TW201545845A - 資料收集系統及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種於現有之機器人控制器後續附加資料收集功能，而可任意地選擇且收集關於機器人動作之各種資料之資料收集系統。 本發明係自機器人控制器2收集機器人動作關聯資料/信號之資料收集系統1；且包含：資料收集條件設定機構6，其設定來自機器人控制器2之機器人動作關聯資料/信號之收集條件；及資料記憶機構7、8、9，其等記憶自機器人控制器2收集之機器人動作關聯資料/信號。形成有資料記憶機構7、8、9及資料收集條件設定機構6之共有記憶體5，係形成於可安裝於機器人控制器2之擴展插槽之基板上。

Description

資料收集系統及方法
本發明係關於一種用於自機器人控制器收集關於機器人動作之資料之資料收集系統及方法。
一般，於機器人中，來自伺服馬達之動力係經由減速機(齒輪)等驅動力傳達機構傳達至機械臂，驅動力傳達機構因長期之使用或異常事態(機械臂對周圍構造物之干涉等)而劣化。當驅動力傳達機構劣化時，機械臂之控制精度下降，而有可能無法使機械臂進行期望之動作。
因此，自先前以來，為了進行機器人機械臂之驅動機構之壽命診斷、故障診斷，而收集關於運作中之機器人動作之資料(電流值、速度、偏差等)。
資料之收集係例如作業人員於現場對機器人控制器安裝數位/類比轉換板(DA板)，將數位信號轉換成類比信號而將運作中之機器人之資料記錄於板上。
但，以該方法，有時無法適當收集為了進行機器人機械臂之驅動機構之壽命診斷、故障診斷而必要之資料。
因此，亦提出如下一種系統：於機器人控制器之內部安裝WEB伺服器等，經由內部網路、網際網路等通信網路而隨時收集機器人之資料(專利文獻1)。
然而，以上述之先前技術，難以於現有之機器人控制器後續附 加資料收集功能，而任意選擇且收集關於機器人動作之各種資料。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-202624號公報
本發明係鑑於上述之先前技術之問題點而完成者，目的在於提供一種可於現有之機器人控制器後續附加資料收集功能，而任意選擇且收集關於機器人動作之各種資料之資料收集系統及方法。
為了解決上述問題，根據第1態樣，本發明之特徵在於其係用於自機器人控制器收集關於機器人動作之資料及/或信號之資料收集系統；且包含：資料收集條件設定機構，其係用於設定來自上述機器人控制器之關於上述機器人動作之資料及/或信號之收集條件；及資料記憶機構，其係用於記憶自上述機器人控制器收集之關於上述機器人動作之資料及/或信號；且於其內部形成有上述資料記憶機構及上述資料收集條件設定機構之共有記憶體，係形成於可安裝於上述機器人控制器之擴展插槽之基板上。
第2態樣之本發明係如第1態樣之本發明，其特徵在於上述資料收集條件設定機構可設定以下條件：第1收集條件，其係以指定週期收集關於上述機器人動作之資料及/或信號；及第2收集條件，其係以關於上述機器人之動作之特定條件為觸發而收集關於上述機器人動作之資料及/或信號。
第3態樣之本發明係如第2態樣之本發明，其特徵在於：上述特定之條件包含觸發無效、程式序號、特殊信號、I/O信號指定、資料單元通道序號、資料單元通道序號之閾值、錯誤序號、預觸發時間、 及觸發測定結束時間中之至少一者。
第4態樣之本發明係如第1至第3中任一態樣之本發明，其特徵在於：上述資料收集條件設定機構係以除了收集關於驅動上述機器人之機械臂之伺服馬達之電流值、速度、及偏差之資料以外，亦收集關於上述機器人之驅動之其他資料之方式進行指示。
第5態樣之本發明係如第4態樣之本發明，其特徵在於：關於上述機器人之驅動之上述其他資料包含決定上述機器人之驅動條件時之中間運算值、程式序號、D/A資料格式、XYZOAT、工具前端速度、過負載到達率、再生時間超過到達率、ENC通信異常次數、輸出信號、輸入信號、內部信號、及觸發信號中之至少一者。
第6態樣之本發明係如第1至第5中任一態樣之本發明，其特徵在於：上述基板具有用於將記憶於上述資料記憶機構之關於上述機器人動作之資料及/或信號，傳送至通信網路之網路通信功能。
第7態樣之本發明係如第6態樣之本發明，其特徵在於：進而包含資料傳送條件設定機構，該資料傳送條件設定機構係用於設定將記憶於上述資料記憶機構之關於上述機器人動作之資料及/或信號傳送至上述通信網路時之條件。
第8態樣之本發明係如第7態樣之本發明，其特徵在於上述資料傳送條件設定機構可設定以下方式：離線方式，其係將寫入至上述共有記憶體之關於上述機器人動作之資料及/或信號暫時保存於上述基板內之非揮發性記憶體之後，傳送至上述通信網路；及線上方式，其係將寫入至上述共有記憶體之關於上述機器人動作之資料及/或信號，直接傳送至上述通信網路。
第9態樣之本發明係如第1至第8中任一態樣之本發明，其特徵在於上述資料記憶機構包含：直接寫入自上述機器人控制器收集之關於上述機器人動作之資料及/或信號之上述共有記憶體之收集資料區 域；緩衝器，其係自上述收集資料區域暫時寫入關於上述機器人動作之資料及/或信號；及文檔系統，其係將寫入至上述緩衝器之特定量之關於上述機器人動作之資料及/或信號，自上述緩衝器接收並保存。
第10態樣之本發明係如第1至第9中任一態樣之本發明，其特徵在於：上述資料收集條件設定機構包含使用上述機器人控制器所包含之複數個機器人控制程式中之一者，而寫入至上述共有記憶體之收集條件資料區域之程式。
為了解決上述問題，第11態樣之本發明係一種資料收集方法，其特徵在於其係自機器人控制器收集關於機器人動作之資料及/或信號者；且包含：資料收集條件設定步驟，其設定來自上述機器人控制器之關於上述機器人動作之資料及/或信號之收集條件；及資料記憶步驟，其記憶根據於上述資料收集條件設定步驟中所設定之收集條件而自上述機器人控制器收集之關於上述機器人動作之資料及/或信號；且於其內部形成有執行上述資料記憶步驟之機構及執行上述資料收集條件設定步驟之機構之共有記憶體，係形成於可安裝於上述機器人控制器之擴展插槽之基板上。
第12態樣之本發明係如第11態樣之本發明，其特徵在於上述資料收集條件設定步驟可設定以下條件：第1收集條件，其係以指定週期收集關於上述機器人動作之資料及/或信號；及第2收集條件，其係以關於上述機器人之動作之特定條件為觸發而收集關於上述機器人動作之資料及/或信號。
第13態樣之本發明係如第11或12態樣之本發明，其特徵在於：上述資料收集條件設定步驟係以除了收集關於驅動上述機器人之機械臂之伺服馬達之電流值、速度、及偏差之資料以外，亦收集關於上述機器人之驅動之其他資料之方式進行指示。
第14態樣之本發明係如第11至13中任一態樣之本發明，其特徵在於：上述基板具有用於將上述資料記憶步驟中所記憶之關於上述機器人動作之資料及/或信號，傳送至通信網路之網路通信功能；且進而包含資料傳送條件設定步驟，該資料傳送條件設定步驟係設定將上述資料記憶步驟中所記憶之關於上述機器人動作之資料及/或信號傳送至上述通信網路時之條件。
第15態樣之本發明係如第11至14中任一態樣之本發明，其特徵在於：上述資料收集條件設定步驟係藉由使用上述機器人控制器所包含之複數個機器人控制程式中之一者而寫入至上述共有記憶體之收集條件資料區域之程式而執行。
根據本發明，可於現有之機器人控制器後續附加資料收集功能，而任意選擇且收集關於機器人動作之各種資料及/或信號。
1‧‧‧資料收集系統
2‧‧‧機器人控制器
3‧‧‧共有匯流排
4‧‧‧機器人控制器用CPU板
5‧‧‧共有記憶體
6‧‧‧資料收集條件設定機構
7‧‧‧共有記憶體內資料記憶機構
8‧‧‧緩衝器
9‧‧‧文檔系統
10‧‧‧外部之PC
11‧‧‧資料傳送條件設定機構
圖1係示意性顯示本發明之一實施形態之資料收集系統之方塊圖。
以下，參照圖式，對本發明之一實施形態之資料收集系統及方法進行說明。
本實施形態之資料收集系統係用於自機器人控制器收集關於機器人動作之資料及/或信號(以下稱為「機器人動作關聯資料/信號」)之系統。如圖1所示，資料收集系統1包含作為1片基板之機器人維修板。
構成資料收集系統1之機器人維修板可安裝於機器人控制器2之擴展插槽而連接於機器人控制器2之共有匯流排3。經由共有匯流排3，進行機器人控制器用CPU(Central Processing Unit：中央處理單元) 板4、與構成資料收集系統1之機器人維修板之通信。
於構成資料收集系統1之機器人維修板形成有共有記憶體5，於共有記憶體5之內部，形成有收集條件資料區域及收集資料區域。於共有記憶體5之收集條件資料區域，形成有用於設定來自機器人控制器用CPU板4之機器人動作關聯資料/信號之收集條件之資料收集條件設定機構6。於共有記憶體5之收集資料區域，形成有用於記憶自機器人控制器用CPU板4收集之機器人動作關聯資料/信號之共有記憶體內資料記憶機構7。
構成資料收集系統1之機器人維修板係進而包含：緩衝器8，其係自共有記憶體內資料記憶機構(收集資料區域)7暫時寫入機器人動作關聯資料/信號；及文檔系統9，其係將寫入至緩衝器8之特定量之機器人動作關聯資料/信號自緩衝器8接收並保存。緩衝器8及文檔系統9係與共有記憶體內資料記憶機構7共同構成本實施形態之資料記憶機構。
另，藉由以非揮發性記憶體形成文檔系統9，於停電時亦可防止保存於該處之機器人動作關聯資料/信號之消失。
構成資料收集系統1之機器人維修板具有用於與內部網路或網際網路等網路進行通信之通信功能，例如可與外部之PC(Personal Computer：個人電腦)10以乙太網路(註冊商標)LAN(Local Area Network：局部區域網路)連接。藉此，可將記憶於共有記憶體內資料記憶機構7或文檔系統9之機器人動作關聯資料/信號，傳送至外部之PC10等。
本實施形態之資料收集系統1之資料收集條件設定機構6可設定以下條件：第1收集條件，其係以指定週期收集機器人動作關聯資料/信號；及第2收集條件，其係以關於機器人之動作之特定條件為觸發而收集機器人動作關聯資料/信號。
於上述之特定條件，可舉出觸發無效、程式序號、特殊信號、I/O(Input/Output：輸入輸出)信號指定、資料單元通道序號、資料單元通道序號之閾值、錯誤序號、預觸發時間、及觸發測定結束時間等。於產生特定之條件所形成之觸發之情形時，亦可於其前後以較通常更短之週期收集資料。例如，於檢測出某種信號時，於其前後之數秒時間內以較通常時更短之週期收集資料。
又，資料收集條件設定機構6可以除了收集關於驅動機器人之機械臂之伺服馬達之電流值、速度、及偏差之資料以外，亦收集關於機器人之驅動之其他資料之方式進行指示。於如此之其他資料中，可舉出決定機器人之驅動條件時之中間運算值、程式序號、D/A(Digital/Analog：數位/類比)資料格式、XYZOAT、工具前端速度、過負載到達率、再生時間超過到達率、ENC(ENCODE：編碼)通信異常次數、輸出信號、輸入信號、內部信號、及觸發信號等。
本實施形態之資料收集系統1係進而包含資料傳送條件設定機構11，該資料傳送條件設定機構11係用於設定將記憶於共有記憶體內資料記憶機構7或文檔系統9之機器人動作關聯資料/信號傳送至工廠內、線路上等之內部網路、或網際網路之類之通信網路時之條件。
資料傳送條件設定機構11可設定以下方式：離線方式，其係將寫入至共有記憶體內資料記憶機構7之機器人動作關聯資料/信號經由緩衝器8而暫時保存於文檔系統9之後，傳送至通信網路；及線上方式，其係將寫入至共有記憶體內資料記憶機構7之資料直接傳送至通信網路。
又，本實施形態之資料收集系統1之資料收集條件設定機構6係使用機器人控制器2所包含之複數個機器人控制程式中之一者，而寫入至共有記憶體5之收集條件資料區域之程式。即，機器人控制器2本來具有複數個機器人控制程式，為了於共有記憶體5內寫入資料收集 條件設定機構6，亦可使用其中之一者。
或，亦可不根據機器人控制程式，而根據來自LAN連接之外部PC10之指令，於共有記憶體5之內部形成資料收集條件設定機構6。
接著，對使用本實施形態之資料收集系統1收集機器人動作關聯資料/信號之方法進行說明。
首先，將上述之機器人維修板安裝至機器人控制器2之擴展插槽。
接著，利用機器人控制程式或外部PC10，將資料收集條件設定機構6形成於供給記憶體5內(資料收集條件設定機構形成步驟)。
接著，利用資料收集條件設定機構6，設定來自機器人控制器2之機器人動作關聯資料/信號之收集條件(資料收集條件設定步驟)。
接著，根據藉由資料收集條件設定步驟而設定之收集條件，自機器人控制器2之CPU板4收集機器人動作關聯資料/信號並寫入至共有記憶體，且經由緩衝器8而記憶於文檔系統9(資料記憶步驟)。
藉由該等一系列步驟，可自運作中之機器人收集任意之所需之機器人動作關聯資料/信號而記憶。
另，於資料收集條件設定步驟中，可設定以下條件：第1收集條件，其係以指定週期收集機器人動作關聯資料/信號；及第2收集條件，其係以關於機器人之動作之特定條件為觸發而收集機器人動作關聯資料/信號。
又，於將資料記憶步驟中所記憶之機器人動作關聯資料/信號傳送至通信網路之情形時，預先設定傳送條件(資料傳送條件設定步驟)。
藉由本實施形態之資料收集系統收集之機器人動作關聯資料/信號可利用於減速機期待壽命診斷、占空比診斷、峰值轉矩診斷、減速機故障預知診斷等。於減速機期待壽命診斷中，診斷減速機內之軸承 之壽命。於占空比診斷中，自馬達電流平均值診斷負載之增加。於峰值轉矩診斷中，自流入至馬達之峰值電流之變化診斷負載之變化、教示位置。於減速機故障預知診斷中，診斷施加於減速機之負載之變化。
又，亦可藉由定期實施上述各種診斷，評估隨著時間經過而產生之劣化狀態，從而進行關於機器人之狀態之傾向管理診斷。
如以上所述般，根據本實施形態之資料收集系統1，可於現有之機器人控制器4後續附加資料收集功能，任意選擇且收集關於機器人動作之各種資料。
又，根據本實施形態之資料收集系統1，由於可以特定之條件為觸發而收集機器人動作關聯資料/信號，故可收集產生特定之條件之時點之前後之詳細資料。所收集之詳細資料可有助於故障產生原因之解析或故障產生後之機器壽命預測等。
又，根據本實施形態之資料收集系統1，由於可收集決定機器人之驅動條件時之中間運算值，故亦可監視複雜之最佳化控制之中間運算值。
又，於本實施形態之資料收集系統1中，無須自機器人維修板對機器人控制器2之CPU板4存取，故而不會於資料收集時對機器人動作造成影響。
1‧‧‧資料收集系統
2‧‧‧機器人控制器
3‧‧‧共有匯流排
4‧‧‧機器人控制器用CPU板
5‧‧‧共有記憶體
6‧‧‧資料收集條件設定機構
7‧‧‧共有記憶體內資料記憶機構
8‧‧‧緩衝器
9‧‧‧文檔系統
10‧‧‧外部之PC
11‧‧‧資料傳送條件設定機構

Claims (15)

  1. 一種資料收集系統，其係用於自機器人控制器收集關於機器人動作之資料及/或信號者；且包含：資料收集條件設定機構，其係用於設定來自上述機器人控制器之關於上述機器人動作之資料及/或信號之收集條件；及資料記憶機構，其係用於記憶自上述機器人控制器收集之關於上述機器人動作之資料及/或信號；且於其內部形成有上述資料記憶機構及上述資料收集條件設定機構之共有記憶體，係形成於可安裝於上述機器人控制器之擴展插槽之基板上。
  2. 如請求項1之資料收集系統，其中上述資料收集條件設定機構可設定以下條件：第1收集條件，其係以指定週期收集關於上述機器人動作之資料及/或信號；及第2收集條件，其係以關於上述機器人之動作之特定條件為觸發而收集關於上述機器人動作之資料及/或信號。
  3. 如請求項2之資料收集系統，其中上述特定之條件包含觸發無效、程式序號、特殊信號、I/O信號指定、資料單元通道序號、資料單元通道序號之閾值、錯誤序號、預觸發時間、及觸發測定結束時間中之至少一者。
  4. 如請求項1至3中任一項之資料收集系統，其中上述資料收集條件設定機構，係以除了收集關於驅動上述機器人之機械臂之伺服馬達之電流值、速度、及偏差之資料以外，亦收集關於上述機器人之驅動之其他資料之方式進行指示。
  5. 如請求項4之資料收集系統，其中關於上述機器人之驅動之上述其他資料，包含決定上述機器人之驅動條件時之中間運算值、 程式序號、D/A資料格式、XYZOAT、工具前端速度、過負載到達率、再生時間超過到達率、ENC通信異常次數、輸出信號、輸入信號、內部信號、及觸發信號中之至少一者。
  6. 如請求項1至3中任一項之資料收集系統，其中上述基板具有用於將記憶於上述資料記憶機構之關於上述機器人動作之資料及/或信號傳送至通信網路之網路通信功能。
  7. 如請求項6之資料收集系統，其進而包含資料傳送條件設定機構，該資料傳送條件設定機構係用於設定將記憶於上述資料記憶機構之關於上述機器人動作之資料及/或信號傳送至上述通信網路時之條件。
  8. 如請求項7之資料收集系統，其中上述資料傳送條件設定機構可設定以下方式：離線方式，其係將寫入至上述共有記憶體之關於上述機器人動作之資料及/或信號暫時保存於上述基板內之非揮發性記憶體之後，傳送至上述通信網路；及線上方式，其係將寫入至上述共有記憶體之關於上述機器人動作之資料及/或信號直接傳送至上述通信網路。
  9. 如請求項1至3中任一項之資料收集系統，其中上述資料記憶機構包含：直接寫入自上述機器人控制器收集之關於上述機器人動作之資料及/或信號之上述共有記憶體之收集資料區域；緩衝器，其係自上述收集資料區域暫時寫入關於上述機器人動作之資料及/或信號；及文檔系統，其係將寫入至上述緩衝器之特定量之關於上述機器人動作之資料及/或信號，自上述緩衝器接收並保存。
  10. 如請求項1至3中任一項之資料收集系統，其中上述資料收集條件設定機構包含使用上述機器人控制器所包含之複數個機器人控制程式中之一者，而寫入至上述共有記憶體之收集條件資料 區域之程式。
  11. 一種資料收集方法，其係自機器人控制器收集關於機器人動作之資料及/或信號者；且包含：資料收集條件設定步驟，其設定來自上述機器人控制器之關於上述機器人動作之資料及/或信號之收集條件；及資料記憶步驟，其記憶根據於上述資料收集條件設定步驟中所設定之收集條件而自上述機器人控制器收集之關於上述機器人動作之資料及/或信號；且於其內部形成有執行上述資料記憶步驟之機構及執行上述資料收集條件設定步驟之機構之共有記憶體，係形成於可安裝於上述機器人控制器之擴展插槽之基板上。
  12. 如請求項11之資料收集方法，其中上述資料收集條件設定步驟可設定以下條件：第1收集條件，其係以指定週期收集關於上述機器人動作之資料及/或信號；及第2收集條件，其係以關於上述機器人之動作之特定條件為觸發而收集關於上述機器人動作之資料及/或信號。
  13. 如請求項11或12之資料收集方法，其中上述資料收集條件設定步驟係以除了收集關於驅動上述機器人之機械臂之伺服馬達之電流值、速度、及偏差之資料以外，亦收集關於上述機器人之驅動之其他資料之方式進行指示。
  14. 如請求項11或12之資料收集方法，其中上述基板具有用於將上述資料記憶步驟中所記憶之關於上述機器人動作之資料及/或信號傳送至通信網路之網路通信功能；且進而包含資料傳送條件設定步驟，該資料傳送條件設定步驟係設定將上述資料記憶步驟中所記憶之關於上述機器人動作之資料及/或信號傳送至上述通信網路時之條件。
  15. 如請求項11或12之資料收集方法，其中上述資料收集條件設定步驟係藉由使用上述機器人控制器所包含之複數個機器人控制程式中之一者寫入至上述共有記憶體之收集條件資料區域之程式而執行。
TW104111303A 2014-04-08 2015-04-08 資料收集系統及方法 TWI688459B (zh)

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