WO2020031790A1 - 制御システムおよび制御装置 - Google Patents

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WO2020031790A1
WO2020031790A1 PCT/JP2019/029848 JP2019029848W WO2020031790A1 WO 2020031790 A1 WO2020031790 A1 WO 2020031790A1 JP 2019029848 W JP2019029848 W JP 2019029848W WO 2020031790 A1 WO2020031790 A1 WO 2020031790A1
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abnormality
caused
control device
robot
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賢瑩 呉
大谷 拓
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オムロン株式会社
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Definitions

  • the present invention provides a control system that monitors operations of a plurality of movable units for performing a predetermined process on an object, and a command value for the plurality of movable units for performing a predetermined process on the object.
  • the present invention relates to a control device that controls operations of the plurality of movable units for each control cycle and monitors the operations.
  • Predictive maintenance refers to a maintenance mode in which a maintenance operation such as maintenance or replacement is performed by detecting a sign of some abnormality occurring in a machine or a device before the equipment must be stopped.
  • Patent Literature 1 measures values relating to a plurality of diagnostic parameters for a group of diagnostic objects classified into those having normal properties and those having abnormal properties. Is subjected to statistical processing, to extract a valid parameter and a predicted diagnostic parameter from the processing result, determine a determination level based on the measured value of the extracted valid diagnostic parameter, and further determine the valid parameter A method of sequentially updating the combination and the determination level until a target correct answer rate is obtained is disclosed.
  • the correctness rate of normal / abnormal determination can be increased by performing statistical processing on the measured values relating to the group to be diagnosed. To do so requires a huge amount of resources.
  • the present invention aims to provide a technique for realizing predictive maintenance with relatively few resources.
  • a control system that monitors operations of a plurality of movable units for performing a predetermined process on an object.
  • the control system includes a control device that controls the operations of the plurality of movable units for each control cycle by giving a command value to the plurality of movable units, and an inspection device that inspects an object, and the control device includes: Based on the inspection result of the inspection device and the command value for the plurality of movable parts, a specific part that identifies a movable part that has caused an abnormality in the inspection result among the plural movable parts, and a specific part of the inspection result that is identified by the specific part. And a storage unit for collecting and storing data relating to the movable unit that caused the abnormality.
  • data is not collected for all of the plurality of movable parts, but is collected only for those movable parts that have caused an abnormality. Therefore, resources for realizing predictive maintenance are reduced. be able to. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all of the plurality of movable parts.
  • the specifying unit specifies an operation period of the movable unit in addition to the movable unit that has caused an abnormality in the inspection result, and the storage unit determines the operation result of the inspection result during the operation period specified by the specifying unit. Collect and save data about the movable part that caused the abnormality.
  • data is collected not for all the operation periods of the plurality of movable units, but only for the operation period of the movable unit that caused the abnormality, thereby achieving predictive maintenance. Resources can be reduced. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all operation periods of a plurality of movable parts.
  • the plurality of movable units are movable axes included in any of the plurality of robots
  • the specifying unit specifies, among the plurality of robots, a robot that caused an abnormality in the inspection result, and a storage unit. Collects and stores data relating to a movable axis included in the robot that has caused an abnormality in the inspection result specified by the specifying unit.
  • data is not collected for all of the plurality of robots, but is collected only for the robot that caused the abnormality, so that resources for implementing predictive maintenance can be reduced. it can. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all of a plurality of robots.
  • the storage unit collects and stores data on the movable axis having an abnormal torque value among the movable axes included in the robot that has caused the abnormality in the inspection result.
  • data is not collected for all movable axes included in the robot that caused the abnormality, but data is collected only for the movable axes having an abnormal torque value. Resources for realization can be reduced. Further, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all movable axes included in the robot that has caused the abnormality.
  • the plurality of movable units are end effectors included in any of the plurality of robots
  • the specifying unit specifies, among the plurality of robots, a robot that has caused an abnormality in the inspection result, and a storage unit. Collects and stores data related to the end effector included in the robot that caused the abnormality in the inspection result specified by the specifying unit.
  • end effector data is not collected for all of the plurality of robots, but is collected only for the robot that caused the abnormality. Resources can be reduced. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when collecting end effector data for all of a plurality of robots.
  • the plurality of movable units are peripheral devices of the robot that performs the predetermined processing on the target object
  • the specifying unit specifies the peripheral device that caused the abnormality in the inspection result
  • the storage unit specifies the peripheral device. And collecting and storing data relating to the peripheral device that caused the abnormality in the inspection result specified by the section.
  • data is not collected for all of the robot and the peripheral device, but is collected only for the peripheral device that caused the abnormality, so that resources for realizing predictive maintenance are reduced. be able to. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all robots and peripheral devices.
  • the operations of the plurality of movable units are controlled for each control cycle, and the operation is performed.
  • the control device is based on an inspection result of the inspection device for inspecting the target object and a command value for the plurality of movable units, and among the plurality of movable units, a specification unit that specifies a movable unit that has caused an abnormality in the inspection result, A storage unit that collects and stores data relating to the movable unit that caused the abnormality in the inspection result specified by the specifying unit.
  • data is not collected for all of the plurality of movable parts, but is collected only for those movable parts that have caused an abnormality. Therefore, resources for realizing predictive maintenance are reduced. be able to. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all of the plurality of movable parts.
  • predictive maintenance can be realized with relatively few resources.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a specific example of processing content in the control system according to the present embodiment.
  • 1 is a schematic diagram for explaining an example of the overall configuration of a control system according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram for describing a hardware configuration example of a control device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining a hardware configuration example of the inspection device according to the present embodiment.
  • 5 is a flowchart illustrating a simulation process executed by the control device according to the present embodiment.
  • 5 is a flowchart illustrating a score calculation process performed by the inspection device according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a cause location specifying process executed by the control device according to the present embodiment.
  • 5 is a flowchart illustrating a data storage process executed by the control device according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for describing an application example of a control system according to a first modification.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for describing an application example of a control system according to a second modification.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an application example of the control system 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a specific example of the processing content in control system 1 according to the present embodiment.
  • the control system 1 is applied to an industrial product production site or the like, and monitors operations of a plurality of movable units for performing a predetermined process on an object.
  • a work 155 is exemplified as an object.
  • the plurality of movable parts include a plurality of movable shafts of each of a robot 550a (referred to as a robot a) and a robot 550b (referred to as a robot b), and an end effector provided at an end of an arm in each of the robots a and b. I do.
  • the plurality of movable units are not limited to the movable shafts and end effectors of the robot, but may be any devices that operate based on command values from a control device, such as peripheral devices of the robot (for example, an XY stage). There may be.
  • a control device such as peripheral devices of the robot (for example, an XY stage).
  • peripheral devices of the robot for example, an XY stage.
  • the plurality of movable shafts and the end effector will be described later with reference to FIG.
  • An example of a peripheral device for example, an XY stage
  • the predetermined process performed on the target object includes at least a part of processes and steps performed when manufacturing a product.
  • FIG. 1 illustrates a process in which the robot processes the work 155 as the predetermined process.
  • the predetermined processing is not limited to processing, but may be assembly of a finished product or a part. An example of assembly will be described later with reference to FIG.
  • the control system 1 inspects the control device 100 that gives a command value to each of the plurality of movable parts in each of the robot a and the robot b to control the operation of the plurality of movable parts in each control cycle, and the work 155.
  • An inspection device 200 is provided.
  • a PLC programmable controller
  • An example of the inspection device 200 is an image sensor that photographs the work 155 using the camera 150 and inspects the work 155 using a camera image acquired by the photographing.
  • the inspection device 200 is not limited to an image sensor, but may be an optical sensor that inspects the work 155 by detecting light, a temperature sensor that inspects the work 155 by detecting temperature, or a current sensor or a resistance that detects current. Any device, such as a current sensor for inspecting the work 155, that inspects the work 155 based on some kind of detection data may be used.
  • the work 155 before cutting is conveyed by the conveyor 800 and cut by the robot a and the robot b under the control of the control device 100.
  • a cross-shaped convex portion is formed by cutting.
  • the cut workpiece 155 is conveyed again by the conveyor 800, and the camera 150 captures an image of the cut workpiece.
  • a camera image obtained by photographing with the camera 150 is taken into the inspection device 200.
  • the inspection device 200 performs an appearance inspection of a cut portion (for example, a cross-shaped convex portion) of the workpiece 155 by comparing the acquired camera image with a previously registered model image by pattern matching or the like. Then, the inspection device 200 extracts the score of the work coordinate system as a result of the appearance inspection, and transmits the data to the control device 100.
  • a cut portion for example, a cross-shaped convex portion
  • the camera image shows the surface of the cut workpiece 155.
  • the model image registered in advance shows the surface of the target work to be obtained by cutting.
  • the shape of a part A of a cutting part (cross-shaped projection) represented by a camera image and a part B of a cutting part (cross-shaped projection) represented by a model image are shown. Is greatly different from the above.
  • the inspection apparatus 200 calculates the degree of coincidence between the cut portions in both images by comparing the camera image and the model image by image processing such as pattern matching. As a result, a score is calculated as an index indicating the degree of coincidence at each coordinate in the camera coordinate system.
  • the camera coordinate system is a coordinate system uniquely determined for a camera image.
  • the inspection device 200 converts the score at each coordinate in the camera coordinate system into a score at each coordinate in the work coordinate system, thereby changing the score of the work coordinate system as shown in FIG. Extract.
  • the work coordinate system is a coordinate system uniquely defined for the work 155.
  • the horizontal axis is defined as the X axis
  • the vertical axis is defined as the Y axis.
  • X1, X2, X3,... Xn are defined at equal intervals from left to right in the work coordinate system.
  • Y1, Y2, Y3,... Yn are defined at equal intervals from the top to the bottom of the work coordinate system.
  • the score at the coordinates (X1, Y1) is 0, the score at the coordinates (X1, Y2) is 0, the score at the coordinates (Xn, Y1) is 0, and the score at the coordinates (Xn, Yn) is 0.
  • the camera image and the model image completely match.
  • the score at the coordinates (Xa, Ya) is 1, and at this coordinate, the camera image and the model image substantially match.
  • the score at the coordinates (Xb, Yb) is 4, the score at the coordinates (Xc, Yc) is 8, and the score at the coordinates (Xd, Yd) is 6.
  • the camera image and the model image The degree of coincidence is low. This is because, as described above, the shape of the part A of the cutting part represented by the camera image is significantly different from the shape of the part B of the cutting part represented by the model image. It is.
  • the inspection device 200 calculates, among the scores at each coordinate, a score exceeding the threshold value as an abnormal value.
  • the score threshold is set to 3
  • the score at the coordinates (Xb, Yb) is 4
  • the score at the coordinates (Xc, Yc) is 8
  • the score at the coordinates (Xd, Yd) is 6, It becomes an abnormal value.
  • the control device 100 includes a specifying unit 160 that specifies a movable unit that has caused an abnormality in the inspection result among the plurality of movable units based on the inspection result of the inspection device 200 and a command value for the plurality of movable units.
  • the score of the work coordinate system described above is exemplified.
  • a simulation value that defines the movement path of the movable part in each of the robots a and b is exemplified. The simulation value is registered in advance by a manager at the production site.
  • the specifying unit 160 of the control device 100 compares the score of the work coordinate system acquired from the inspection device 200 with the simulation value, and thereby processes the movable position of the work 155 corresponding to the coordinate at which the score becomes an abnormal value. Identify the department.
  • the control device 100 further includes a storage unit 170 that collects and stores data relating to the movable unit that caused the abnormality in the inspection result specified by the specifying unit 160.
  • the control device 100 specifies the movable part that has caused the abnormality in the inspection result by comparing the score of the work coordinate system shown in FIG. 2C with the simulation value shown in FIG. For example, the control device 100 specifies that the movable part of the robot a among the plurality of robots a and b is abnormal, and further specifies the operation period of the movable part of the robot a.
  • the control device 100 specifies t2 to t3 as the operation period of the movable unit 1 to the movable unit 6 of the robot a that has caused the abnormality. Then, in each control cycle after specifying the operation period, the control device 100 acquires data on the operation of the movable unit 1 to the movable unit 6 in the robot a during the period from t2 to t3 and stores the data in a memory or the like.
  • the data collected in this way is used to realize predictive maintenance. For example, a manager at a production site, if there is a sign of an abnormality in a work product after processing, does not rely on his own experience and knowledge as much as possible, and based on the collected data, the moving parts that caused the abnormality Can be specified.
  • the administrator or the like can perform maintenance work such as maintenance or replacement before the equipment needs to be stopped by investigating the cause of the sign of abnormality based on the collected data.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of the overall configuration of the control system 1 according to the present embodiment.
  • the control device 100 is equivalent to an industrial controller that controls a control target such as various facilities and devices.
  • the control device 100 is a kind of computer that executes a control operation, and is typically embodied as a PLC (programmable controller).
  • the control device 100 is connected to a field device 500 via the field network 2.
  • the control device 100 exchanges data with one or more field devices 500 via the field network 2.
  • the control operation executed by the control device 100 is a process of collecting data (input data) collected or generated in the field device 500 (input process), and generates data (output data) such as a command value for the field device 500. Processing (arithmetic processing), processing (output processing) for transmitting the generated output data to the target field device 500, and the like are included.
  • the field network 2 employs a bus or network for performing periodic communication.
  • EtherCAT registered trademark
  • EtherNet / IP registered trademark
  • DeviceNet registered trademark
  • CompoNet registered trademark
  • EtherCAT registered trademark
  • EtherCAT is preferable in that the arrival time of data is guaranteed.
  • Any field device 500 can be connected to the field network 2.
  • the field device 500 includes an actuator that gives some physical action to a robot or a conveyor on the field side, and an input / output device that exchanges information with the field.
  • Data is exchanged between the control device 100 and the field device 500 via the field network 2, and the exchanged data is updated in a very short period of the order of several hundreds ⁇ sec to several tens msec. Will be.
  • control device 100 controls the robot 550.
  • the robot 550 corresponds to the robot a and the robot b shown in FIG. 1 described above.
  • the robot 550 is a processing device that performs a cutting process.
  • the robot 550 includes an arm including a first arm 551, a second arm 552, a third arm 553, and a fourth arm 554, an end effector 555 provided at the tip of the arm, and an end effector 555. 555 attached to a drill 556.
  • the first arm 551 is connected to the base 557 via the movable shaft 550_1, and is movable with respect to the base 557 around the rotation axis of the movable shaft 550_1.
  • the second arm 552 is connected to the first arm 551 via the movable shaft 550_2, and is movable around the rotation axis of the movable shaft 550_2 with respect to the first arm 551.
  • the third arm 553 is connected to the second arm 552 via the movable shaft 550_3, and moves around the rotation axis of the movable shaft 550_3 with respect to the second arm 552.
  • the fourth arm 554 is connected to the third arm 553 via the movable shaft 550_4, and moves around the rotation axis of the movable shaft 550_4 with respect to the third arm 553.
  • the end effector 555 is connected to the fourth arm 554 via the movable shaft 550_5, and moves around the rotation axis of the movable shaft 550_5 with respect to the fourth arm 554.
  • the drill 556 is connected to the end effector 555 via the movable shaft 550_6, and moves around the rotation axis of the movable shaft 550_6 with respect to the end effector 555.
  • the robot 550 is driven according to a command value from the control device 100.
  • the field device 500 includes a plurality of servo drivers 520_1 to 520_6 and a plurality of servo motors 522_1 to 522_6 connected to the plurality of servo drivers 520_1 to 520_6, respectively.
  • the servo drivers 520_1 to 520_6 drive corresponding servo motors among the servo motors 522_1 to 522_6 according to command values (for example, position command values and speed command values) from the control device 100.
  • command values for example, position command values and speed command values
  • the movable shaft 550_1 rotates.
  • the movable shaft 550_2 rotates.
  • the movable shaft 550_3 rotates.
  • the servomotor 522_4 is driven, the movable shaft 550_4 rotates.
  • the servo motor 522_5 is driven, the movable shaft 550_5 rotates.
  • the servomotor 522_6 is driven, the movable shaft 550_6 rotates.
  • the arm constituted by the arms 551 to 554 operates within a predetermined operation range by rotating each of the movable shafts 550_1 to 550_5, thereby providing the arm at the tip of the arm.
  • the moved end effector 555 moves to a processing position on the work 155. Then, when the movable shaft 550_6 rotates, the drill 556 attached to the end of the end effector 555 rotates, and the work 155 is cut.
  • the movable shafts 550_1 to 550_6 and the end effector 555 are examples of a “movable part”.
  • the robot 550 is not limited to cutting, but may be any machining device such as a lathe, a milling machine, and an electric discharge machine. Further, the robot 550 may be an assembling device that assembles components to the workpiece 155 to be transported.
  • An inspection device 200 is connected to the control device 100 via the field network 2.
  • the inspection apparatus 200 is connected to a camera 150 for photographing a workpiece 155 that is continuously carried in.
  • the camera 150 includes, as main components, an optical system such as a lens and an aperture, and a light receiving element such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • the inspection device 200 is an image sensor that performs imaging by the camera 150 while illuminating the work 155 under the control of the control device 100 in an industrial product production line or the like, and performs an appearance inspection of the work 155 using the obtained captured image. .
  • the control device 100 is also connected to other devices via the upper network 6.
  • Ethernet registered trademark
  • EtherNet / IP registered trademark
  • one or more server devices 300 and one or more display devices 400 may be connected to the upper network 6.
  • a database system As the server device 300, a database system, a manufacturing execution system (MES: Manufacturing Execution System), or the like is assumed.
  • the manufacturing execution system acquires information from the manufacturing apparatus or equipment to be controlled, monitors and manages the entire production, and can also handle order information, quality information, shipping information, and the like.
  • the present invention is not limited to this, and an apparatus for providing an information service may be connected to the upper network 6.
  • the information system service a process of acquiring information from a manufacturing apparatus or equipment to be controlled and performing a macro or micro analysis is assumed. For example, data mining that extracts some characteristic trends contained in information from controlled manufacturing equipment and equipment, and machine learning tools to perform machine learning based on information from controlled equipment and machines are assumed. Is done.
  • the display device 400 receives a user's operation and outputs a command or the like corresponding to the user's operation to the control device 100, and graphically displays a calculation result or the like in the control device 100.
  • the support device 600 can be connected to the control device 100.
  • the support device 600 is a device that supports preparation necessary for the control device 100 to control a control target.
  • the support device 600 includes a development environment (a program creation / editing tool, a parser, a compiler, and the like) for the control program 30 executed by the control device 100, and a configuration of the control device 100 and various devices connected to the control device 100.
  • an administrator or the like can use the support device 600 to register a simulation value that defines the movement path of the movable part of the robot 550.
  • control device 100 the control device 100, the support device 600, and the display device 400 are separately configured, but all or some of these functions are integrated into a single device. Such a configuration may be adopted.
  • FIG. 4 is a block diagram for describing an example of a hardware configuration of control device 100 according to the present embodiment.
  • the control device 100 is an arithmetic processing unit called a CPU unit, and includes a processor 102, a chipset 104, a main memory 106, a storage 108, a higher-level network controller 110, It includes a device interface 112, a support device interface 117, a memory card interface 114, an internal bus controller 120, and a field network controller 130.
  • the processor 102 includes a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like. As the processor 102, a configuration having a plurality of cores may be adopted, or a plurality of processors 102 may be arranged.
  • the chipset 104 controls the processor 102 and peripheral elements, thereby realizing overall processing in the control device 100.
  • the main memory 106 is configured by a volatile storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or an SRAM (Static Random Access Memory). Typically, the main memory 106 is specified as a data storage destination by the storage unit 170 shown in FIG.
  • the storage 108 is constituted by, for example, a non-volatile storage device such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD).
  • the processor 102 reads out various programs stored in the storage 108, expands them in the main memory 106, and executes the programs, thereby implementing control according to the control target and various processes.
  • the storage 108 stores, in addition to the system program 34 for realizing the basic functions, the control program 30 created according to the manufacturing apparatus or equipment to be controlled.
  • the upper network controller 110 controls data exchange with the server device 300, the display device 400, and the like via the upper network 6.
  • the inspection device interface 112 controls exchange of data with the inspection device 200.
  • the support device interface 117 controls data exchange with the support device 600.
  • the support device 600 may be capable of communicating with the control device 100 via a USB connection, or may be capable of communicating with the control device 100 by Ethernet (Ethernet) communication. Good.
  • the memory card interface 114 is configured so that the memory card 116 is detachable, and can write data to the memory card 116 and read various data (such as user programs and trace data) from the memory card 116. I have.
  • the internal bus controller 120 controls the exchange of data with the I / O unit 122 mounted on the control device 100.
  • the field network controller 130 controls exchange of data with a field device via the field network 2.
  • FIG. 4 shows a configuration example in which the processor 102 provides necessary functions by executing a program.
  • some or all of the provided functions may be replaced by a dedicated hardware circuit (for example, an ASIC). Or an FPGA or the like).
  • the main part of the control device 100 may be realized using hardware that conforms to a general-purpose architecture (for example, an industrial personal computer based on a general-purpose personal computer).
  • a general-purpose architecture for example, an industrial personal computer based on a general-purpose personal computer.
  • OSs Operating Systems
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of the inspection apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the inspection apparatus 200 includes a processor 210, a memory 212, a system controller 216, an input / output (I / O) controller 218, a hard disk 220, a camera interface 222, and a control device interface 226. And a memory card interface 230. These units are connected to each other so as to enable data communication with the system controller 216 at the center.
  • the processor 210 includes a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like.
  • the processor 210 exchanges programs (codes) and the like with the system controller 216 and executes the programs and the like in a predetermined order, thereby realizing the intended arithmetic processing.
  • the system controller 216 is connected to the processor 210, the memory 212, and the I / O controller 218 via a bus, exchanges data with each unit, and controls the entire processing of the inspection apparatus 200.
  • the memory 212 is constituted by a volatile storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or an SRAM (Static Random Access Memory).
  • the memory 212 holds a program read from the hard disk 220, camera image data acquired by the camera 150, and the like. Further, the memory 212 holds data of model images used in the appearance inspection.
  • the I / O controller 218 controls data exchange between a recording medium connected to the control device 100 or an external device. More specifically, the I / O controller 218 is connected to the hard disk 220, the camera interface 222, the control device interface 226, and the memory card interface 230.
  • the hard disk 220 is typically a nonvolatile magnetic storage device, and stores various setting values in addition to a control program such as an algorithm executed by the processor 210.
  • the control program installed on the hard disk 220 includes a program executed when controlling the camera 150 to acquire a captured image of the work 155, and a control program of the workpiece 155 using the acquired captured image. And a program executed at the time of performing a visual inspection. These control programs are distributed while being stored in the memory card 236 or the like.
  • a semiconductor storage device such as a flash memory or an optical storage device such as a DVD-RAM (Digital Versatile Disk Random Access Memory) may be employed.
  • the camera interface 222 acquires a camera image by photographing the work 155, and mediates data transmission between the processor 210 and the camera 150.
  • the camera interface 222 includes an image buffer 222a for temporarily storing camera image data from the camera 150.
  • the control device interface 226 mediates data transmission between the processor 210 and the control device 100.
  • the memory card interface 230 mediates data transmission between the processor 210 and the memory card 236 as a recording medium.
  • the memory card 236 distributes a program executed by the inspection device 200 in a stored state, and the memory card interface 230 reads the program from the memory card 236.
  • the memory card 236 includes a general-purpose semiconductor storage device such as an SD (Secure Digital), a magnetic recording medium such as a flexible disk (Flexible Disk), or an optical recording medium such as a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). .
  • a program downloaded from a distribution server or the like may be installed in the inspection device 200.
  • part or all of the functions provided by executing the program may be implemented as a dedicated hardware circuit.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a simulation process executed by control device 100 according to the present embodiment.
  • the control device 100 stores a simulation value that defines a movement path of the movable part of the robot 550 by executing a simulation process based on an operation of an administrator or the like.
  • the control device 100 starts a simulation based on an operation of a manager or the like (S2).
  • the control device 100 first sets a movement start position of the movable unit (S4).
  • the movement start position of the movable part is specified by an administrator or the like.
  • the control device 100 sets the set movement start position of the movable unit as a calculation start position (S6).
  • the control device 100 sets a target position (S8).
  • the target position of the movable part is specified by an administrator or the like.
  • the control device 100 sets a moving method and parameters of the movable unit (S10).
  • the moving method and parameters of the movable part are specified by an administrator or the like.
  • the control device 100 calculates a moving path between the calculation start position set in S6 and the target position set in S8 based on the moving method and the parameters set in S10 (S12).
  • the control device 100 determines whether or not the movement route is determined by an operation of the administrator or the like (S14). If the movement route is not determined (NO in S14), control device 100 executes the processing in S8 and subsequent steps again.
  • the control device 100 converts the determined movement route into a coordinate value in the work coordinate system (S16). Then, the control device 100 stores the movement path converted into the coordinate value of the work coordinate system as a simulation value (S18).
  • the control device 100 sets the allowable range of the simulation value (S20). That is, the control device 100 gives a certain width to the simulation value in consideration of a possibility that a shift may occur in the movement path due to a change in the speed of the robot 550 or a fine adjustment of the teaching point with respect to the robot 550. It is assumed that the robot 550 is in charge.
  • the allowable range of the simulation value is specified by an administrator or the like. Thereafter, the control device 100 ends the simulation (S22), and ends this processing.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a score calculation process performed by the inspection device 200 according to the present embodiment.
  • the inspection apparatus 200 calculates the score of the work coordinate system as a result of the appearance inspection by executing the score calculation process every time the work 155 is photographed.
  • the inspection device 200 acquires a camera image by photographing a cut portion of the work 155 with the camera 150 (S32).
  • the inspection device 200 compares the acquired camera image with a model image registered in advance (S34).
  • the inspection device 200 calculates a score in the work coordinate system based on the comparison between the camera image and the model image (S36).
  • the inspection device 200 outputs the calculated score of the work coordinate system to the control device 100 (S38). Thereafter, the inspection device 200 ends the processing.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a cause location specifying process executed by control device 100 according to the present embodiment.
  • the control device 100 specifies the movable part that has caused the abnormality in the result of the visual inspection by executing the cause part specifying process.
  • the control device 100 acquires the work coordinate system score output from the inspection device 200 (S52). The control device 100 compares the obtained score of the work coordinate system with the simulation value (S54).
  • the control device 100 specifies the robot that has processed the position of the work 155 corresponding to the coordinates where the score has become an abnormal value, and the operation period thereof (S56). For example, the control device 100 specifies the robot 550 that has caused the abnormality among the plurality of robots 550. Further, control device 100 specifies the operation period of robot 550 that caused the abnormality. After that, the control device 100 ends the present process.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a data saving process executed by control device 100 according to the present embodiment.
  • the control device 100 determines a data storage target by executing a data storage process.
  • the control device 100 calls the data of the robot 550 that caused the abnormality (S72).
  • the control device 100 compares the current value of the end effector 555 included in the robot 550 causing the abnormality with an ideal value registered in advance (S74).
  • the control device 100 determines whether the current value of the end effector 555 is abnormal based on the comparison between the current value of the end effector 555 and the ideal value (S76). If the current value of the end effector 555 is abnormal (YES in S76), the control device 100 registers the current value of the end effector 555 as a data storage target for the next and subsequent times (S78). Thereby, in each subsequent control cycle, the current value of the end effector 555 is stored in the main memory 106 or the like during the operation period specified in S56 of FIG. 8 described above.
  • control device 100 selects one movable axis from all movable axes 550_1 to 550_6 included in robot 550 that caused the abnormality. (S80). The control device 100 compares the torque value of the selected one movable shaft with an ideal value registered in advance (S82).
  • the control device 100 determines whether the torque value and the ideal value have been compared for all the movable shafts 550_1 to 550_6 (S84). If the torque value and the ideal value have not been compared for all the movable shafts 550_1 to 550_6 (NO in S84), the control device 100 executes the processing of S80 and thereafter again.
  • control device 100 determines whether the torque value of any of the movable shafts is abnormal based on the comparison result. Is determined (S86). If the torque value of any of the movable shafts is abnormal (YES in S86), control device 100 registers the torque value of the movable shaft in which the abnormality has occurred as a data storage target for the next and subsequent times (S88). Thus, in each subsequent control cycle, the torque value of the movable shaft is stored in the main memory 106 or the like during the operation period specified in S56 of FIG. 8 described above.
  • control device 100 determines whether or not there is an abnormality in other components included in robot 550 that caused the abnormality (S90).
  • Other configurations include the arms 551 to 554, the drill 556, the servomotors 522_1 to 522_6, and the like.
  • the control device 100 determines whether there is any abnormality in the brake wear of each of the servomotors 522_1 to 522_6.
  • control device 100 registers data relating to the other configuration in which the abnormality has occurred as a data storage target for the next and subsequent times (S94). As a result, in each of the subsequent control cycles, data relating to other components is stored in the main memory 106 or the like during the operation period specified in S56 of FIG. 8 described above.
  • control device 100 ends the process after S78, S88, or S94.
  • the control device 100 specifies the robot 550 that has caused the abnormality based on the result of the appearance inspection performed by the inspection device 200, and Of the included movable parts (for example, movable shafts 550_1 to 550_6, end effector 555), the movable part that caused the abnormality is specified. Then, the control device 100 does not collect the data of all the movable parts for all of the plurality of robots 550, but controls only the movable part of the robot 550 that has caused the abnormality in the next and subsequent times. Collect data every cycle. Thereby, resources for realizing predictive maintenance can be reduced. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all of the plurality of movable parts.
  • the control device 100 specifies the operation period of the robot 550 that caused the abnormality based on the result of the appearance inspection by the inspection device 200. Then, the control device 100 does not collect data for the entire operation period of the robot 550 that has caused the abnormality, but only for the operation period of the robot 550 that has caused the abnormality. To collect data. Thereby, resources for realizing predictive maintenance can be reduced. Furthermore, predictive maintenance can be realized more efficiently than when data is collected for all operation periods of a plurality of movable parts.
  • the control device 100 based on the result of the appearance inspection by the inspection device 200, the control device 100 identifies the robot 550 that caused the abnormality and the movable part thereof, and collects data only for the identified movable part.
  • predictive maintenance can be realized without relying on the experience and knowledge of production site managers and the like as much as possible, and resources for predictive maintenance can be relatively reduced.
  • the score in the work coordinate system is output to the control device 100.
  • the score in the camera coordinate system may be output from the device 200 to the control device 100, and the score in the camera coordinate system may be converted into a score in the work coordinate system by the control device 100.
  • the score for each coordinate in the work coordinate system is output to the control device 100. However, only the score that exceeds the threshold value and is determined to be abnormal is output to the control device 100 in the work coordinate system. May be done.
  • the control device 100 may collect data for all the movable parts included in the robot 550 that has caused the abnormality in the next and subsequent control cycles, but as in the present embodiment, Of the movable parts included in the robot 550 that has caused the abnormality, collecting data for each of the subsequent control cycles only for the movable part that has caused the abnormality can reduce resources for realizing predictive maintenance. Can be less.
  • the robot 550 operates on a route according to a simulation value registered in advance.
  • a command value for the robot 550 is dynamically changed for each control cycle based on preset parameters.
  • the robot 550 may operate.
  • the control device 100 uses the operation data of the robot 550 calculated based on the path on which the robot 550 has operated instead of the simulation value registered in advance as a target to be compared with the score in the work coordinate system. Is also good.
  • the control device 100 may limit the operation speed or stop the operation of the robot 550 that has caused the identified abnormality and the movable part of the robot 550 based on the cause of the abnormality. For example, when the torque value of the movable shaft 550_1 among the movable shafts 550_1 to 550_6 is abnormal, the operation speed of the movable shaft 550_1 may be limited or the operation may be stopped based on the torque value. Alternatively, when the current value of the end effector 555 is abnormal, the operation speed of the end effector 555 may be limited or the operation may be stopped based on the current value.
  • the camera 150 and the robot 550 are separate bodies, but the camera 150 may be attached to the end of the robot 550 such as the end effector 555, for example.
  • the control device 100 determines whether or not the end effector 555 has an abnormality with higher priority than the movable shaft and other components as a data storage target. If it is determined that there is an abnormality, only the end effector 555 is set as a data storage target. This is because the end effector 555 is more likely to be related to the cause of the abnormality than the movable shaft and other configurations. However, without being limited to such an example, the control device 100 determines whether or not the movable axis and other components are abnormal with a higher priority than the end effector 555. Only other configurations may be data storage targets. Alternatively, the control device 100 determines whether or not any of the end effector 555, the movable shaft, and the other components is abnormal. If the abnormality is abnormal, the data of the abnormal part is stored in the data storage target. It may be.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining an application example of the control system 1000 according to the first modification.
  • the control system 1000 includes, as a movable unit, peripheral devices that support processing in the robots a and b, in addition to the robots a and b.
  • peripheral devices that support processing in the robots a and b, in addition to the robots a and b.
  • an XY stage 810 that changes the position of the work 155 by moving in the X and Y directions is illustrated as a peripheral device.
  • the work 155 conveyed by the conveyor 800a is processed by the robots a and b while changing its position by the XY stage 810, and then conveyed to the camera 150 by the conveyor 800b.
  • the control system 1000 includes a control device 1100 that controls these movable parts by giving command values to the XY stage 810 in addition to the robots a and b, and an inspection device 1200 that inspects the work 155.
  • the inspection device 1200 inspects the appearance of the work 155 processed by the XY stage 810 and the robots a and b.
  • the control device 1100 specifies the movable part that caused the abnormality in the inspection result based on the inspection result of the inspection device 1200 and the command values for the XY stage 810 and the robots a and b.
  • the control device 1100 determines that the XY stage 810 is not operating in that time zone. If the XY stage 810 is operating during that time, it is predicted that the XY stage 810 may have an abnormal cause in addition to the robots a and b. it can. Then, when the control device 1100 specifies a portion that may have caused the abnormality, the control device 1100 collects and saves the data relating to the XY stage 810 and the robots a and b that have caused the abnormality to be useful for predictive maintenance. Can be.
  • the controller 1100 may identify a peripheral device such as the XY stage 810 as the cause of the abnormality and collect data of the peripheral device.
  • the peripheral device is not limited to the XY stage 810, and may be any device that supports processing in the robots a and b.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an application example of the control system 2000 according to the second modification.
  • the example described above the example in which the work 155 is processed by the robots a and b has been described, but the present disclosure is also applicable to an example in which finished products and parts are assembled by the robots a and b.
  • the component 155a is taken out by the robot a and placed on the conveyor 800. Then, the component 155b is taken out by the robot b and attached to the component 155a. In this way, the assembly 1550 is assembled by attaching the parts 155a and 155b by the robots a and b. Assembly 1550 is conveyed by conveyor 800 toward camera 150.
  • the control system 2000 includes a control device 2100 that controls a plurality of movable parts by giving command values to the robots a and b, and an inspection device 2200 that inspects the assembly 1550.
  • the inspection device 2200 inspects the appearance of the assembly 1550 processed by the robots a and b. For example, the inspection device 2200 inspects the state of attachment of the component 155b or the presence or absence of a scratch or dirt.
  • the control device 2100 specifies the movable part that caused the abnormality in the inspection result based on the inspection result of the inspection device 2200 and the command value for the robots a and b.
  • the assembly 1550 may be inspected by the inspection device 2200, and the movable parts of the robots a and b that have assembled the abnormal assembly 1550 may be specified based on the inspection result.
  • the control device includes: A specifying unit (160) for specifying a movable unit that has caused an abnormality in the test result among the plurality of movable units based on an inspection result of the inspection device and the command value for the plurality of movable units; A storage unit (170) for collecting and storing data relating to the movable unit that has caused an abnormality in the inspection result specified by the specifying unit.
  • (Configuration 2) The specifying unit, in addition to the movable unit that caused the abnormality of the inspection result, specifies the operation period of the movable unit,
  • the plurality of movable parts are movable axes (550_1 to 550_6) included in any of the plurality of robots (550),
  • the specifying unit specifies, among the plurality of robots, a robot that has caused an abnormality in the inspection result,
  • the control system according to configuration 1 or 2 wherein the storage unit collects and stores data related to the movable axis included in the robot that has caused an abnormality in the inspection result specified by the specifying unit.
  • (Configuration 4) The control system according to configuration 3, wherein the storage unit collects and stores data of a movable axis having an abnormal torque value among the movable axes included in the robot that has caused an abnormality in the inspection result.
  • the plurality of movable parts are end effectors (555) included in any of the plurality of robots
  • the specifying unit specifies, among the plurality of robots, a robot that has caused an abnormality in the inspection result,
  • the control system according to any one of Configurations 1 to 4, wherein the storage unit collects and stores data on the end effector included in the robot that has caused an abnormality in the inspection result specified by the specification unit. .
  • the plurality of movable parts are peripheral devices (810) of a robot that performs the predetermined processing on the object,
  • the specifying unit specifies the peripheral device that has caused an abnormality in the inspection result,
  • the control system according to any one of Configurations 1 to 5, wherein the storage unit collects and stores data relating to the peripheral device that has caused an abnormality in the inspection result specified by the specification unit.
  • Configuration 7 By giving a command value to a plurality of movable parts (550_1 to 550_6, 555) for processing the object (155), the operations of the plurality of movable parts are controlled for each control cycle and monitored.
  • a control device (100) Based on an inspection result of an inspection device (200) for inspecting the object and the command value for the plurality of movable parts, a movable part which has caused an abnormality in the inspection result is identified from the plurality of movable parts.
  • a specifying unit (160) A storage unit (170) that collects and stores data relating to the movable unit that caused the abnormality in the inspection result specified by the specifying unit.

Abstract

制御システム(1)は、ワーク(155)を加工するための複数の可動部の動作を監視するものであり、複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御する制御装置(100)と、ワーク(155)を検査する検査装置(200)とを備え、制御装置(100)は、検査装置(200)の検査結果と複数の可動部に対する指令値とに基づき、複数の可動部のうち、検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部(160)と、特定部(160)によって特定された検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部(170)とを含む。

Description

制御システムおよび制御装置
 本発明は、対象物に所定の処理を施すための複数の可動部の動作を監視する制御システム、および対象物に所定の処理を施すための複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御するとともに当該動作を監視する制御装置に関する。
 近年、様々な生産現場において、ロボットなどの機械や装置に対する予知保全により設備稼働率を向上させたいというニーズが存在する。予知保全とは、機械や装置に生じる何らかの異常の予兆を検知することで、設備を停止しなければならない状態になる前に、整備や交換などの保守作業を行うような保全形態を意味する。
 生産現場の管理者の経験や知見に頼ってこのような予知保全を実現しようとした場合には、管理者の能力に応じて予知保全の実現度合にばらつきが生じる。
 また、管理者の経験や知見に頼ることなく予知保全を実現するための仕組みとして、機械や装置に関するデータを収集することで、機械や装置の異常の予兆を検知する技術も提案されている。
 たとえば、特開平07-043352号公報(特許文献1)は、性状が正常なものと異常なものとに分けられた診断対象群に対して複数の診断用パラメータに関する値を測定し、この測定値に統計的処理を施し、この処理結果から有効なパラメータと予測される診断用パラメータを抽出し、抽出した有効な診断用パラメータについての測定値に基づいて判定レベルを決定し、さらに、有効パラメータの組み合わせ並びに判定レベルを目標正解率が得られるまで逐次更新する方法を開示する。
特開平07-043352号公報
 上述の特開平07-043352号公報に開示される技術では、診断対象群に関する測定値に統計的処理を施すことによって、正常、異常の判定正解率を高めることができるが、統計的処理を施すためには膨大なリソースが必要となる。
 本発明は、比較的少ないリソースで予知保全を実現する技術を提供することを目的とする。
 本開示の一例に従えば、対象物に所定の処理を施すための複数の可動部の動作を監視する制御システムが提供される。制御システムは、複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御する制御装置と、対象物を検査する検査装置とを備え、制御装置は、検査装置の検査結果と複数の可動部に対する指令値とに基づき、複数の可動部のうち、検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部と、特定部によって特定された検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部とを含む。
 この開示によれば、複数の可動部の全てについてデータが収集されるのではなく、異常原因となった可動部に限ってデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数の可動部の全てについてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 上述の開示において、特定部は、検査結果の異常原因となった可動部に加えて、当該可動部の動作期間を特定し、保存部は、特定部によって特定された動作期間において、検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する。
 この開示によれば、複数の可動部における全ての動作期間についてデータが収集されるのではなく、異常原因となった可動部の動作期間に限ってデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数の可動部における全ての動作期間についてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 上述の開示において、複数の可動部は、複数のロボットのいずれかに含まれる可動軸であり、特定部は、複数のロボットのうち、検査結果の異常原因となったロボットを特定し、保存部は、特定部によって特定された検査結果の異常原因となったロボットに含まれる可動軸に関するデータを収集して保存する。
 この開示によれば、複数のロボットの全てについてデータが収集されるのではなく、異常原因となったロボットに限ってデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数のロボットの全てについてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 上述の開示において、保存部は、検査結果の異常原因となったロボットに含まれる可動軸のうち、トルク値が異常である可動軸のデータを収集して保存する。
 この開示によれば、異常原因となったロボットに含まれる可動軸の全てについてデータが収集されるのではなく、トルク値が異常である可動軸に限ってデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、異常原因となったロボットに含まれる可動軸の全てについてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 上述の開示において、複数の可動部は、複数のロボットのいずれかに含まれるエンドエフェクタであり、特定部は、複数のロボットのうち、検査結果の異常原因となったロボットを特定し、保存部は、特定部によって特定された検査結果の異常原因となったロボットに含まれるエンドエフェクタに関するデータを収集して保存する。
 この開示によれば、複数のロボットの全てについてエンドエフェクタのデータが収集されるのではなく、異常原因となったロボットに限ってエンドエフェクタのデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数のロボットの全てについてエンドエフェクタのデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 上述の開示において、複数の可動部は、対象物に前記所定の処理を施すロボットの周辺装置であり、特定部は、検査結果の異常原因となった周辺装置を特定し、保存部は、特定部によって特定された検査結果の異常原因となった周辺装置に関するデータを収集して保存する。
 この開示によれば、ロボットおよび周辺装置の全てについてデータが収集されるのではなく、異常原因となった周辺装置に限ってデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、ロボットおよび周辺装置の全てについてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 本開示の別の一例に従えば、対象物に所定の処理を施すための複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御するとともに当該動作を監視する制御装置が提供される。制御装置は、対象物を検査する検査装置の検査結果と複数の可動部に対する指令値とに基づき、複数の可動部のうち、検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部と、特定部によって特定された検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部とを備える。
 この開示によれば、複数の可動部の全てについてデータが収集されるのではなく、異常原因となった可動部に限ってデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数の可動部の全てについてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 本発明によれば、比較的少ないリソースで予知保全を実現することができる。
本実施の形態に係る制御システムの適用例を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る制御システムにおける処理内容の具体例を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る制御システムの全体構成例を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る制御装置のハードウェア構成例を説明するためのブロック図である。 本実施の形態に係る検査装置のハードウェア構成例を説明するためのブロック図である。 本実施の形態に係る制御装置が実行するシミュレーション処理を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る検査装置が実行するスコア算出処理を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る制御装置が実行する原因箇所特定処理を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る制御装置が実行するデータ保存処理を示すフローチャートである。 第1の変形例に係る制御システムの適用例を説明するための模式図である。 第2の変形例に係る制御システムの適用例を説明するための模式図である。
 本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 <A.適用例>
 まず、図1および図2を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、本実施の形態に係る制御システム1の適用例を説明するための模式図である。図2は、本実施の形態に係る制御システム1における処理内容の具体例を説明するための模式図である。
 本実施の形態に係る制御システム1は、工業製品の生産現場などに適用され、対象物に所定の処理を施すための複数の可動部の動作を監視する。図1に示されるように、本実施の形態において、対象物としては、ワーク155を例示する。複数の可動部としては、ロボット550a(ロボットaと称する)およびロボット550b(ロボットbと称する)のそれぞれが有する複数の可動軸、およびロボットa,bにおけるアームの先端に設けられたエンドエフェクタを例示する。なお、複数の可動部は、ロボットの可動軸やエンドエフェクタに限らず、ロボットの周辺装置(たとえば、XYステージ)など、制御装置からの指令値に基づき動作するものであれば、いずれのものであってもよい。複数の可動軸およびエンドエフェクタについては図3で後述する。また、周辺装置(たとえば、XYステージ)の例については図10で後述する。
 対象物に対して施される所定の処理としては、製造品を製造する際に行われる少なくとも一部の処理や工程が挙げられる。たとえば、図1においては、所定の処理として、ロボットがワーク155を加工する処理を例示する。なお、所定の処理は、加工に限らず、完成品や部品の組立であってもよい。組立の例については図11で後述する。
 制御システム1は、ロボットaおよびロボットbのそれぞれにおける複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御する制御装置100と、ワーク155を検査する検査装置200とを備える。本実施の形態において、制御装置100としては、PLC(プログラマブルコントローラ)を例示する。検査装置200としては、カメラ150を用いてワーク155を撮影し、撮影によって取得したカメラ画像を用いてワーク155を検査する画像センサを例示する。なお、検査装置200は、画像センサに限らず、光を検出することでワーク155を検査する光センサ、温度を検出することでワーク155を検査する温度センサ、電流や抵抗値を検出することでワーク155を検査する電流センサなど、何らかの検出データに基づきワーク155を検査するものであればいずれのものであってもよい。
 図1に示されるように、切削加工前のワーク155は、コンベア800によって搬送され、制御装置100の制御に基づきロボットaおよびロボットbによって切削加工される。ワーク155においては、切削加工されることで、十字型の凸部が形成される。その後、切削加工されたワーク155は、再びコンベア800によって搬送され、カメラ150によってその切削加工部位が撮影される。カメラ150による撮影によって取得されたカメラ画像は、検査装置200に取り込まれる。
 検査装置200は、取得したカメラ画像と予め登録されているモデル画像とをパターンマッチングなどによって比較することで、ワーク155における切削加工部位(たとえば、十字型の凸部)の外観検査を行う。そして、検査装置200は、外観検査の結果としてワーク座標系のスコアを抽出し、そのデータを制御装置100に送信する。
 スコアの抽出に関して、図2を参照しながら説明する。図2(a)に示されるように、カメラ画像には、切削加工されたワーク155の表面が表されている。一方、図2(b)に示されるように、予め登録されているモデル画像には、切削加工によって得られるべき目標とするワークの表面が表されている。この例では、カメラ画像によって表わされた切削加工部位(十字型の凸部)の一部Aの形状と、モデル画像によって表わされた切削加工部位(十字型の凸部)の一部Bの形状とが、大きく異なっている。
 検査装置200は、カメラ画像とモデル画像とをパターンマッチングなどの画像処理によって比較することで、両画像における切削加工部位の一致度合を算出する。これにより、カメラ座標系における各座標での一致度合を表す指標としてスコアが算出される。なお、カメラ座標系とは、カメラ画像に対して一意に定められた座標系である。そして、検査装置200は、カメラ座標系における各座標でのスコアを、ワーク座標系における各座標でのスコアに変換することで、図2(c)に示されるように、ワーク座標系のスコアを抽出する。なお、ワーク座標系とは、ワーク155に対して一意に定められた座標系である。
 ワーク座標系においては、横軸がX軸、縦軸がY軸として定められている。X軸においては、ワーク座標系の左から右に向かって等間隔にX1,X2,X3,…Xnが定められている。Y軸においては、ワーク座標系の上から下に向かって等間隔にY1,Y2,Y3,…Ynが定められている。ワーク座標系における各座標においては、カメラ画像とモデル画像との比較に基づき算出されたスコアが抽出される。この例では、スコアが低ければ低いほどカメラ画像とモデル画像との一致度合が高く、一方、スコアが高ければ高いほどカメラ画像とモデル画像との一致度合が低く設定されている。
 たとえば、座標(X1,Y1)におけるスコアは0、座標(X1,Y2)におけるスコアは0、座標(Xn,Y1)におけるスコアは0、座標(Xn,Yn)におけるスコアは0であり、これらの座標においては、カメラ画像とモデル画像とが完全に一致する。また、座標(Xa,Ya)におけるスコアは1であり、この座標においては、カメラ画像とモデル画像とが概ね一致する。
 一方、座標(Xb,Yb)におけるスコアは4、座標(Xc,Yc)におけるスコアは8、座標(Xd,Yd)におけるスコアは6であり、これらの座標においては、カメラ画像とモデル画像との一致度合が低い。これは、前述したように、カメラ画像によって表わされた切削加工部位の一部Aの形状と、モデル画像によって表わされた切削加工部位の一部Bの形状とが、大きく異なっているためである。検査装置200は、各座標におけるスコアのうち、閾値を超えたスコアを異常値であると算出する。たとえば、スコアの閾値が3に設定されている場合、座標(Xb,Yb)におけるスコアは4、座標(Xc,Yc)におけるスコアは8、座標(Xd,Yd)におけるスコアは6のそれぞれは、異常値となる。
 図1に戻り、前述したようにして抽出されたワーク座標系のスコアは、検査装置200から制御装置100に送信される。制御装置100は、検査装置200の検査結果と複数の可動部に対する指令値とに基づき、複数の可動部のうち、検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部160を含む。検査結果としては、前述したワーク座標系のスコアを例示する。また、複数の可動部に対する指令値としては、各ロボットa,bにおける可動部の移動経路を定義したシミュレーション値を例示する。シミュレーション値は、生産現場の管理者などによって予め登録される。
 制御装置100の特定部160は、検査装置200から取得したワーク座標系のスコアと、シミュレーション値とを比較することで、スコアが異常値となった座標に対応するワーク155の位置を加工した可動部を特定する。
 さらに、制御装置100は、特定部160によって特定された検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部170を含む。
 データの保存に関して、再び図2を参照しながら説明する。制御装置100は、図2(c)に示すワーク座標系のスコアと、図2(d)に示すシミュレーション値との比較によって検査結果の異常原因となった可動部を特定する。たとえば、制御装置100は、複数のロボットa,bのうち、ロボットaにおける可動部が異常であると特定し、さらに、ロボットaにおける可動部の動作期間を特定する。
 たとえば、図2(e)に示されるように、制御装置100は、異常原因となったロボットaにおける可動部1~可動部6の動作期間として、t2~t3を特定する。そして、制御装置100は、動作期間を特定した後の各制御周期において、t2~t3の期間でロボットaにおける可動部1~可動部6の動作に関するデータを取得してメモリなどに保存する。
 このようにして収集されたデータは、予知保全の実現に用いられる。たとえば、生産現場の管理者などは、加工後のワーク製品に異常の予兆があった場合に、自身の経験や知見に極力頼ることなく、収集されたデータに基づき異常の原因となった可動部を特定することができる。また、管理者などは、収集されたデータに基づき異常の予兆の原因を追究することで、設備を停止しなければならない状態になる前に、整備や交換などの保守作業を行うことができる。
 また、複数の可動部の全てについてデータが収集されるのではなく、異常原因となった可動部に限ってデータが収集されるため、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数の可動部の全てについてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 <B.制御システムの全体構成例>
 次に、本実施の形態に係る制御装置100を含む制御システム1の全体構成例について説明する。図3は、本実施の形態に係る制御システム1の全体構成例を説明するための模式図である。
 制御装置100は、各種の設備や装置などの制御対象を制御する産業用コントローラに相当する。制御装置100は、制御演算を実行する一種のコンピュータであり、典型的には、PLC(プログラマブルコントローラ)として具現化されている。制御装置100には、フィールドネットワーク2を介してフィールドデバイス500に接続されている。制御装置100は、フィールドネットワーク2を介して、1または複数のフィールドデバイス500との間でデータを遣り取りする。
 制御装置100において実行される制御演算は、フィールドデバイス500において収集または生成されたデータ(入力データ)を収集する処理(入力処理)、フィールドデバイス500に対する指令値などのデータ(出力データ)を生成する処理(演算処理)、生成した出力データを対象のフィールドデバイス500へ送信する処理(出力処理)などを含む。
 フィールドネットワーク2は、定周期通信を行うバスまたはネットワークを採用することが好ましい。このような定周期通信を行うバスまたはネットワークとしては、EtherCAT(登録商標)、EtherNet/IP(登録商標)、DeviceNet(登録商標)、CompoNet(登録商標)などが知られている。データの到達時間が保証される点において、EtherCAT(登録商標)が好ましい。
 フィールドネットワーク2には、任意のフィールドデバイス500を接続することができる。フィールドデバイス500は、フィールド側にあるロボットやコンベアなどに対して何らかの物理的な作用を与えるアクチュエータ、および、フィールドとの間で情報を遣り取りする入出力装置などを含む。
 フィールドネットワーク2を介して、制御装置100とフィールドデバイス500との間でデータが遣り取りされることになるが、これらの遣り取りされるデータは、数100μsecオーダ~数10msecオーダのごく短い周期で更新されることになる。
 図3に示す構成例においては、制御装置100は、ロボット550を制御する。ロボット550は、前述した図1に示すロボットaやロボットbに対応する。
 前述したように、本実施の形態において、ロボット550は、切削加工を行う加工装置である。具体的には、ロボット550は、第1アーム551、第2アーム552、第3アーム553、および第4アーム554によって構成されるアームと、アームの先端に設けられたエンドエフェクタ555と、エンドエフェクタ555に装着されたドリル556とを備える。
 第1アーム551は、可動軸550_1を介して土台557に接続されており、土台557に対して可動軸550_1の回転軸回りに可動する。第2アーム552は、可動軸550_2を介して第1アーム551に接続されており、第1アーム551に対して可動軸550_2の回転軸回りに可動する。第3アーム553は、可動軸550_3を介して第2アーム552に接続されており、第2アーム552に対して可動軸550_3の回転軸回りに可動する。第4アーム554は、可動軸550_4を介して第3アーム553に接続されており、第3アーム553に対して可動軸550_4の回転軸回りに可動する。エンドエフェクタ555は、可動軸550_5を介して第4アーム554に接続されており、第4アーム554に対して可動軸550_5の回転軸回りに可動する。ドリル556は、可動軸550_6を介してエンドエフェクタ555に接続されており、エンドエフェクタ555に対して可動軸550_6の回転軸回りに可動する。
 ロボット550は、制御装置100からの指令値に従って駆動される。図4に示す構成例においては、フィールドデバイス500は、複数のサーボドライバ520_1~520_6と、複数のサーボドライバ520_1~520_6のそれぞれに接続された複数のサーボモータ522_1~522_6とを含む。
 サーボドライバ520_1~520_6は、制御装置100からの指令値(たとえば、位置指令値や速度指令値など)に従って、サーボモータ522_1~522_6のうちの対応するサーボモータを駆動する。サーボモータ522_1が駆動すると、可動軸550_1が回転する。サーボモータ522_2が駆動すると、可動軸550_2が回転する。サーボモータ522_3が駆動すると、可動軸550_3が回転する。サーボモータ522_4が駆動すると、可動軸550_4が回転する。サーボモータ522_5が駆動すると、可動軸550_5が回転する。サーボモータ522_6が駆動すると、可動軸550_6が回転する。
 このように構成されたロボット550においては、各可動軸550_1~550_5が回転することによって、各アーム551~554によって構成されたアームが所定の動作範囲内で動作し、それによってアームの先端に設けられたエンドエフェクタ555がワーク155における加工位置に移動する。そして、可動軸550_6が回転することによって、エンドエフェクタ555の先端に装着されたドリル556が回転して、ワーク155が切削加工される。
 上述した可動軸550_1~550_6およびエンドエフェクタ555は、「可動部」の一例である。
 なお、ロボット550は、切削加工に限らず、旋盤加工、フライス盤、放電加工などの任意の加工装置であってもよい。また、ロボット550は、搬送されるワーク155に対して部品を組み付ける組付装置であってもよい。
 制御装置100には、フィールドネットワーク2を介して、検査装置200が接続されている。
 検査装置200には、連続的に搬入されるワーク155を撮影するカメラ150が接続されている。カメラ150は、主たる構成要素として、レンズや絞りなどの光学系と、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの受光素子とを含む。検査装置200は、工業製品の生産ラインなどにおいて、制御装置100の制御によってワーク155を照明しながらカメラ150で撮影し、得られた撮影画像を用いてワーク155の外観検査を行う画像センサである。
 制御装置100は、上位ネットワーク6を介して、他の装置にも接続されている。上位ネットワーク6には、一般的なネットワークプロトコルであるイーサネット(登録商標)やEtherNet/IP(登録商標)が採用されてもよい。より具体的には、上位ネットワーク6には、1または複数のサーバ装置300および1または複数の表示装置400が接続されてもよい。
 サーバ装置300としては、データベースシステム、製造実行システム(MES:Manufacturing Execution System)などが想定される。製造実行システムは、制御対象の製造装置や設備からの情報を取得して、生産全体を監視および管理するものであり、オーダ情報、品質情報、出荷情報などを扱うこともできる。これに限らず、情報系サービスを提供する装置を上位ネットワーク6に接続するようにしてもよい。情報系サービスとしては、制御対象の製造装置や設備からの情報を取得して、マクロ的またはミクロ的な分析などを行う処理が想定される。たとえば、制御対象の製造装置や設備からの情報に含まれる何らかの特徴的な傾向を抽出するデータマイニングや、制御対象の設備や機械からの情報に基づく機械学習を行うための機械学習ツールなどが想定される。
 表示装置400は、ユーザからの操作を受けて、制御装置100に対してユーザ操作に応じたコマンドなどを出力するとともに、制御装置100での演算結果などをグラフィカルに表示する。
 制御装置100には、サポート装置600が接続可能になっている。サポート装置600は、制御装置100が制御対象を制御するために必要な準備を支援する装置である。具体的には、サポート装置600は、制御装置100で実行される制御プログラム30の開発環境(プログラム作成編集ツール、パーサ、コンパイラなど)、制御装置100および制御装置100に接続される各種デバイスの構成情報(コンフィギュレーション)を設定するための設定環境、生成した制御プログラム30を制御装置100へ出力する機能、制御装置100上で実行される制御プログラム30などをオンラインで修正・変更する機能などを提供する。本実施の形態においては、管理者などは、サポート装置600を用いてロボット550における可動部の移動経路を定義したシミュレーション値を登録可能である。
 図3に示される制御システム1においては、制御装置100、サポート装置600、および表示装置400がそれぞれ別体として構成されているが、これらの機能の全部または一部を単一の装置に集約するような構成を採用してもよい。
 <C.制御装置100のハードウェア構成例>
 次に、本実施の形態に係る制御装置100のハードウェア構成例について説明する。図4は、本実施の形態に係る制御装置100のハードウェア構成例を説明するためのブロック図である。
 図4に示されるように、制御装置100は、CPUユニットと称される演算処理部であり、プロセッサ102と、チップセット104と、主メモリ106と、ストレージ108と、上位ネットワークコントローラ110と、検査装置インターフェイス112と、サポート装置インターフェイス117と、メモリカードインターフェイス114と、内部バスコントローラ120と、フィールドネットワークコントローラ130とを含む。
 プロセッサ102は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)などで構成される。プロセッサ102としては、複数のコアを有する構成を採用してもよいし、プロセッサ102を複数配置してもよい。チップセット104は、プロセッサ102および周辺エレメントを制御することで、制御装置100における全体としての処理を実現する。
 主メモリ106は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)などの揮発性記憶装置などで構成される。図1に示された保存部170によるデータの保存先としては、典型的には、主メモリ106が指定される。
 ストレージ108は、たとえば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの不揮発性記憶装置などで構成される。プロセッサ102は、ストレージ108に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ106に展開して実行することで、制御対象に応じた制御、および、各種処理を実現する。ストレージ108には、基本的な機能を実現するためのシステムプログラム34に加えて、制御対象の製造装置や設備に応じて作成される制御プログラム30が格納される。
 上位ネットワークコントローラ110は、上位ネットワーク6を介して、サーバ装置300や表示装置400などとの間のデータの遣り取りを制御する。検査装置インターフェイス112は、検査装置200との間のデータの遣り取りを制御する。サポート装置インターフェイス117は、サポート装置600との間のデータの遣り取りを制御する。なお、サポート装置600は、USB接続を介して制御装置100との間で通信可能であるものであってもよいし、EtherNet(イーサネット)通信によって制御装置100との間で通信可能であってもよい。
 メモリカードインターフェイス114は、メモリカード116が着脱可能に構成されており、メモリカード116に対してデータを書き込み、メモリカード116から各種データ(ユーザプログラムやトレースデータなど)を読み出すことが可能になっている。
 内部バスコントローラ120は、制御装置100に装着されるI/Oユニット122との間のデータの遣り取りを制御する。フィールドネットワークコントローラ130は、フィールドネットワーク2を介したフィールドデバイスとの間のデータの遣り取りを制御する。
 図4には、プロセッサ102がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路(たとえば、ASICまたはFPGAなど)を用いて実装してもよい。あるいは、制御装置100の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア(たとえば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン)を用いて実現してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のOS(Operating System)を並列的に実行させるとともに、各OS上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。
 <D.検査装置200のハードウェア構成例>
 次に、本実施の形態に係る検査装置200のハードウェア構成例について説明する。図5は、本実施の形態に係る検査装置200のハードウェア構成例を説明するためのブロック図である。
 図5に示されるように、検査装置200は、プロセッサ210と、メモリ212と、システムコントローラ216と、I/O(Input Output)コントローラ218と、ハードディスク220と、カメラインターフェイス222と、制御装置インターフェイス226と、メモリカードインターフェイス230とを含む。これらの各部は、システムコントローラ216を中心として、互いにデータ通信可能に接続される。
 プロセッサ210は、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)などで構成される。プロセッサ210は、システムコントローラ216との間でプログラム(コード)などを交換して、これらを所定順序で実行することで、目的の演算処理を実現する。
 システムコントローラ216は、プロセッサ210、メモリ212、およびI/Oコントローラ218とそれぞれバスを介して接続されており、各部との間でデータ交換などを行うとともに、検査装置200全体の処理を司る。
 メモリ212は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)などの揮発性記憶装置などで構成される。メモリ212は、ハードディスク220から読み出されたプログラム、またはカメラ150によって取得されたカメラ画像のデータなどを保持する。また、メモリ212は、外観検査において用いるモデル画像のデータなどを保持する。
 I/Oコントローラ218は、制御装置100に接続される記録媒体または外部機器との間のデータ交換を制御する。より具体的には、I/Oコントローラ218は、ハードディスク220と、カメラインターフェイス222と、制御装置インターフェイス226と、メモリカードインターフェイス230とに接続される。
 ハードディスク220は、典型的には、不揮発性の磁気記憶装置であり、プロセッサ210で実行されるアルゴリズムなどの制御プログラムに加えて、各種設定値などが格納される。本実施の形態においては、ハードディスク220にインストールされる制御プログラムとして、ワーク155の撮影画像を取得するためにカメラ150を制御する際に実行されるプログラムと、取得した撮影画像を用いてワーク155の外観検査を行う際に実行されるプログラムとが挙げられる。これらの制御プログラムは、メモリカード236などに格納された状態で流通する。なお、ハードディスク220に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置やDVD-RAM(Digital Versatile Disk Random Access Memory)などの光学記憶装置を採用してもよい。
 カメラインターフェイス222は、ワーク155を撮影することでカメラ画像を取得し、プロセッサ210とカメラ150との間のデータ伝送を仲介する。カメラインターフェイス222は、カメラ150からのカメラ画像のデータを一時的に蓄積するための画像バッファ222aを含む。
 制御装置インターフェイス226は、プロセッサ210と制御装置100との間のデータ伝送を仲介する。
 メモリカードインターフェイス230は、プロセッサ210と記録媒体であるメモリカード236との間のデータ伝送を仲介する。メモリカード236には、検査装置200で実行されるプログラムなどが格納された状態で流通し、メモリカードインターフェイス230は、このメモリカード236からプログラムを読み出す。メモリカード236は、SD(Secure Digital)などの汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)などの磁気記録媒体、またはCD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記録媒体などからなる。あるいは、配信サーバなどからダウンロードしたプログラムを検査装置200にインストールしてもよい。なお、代替的に、プログラムの実行により提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。
 <E.制御装置100のシミュレーション処理>
 図6は、本実施の形態に係る制御装置100が実行するシミュレーション処理を示すフローチャートである。制御装置100は、管理者などの操作に基づきシミュレーション処理を実行することで、ロボット550における可動部の移動経路を定義したシミュレーション値を記憶する。
 図6に示されるように、制御装置100は、管理者などの操作に基づきシミュレーションを開始する(S2)。制御装置100は、シミュレーションを開始すると、まず可動部の移動開始位置を設定する(S4)。可動部の移動開始位置は、管理者などによって指定される。その後、制御装置100は、設定した可動部の移動開始位置を計算開始位置として設定する(S6)。
 次に、制御装置100は、目標位置を設定する(S8)。可動部の目標位置は、管理者などによって指定される。制御装置100は、可動部の移動方法およびパラメータを設定する(S10)。可動部の移動方法およびパラメータは、管理者などによって指定される。制御装置100は、S10で設定した移動方法およびパラメータに基づき、S6で設定した計算開始位置と、S8で設定した目標位置との間の移動経路を計算する(S12)。
 制御装置100は、管理者などの操作によって移動経路が確定したか否かを判定する(S14)。制御装置100は、移動経路が確定しない場合(S14でNO)、再びS8以降の処理を実行する。制御装置100は、移動経路が確定した場合(S14でYES)、確定した移動経路をワーク座標系の座標値に変換する(S16)。そして、制御装置100は、ワーク座標系の座標値に変換した移動経路をシミュレーション値として記憶する(S18)。
 制御装置100は、シミュレーション値の許容範囲を設定する(S20)。つまり、制御装置100は、ロボット550の速度変更またはロボット550に対する教示点の微調整により移動経路にずれが生じ得ることを考慮して、シミュレーション値にある程度の幅を持たせて、その範囲内もロボット550の担当範囲とする。シミュレーション値の許容範囲は、管理者などによって指定される。その後、制御装置100は、シミュレーションを終了し(S22)、本処理を終了する。
 <F.検査装置200のスコア算出処理>
 図7は、本実施の形態に係る検査装置200が実行するスコア算出処理を示すフローチャートである。検査装置200は、ワーク155を撮影するごとにスコア算出処理を実行することで、外観検査の結果としてワーク座標系のスコアを算出する。
 図7に示されるように、検査装置200は、カメラ150でワーク155の切削加工部位を撮影することによってカメラ画像を取得する(S32)。検査装置200は、取得したカメラ画像を予め登録されているモデル画像と比較する(S34)。
 検査装置200は、カメラ画像とモデル画像との比較に基づき、ワーク座標系のスコアを算出する(S36)。検査装置200は、算出したワーク座標系のスコアを制御装置100に出力する(S38)。その後、検査装置200は、本処理を終了する。
 <G.制御装置100の原因箇所特定処理>
 図8は、本実施の形態に係る制御装置100が実行する原因箇所特定処理を示すフローチャートである。制御装置100は、原因箇所特定処理を実行することで、外観検査の結果の異常原因となった可動部を特定する。
 図8に示されるように、制御装置100は、検査装置200から出力されたワーク座標系のスコアを取得する(S52)。制御装置100は、取得したワーク座標系のスコアをシミュレーション値と比較する(S54)。
 制御装置100は、スコアが異常値となった座標に対応するワーク155の位置を加工したロボット、およびその動作期間を特定する(S56)。たとえば、制御装置100は、複数のロボット550のうち、異常の原因となったロボット550を特定する。さらに、制御装置100は、異常の原因となったロボット550の動作期間を特定する。その後、制御装置100は、本処理を終了する。
 <H.制御装置100のデータ保存処理>
 図9は、本実施の形態に係る制御装置100が実行するデータ保存処理を示すフローチャートである。制御装置100は、データ保存処理を実行することで、データの保存対象を決定する。
 図9に示されるように、制御装置100は、異常の原因となったロボット550のデータを呼び出す(S72)。制御装置100は、異常の原因となったロボット550に含まれるエンドエフェクタ555の電流値を予め登録していた理想値と比較する(S74)。
 制御装置100は、エンドエフェクタ555の電流値と理想値との比較に基づき、エンドエフェクタ555の電流値が異常であるか否かを判定する(S76)。制御装置100は、エンドエフェクタ555の電流値が異常である場合(S76でYES)、エンドエフェクタ555の電流値を次回以降のデータ保存対象として登録する(S78)。これにより、その後の各制御周期において、上述した図8のS56で特定された動作期間でエンドエフェクタ555の電流値が主メモリ106などに保存される。
 一方、制御装置100は、エンドエフェクタ555の電流値が異常でない場合(S76でNO)、異常の原因となったロボット550に含まれる全ての可動軸550_1~550_6のうちから一の可動軸を選択する(S80)。制御装置100は、選択した一の可動軸のトルク値を予め登録していた理想値と比較する(S82)。
 制御装置100は、全ての可動軸550_1~550_6についてトルク値と理想値とを比較したか否かを判定する(S84)。制御装置100は、未だ全ての可動軸550_1~550_6についてトルク値と理想値とを比較していない場合(S84でNO)、再びS80以降の処理を実行する。
 一方、制御装置100は、全ての可動軸550_1~550_6についてトルク値と理想値とを比較した場合(S84でYES)、比較結果に基づき、いずれかの可動軸のトルク値が異常であるか否かを判定する(S86)。制御装置100は、いずれかの可動軸のトルク値が異常である場合(S86でYES)、異常が生じている可動軸のトルク値を次回以降のデータ保存対象として登録する(S88)。これにより、その後の各制御周期において、上述した図8のS56で特定された動作期間で可動軸のトルク値が主メモリ106などに保存される。
 一方、制御装置100は、いずれの可動軸のトルク値も異常でない場合(S86でNO)、異常の原因となったロボット550に含まれるその他の構成について異常の有無を判定する(S90)。その他の構成としては、各アーム551~554、ドリル556、各サーボモータ522_1~522_6などが挙げられる。たとえば、制御装置100は、各サーボモータ522_1~522_6のブレーキ摩耗について異常の有無を判定する。
 制御装置100は、その他の構成が異常である場合(S92でYES)、異常が生じているその他の構成に関するデータを次回以降のデータ保存対象として登録する(S94)。これにより、その後の各制御周期において、上述した図8のS56で特定された動作期間でその他の構成に関するデータが主メモリ106などに保存される。
 制御装置100は、その他の構成が異常でない場合(S92でNO)、S78、S88、またはS94の後、本処理を終了する。
 <I.作用効果>
 以上のように、本実施の形態に係る制御システム1において、制御装置100は、検査装置200による外観検査の結果に基づき、異常の原因となったロボット550を特定するとともに、特定したロボット550に含まれる可動部(たとえば、可動軸550_1~550_6,エンドエフェクタ555)のうち、異常の原因となった可動部を特定する。そして、制御装置100は、複数のロボット550の全てについて全ての可動部のデータを収集するのではなく、異常原因となったロボット550における異常原因となった可動部に限って、次回以降の制御周期ごとにデータを収集する。これにより、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数の可動部の全てについてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 本実施の形態に係る制御システム1において、制御装置100は、検査装置200による外観検査の結果に基づき、異常の原因となったロボット550の動作期間を特定する。そして、制御装置100は、異常の原因となったロボット550における全ての動作期間についてデータを収集するのではなく、異常の原因となったロボット550の動作期間に限って、次回以降の制御周期ごとにデータを収集する。これにより、予知保全を実現するためのリソースを少なくすることができる。さらに、複数の可動部における全ての動作期間についてデータを収集する場合に比べて、効率的に予知保全を実現することができる。
 このようにして、検査装置200による外観検査の結果に基づき、制御装置100によって異常の原因となったロボット550、およびその可動部を特定して、特定した可動部に限ってデータを収集するようにすることで、生産現場の管理者などの経験や知見に極力頼ることなく予知保全を実現することができ、しかも、予知保全のためのリソースも比較的少なくすることができる。
 <J.変形例>
 本実施の形態においては、検査装置200によって、カメラ座標系におけるスコアがワーク座標系におけるスコアに変換された上で、ワーク座標系におけるスコアが制御装置100に出力されるものであったが、検査装置200からカメラ座標系におけるスコアが制御装置100に出力され、制御装置100によってカメラ座標系におけるスコアがワーク座標系におけるスコアに変換されてもよい。
 本実施の形態においては、ワーク座標系における各座標についてのスコアが制御装置100に出力されたが、閾値を超えて異常と判断されたスコアのみについて、ワーク座標系におけるスコアが制御装置100に出力されてもよい。
 制御装置100は、異常の原因となったロボット550に含まれる可動部の全てについて、次回以降の制御周期ごとにデータを収集するものであってもよいが、やはり本実施の形態のように、異常の原因となったロボット550に含まれる可動部のうち、異常の原因となった可動部に限って次回以降の制御周期ごとにデータを収集する方が、予知保全を実現するためのリソースをより少なくすることができる。
 本実施の形態においては、予め登録していたシミュレーション値に従った経路でロボット550が動作するものであったが、予め設定していたパラメータに基づき制御周期ごとにロボット550に対する指令値が動的に変化することでロボット550が動作するものであってもよい。この場合、制御装置100は、ワーク座標系におけるスコアと比較する対象として、予め登録していたシミュレーション値の代わりに、ロボット550が動作してきた経路に基づき算出されたロボット550の動作データを用いてもよい。
 制御装置100は、特定した異常の原因となったロボット550および当該ロボット550の可動部について、異常の原因に基づき動作速度を制限したり、動作を停止したりしてもよい。たとえば、可動軸550_1~550_6のうち、可動軸550_1のトルク値が異常である場合、当該トルク値に基づいて可動軸550_1の動作速度を制限したり、動作を停止したりしてもよい。あるいは、エンドエフェクタ555の電流値が異常である場合、当該電流値に基づいてエンドエフェクタ555の動作速度を制限したり、動作を停止したりしてもよい。
 本実施の形態においては、カメラ150とロボット550とが別体であったが、たとえば、エンドエフェクタ555など、ロボット550の手先にカメラ150が取り付けられていてもよい。
 本実施の形態においては、制御装置100は、図9に示されるデータ保存処理において、データの保存対象として、エンドエフェクタ555を可動軸やその他の構成よりも優先的に異常であるか否かを判定し、異常である場合に、エンドエフェクタ555のみをデータの保存対象としていた。これは、エンドエフェクタ555が可動軸やその他の構成よりも異常原因に関連する可能性が高いからである。しかし、このような例に限らず、制御装置100は、可動軸やその他の構成を、エンドエフェクタ555よりも優先的に異常であるか否かを判定し、異常である場合に、可動軸やその他の構成のみをデータの保存対象としていてもよい。あるいは、制御装置100は、エンドエフェクタ555、可動軸、およびその他の構成のいずれにおいても異常であるか否かを判定し、異常である場合に、異常であった部位のデータをデータの保存対象としていてもよい。
 図10は、第1の変形例に係る制御システム1000の適用例を説明するための模式図である。図10に示されるように、制御システム1000は、ロボットa,bの他に、可動部として、ロボットa,bにおける処理をサポートする周辺装置を備える。たとえば、図10に示される例では、周辺装置として、X方向およびY方向に移動することでワーク155の位置を変化させるXYステージ810が例示されている。コンベア800aによって搬送されたワーク155は、XYステージ810によって位置を変化しつつロボットa,bによって加工され、その後、コンベア800bによってカメラ150の方へと搬送される。
 制御システム1000は、ロボットa,bに加えてXYステージ810に対して指令値を与えることでこれらの可動部を制御する制御装置1100と、ワーク155を検査する検査装置1200とを備える。検査装置1200は、XYステージ810およびロボットa,bによって処理されたワーク155の外観を検査する。制御装置1100は、検査装置1200の検査結果とXYステージ810およびロボットa,bに対する指令値とに基づき、検査結果の異常原因となった可動部を特定する。
 たとえば、制御装置1100は、検査装置1200によって抽出されたワーク座標系のスコアとシミュレーション値とに基づき、異常が発生した加工時間帯が分かる場合、その時間帯にXYステージ810が動作していなければ、ロボットa,bに異常原因があると予測でき、その時間帯にXYステージ810が動作していれば、ロボットa,bに加えてXYステージ810も異常原因が存在する可能性があると予測できる。そして、制御装置1100は、異常原因となった可能性のある箇所を特定すると、異常原因となったXYステージ810やロボットa,bに関するデータを収集して保存することで、予知保全に役立てることができる。
 このように、制御装置1100によって、異常の原因としてXYステージ810などの周辺装置を特定し、その周辺装置のデータを収集するものであってもよい。なお、周辺装置は、XYステージ810に限らず、その他、ロボットa,bにおける処理をサポートする装置であればいずれのものであってもよい。
 図11は、第2の変形例に係る制御システム2000の適用例を説明するための模式図である。上述した例においては、ロボットa,bによってワーク155を加工する例を挙げたが、ロボットa,bによって完成品や部品を組み立てる例についても本開示を適用できる。
 たとえば、制御システム2000においては、ロボットaによって部品155aが取り出されて、コンベア800に載せられる。そして、ロボットbによって部品155bが取り出されて、部品155aに取り付けられる。このようにして、ロボットa,bによって、部品155aと部品155bとが取り付けられることで組立品1550が組み立てられる。組立品1550は、コンベア800によってカメラ150の方へと搬送される。
 制御システム2000は、ロボットa,bに対して指令値を与えることで複数の可動部を制御する制御装置2100と、組立品1550を検査する検査装置2200とを備える。検査装置2200は、ロボットa,bによって処理された組立品1550の外観を検査する。たとえば、検査装置2200は、部品155bの取り付け具合、または傷や汚れの有無を検査する。制御装置2100は、検査装置2200の検査結果とロボットa,bに対する指令値とに基づき、検査結果の異常原因となった可動部を特定する。
 このように、検査装置2200によって、組立品1550を検査し、その検査結果から、異常となった組立品1550を組み立てたロボットa,bにおける可動部を特定するものであってもよい。
 <K.付記>
 以上のように、本実施の形態では以下のような開示を含む。
 (構成1)
 対象物(155)を加工するための複数の可動部(550_1~550_6,555)の動作を監視する制御システム(1)であって、
 前記複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御する制御装置(100)と、
 前記対象物を検査する検査装置(200)とを備え、
 前記制御装置は、
  前記検査装置の検査結果と前記複数の可動部に対する前記指令値とに基づき、前記複数の可動部のうち、前記検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部(160)と、
  前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部(170)とを含む、制御システム。
 (構成2)
 前記特定部は、前記検査結果の異常原因となった可動部に加えて、当該可動部の動作期間を特定し、
 前記保存部は、前記特定部によって特定された前記動作期間において、前記検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する、構成1に記載の制御システム。
 (構成3)
 前記複数の可動部は、複数のロボット(550)のいずれかに含まれる可動軸(550_1~550_6)であり、
 前記特定部は、前記複数のロボットのうち、前記検査結果の異常原因となったロボットを特定し、
 前記保存部は、前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となったロボットに含まれる前記可動軸に関するデータを収集して保存する、構成1または構成2に記載の制御システム。
 (構成4)
 前記保存部は、前記検査結果の異常原因となったロボットに含まれる前記可動軸のうち、トルク値が異常である可動軸のデータを収集して保存する、構成3に記載の制御システム。
 (構成5)
 前記複数の可動部は、複数のロボットのいずれかに含まれるエンドエフェクタ(555)であり、
 前記特定部は、前記複数のロボットのうち、前記検査結果の異常原因となったロボットを特定し、
 前記保存部は、前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となったロボットに含まれる前記エンドエフェクタに関するデータを収集して保存する、構成1~構成4のいずれかに記載の制御システム。
 (構成6)
 前記複数の可動部は、前記対象物に前記所定の処理を施すロボットの周辺装置(810)であり、
 前記特定部は、前記検査結果の異常原因となった前記周辺装置を特定し、
 前記保存部は、前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となった前記周辺装置に関するデータを収集して保存する、構成1~構成5のいずれかに記載の制御システム。
 (構成7)
 対象物(155)を加工するための複数の可動部(550_1~550_6,555)に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御するとともに当該動作を監視する制御装置(100)であって、
 前記対象物を検査する検査装置(200)の検査結果と前記複数の可動部に対する前記指令値とに基づき、前記複数の可動部のうち、前記検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部(160)と、
 前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部(170)とを備える、制御装置。
 今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組み合わせても、実施することが意図される。
 1,1000,2000 制御システム、2 フィールドネットワーク、6 上位ネットワーク、30 制御プログラム、34 システムプログラム、100,1100,2100 制御装置、102,210 プロセッサ、104 チップセット、106 主メモリ、108 ストレージ、110 上位ネットワークコントローラ、112 検査装置インターフェイス、114,230 メモリカードインターフェイス、116,236 メモリカード、117 サポート装置インターフェイス、120 内部バスコントローラ、122 I/Oユニット、130 フィールドネットワークコントローラ、150 カメラ、155 ワーク、155a 部品a、155b 部品b、160 特定部、170 保存部、200,1200,2200 検査装置、212 メモリ、216 システムコントローラ、218 コントローラ、220 ハードディスク、222 カメラインターフェイス、222a 画像バッファ、226 制御装置インターフェイス、300 サーバ装置、400 表示装置、500 フィールドデバイス、520 サーボドライバ、522 サーボモータ、550,550a,550b ロボット、550_1,550_2,550_3,550_4,550_5,550_6 可動軸、551 第1アーム、552 第2アーム、553 第3アーム、554 第4アーム、555 エンドエフェクタ、556 ドリル、557 土台、600 サポート装置、800,800a,800b コンベア、810 XYステージ、1550 組立品。

Claims (7)

  1.  対象物に所定の処理を施すための複数の可動部の動作を監視する制御システムであって、
     前記複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御する制御装置と、
     前記対象物を検査する検査装置とを備え、
     前記制御装置は、
      前記検査装置の検査結果と前記複数の可動部に対する前記指令値とに基づき、前記複数の可動部のうち、前記検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部と、
      前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部とを含む、制御システム。
  2.  前記特定部は、前記検査結果の異常原因となった可動部に加えて、当該可動部の動作期間を特定し、
     前記保存部は、前記特定部によって特定された前記動作期間において、前記検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する、請求項1に記載の制御システム。
  3.  前記複数の可動部は、複数のロボットのいずれかに含まれる可動軸であり、
     前記特定部は、前記複数のロボットのうち、前記検査結果の異常原因となったロボットを特定し、
     前記保存部は、前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となったロボットに含まれる前記可動軸に関するデータを収集して保存する、請求項1または請求項2に記載の制御システム。
  4.  前記保存部は、前記検査結果の異常原因となったロボットに含まれる前記可動軸のうち、トルク値が異常である可動軸のデータを収集して保存する、請求項3に記載の制御システム。
  5.  前記複数の可動部は、複数のロボットのいずれかに含まれるエンドエフェクタであり、
     前記特定部は、前記複数のロボットのうち、前記検査結果の異常原因となったロボットを特定し、
     前記保存部は、前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となったロボットに含まれる前記エンドエフェクタに関するデータを収集して保存する、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の制御システム。
  6.  前記複数の可動部は、前記対象物に前記所定の処理を施すロボットの周辺装置であり、
     前記特定部は、前記検査結果の異常原因となった前記周辺装置を特定し、
     前記保存部は、前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となった前記周辺装置に関するデータを収集して保存する、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の制御システム。
  7.  対象物に所定の処理を施すための複数の可動部に対して指令値を与えることで当該複数の可動部の動作を制御周期ごとに制御するとともに当該動作を監視する制御装置であって、
     前記対象物を検査する検査装置の検査結果と前記複数の可動部に対する前記指令値とに基づき、前記複数の可動部のうち、前記検査結果の異常原因となった可動部を特定する特定部と、
     前記特定部によって特定された前記検査結果の異常原因となった可動部に関するデータを収集して保存する保存部とを備える、制御装置。
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