ORiN ミーティング 2011 ORiN 活用事例 仮想メカを使った装置制御の検証 2011 年 08 月 24 日 デジタルプロセス株式会社
はじめに 会社紹介 仮想メカモデルによる制御設計 仮想メカを使った制御ソフトウェア検証 FA 業界における仮想メカ検証の課題 仮想ロボットコントローラ (VRC) との連携 システム概要 連携の仕組み
デジタルプロセス株式会社 会社紹介
会社設立の経緯 日産自動車の CAD/CAM/CAE データベースの開発 サポート部門としてスタート 日産システム開発設立 1987 技術分野 ( 基幹 CAD CAE データベース ) 日産 AR テクノロジー設立 1991 技術分野 ( スタイリング CAD CAM) 日産デジタルプロセス設立 1997 デジタルプロセス設立 2000 年 10 月 (99 年 3 月日産 ルノーと資本提携 ) ( 全株式を富士通に譲渡 ) 富士通の 自動車 機械系 CAD 事業 を DIPRO に集結 (2001) 富士通の 全 PLM パッケージ事業 を DIPRO に集結 (2008) 新生 デジタルプロセス
会社概要 - 資本金 3 億 5 千万円 - 本社神奈川県厚木市中町 2 丁目 9 番 6 号厚木会田ビル - 事業所新宿オフィス ( 新宿区西新宿 ) 名古屋事業所 ( 名古屋市中区錦 ) 豊田オフィス ( 豊田市喜多町 ) 大阪オフィス ( 大阪市中央区大阪ビジネスパーク内 ) NTC 開発センター ( 厚木市日産テクニカルセンター内 ) - 売上高約 134 億円 (2007 年度 ) - 従業員 725 名 ( 含む常駐協力会社員 )(09 年 4 月現在 ) 代表取締役社長 山田龍一 取締役副社長 西村直樹 常務取締役 堀吉晴 取締役 湯浅英樹 菅原康夫 川見昭 小澤基之 ( 非常勤 ) 監査役 河村知行 ( 非常勤 ) 顧問 間瀬俊明 加藤廣
パッケージソフトウェア PDM 自社製品と SIEMENS 製品を中心に ハイエンドからミドルレンジまでの幅広い CAD/CAM 及び PLM 製品をご提供 コンセプト設計生産準備生産 CAD CAM DMU シミュレーション 流通データ変換
仮想メカモデルによる 制御設計
IOC のコンセプト 制御ソフト開発現場では? 抱えている問題 メカ出図から試作機完成まで作業が進まない 実機を使った検証の時間が確保できない 実機を壊してしまって修理待ちで作業が進まない 実機の立ち上げに手間取った 見つかった不具合の原因の切り分けが難しい 一品物の装置なので出荷後の対応が難しい 3 次元 CAD データを使った実機レスデバッグで解決!! 実機レスデバッグのイメージ 制御プログラム 制御対象 モータ信号 メカ実機 置換 電気信号 ソフト間通信 センサ信号 仮想メカモデル
IOC による実機レスデバッグ メカ ソフト連携シミュレーションのシステム構成 仮想メカモデル 制御プログラム動作環境 モータ センサ設定 制御プログラム動作環境 モータ信号 モータ設定 非パルスモータ, パルスモータサーボモータ, 吸着ユニット 状態遷移図 表 制御ボード PLC( ラダー図 ) センサ信号 接続設定 センサ設定 機構設定 関節設定 機構設定 スイッチ, エンコーダ, ワークセンサ, ポテンショメータ, この仮想機構モデルのシミュレーション方式は特許出願中です 3D CAD データ Pro/ENGINEER,NX,I-deas NX,Solid Edge, CoCreate Modeling,Autodesk Inventor, SolidWorks,ICAD/SX,SolidMX, STL,VRML2.0
IOC の活用シーン 構想設計 詳細設計 出図 動作レビュー 動作仕様伝達 メカ設計 メカ動作 の検討 関節タイミングチャート 制御機器接続 専任者 信号タイミングチャート 仮想メカの 作成 制御ロジック検証 パラメータ設計 MELSEC 実機 ラダープログラム 制御設計 タクトタイム予測 制御軸速度予測 ティーチングデータ作成 仮想 PLC 連携 GX-Simulator 検証 異常系検証 実機占有率削減 外乱排除 実機接続 検証 設計実装修正
11 Copyright 2011 DIGITAL PROCESS LTD. All Rights Reserved. IOC を使用した動作検証 信号タイミングチャート で動かす ロジックアナライザ モータ信号 センサ反応タイミングをタイミングチャート上で確認 センサ信号 動的干渉チェック 制御プログラム で動かす ラダープログラム モータ信号 動作検証 仮想 PLC 設定 設定 設定 書込 センサ信号 把持搬送 吸着搬送 コンベア搬送 ワーク ( 搬送物 ) DC モータ パルスモータ サーボモータ ソレノイド モータ スイッチ ワーク検知 圧力センサ センサ モータタイプに応じて加減速特性 断線故障を設定可能 センサタイプに応じて断線故障や応答億例を設定可能 DeviceXPlorer R は株式会社たけびしの製品です IOC( 仮想メカ )
FA 制御システムの考察 制御設計情報は階層化し 分散している 全ての構成要素が揃って初めてメカが動く! PLC ラダープログラム コントローラ層 ロボットコントローラモーションコントローラ位置決めユニット操作盤 プログラムパラメータ プログラムパラメータ パラメータ 04 01 メカ構成要素 ロボット実機 搬送物 シリンダ サーボモータ サーボモータ センサ このような構成要素が揃った状態での仮想検証は難しい
ORiN をベースとした構成で問題を解決 ORiN2 CAO VPS Provider ユーザは仮想メカ検証のための特別な I/F を開発することなく システムを構築することが可能となり ユーザアプリケーションとも連携できる A 社製 PLC ユーザアプリ PLC A Provider VPS/IOC 3 次元仮想メカモデル B 社製 PLC PLC B Provider サーボモータ リミットセンサ 内製組込み IO Board Provider TCP/IP 搬送装置 C 社製 Robot Controller D 社製 Robot Controller Robot C Provider Robot D Provider Robot Provider 経由でロボットの軸情報を取得する C 社製 Robot D 社製 Robot
仮想ロボットコントローラ (VRC) との連携
国際ロボット展 2009 のデモ内容 ロボットをティーチングペンダントで動かす ロボットコントローラ 軸情報取り込み 周辺装置と合わせて配置 仮想メカ環境 オフラインティーチング 制御プログラムで動かす ロボットの動きをモニター表示 構成 15 QR コード 周辺機で動作指示 制御プログラムの検証 構成 Copyright 2009 FUJITSU All Rights Reserved.
ロボット制御を含む仮想メカ検証 (1) ORiN2 CAO VPS Provider IOC Interface (TCP/IP) システム構成 ( 従来 ) 操作パネル Windows PC PLC OPC サーバ (DXP2007) OPC Provider Robot Controller Provider
ロボット制御を含む仮想メカ検証 (2) ORiN2 CAO VPS Provider IOC Interface (TCP/IP) システム構成 (VRC を使用 ) 操作パネルソフトウェア Windows PC 仮想 PLC OPC サーバ (DXP2007) OPC Provider VRC Provider WINCAPⅢ
VRC と IOC の連携の仕組み ORiN2 CAO VRC が保持している軸位置情報を仮想メカに通知する J1 軸 [deg] 軸 5 IOC 軸 4 VRC J2 軸 [deg] 軸 6 軸 3 ロボット全軸情報 J3 軸 [deg] J4 軸 [deg] 軸情報確認サーボモータ 軸 2 軸 1 J5 軸 [deg] J6 軸 [deg] 3 次元仮想メカモデル
展示内容 ( 予定 ) デスクトップ PC ORiN2 CAO PLC (GX-Simulator) 仮想メカモデル (IOC) ロボットコントローラ (VRC) ロボットコントローラ ( デンソーウェーブ様 ) 仮想ロボットコントローラに変更 国際ロボット展 2009