class 1 and the mechanical model is a simulation model of the class 2 model ¬ lines. For example, the simulation models are coupled by simulation using a co-simulation and exchange technical values and / or data via interfaces at the simulation time.
In einer weiteren Ausführungsform werden das mechanische Si- mulationsmodell in einem ersten Simulationsprogramm und das elektrische Simulationsmodell in einem zweiten Simulations¬ programm gerechnet. Die zwei Simulationsprogramme sind über eine Schnittstelle miteinander verbunden und können technische Werte und/oder Daten austauschen. Damit ist eine Co- Simulation der zwei Simulationsmodelle mögliche. In a further embodiment, the mechanical simulation model in a first simulation program, and the electrical simulation model are calculated in a second simulation ¬ program. The two simulation programs are connected via an interface and can exchange technical values and / or data. This makes a co-simulation of the two simulation models possible.
In einer weiteren Ausführungsform basiert das Modell des mechanischen Simulationsmodells im Wesentlichen auf Geometrie¬ daten eines 3D-CAD-Modells eines 3D-CAD Entwurfprogramms. In another embodiment, the model of the mechanical simulation model is substantially based on geometry data ¬ a 3D CAD model of a 3D CAD design program.
In einer weiteren Ausführungsform gibt das mechanische Simulationsmodell Daten an das elektrische Simulationsmodell oder an eine Steuerung weiter. Das elektrische Simulationsmodell gibt die Daten über die Schnittstelle an die Steuerung aus. In another embodiment, the mechanical simulation model passes data to the electrical simulation model or to a controller. The electrical simulation model outputs the data to the controller via the interface.
In einer weiteren Ausführungsform wird mit Hilfe des elektrischen Simulationsmodells und mit Hilfe des mechanischen Simu¬ lationsmodells ein Steuerprogramm getestet. Zudem kann eine Inbetriebnahme des mechatronischen Systems virtuell durchge- führt werden. Auf diese Weise ist eine einfache und zuverläs¬ sige Überprüfung sowohl des Steuerungsprogramms als auch des Aufbaus der elektrischen und der mechanischen Komponenten des mechatronischen Systems möglich. Dazu werden Steuerdaten zum Durchführen einer virtuellen Inbetriebnahme des mechatroni- schen Systems an das elektrische Simulationsmodell übergeben Das elektrische Simulationsmodell berechnet abhängig von den Steuerdaten einen Zustandsparameter des elektrischen Aktors. Das elektrische Simulationsmodell übergibt den berechneten Zustandsparameter des Aktors an das mechanische Simulations¬ modell. Das mechanische Simulationsmodell berechnet ein Ver¬ halten der mechanischen Komponente aufgrund des übergebenen Zustandsparameters des Aktors. Wenigstens ein Zustandsparame ter der mechanischen Komponente wird ermittelt. Der Zustands Parameter der mechanischen Komponente und/oder der Zustandsparameter des Aktors werden mit einem Vergleichswert verglichen. Aufgrund des Vergleichs kann eine korrekte Funktions¬ weise erkannt werden. Auf diese Weise kann sowohl eine kor¬ rekte Funktion des Steuerungsprogramms als auch ein funktio¬ nierender Aufbau des mechatronischen Systems überprüft werden . In another embodiment, a control program is tested by means of the electrical simulation model and using the mechanical Simu ¬ lationsmodells. In addition, commissioning of the mechatronic system can be carried out virtually. In this way, a simple and reliable ¬ sige review of both the control program and the structure of the electrical and mechanical components of the mechatronic system is possible. This will be tax data for Performing a Virtual Commissioning of the Mechatronic System Passing It to the Electrical Simulation Model The electrical simulation model calculates a state parameter of the electrical actuator depending on the control data. The electrical simulation model passes the calculated state parameters of the actuator to the mechanical simulation model ¬. The mechanical simulation model calculates a behavior of the mechanical component on the basis of the transferred state parameter of the actuator. At least one state parameter of the mechanical component is determined. The state parameter of the mechanical component and / or the state parameter of the actuator are compared with a comparison value. Due to the comparison, a correct functional ¬ way can be detected. In this way, both a cor ¬ rect function of the control program as well as a func ¬ alternating structure of the mechatronic system can be checked.
In einer weiteren Ausführungsform werden zwischen dem elektrischen Simulationsmodell und dem mechanischen Simulationsmo dell Daten über eine Positionsänderung des Aktors und Daten über eine Positionsänderung der mechanischen Komponente ausgetauscht. Somit wird mit Hilfe einer einfachen und zuverläs sigen Schnittstele zwischen dem elektrischen Simulationsmodell und dem mechanischen Simulationsmodell eine Gesamtsimu¬ lation des mechatronischen Systems ermöglicht. In a further embodiment, data is exchanged between the electrical simulation model and the mechanical simulation model via a position change of the actuator and data about a change in position of the mechanical component. Thus, using a simple and reliabil sigen section Tele between the electrical simulation model and the mechanical simulation model enables Gesamtsimu ¬ lation of mechatronic systems.
In einer weiteren Ausführungsform wird im mechanischen Simulationsmodell ein Sensor mit Hilfe eines Sensorkörpers simu¬ liert und eine Position der mechanischen Komponente durch ei ne Kollisionsüberwachung zwischen dem modellierten Sensorkör per und der ermittelten Bewegung der mechanischen Komponente erfasst. Dadurch ist eine einfache und zuverlässige Erfassun der Position der mechanischen Komponente möglich. In a further embodiment, a sensor using a sensor body is profiled in the simu ¬ mechanical simulation model, and detects a position of the mechanical component by ei ne collision detection between the modeled by Sensorkör and the determined movement of the mechanical component. As a result, a simple and reliable Erfassungsun the position of the mechanical component is possible.
In einer weiteren Ausführungsform sind wenigstens zwei mecha nische Simulationsmodelle zur Simulation vorgesehen, wobei sich die zwei mechanischen Simulationsmodelle in der Genauig¬ keit des Modells unterscheiden. Damit kann abhängig von der gewünschten Genauigkeit der Simulation eines der zwei mechanischen Simulationsmodelle ausgewählt werden. In a further embodiment, at least two mechanical simulation models are provided for simulation, wherein the two mechanical simulation models in the Genauig ¬ ness of the model differ. Thus, depending on the desired accuracy of the simulation, one of the two mechanical simulation models can be selected.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments which will be described in connection with the drawings.
Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung einer virtuellen Inbetriebnahmeumgebung, 1 shows a schematic representation of a virtual commissioning environment,
Figur 2 Verhaltensmodels der realen Anlage, Figur 3 Teile des mechanischen und des elektrischen Simulationsmodells, und Figure 2 behavioral models of the real plant, Figure 3 parts of the mechanical and electrical simulation model, and
Figur 4 einen Computer. Wie in Figur 1 dargestellt, umfasst ein Verhaltensmodell ei¬ ner realen Anlage das Verhalten von elektrischen Komponenten 2, sowie von mechanischen Komponenten 5, 6. Eine reale Anlage stellt ein mechatronisches System dar wie z. B. eine Werk¬ zeugmaschine oder eine Produktionsmaschine. Die elektrischen Komponenten 2 sind z. B. elektrische Schalter, elektrische Aktoren, Sicherungen usw. Als elektrische Aktoren können z. B. elektrische Motoren vorgesehen sein. Die mechanischen Komponenten 5, 6 können Werkzeuge wie z. B. Bearbeitungswerkzeu¬ ge oder GreifWerkzeuge usw. sein, die verwendete werden, um ein Werkstück zu bearbeiten oder zu bewegen. Figure 4 is a computer. As shown in Figure 1, a behavior model of a DNA ¬ ner real plant comprises the behavior of the electrical components 2, as well as mechanical components 5, 6. An actual system is a mechatronic system such. B. a work ¬ generating machine or a production machine. The electrical components 2 are z. As electrical switches, electrical actuators, fuses, etc. As electrical actuators z. B. electric motors may be provided. The mechanical components 5, 6 can tools such. B. Bearbeitungswerkzeu ¬ ge or gripping tools, etc., which are used to edit a workpiece or move.
Die im Stand der Technik bekannten Softwarewerkzeuge sind nicht geeignet, beide Simulationsmodelle besonders genau zu modellieren. Mit den Softwarewerkzeugen der Klasse 1 kann das elektrische/elektronische Verhalten gut beschrieben werden. Die Softwarewerkzeuge der Klasse 2, d. h. 3D-basierte Model¬ lierung des Verhaltensmodells, eignen sich besonders zur Mo- dellierung der Mechanik. Dies führt dazu, dass je nach Verwendung eines Softwarewerkzeugs Vereinfachungen in dem Teil¬ bereich vorgenommen werden, den sie nicht gut abdecken. In der Regel sind auch Anpassungen am Automatisierungsprojekt erforderlich. Die Modellbildung des Verhaltensmodells erfolgt in jedem Fall manuell. The software tools known in the state of the art are not suitable for both simulation models being particularly accurate model. Class 1 software tools can be used to describe electrical / electronic behavior. The software tools of class 2, ie 3D-based model ¬-regulation of the behavioral model, are particularly suitable for Mo model- ling of mechanics. This leads to simplifications are made in the part ¬ range depending on the use of a software tool, they cover not good. As a rule, adjustments to the automation project are also required. Modeling the behavioral model is done manually in each case.
Gemäß dem neuen Verfahren ist ein modulares Modell insbesondere für eine virtuelle Inbetriebnahme möglich. Dieses er¬ laubt sowohl eine detaillierte Modellierung des elektrischen Teilmodells sowie auch des mechanischen Teilmodells des Ver¬ haltensmodells. Das Modell ist so konzipiert, dass es im We¬ sentlichen automatisch aus vorhandenen Ergebnissen des Entwurfsprozesses für die reale Anlage d. h. das mechatronische System generiert werden kann. According to the new method, a modular model is possible, in particular for virtual commissioning. This he ¬ laubt both a detailed modeling of the electrical part of the model as well as the mechanical part of the model Ver ¬ hold model. The model is designed so that it can be automatically generated from existing results of the design process for the real plant that is the mechatronic system ¬ We sentlichen.
Eine Neuheit des beschriebenen Verfahrens besteht darin, durch eine geeignete Definition der Systemgrenze die zwei verwendeten Modelle im Wesentlichen automatisch und ohne großen Aufwand aus den Ergebnissen des Entwicklungsprozesses der realen Anlage generieren zu können und gleichzeitig die Funk¬ tionalität der oben genannten Simulationswerkzeuge optimal für eine virtuelle Inbetriebnahme nutzen zu können. A novelty of the method described is to generate the two models used essentially automatically without much effort from the results of the development process of the real plant by an appropriate definition of the system boundary, while the radio ¬ the above simulation tools ality optimal for virtual Commissioning to use.
Als Entwicklungsergebnisse des Entwicklungsprozesses stehen im Wesentlichen folgende Modelle zur Verfügung: ein SD-CAD- Modell. Die Mechanik einer realen Anlage wird mit einem 3D CAD Entwurfsprogramm als 3D-CAD-Modell entworfen. Im SD-CAD- Modell sind die Geometrie der mechanischen Komponenten des mechatronischen Systems beschrieben. Das mechanische Simula- tionsmodell wird manuell, aber mit geringem Aufwand, aufge¬ baut. Als 3D CAD Programm wird z.B. das Programm NX der Firma Siemens verwendet. Hier baut der Mechanikkonstrukteur die Anlage, d.h. das mechatronische System in 3D CAD auf. Das me- chatronische System wird als statisches Klötzchenmodell auf¬ gebaut, d.h. einzelne Komponenten können nicht gegen andere bewegt werden. Der Sensor/ Aktor ist zwar als 3D Geometrie dargestellt, diese hat aber keine Funktion - außer Visuali- sierung. Für die Erstellung des mechanischen Simulationsmodells muss das 3D Modell adaptiert werden. Dies ist auf Auf¬ gabe des Mechanikkonstrukteurs. Als Software hierfür wird z.B. NX Mechatronics Concept Designer (MCD) verwendet. NX Me- chatronics Concept Designer ist ein Modul des 3D CAD Pro- gramms NX und ist deshalb dem Mechanikkonstrukteur vertraut. D.h., die Modellierungsphilosophie ist dem Mechanikkonstruk¬ teur geläufig. Der Mechanikkonstrukteur schaltet also innerhalb des NX Programms von 3D CAD auf MCD Funktionalität um. Jetzt kann er direkt das existierende 3D CAD Modell ergänzen. Zum einen fügt der Mechanikkonstrukteur die Kinematiken der einzelnen Geometrien hinzu. Dabei werden z.B. Gelenke oder Verbindungen, die eine definierte Bewegung der einzelnen Geometrien des 3D CAD Modells gegeneinander ermöglichen, zwischen die einzelnen Geometrien eingefügt. As development results of the development process, the following models are essentially available: an SD-CAD model. The mechanics of a real plant are designed with a 3D CAD design program as a 3D CAD model. The SD-CAD model describes the geometry of the mechanical components of the mechatronic system. The mechanical simulation model is manually, but with little effort, be ¬ builds. As a 3D CAD program, for example, the program NX Siemens is used. Here the mechanic constructs the system, ie the mechatronic system in 3D CAD. The me- chatronische system is built as a static block model to ¬, that individual components can not be moved against others. Although the sensor / actuator is shown as 3D geometry, it has no function except visualization. To create the mechanical simulation model, the 3D model has to be adapted. This is due to ¬ reproducing the mechanical designer. The software used for this purpose is eg NX Mechatronics Concept Designer (MCD). NX Mechatronics Concept Designer is a module of the 3D CAD program NX and therefore familiar to the mechanical designer. Ie, the modeling philosophy is familiar to the Mechanikkonstruk ¬ thousand. The mechanic designer switches within the NX program from 3D CAD to MCD functionality. Now he can directly supplement the existing 3D CAD model. On the one hand, the mechanical designer adds the kinematics of the individual geometries. For example, joints or connections that allow a defined movement of the individual geometries of the 3D CAD model against each other are inserted between the individual geometries.
Zum anderen belebt der Mechanikkonstrukteur die aus dem CAD vorhandenen statischen 3D Geometrien der Sensoren und Aktoren zu echter Sensor-/ Aktor-Funktionalität. Dazu werden entspre¬ chende Funktionen den Sensoren und/oder Aktoren zugeordnet. Zudem werden die Sensoren und Aktoren des mechanischen Modells gemäß den entsprechenden Bezeichnungen des elektrischen Modells bezeichnet, die in der Regel den Bezeichnungen des Stromlaufplanes des Elektro-CAD entsprechen. Ein Sensor erhält z.B. die Funktionalität, dass bei einer Kollision mit einer Geometrie ein Wert erzeugt und an das elektrische Simu¬ lationsmodell und/oder die Steuerung ausgegeben wird. Ein Aktor erhält z.B. die Funktionalität, dass der Aktor eine Geo¬ metrie abhängig von einem übermittelten Zustandsparameter des Aktors für eine festgelegte Strecke bewegt und/oder in eine festgelegte Richtung und/oder für einen festgelegten Winkel dreht. Für die Bewegung und/oder Drehung können auch weitere Parameter wie. z.B. die Masse der Geometrie und/oder die Rei¬ bung oder andere Umwelteinflüsse berücksichtigt werden. Da das NX 3D CAD Programm und das NX MCD Programm miteinander verknüpft sind, geht auch bei nachträglichen Änderungen am CAD Modell nicht das mechanische Modell verloren. On the other hand, the mechanical designer revives the static 3D geometries of the sensors and actuators from the CAD to real sensor / actuator functionality. These entspre ¬ sponding functions are assigned to the sensors and / or actuators. In addition, the sensors and actuators of the mechanical model are designated according to the corresponding designations of the electrical model, which generally correspond to the designations of the circuit diagram of the electro-CAD. For example, a sensor receives the functionality that, for a collision produced by a geometry and a value is output to the electric Simu ¬ lationsmodell and / or the controller. For example, an actuator receives the functionality that the actuator moves a Geo ¬ geometry dependent on a transmitted state parameters of the actuator for a predetermined distance and / or rotates in a predetermined direction and / or for a predetermined angle. For the movement and / or rotation can also other parameters such as. For example, the mass of the geometry and / or the Rei ¬ exercise or other environmental factors are taken into account. Since the NX 3D CAD program and the NX MCD program are interlinked, even subsequent changes to the CAD model will not lose the mechanical model.
Des Weiteren sind im NX 3D CAD Programm die Sensoren als 3D- Objekte enthalten. Zudem kann ein Detektionsbereich eines Sensors im CAD Programm als 3D-Objekt modelliert werden. Bei¬ spielsweise kann ein Lichtstrahl einer Lichtschranke als Li- nie oder ein Detektionsbereich eines berührungslosen Sensors als 3D-Volumen realisiert werden. Die Detektion eines Körpers, d. h. einer mechanischen Komponente, durch den Sensor wird durch eine Kollisionsüberwachung zwischen dem Körper und dem als 3D-Objekt modellierten Detektionsbereich des Sensors überwacht. Zudem sind im 3D-CAD-Modell Masseeigenschaften ei¬ nes Körpers enthalten. Dazu wird einem Körper im CAD-System ein bestimmtes Material wie z. B. Eisen zugewiesen. Furthermore, the sensors are included as 3D objects in the NX 3D CAD program. In addition, a detection range of a sensor in the CAD program can be modeled as a 3D object. In ¬ play, a light beam of a light barrier as Li can never or a detection area of a non-contact sensor can be realized as a 3D volume. The detection of a body, ie a mechanical component, by the sensor is monitored by a collision monitoring between the body and the detection range of the sensor modeled as a 3D object. In addition ei ¬ nes body are included in the 3D CAD model mass properties. For this purpose, a body in the CAD system, a specific material such. As assigned to iron.
Als weiteres Entwicklungsergebnis des Entwicklungsprozesses der realen Anlage, d.h. des mechatronischen Systems stehen Stromlaufplane aus einem Elektro-CAD Entwurfsprogramm zur Verfügung. In den Stromlaufplanen ist das gesamte Verhalten der elektrischen/elektronischen Komponenten der realen Anlagen definiert. Dies beginnt damit, dass in den Stromlaufplä- nen sämtliche Sicherungsein- und Sicherungsausgänge einge¬ zeichnet sind. Die Bezeichnung der Steuerungsein- und Steuerungsausgänge auf den Stromlaufplänen stimmt mit der Bezeich¬ nung der Steuerungsein- und Steuerungsausgänge in einer Symboltabelle eines Automatisierungsprojektes überein. Damit ist die Schnittstellte zwischen realer bzw. virtueller Automati¬ sierungshardware und dem elektrischen Teilmodell eindeutig festgelegt. Des Weiteren sind in den Stromlaufplänen sämtliche elektrischen/elektronischen Komponenten enthalten. Die elektrische Verbindung der Komponenten untereinander geht aus der in den Stromlaufplänen abgelegten Verkabelung der elektrischen/elektronischen Komponenten hervor. Weitere Details über die Gewinnung des elektrischen Simulationsmodells aus den CAD Stromlaufplänen ist der Anmeldung der Anmelderin mit der Anmeldenummer PCT/EP/2012/071364 zu entnehmen, deren Inhalt hiermit durch Verweis eingefügt ist. As a further development result of the development process of the real plant, ie of the mechatronic system, circuit diagrams are available from an electro-CAD design program. In the circuit diagrams, the entire behavior of the electrical / electronic components of the real systems is defined. This begins with the fact that in the Stromlaufplä- nen all fuse cartridges and safety outputs turned ¬ records are. The name of the Steuerungsein- and control outputs to the circuit diagrams is consistent with the designations ¬ voltage of Steuerungsein- and control outputs in a symbol table of an automation project. So that the cutting Imagined between real and virtual automation ¬ sierungshardware and the electrical part model is clearly defined. Furthermore, the circuit diagrams contain all electrical / electronic components. The electrical connection of the components with each other is apparent from the stored in the circuit diagrams cabling of the electrical / electronic components. Further details about the acquisition of the electrical simulation model from the CAD circuit diagrams is the application of the applicant with the application number PCT / EP / 2012/071364, the contents of which are hereby incorporated by reference.
Als weiteres Entwicklungsergebnis des Entwicklungsprozesses steht ein Automatisierungsprojekt mit einer Symboltabelle zur Verfügung. Unter dem Begriff Automatisierungsprojekt werden die Hardware-Konfiguration, die Netzkonfiguration, das eigentliche Steuerungsprogramm sowie die Symboltabelle verstan¬ den . Another development result of the development process is an automation project with a symbol table. The term automation project hardware configuration, network configuration, the actual control program and the symbol table verstan ¬.
Figur 1 zeigt im oberen Bereich einen Wirkzusammenhang der realen Anlage. Es ist eine Steuerung 1 vorgesehen, die mit elektrischen Komponenten 2 in Verbindung steht. Ein Teil der elektrischen Komponenten 2 steht mit Aktoren 3 in Verbindung. Die Aktoren 3 wiederum stehen mit mechanischen Komponenten 5 in Verbindung. Die mechanischen Komponenten 5 können eine Wirkverbindung mit einer zweiten mechanischen Komponente 6 aufweisen. Die zweite mechanische Komponente 6 kann bei¬ spielsweise als Werkstück ausgebildet sein. Die erste mecha- nische Komponente kann beispielsweise als Bearbeitungswerk¬ zeug wie z. B. einer Fräse oder als Bewegungswerkzeug wie z. B. ein Greifarm ausgebildet sein. Zudem können Sensoren 4 vorgesehen sein. Die Sensoren 4 sind vorgesehen, um Positionen der mechanischen Komponenten 5, 6 erfassen. Die Sensoren 4 geben die Positionen der mechanischen Komponenten 5, 6 über elektrischen Komponenten 2 an die Steuerung 1 zurück. FIG. 1 shows in the upper area an operative connection of the real plant. It is provided a controller 1, which communicates with electrical components 2. A part of the electrical components 2 is connected to actuators 3 in connection. The actuators 3 in turn communicate with mechanical components 5. The mechanical components 5 may have an operative connection with a second mechanical component 6. The second mechanical component 6 may be game designed as workpiece at ¬. The first mechanical component, for example, as a machining ¬ convincing such. B. a milling machine or as a moving tool such. B. be formed a gripping arm. In addition, sensors 4 may be provided. The sensors 4 are provided to detect positions of the mechanical components 5, 6. The sensors 4 return the positions of the mechanical components 5, 6 to the controller 1 via electrical components 2.
Unter der schematischen Darstellung der realen Anlage ist in Figur 1 schematisch in Form von Blöcken eine virtuelle Inbe- triebnahmeumgebung dargestellt. Dabei werden die mechanischen Komponenten 5, 6 und die Sensoren 4 in Form eines mechanischen Modells 7 abgebildet. Die Aktoren und die elektroni¬ schen Komponenten werden als elektrisches Modell abgebildet. Das elektrische Modell 8 kann auch Sensoren 4 enthalten. Das elektrische Modell 8 und das mechanische Modell bilden einIn the schematic representation of the real system, a virtual commissioning environment is shown schematically in FIG. 1 in the form of blocks. In this case, the mechanical components 5, 6 and the sensors 4 are imaged in the form of a mechanical model 7. The actuators and electronic components ¬ rule are shown as electric model. The electrical model 8 may also include sensors 4. The electric model 8 and the mechanical model form
Verhaltensmodell des mechatronischen Systems der realen Anla¬ ge ohne die Steuerung. Abhängig von der gewählten Ausführungsform für die virtuelle Inbetriebnahme kann die Steuerung 1 auch mit dem tatsächlichen Steuerungsprogramm verwendet werden. Zudem kann in einer weiteren Ausführungsform die Steuerung 1 mit Hilfe eines Modells simuliert werden. Behavioral model of the mechatronic system of the real Appendices ¬ ge without the control. Depending on the chosen embodiment for virtual commissioning, the controller 1 can also be used with the actual control program. In addition, in a further embodiment, the controller 1 can be simulated with the aid of a model.
Wie oben beschrieben, ist im Stand der Technik kein Simulati- onswerkzeug in der Lage, das mechanische und das elektrische Modell 7,8 gleich detailliert zu modellieren. Deshalb wird im Stand der Technik je nach ausgewähltem Werkzeug, d.h. Simulationsmodell (Klasse 1 oder 2) entweder das mechanische Modell 7 oder das elektrische Modell 8 in der Regel stark verein- facht. As described above, in the prior art, no simulation tool is capable of modeling the mechanical and electrical models 7, 8 in exactly the same detail. Therefore, in the prior art, depending on the tool selected, i. Simulation model (class 1 or 2) either the mechanical model 7 or the electrical model 8 usually greatly simplified.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Modelle des Verhaltensmodells der realen Anlage. In den Modellen sind die wesentlichen Daten enthalten, die zur Modellbildung benö- tigt werden. Vergleicht man den benötigten Input der Teilmo¬ delle mit den Entwicklungsergebnissen des Entwicklungsprozes¬ ses, dann stellt man fest, dass die für das elektrische Mo¬ dell benötigten Informationen aus den Stromlaufplänen hervorgehen. Die für das mechanische Modell benötigten Informatio- nen gehen aus den 3D-CAD-Modellen hervor. FIG. 2 shows a schematic representation of the models of the behavioral model of the real plant. The models contain the essential data needed for modeling. Comparing the required input of Teilmo ¬ delle with the development results of Entwicklungsprozes ¬ ses, then it is found that the information required for the electric Mo ¬ dell apparent from the circuit diagrams. The information needed for the mechanical model comes from the 3D CAD models.
Wie in Figur 2 dargestellt, kann das Steuerungsprogramm für das mechatronische System für eine Simulation der virtuellen Inbetriebnahme auf der realen Steuerung 1 ablaufen. In einer Ausführungsform ist auch eine Einbindung einer Emulation der Steuerung 1 möglich. Damit kann das im Rahmen des Entwicklungsprozesses generierte Steuerungsprogramm unverändert für die Simulation der virtuellen Inbetriebnahme genutzt werden. Die für die virtuelle Inbetriebnahme benötigte Steuerung in- klusive dem Steuerungsprogramm liegt damit als Ergebnis aus dem Entwicklungsprozess vor und kann direkt verwendet werden. As shown in FIG. 2, the control program for the mechatronic system can run on the real controller 1 for a simulation of the virtual commissioning. In one embodiment, an integration of an emulation of the controller 1 is possible. Thus, the control program generated during the development process can be used unchanged for the simulation of virtual commissioning. The control required for virtual commissioning, including the control program, is thus available as a result of the development process and can be used directly.
Zur Modellierung des elektrischen Modells 8 kommt ein frei programmierbares Simulationswerkzeug vorzugsweise der Klasse 1 zum Einsatz. Das Modell kann aus den Daten der Stromlaufpläne eines Elektro-CAD Programms automatisch generiert wer¬ den. Details sind der oben genannten parallelen Anmeldung der Anmelderin zu entnehmen. Der zu generierende Detaillie- rungsgrad kann eingestellt werden. Das elektrische Modell kann automatisch aus den Stromlaufplanen generiert werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch andere Arten von elektrischen Modellen verwendet werden. To model the electric model 8, a freely programmable simulation tool, preferably of class 1, is used. The model can be automatically generated from the data of the circuit diagrams of an electrical CAD program ¬ to. Details can be found in the above-mentioned copending application of the applicant. The detail to be generated can be adjusted. The electrical model can be automatically generated from the circuit diagrams. Depending on the chosen embodiment, other types of electrical models may be used.
Das elektrische Modell 8 weist zwei Schnittstellen 10, 11 auf. Die erste Schnittstelle 10 dient der Verbindung zur Steuerung 1. Die zweite Schnittstelle 11 dient der Verbindung zum mechanischen Modell 7. Die zweite Schnittstelle 11 ermög- licht einen Austausch von Daten und Zustandsparametern der elektrischen und/oder mechanischen Komponenten zwischen dem elektrischen Modell 8 und dem mechanischen Modell 7. Das elektrische Modell 8 wird in einem ersten Simulationsprogramm simuliert und das mechanische Modell 7 wird ein einem zweiten Simulationsprogramm simuliert. Die zwei Simulationsprogramme werden parallel in einer Co-Simulation betrieben, wobei Daten und Werte untereinander ausgetauscht werden. The electrical model 8 has two interfaces 10, 11. The first interface 10 serves to connect to the controller 1. The second interface 11 is used to connect to the mechanical model 7. The second interface 11 allows an exchange of data and state parameters of the electrical and / or mechanical components between the electric model 8 and mechanical model 7. The electrical model 8 is simulated in a first simulation program and the mechanical model 7 is simulated to a second simulation program. The two simulation programs are operated in parallel in a co-simulation, where data and values are interchanged.
In dem in Figur 2 schematisch dargestellten System sind meh- rere mechanische Modelle 7 vorgesehen. Für die Ankopplung des elektrischen Modells 8 an die Steuerung 1 kommt eine kommerzielle Schnittstelle des Simulationswerkzeuges für das elekt¬ rische Teilmodell 8 zur Anwendung. Die erste Schnittstelle 10 kann beispielsweise mit Hilfe von Simba PRO/PNIO realisiert sein. Über die erste Schnittstelle 10 werden Steuerdaten und/oder Zustandsparameter z.B. einer mechanischen Komponente oder eines Aktors ausgetauscht. Die Daten können beispiels¬ weise über ein Standardsystem wie z. B. einen Profibus DP oder Profinet mit der Steuerung 1 ausgetauscht werden. In the system shown schematically in Figure 2 several mechanical models 7 are provided. For the coupling of the electric model 8 to the controller 1, a commercial interface of the simulation tool for the electric ¬ partial sub-model 8 is used. The first interface 10 can be realized, for example, with the aid of Simba PRO / PNIO. Control data and / or state parameters, for example, of a mechanical component or of an actuator are exchanged via the first interface 10. The data can be ¬ example via a standard system such. B. a Profibus DP or Profinet be replaced with the controller 1.
Die Steuerung 1 verfügt über eine Symboltabelle, eine Hard¬ warekonfiguration, eine Schnittstelle zum Austauschen von Steuerdaten und/oder Zustandsparameter, eine Steuerlogik und eine Netzwerkkonfiguration. Weiterhin kann die Steuerung 1 über ein Submodell eines virtuellen Kommissionsmodells verfü¬ gen . Für eine Parametrierung der ersten Schnittstelle wird die Symboltabelle verwendet. Diese liegt aus dem Automatisie¬ rungsprojekt vor. Hierzu wird eine Datei in die erste The controller 1 has a symbol table, a hard ware configuration ¬, an interface for exchanging control data and / or state parameters, a control logic and a network configuration. Further, the controller may Availability checked ¬ gen 1 via a sub-model of a virtual model Commission. The symbol table is used to parameterize the first interface. This is available from the automation ¬ insurance project. This will be a file in the first
Schnittstelle 10 eingelesen, die die Informationen über die Schnittstellen der Steuerung 1 und des elektrischen Modells beinhaltet . Interface 10, which includes the information about the interfaces of the controller 1 and the electrical model.
Für die Beschreibung des geometrischen Aufbaus des mechatro- nischen Systems und zum Aufbau des mechanischen Modells 7 ist eine Vielzahl verschiedener kommerzieller Simulationswerkzeuge bekannt. Hierzu zählen z. B. 3D-Viewer, Mehrkörpersimula- tionsmodelle oder 3D-basierte virtuelle Inbetriebnahmepro¬ gramme. Die entsprechend dem beschriebenen Verfahren durch den Mechanikkonstrukteur ergänzten Simulationswerkzeuge kön- nen je nach Aufgabenstellung parallel in die Simulationsumge¬ bung integriert werden. Das heißt, jedes mechanische Simula¬ tionsmodell kann zur Simulationslaufzeit in der jeweiligen Simulationssoftware berechnet werden. Zudem kann abhängig von der gewünschten Genauigkeit eines der mechanischen Modelle für die Simulation ausgewählt werden. Durch einen Simulationsbus, der für die zweite Schnittstelle 11 vorgesehen ist, können das elektrische Modell und das mechanische Modell un¬ tereinander zu festen Zeitpunkten Werte und/oder Daten austauschen . For the description of the geometric structure of the mechatronic system and for the construction of the mechanical model 7, a multiplicity of different commercial simulation tools are known. These include z. B. 3D viewer Mehrkörpersimula- operation models or 3D-based virtual Inbetriebnahmepro ¬ programs. The according to the method described complemented by the mechanics designer simulation tools kön- NEN be integrated into the simulation Conversely ¬ bung parallel depending on the task. That is, each mechanical Simula ¬ tion model can be computed for the simulation running time in the respective simulation software. In addition, one of the mechanical models for the simulation can be selected depending on the desired accuracy. By a simulation bus, which is provided for the second interface 11, the electrical model and the mechanical model can replace fixed times un ¬ behind the other values and / or data.
Den mechanischen Simulationsmodellen ist gemeinsam, dass die Modellbildung auf 3D-Geometriedaten von SD-CAD- Entwurfsprogrammen basiert. Daher können die mechanischen Simulationsmodelle von 3D-CAD-Modellen, d. h. den Daten von SD- CAD Entwurfsprogrammen abgeleitet werden. The common feature of the mechanical simulation models is that the modeling is based on 3D geometry data from SD-CAD design programs. Therefore, the mechanical simulation models of 3D CAD models, i. H. data derived from SD-CAD design programs.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, wird im Rahmen des neuen vor¬ geschlagenen Verfahrens ein 3D-basiertes Simulationswerkzeug zur Beschreibung des mechanischen Modells 7 verwendet. Der Zusammenhang zwischen dem 3D-CAD-Modell und einer davon automatisch abgeleiteten Funktionalität für das mechanische Mo¬ dell 7 wird im Folgenden näher erläutert: Für eine dreidimensionale Visualisierung im mechanischen Teilmodell 7 wird eine dreidimensionale Geometrie aus einem 3D-CAD-Entwurfsprogramm importiert. Das 3D-CAD-Entwurfsprogramm wird dazu verwendet, um die mechanischen Komponenten der realen Anlage zu entwerfen. Die dreidimensionale Geometrie der mechanischen Kompo- nenten liegt z. B. in einem JT-Format vor. As shown in Figure 2, under the new beaten before ¬ method, a 3D-based simulation tool for the description of the mechanical model 7 is used. The relationship between the 3D CAD model and one of them automatically derived functionality for mechanical Mo ¬ dell 7 is explained in more detail below: For a three-dimensional visualization in the mechanical part model 7, a imported three-dimensional geometry from a 3D CAD design program. The 3D CAD design program is used to design the mechanical components of the real plant. The three-dimensional geometry of the mechanical components is z. In a JT format.
Für die Realisierung der Aktorik im mechanischen Modell 7 wird eine Kinematik des dreidimensionalen CAD-Modells in die Simulationsoftware (Klasse 2) übertragen. Beispielsweise wird ein Antriebselement im mechanischen Modell verwendet, um die Bewegung eines Aktors, z. B. als Elektromotor der realen Anlage umzusetzen. Das Antriebselement erhält über eine For the realization of the actuators in the mechanical model 7, a kinematics of the three-dimensional CAD model is transferred to the simulation software (class 2). For example, a drive element is used in the mechanical model to control the movement of an actuator, e.g. B. implement as an electric motor of the real plant. The drive element receives over a
Schnittstelle vom elektrischen Modell 8 eine Weg- oder Win¬ kelinformation. Die Zuordnung des Schnittstellensignals zum Aktor erfolgt über die Bezeichnung des Aktors. Das eigentli¬ che physikalische Motormodell des Aktors ist im elektrischen Modell 8 enthalten. Dazu wird aus dem 3D-CAD-Modell die Be¬ zeichnung des Antriebselements gemäß einer Bezeichnung aus einer Sensor-Aktor-Liste entnommen. Interface of the electric model 8 a way or win ¬ kelinformation. The assignment of the interface signal to the actuator via the name of the actuator. The eigentli ¬ che physical engine model of the actuator is included in the electric model 8. For this purpose, the Be ¬ drawing of the drive element according to a name from a sensor-actuator list is taken from the 3D CAD model.
Die Sensorik des mechanischen Modells 7 wird auf Basis von Kollisionsrechnungen realisiert. Wie bereits beschrieben, verfügt die Software über eine Funktionalität, geometrische Körper auf Kollisionen zu überwachen. Im Falle einer Kollisi- on zweier Körper bzw. Komponenten wird ein Ereignis generiert. Dieses kann über eine Schnittstelle als Sensorsignal nach außen gegeben werden. Um diese Funktionalität für einen Sensor verwenden zu können, muss z. B. von einer Lichtschranke der Lichtstrahl als Linie oder von einem berührungslosen Sensor der Detektionsbereich als 3D-Geometrie modelliert und auf Kollision überwacht werden. Der Sensor kann auf Basis der Bezeichnung und der Geometrieinformation aus dem dreidimensionalen CAD-Modell generiert werden. Somit werden als Daten aus dem 3D-CAD-Modell ein Detektionsbereich als 3D-Geometrie z. B. eine Linie oder ein 3D-Volumenkörper übernommen. Zudem wird für die Geometrie eine Bezeichnung gemäß einer Sensor- Aktor-Liste verwendet, die für das mechanische Modell 7 und das elektrische Modell 8 gleich ist. Für die Funktionalität des Greifens einer mechanischen Kompo¬ nente im mechanischen Modell wird dieselbe Funktionalität wie bei der Berechnung eines Sensorsignals auf Basis einer Kolli- sionsrechnung verwendet. Allerdings wird bei der Kollision eine Art Magneteffekt verwendet, durch den die kollidierten Körper aneinander kleben bleiben. Wird z. B. ein Greifarm zum Erfassen eines Werkstückes verwendet, so erkennt das mechani¬ sche Modell 7 eine Kollision des Greifarms mit dem Werkstück. Anschließend wird das Werkstück durch den Magneteffekt am Greifarm festgehalten und bei der weiteren Bewegung des The sensor technology of the mechanical model 7 is realized on the basis of collision calculations. As already described, the software has a functionality to monitor geometric bodies for collisions. In the case of a collision of two bodies or components, an event is generated. This can be given to the outside via an interface as a sensor signal. To use this functionality for a sensor, z. B. of a light barrier of the light beam as a line or by a non-contact sensor, the detection area as a 3D geometry modeled and monitored for collision. The sensor can be generated from the three-dimensional CAD model based on the name and geometry information. Thus, as data from the 3D CAD model, a detection area as 3D geometry z. B. adopted a line or a 3D solid. In addition, a designation according to a sensor-actuator list that is the same for the mechanical model 7 and the electrical model 8 is used for the geometry. For the functionality of a mechanical gripping ¬ compo nent in the mechanical model of the same functionality as in the calculation of a sensor signal based on a colli- sion bill is used. However, in the collision, a kind of magnetic effect is used by which the collided bodies stick to each other. If z. B. a gripping arm for detecting a workpiece used, the mechanical ¬ cal model 7 detects a collision of the gripper arm with the workpiece. Subsequently, the workpiece is held by the magnetic effect on the gripper arm and in the further movement of the
Greifarms mitbewegt. Das Element kann auf Basis der Bezeich¬ nung und der Geometrieinformationen aus dem dreidimensionalen CAD-Programm generiert werden. Gripping arm moved. The element can be generated based on the identifiers ¬ voltage and the geometry information from the three-dimensional CAD program.
Für die Funktionalität des Bewegens werden im mechanischen Modell 7 die gleichen Daten wie für das Greifen aus dem SD- CAD-Modell verwendet. Als Schnittstelle zwischen dem mechanischen Modell 7 und dem elektrischen Modell 8 werden die Sensorik und die Aktorik verwendet. Von der Seite der Sensorik, d. h. von der Seite der mechanischen Komponente werden Positionswerte beispiels¬ weise als analoge Werte und/oder binäre Sensorsignale an das elektrische Modell übertragen. Von der Seite der Aktorik, d. h. vom elektrischen Modell 8 werden zum mechanischen Modell 7 Lage- und/oder Winkelinformationen übertragen. Das eigentliche physikalische Modell wird im elektrischen Modell 8 ge¬ rechnet, d. h. das elektrische und/oder elektronische Verhal- ten der elektrischen/elektronischen Komponenten 2 der realen Anlage. Für eine eindeutige Identifikation der Aktor- und Sensorschnittstelle zwischen dem elektrischen Modell 8 und dem mechanischen Modell 7 dienen die gleichen Namen auf der Seite des 3D-CAD-Modells und auf der Stromlaufbahnseite gemäß der Sensor-Aktor-Liste. Durch die Beschränkung auf den ge¬ nannten Signalaustausch zwischen der Aktorik und der Sensorik liegen alle Informationen für das mechanische Modell im SD- CAD-Entwurfsprogramm vor. Für die zweite Schnittstelle 11 zwischen dem mechanischen Modell 7 und dem elektrischen Modell 8 wird beispielsweise eine kommerzielle OPC- Schnittstelle verwendet. Diese kann aufgrund der gemeinsamen Sensor-Aktor-Liste des elektrischen Modells und des mechani- sehen Modells automatisch parametriert werden. For the functionality of moving, the same data is used in mechanical model 7 as for gripping from the SD-CAD model. As an interface between the mechanical model 7 and the electrical model 8, the sensors and the actuators are used. From the side of the sensor, ie from the side of the mechanical component position values ¬ example, as analog values and / or binary sensor signals are transmitted to the electrical model. From the side of the actuators, ie the electric model 8 7 position and / or angle information is transmitted to the mechanical model. The actual physical model is calculated ¬ ge in the electrical model 8, that the electrical and / or electronic behavior th of the electrical / electronic components 2 of the real plant. For a unique identification of the actuator and sensor interface between the electric model 8 and the mechanical model 7, the same names are used on the side of the 3D CAD model and on the circuit side according to the sensor-actuator list. The restriction to the ge ¬ called signal exchange between the actuators and sensors are all the information for the mechanical model in SD CAD design program. For the second interface 11 between the mechanical model 7 and the electric model 8, for example, a commercial OPC interface is used. This can be parameterized automatically based on the common sensor / actuator list of the electrical model and the mechanical model.
Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass ein virtuelles Inbetriebnahmemodell, und/oder das elektri¬ sche/elektronische Model und/oder das mechanische Modell und die Schnittstellen dazwischen im Wesentlichen automatisch aus Ergebnissen des Entwicklungsprozesses generiert werden kön¬ nen. Im Gegensatz zum Stand der Technik entspricht sowohl das automatisch generierte elektrische Modell 8 inhaltlich 1:1 dem Stromlaufplan als auch ist das mit geringem manuellen Aufwand erstellte mechanische Modell 7 mit dem mechanischen 3D CAD Entwurfsplan identisch. Sowohl der Stromlaufplan als auch der 3D CAD Entwurfsplan stellen Entwicklungsdokumente dar, die beim Entwurf einer realen Anlage erstellt werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Herkunft der für die Mo¬ dellbildung benötigten Daten in den Ergebnissen des Entwicklungsprozesses identifiziert werden können und eine Methode beschrieben wird, um die Umsetzung zu realisieren. Zur Modellierung des virtuellen Inbetriebnahmemodells kommen kommer- zielle Simulationswerkzeuge zum Einsatz. Die zugehörigen elektrischen und mechanischen Teilmodelle werden im Wesentlichen automatisch generiert. An advantage of the method described consists in that a virtual start-up model and / or the electrical ¬ cal / electronic model and / or the mechanical model and the interfaces between them are essentially automatically generated from the result of the development process Kgs ¬ NEN. In contrast to the prior art, both the automatically generated electrical model 8 corresponds in terms of content 1: 1 to the circuit diagram, and the mechanical model 7 created with little manual effort is identical to the mechanical 3D CAD design plan. Both the circuit diagram and the 3D CAD design plan represent development documents that are created when designing a real plant. This offers the advantage that the origin of the data needed for the Mo ¬ dell education can be identified in the results of the development process and describes a method to realize the implementation. To simulate the virtual commissioning model, commercial simulation tools are used. The associated electrical and mechanical submodels are generated essentially automatically.
Die Modellbildung erfolgt meist parallel zum eigentlichen Entwicklungsprozess der realen Anlage. Für die Modellbildung besorgt sich der Simulationsingenieur den aktuellen Entwicklungsstand. Die der Modellbildung zugrundeliegenden Entwicklungsergebnisse (Artefakte) werden während der Modellbildung nicht eingefroren. Im Gegenteil unterliegen die Entwicklungs- ergebnisse weiteren Änderungen. Ein Problem der manuellen Modellbildung besteht darin, Simulationsmodell und die Entwick¬ lungsdaten konsistent zu halten. Auch dieses Problem wird durch die automatische Modellgenerierung reduziert. Für die automatische Modellgenerierung werden die existierenden Entwicklungsergebnisse (Artefakte) wie z. B. die 3D-CAD-Daten des 3D-CAD-Entwurfprogramms des Entwicklungsprozesses heran¬ gezogen. Somit ist eine Konsistenz zwischen den Entwicklungs- ergebnisse und dem Simulationsmodell gewährleistet. Modeling usually takes place parallel to the actual development process of the real plant. For modeling, the simulation engineer takes care of the current state of development. The developmental results (artifacts) underlying the modeling are not frozen during modeling. On the contrary, the development results are subject to further changes. A problem of manual modeling is to keep the simulation model and the development ¬ development data consistent. This problem is also reduced by the automatic model generation. For the automatic model generation, the existing development results (artifacts) such. B. zoom the 3D CAD data of the 3D CAD design program of the development process pulled ¬. This ensures consistency between the development results and the simulation model.
Figur 2 zeigt mehrere Simulationsmodelle, einen 3D-Viewer 14, ein geometriebasiertes Verhaltensmodell 13, und ein weiteres mechanisches Simulationsmodell 15, die über die zweite FIG. 2 shows a plurality of simulation models, a 3D viewer 14, a geometry-based behavioral model 13, and another mechanical simulation model 15, which is based on the second
Schnittstelle 11 mit dem elektrischen Teilmodell 8 in Verbin¬ dung stehen. Die drei mechanischen Simulationsmodelle 13, 14, 15 unterscheiden sich beispielsweise in der Genauigkeit und/oder in den berechneten Parametern. Der 3D-Viewer kann beispielsweise eine dreidimensionale Geometrie und ein kine- matisches Verhalten liefern. Dies kann beispielsweise mit ei¬ nem Maschinensimulator durchgeführt werden. Die geometriebasierte Verhaltensimulation 13 kann beispielsweise eine SD- Geometrie berechnen, Positionen und Stopppositionen, Übergabepositionen erfassen, eine Geschwindigkeit oder Beschleuni- gung oder Bewegung auch unter Berücksichtigung einer Masse berechnen. Zudem können verschiedene Sensortypen berücksichtigt werden. Bekannte Programme sind Tecnomatix Process Simu- late Comissioning und NX Mechatronics Concept Designer. Für die Erstellung einer realen und/oder virtuellen Steuerung 1 wird die für das mechatronische System, d. h. die reale An¬ lage vorgesehene Steuersoftware verwendet. Zur Erstellung der ersten Schnittstelle 10 wird eine Symboltabelle des Automati¬ sierungsprojektes verwendet. Zur Erstellung des elektrischen Modells 8 werden die Stromlaufplane verwendet. Zur Erstellung der zweiten Schnittstelle 11 werden die Sensor- und Aktorliste und die Bezeichnung der Sensoren und Aktoren in den SD- CAD-Modellen verwendet. Für die Erstellung des mechanischen Modells 7 wird ein 3D-CAD-Modell aus einem SD-CAD- Entwurfsprogamm verwendet. Interface 11 with the electrical submodel 8 in conjunction ¬ tion. The three mechanical simulation models 13, 14, 15 differ for example in accuracy and / or in the calculated parameters. For example, the 3D viewer can provide three-dimensional geometry and kinetic behavior. This can be done, for example, with a machine simulator . The geometry-based behavioral simulation 13 can, for example, calculate an SD geometry, detect positions and stop positions, transfer positions, calculate a speed or acceleration or movement even taking into account a mass. In addition, different sensor types can be considered. Known programs include Tecnomatix Process Simultaneous Comissioning and NX Mechatronics Concept Designer. Mechatronic for the system is to create a real and / or virtual controller 1, that is the real situation at ¬ used provided control software. To establish the first interface 10, a symbol table of the automation ¬ sierungsprojektes is used. To create the electrical model 8, the circuit tarpaulins are used. To create the second interface 11, the sensor and actuator list and the designation of the sensors and actuators in the SD-CAD models are used. To create the mechanical model 7, a 3D CAD model from an SD CAD design program is used.
Die Steuerung 1 verfügt über die Symboltabelle, in der sämt¬ liche Ein-/Ausgangssignale zum elektrischen Modell 8 festge- legt sind. In analoger Weise sind die Eingangs- und Ausgangs¬ signale des elektrischen Modells 8 zur Steuerung 1 in der Symboltabelle festgelegt. Sowohl die Steuerung 1 als auch das elektrische Modell 8 verfügen über die gleiche Symboltabelle. Damit kann eine eindeutige Zuordnung der Ein-/ Ausgangsdaten zwischen der Steuerung 1 und dem elektrischen Teilmodell durchgeführt werden. The controller 1 has the symbol table in which SämT ¬ Liche input / output signals to the electrical model 8 fixed lays are. In an analogous manner, the input and output ¬ signals of the electric model 8 to the controller 1 are set in the symbol table. Both the controller 1 and the electric model 8 have the same symbol table. This allows an unambiguous assignment of the input / output data between the controller 1 and the electrical submodel to be performed.
Die geometrischen Elemente, die von den 3D-CAD- Simulationsprogrammen für das mechanische Modell zur Verfü¬ gung gestellt werden, sind noch nicht mit einer Bezeichnung versehen. Bei der Übernahme der Daten müssen die einzelnen Elemente der Geometriedaten der 3D-CAD-Modelle d. h. die ein¬ zelnen Körper und Wirkelemente wie z. B. Antriebe und Gelenke durch einen Programmierer den entsprechenden Schnittstellen, d. h. den zusammenwirkenden Körpern manuell zugeordnet werden. Auf der Seite des elektrischen Modells ist beispielswei¬ se ein erster Aktor vorgesehen. Dem ersten Aktor des elektrischen Modells ist ein Antrieb des mechanischen Modells zuge- ordnet. Der Antrieb ist ein Wirkelement, das eine festgelegte Bewegung eines geometrischen Körpers des mechanischen Modells durchführt. Die Bezeichnungen für die Komponenten des mechanischen Modells werden manuell aus dem elektrischen Modell entnommen und den entsprechenden Komponenten des mechanischen Modells zugeordnet. The geometric elements that are provided by the 3D CAD simulation programs for the mechanical model for Availability checked ¬ supply have not yet been provided with a label. When transferring the data, the individual elements of the geometric data of 3D CAD models ie a ¬ individual body and active elements such need. B. drives and joints by a programmer the corresponding interfaces, ie the cooperating bodies are assigned manually. On the side of the electrical model beispielswei ¬ se, a first actuator is provided. The first actuator of the electrical model is assigned a drive of the mechanical model. The drive is an active element that performs a fixed movement of a geometric body of the mechanical model. The designations for the components of the mechanical model are taken manually from the electrical model and assigned to the corresponding components of the mechanical model.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform liefern die SD- CAD-Programme nur Geometriedaten für geometrische Körper. Zur Umsetzung in ein Modell für eine bewegliche Komponente müssen entsprechende Gelenke, Antriebe oder Sensoren manuell einge¬ fügt werden. Die Antriebe geben Bewegungen in wenigstens ei¬ ner von drei Raumrichtungen vor. Zudem können auch Drehbewegungen mit Hilfe der Antriebe realisiert werden. Die Gelenke geben Bewegungsmöglichkeiten zweier über das Gelenk verbunde- ner mechanischer Komponenten d. h. geometrischer Körper in wenigstens einer Dimension vor. Zudem können die Gelenke auch Drehungen zwischen den mechanischen Komponenten ermöglichen. Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung Teile eines mechanischen Modells 7 und eines elektrischen Modells 8. Da¬ bei ist ein Sensor 40 in Form eines dreidimensionalen Balkens realisiert. Zudem ist eine mechanische Komponente in Form ei- nes Werkstückes 41 dargestellt. Das Werkstück ist über ein Gelenk 42 mit einer Werkbank 43 verbunden. Das Gelenk 42 ermöglicht eine lineare Verschiebung des Werkstückes 41 gegen¬ über der Werkbank 43. Weiterhin ist ein Antrieb 44 vorgesehen, der in Wirkverbindung mit dem Werkstück 41 steht. Auf der linken Seite ist ein Teil des elektrischen Modells darge¬ stellt. Dabei ist ein Aktor 45 vorgesehen, der von der Steuerung über einen Eingang 46 Steuerparameter erhält. Entsprechend der Ansteuerung berechnet das erste Simulationsprogramm mit dem elektrischen Modell 8 in dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel eine Bewegung des Aktors 45. Die Bewegung des Aktors kann eine Längsbewegung und/oder eine Drehbewegung sein, die eine neue Position und/oder Geschwindigkeit des Ak¬ tors bewirkt. Die berechnete Bewegung und/oder die neue Posi¬ tion und/oder die berechnete Geschwindigkeit des Aktors stellt einen Zustandsparameter des Aktors dar. Das erste Si¬ mulationsprogramm gibt den berechneten Zustandsparameter des Aktors an das zweite Simulationsprogramm. Das zweite Simula¬ tionsprogramm ordnet den übergebenen Zustandsparameter des Aktors 45 dem Antrieb 44 des mechanischen Modells 7 zu und berechnet z.B. abhängig von dem übergebenen Zustandsparameter des Aktors 45 mit dem mechanischen Modell 7 eine Bewegung des Werkstücks 41 durch den Antrieb 44 in Richtung auf den Sensor 40, der eine Lichtschranke darstellt. Die Bewegung des Werk¬ stücks 41, d.h. die Bewegungsrichtung und/oder die neue Posi- tion und/oder die Geschwindigkeit des Werkstückes 41 stellt einen Zustandsparameter des Werkstückes, d.h. einer mechanischen Komponente dar. Das zweite Simulationsprogramm übergibt den Zustandsparameter des Werkstücks 41 an das erste Simula¬ tionsprogramm und/oder an die Steuerung. Das erste Simulati- onsprogramm übergibt den Zustandsparameter des Werkstückes 41 und/oder den Zustandsparameter des Aktors an die Steuerung. Abhängig von der berechneten Bewegung des Werkstückes 41 berechnet zudem das zweite Simulationsprogramm eine Kollision des Werkstücks 41 mit dem Sensor 40. Die Kollision wird an das erste Simulationsprogramm und vom ersten Simulationspro- gramm an die Steuerung 1 weiter gegeben. In einer weiterenDepending on the chosen embodiment, the SD-CAD programs only provide geometry data for geometrical bodies. To implement in a model for a movable component corresponding joints, drives or sensors must be manually ¬ adds. The drives provide movement in at least ei ¬ ner of three directions in space before. In addition, rotational movements can be realized with the help of the drives. The joints provide possibilities of movement of two mechanical components connected via the joint, ie geometric bodies in at least one dimension. In addition, the joints can also allow rotations between the mechanical components. Figure 3 shows a schematic representation of parts of a mechanical model 7 and 8. Since an electrical model ¬ at a sensor 40 is realized in the form of a three-dimensional bar. In addition, a mechanical component in the form of a workpiece 41 is shown. The workpiece is connected via a hinge 42 with a workbench 43. The joint 42 allows a linear displacement of the workpiece 41 against ¬ over the workbench 43. Furthermore, a drive 44 is provided, which is in operative connection with the workpiece 41. On the left side is a part of the electrical model Darge ¬ represents. In this case, an actuator 45 is provided which receives control parameters from the controller via an input 46. According to the driving, the first simulation program with the electrical model 8 calculates, in the illustrated exemplary embodiment, a movement of the actuator 45. The movement of the actuator can be a longitudinal movement and / or rotational movement, which is a new position and / or speed of the Ak ¬ tors causes. The calculated amount of movement and / or the new Posi ¬ tion and / or the calculated speed of the actuator is a state parameter of the actuator. The first Si ¬ mulationsprogramm outputs the calculated state parameters of the actuator to the second simulation program. The second Simula ¬ tion program assigns the transferred state parameters of the actuator 45 to the drive 44 of the mechanical model 7 and calculates, for example, depending on the given status parameter of the actuator 45 with the mechanical model 7 is a movement of the workpiece 41 by the drive 44 in the direction of the sensor 40, which represents a photoelectric barrier. The movement of the ¬ piece 41, that is, the movement direction and / or the new position-and / or the speed of the workpiece 41 represents a state parameter of the workpiece, that is a mechanical component. The second simulation program transfers the state parameters of the workpiece 41 to the first Simula ¬ tion program and / or to the controller. The first simulation program transfers the state parameter of the workpiece 41 and / or the state parameter of the actuator to the controller. In addition, depending on the calculated movement of the workpiece 41, the second simulation program calculates a collision of the workpiece 41 with the sensor 40. The collision is forwarded to the first simulation program and from the first simulation program to the controller 1. In another
Ausführung kann die Kollision vom zweiten Simulationsprogramm auch direkt an die Steuerung übermittelt werden. Execution, the collision from the second simulation program can also be transmitted directly to the controller.
Die Steuerung 1 kann über Steuerparameter verfügen, mit denen eine reale Anlage in Betrieb genommen werden kann. Zudem verfügt die Steuerung 1 über Vergleichsdaten für Zustandsparame- ter der realen Anlage in Abhängigkeit von bestimmten Steuerparametern. Durch einen Vergleich der nach Vorgabe bestimmter Steuerparameter von der Simulationssoftware, d.h. von dem ersten und/oder dem zweiten Simulationsprogramm zurück gemeldeten Zustandsparameter der Aktoren und/oder mechanischen Komponenten kann eine korrekte Funktion der simulierten Anlage überprüft werden. Figur 4 zeigt einen Computer 20 mit einem Datenspeicher 21.The controller 1 can have control parameters with which a real system can be put into operation. In addition, the controller 1 has comparison data for state parameters of the real plant as a function of certain control parameters. By comparing the default control parameters from the simulation software, i. From the first and / or the second simulation program reported back state parameters of the actuators and / or mechanical components, a correct function of the simulated system can be checked. FIG. 4 shows a computer 20 with a data memory 21.
Der Computer 20 und der Datenspeicher 21 sind ausgebildet, um wenigstens eine der verschiedenen Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens auszuführen. Dazu ist ein Computerpro¬ gramm mit Programmcodemitteln im Datenspeicher 21 abgelegt, um das Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit des Computers 20 abläuft. The computer 20 and the data memory 21 are configured to perform at least one of the various embodiments of the described method. For this purpose a Computerpro ¬ program is stored with program code means in the data memory 21 to carry out the method when the computer program runs on a computing unit of the computer 20th
Zudem ist ein Computerprogrammprodukt 22 vorgesehen, auf dem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln abgespeichert ist, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist, um wenigs¬ tens eine Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit eines Computers 20 abläuft. In addition, a computer program product 22 is provided, on which a computer program is stored comprising program code means, wherein the computer program is adapted to Wenig ¬ least perform one embodiment of the described method when the computer program runs on a computing unit of a computer 20th
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples. and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Erstellen eines Simulationsmodells für ein mechatronisches System mit wenigstens einem elektri¬ schen Aktor und mit wenigstens einer mechanischen Komponente, wobei der Aktor und die mechanische Komponente in mechanischer Wirkverbindung miteinander stehen, wobei der Aktor abhängig von einem Steuersignal die mechanische Kom¬ ponente bewegt, wobei ein elektrisches Simulationsmodell vorgesehen ist, wobei das elektrische Simulationsmodell das elektrische Verhalten und das Bewegungsverhalten des Aktors abbildet, und wobei ein mechanisches Simulationsmo¬ dell vorgesehen ist, wobei das mechanische Simulationsmo¬ dell das Verhalten der mechanischen Komponente unter Einwirkung des Aktors abbildet, wobei das elektrische und das mechanische Simulationsmodell über eine erste Schnittstel¬ le miteinander verbunden sind. 1. A method for creating a simulation model for a mechatronic system with at least one electric ¬ 's actuator and with at least one mechanical component, wherein the actuator and the mechanical component are in mechanical operative connection with each other, wherein the actuator depending on a control signal, the mechanical Kom ¬ component moves, whereby an electrical simulation model is provided, wherein the electrical simulation model depicting the electrical behavior and the movement behavior of the actuator, and wherein a mechanical Simulationsmo ¬ is dell provided, the mechanical Simulationsmo ¬ dell depicting the behavior of the mechanical component under the action of the actuator, wherein the electrical and the mechanical simulation model are connected to each other via a first interface of the ¬ le.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mechanische Simulationsmodell aus den Geometriedaten eines 3D CAD Ent¬ wurfsprogramms erstellt wird. 2. The method of claim 1, wherein the mechanical simulation model is created from the geometry data of a 3D CAD Ent ¬ throw program.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrische Simulationsmodell in einem ersten Si¬ mulationsprogramm gerechnet wird, wobei das mechanische Simulationsmodell in einem zweiten Simulationsprogramm gerechnet wird, und wobei das elektrische und das mechani¬ sche Simulationsprogramm Zustandsparameter einer elektrischen und/oder einer mechanischen Komponente und/oder Daten austauschen. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the electrical simulation model wherein the mechanical simulation model is calculated in a second simulation program is calculated in a first Si ¬ mulationsprogramm, and wherein the electric and mechanical ¬ specific simulation program status parameter of an electrical and / or replace mechanical component and / or data.
4. Verfahren nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei das elektrische Simulationsmodell eine weitere Schnitt¬ stelle zu einer Steuerung aufweist, wobei über die weitere Schnittstelle Daten zum Steuern des Aktors eingegeben werden, wobei über die weitere Schnittstelle Zustandsdaten des Aktors und/ oder Zustandsdaten der mechanischen Komponente des mechanischen Simulationsmodells ausgegeben wer- den, wobei insbesondere Daten über eine Position der me¬ chanischen Komponente aus dem mechanischen Simulationsmo¬ dell ausgegeben werden, wobei die Daten über die Position der mechanischen Komponente von dem mechanischen Simulati- onsmodell an das elektrische Simulationsmodell übergeben werden, und wobei von dem elektrischen Simulationsmodell die Daten über die Position der mechanischen Komponente über die weitere Schnittstelle an die Steuerung ausgegeben werden . 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the electrical simulation model has a further interface ¬ tion to a controller, being input via the further interface data for controlling the actuator, wherein via the further interface state data of the actuator and / or state data of the mechanical Component of the mechanical simulation model the, in particular, data on a position of me ¬ chanical component from the mechanical Simulationsmo ¬ dell are output, wherein the data on the position of the mechanical component from the mechanical simulation model to the electrical simulation model are passed, and wherein from the electrical simulation model the data about the position of the mechanical component are output to the controller via the further interface.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vom elektrischen Simulationsmodell abhängig von Steuerdaten einer Steuerung eine Positionsänderung des Aktors simuliert wird, wobei ein Zustandsparameter für die ermit- telte Positionsänderung des Aktors vom elektrischen Simulationsmodell an das mechanische Simulationsmodell überge¬ ben wird, wobei das mechanische Simulationsmodell abhängig von dem übergebenen Zustandsparameter des Aktors eine Positionsänderung der mechanischen Komponente simuliert, wo- bei das mechanische Simulationsmodell die ermittelte Posi¬ tionsänderung als Zustandsparameter der mechanischen Komponente über die erste Schnittstelle an das elektrische Simulationsmodell und/oder an die Steuerung ausgibt. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein a change in position of the actuator is simulated by electrical simulation model dependent on control data of a control, showing a state parameters for the ermit- Telte change in position of the actuator by the electric simulation model to the mechanical simulation model überge ¬ ben is, the mechanical simulation model depending on the transferred state parameter of the actuator simulates a change in position of the mechanical component, wherein the mechanical simulation model outputs the determined Posi ¬ tion change as a state parameter of the mechanical component via the first interface to the electrical simulation model and / or to the controller.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mechanische Simulationsmodell Sensoren mithilfe eines Sensorkörpers simuliert, und wobei eine Position der mechanischen Komponente durch eine Kollisionsüberwachung zwischen dem Sensorkörper und einer ermittelten Bewegung der mechanischen Komponente erkannt wird, und wobei die erkannte Kollision an das elektrische Simulationsmodell und/oder die Steuerung gemeldet wird. 6. The method of claim 1, wherein the mechanical simulation model simulates sensors using a sensor body, and wherein a position of the mechanical component is detected by collision monitoring between the sensor body and a detected movement of the mechanical component, and wherein the detected collision with the electrical Simulation model and / or the controller is reported.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei ein Greifen der mechanischen Komponente eines Körpers mithilfe einer Kollisionserkennung zwischen der mechanischen Komponente und dem Körper und einem Haften des Körpers an der mechanischen Komponente simuliert wird. 7. A method according to any one of the preceding claims, wherein a gripping of the mechanical component of a body is simulated by means of collision detection between the mechanical component and the body and a sticking of the body to the mechanical component.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei mechanische Simulationsmodelle vorge¬ sehen sind, und wobei sich die zwei mechanischen Simulati¬ onsmodelle in einer Genauigkeit des Modells der mechani¬ schen Komponente unterscheiden. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least two are seen ¬ mechanical pre-simulation models, and being different from the two mechanical Simulati ¬ onsmodelle in an accuracy of the model of mechanical ¬ rule component.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mechanische Simulationsmodell zwei mechanische Komponenten aufweist, die miteinander über ein Wirkelement in Wirkverbindung stehen. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mechanical simulation model comprises two mechanical components which are operatively connected to each other via an active element.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, wobei Steuerdaten zum Durchführen einer virtuellen Inbetriebnahme des mechatronischen Systems an das elektri¬ sche Simulationsmodell übergeben werden, und wobei mithil- fe des elektrischen Simulationsmodells abhängig von den Steuerdaten ein Zustandsparameter des elektrischen Aktors berechnet wird, wobei das elektrische Simulationsmodell den berechneten Zustandsparameter des Aktors an das mechanische Simulationsmodell übergibt, wobei das mechanische Simulationsmodell ein Verhalten der mechanischen Komponente aufgrund des übergebenen Zustandsparameters des Aktors berechnet, wobei wenigstens ein Zustandsparameter der me¬ chanischen Komponente ermittelt wird, und wobei der Zu¬ standsparameter der mechanischen Komponente und/oder der Zustandsparameter des Aktors mit einem Vergleichswert ver¬ glichen wird und aufgrund des Vergleichs eine korrekte Funktionsweise erkannt wird. 10. The method according to any one of the preceding claims 3 to 9, wherein control data for performing a virtual commissioning of the mechatronic system are transferred to the electric ¬ cal simulation model, and wherein by means of the electrical simulation model depending on the control data, a state parameter of the electrical actuator is calculated wherein the electrical simulation model over outputs the calculated state parameters of the actuator on the mechanical simulation model, wherein the mechanical simulation model calculates a behavior of the mechanical component due to the transferred state parameter of the actuator, at least one state parameter of me ¬ chanical component is determined, and wherein the to ¬ is stood parameters of the mechanical component and / or the state parameters of the actuator with a comparison value ver ¬ equalized and is recognized to function correctly based on the comparison.
11. Computer (20) mit einem Speicher (21), wobei der Computer (20) ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. A computer (20) having a memory (21), the computer (20) being adapted to carry out a method according to any one of the preceding claims.
12. Computerprogrammprodukt (22) mit einem Computerpro¬ gramm mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit eines Computers (20) abläuft. 12. computer program product (22) with a computer program having program code means in order to carry out a method according to one of claims 1 to 9, when the computer program runs on a computing unit of a computer (20).
13. Datenspeicher (21) mit einem Computerprogramm mit Pro- grammcodemitteln, das ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit eines Computers (20) abläuft. 13. Data memory (21) with a computer program with program code means, which is designed to perform a method according to one of claims 1 to 9, when the computer program runs on a computing unit of a computer (20).
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