Steuerungsorientierte Robotersimulation

ISBN-13: 9783528064433 / Niemiecki / Miękka / 1992 / 129 str.

Meinolf Osterwinter

Opis

Die vorliegende Arbeit entstand wiihrend meiner Tlitigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Laboratorium fUr Werkzeugmaschinen und Betriebslehre der Rheinisch WesttaIischen Teehnischen Hochschule Aachen. Herro Prof. Dr.-Ing. M. Week, dem Leiter des Lehrstuhls fiir Werkzeugmaschinen, danke ich fiir seine wertvollen Anregungen, seine Unterstiitzung und gro6ziigige Forderung, die die Ausfiihrung dieser Arbeit ermoglichten. Mein Dank gilt dariiber hinaus Herro Prof. Dr.-Ing. G. Pritschow fiir die eingehende Durchsicht der Arbeit und die wertvollen Anregungen sowie fiir die Ubemahme des Korreferates. Ferner m6chte ich mich bei allen herzlich bedanken, die mich durch ihre Hilfsbereitschaft bei der Durchfiihrung der Arbeiten sowie bei der Erstellung und Durchsicht des Manuskriptes unterstiitzt haben. Dieser Dank gilt besonders Frau K. Frenken, Frau W. Frilling, Frau Dipl. Inform. A. Schoeller und Herro Dr.-Ing. F. Wei6 fiir ihren engagierten Einsatz. Dariiber hinaus m6chte ich mich bei Dr.-Ing. D. Zuhlke, Dr.-Ing. T. Niehaus, Frau A. Glindmeyer, Frau S. Wilms, Dipl. Ing. H. Mailiinder und Dipl. Ing. B. Jacobs fUr die erfolgreiche Zusam menarbeit bedanken.

Spis treści

1. Einleitung.- 2. Stand der Technik im Bereich der Aufgabensimulation von Industrierobotern.- 2.1 Steuerungen für Industrierobotersysteme.- 2.1.1 Programmfunktionen von Industrierobotersteuerungen.- 2.1.2 Kommunikationsschnittstellen moderner IR-Steuerungen.- 2.1.2.1 DNC - Funktionen moderner Robotersteuerungen.- 2.1.2.2 Standard Schnittstelle IRDATA.- 2.1.3 Programmentwicklungswerkzeuge für Industrierobotersysteme.- 2.2 Simulationstechnik.- 3. Aufgabenstellung und Zielsetzung.- 4. Aufgaben und Anforderungsprofil von steuerungsorientierten Robotersimulationssystemen.- 4.1 Anforderungsprofil von steuerungsorientierten Systemen zur Simulation von Anwendungsprogrammen für Roboter auf PC-Hardware.- 4.2 Entwurfskriterien für Simulationsmodelle von Industrierobotersystemen.- 4.3 Systemkonzept und Modellstrukturen.- 4.3.1 Funktionen des Simulationssystems.- 4.3.1.1 Programmverarbeitung.- 4.3.1.2 Bahnsteuerung und Rückwärtstransformation.- 4.3.2 Konzept zur Implementierung der Rückwärtstransformationsalgorithmen für steuerungsorientierte Robotersimulationssysteme auf PC-Rechnersystemen.- 4.3.2.1 Ermittlung von Industrierobotergrundtypen.- 4.3.3 Abbildung der informationstechnischen Einbindung der Industrierobotersteuerung in der Zelle.- 4.3.4 Modellstrukturen.- 4.3.4.1 Konfigurierbares Simulationsmodell.- 4.3.4.2 Parametrierbare Modellbeschreibung.- 5. Systemkonzept und Realisierungen.- 5.1 Systemstruktur und Funktionsumfang.- 5.2 Aufbau des Simulationsmodells.- 5.2.1 Modellkomponenten.- 5.2.2 Modellhierarchie.- 5.2.2.1 Kinematik.- 5.2.2.2 Geometriebeschreibung.- 5.2.2.3 Technologie- und Steuerungsmodell.- 5.2.2.4 Simulationsparameter.- 5.2.3 Verfahren zur Referierung von Modellen.- 5.2.3.1 Bestimmung von Referenzpunkten.- 5.2.3.2 Kalibrierung von Modellgeometrien.- 5.2.4 CAD-Ankopplung.- 5.2.5 Modellbibliothek.- 5.3 Grafikfunktionen des Simulationssystems.- 5.3.1 Abbildungsfunktionen.- 5.3.2 Darstellung der Modellgeometrie als Flächenmodell.- 5.3.2.1 Sichtbarkeitsklärung von Modellkörpern.- 5.3.2.2 Schattierungsfunktion.- 5.3.3 Stereografik zur dreidimensionalen Darstellung.- 5.3.4 Displayliste zur Abbildung der geometrischen Modelldaten.- 5.4 Funktionen zur Simulation von Bewegungs- und Handhabungsoperationen von Industrierobotern.- 5.4.1 Darstellung von Bewegungsvorgängen.- 5.4.2 Mathematische Beschreibung der Plazierung und Bewegung von Robotern im Simulationsmodell.- 5.4.3 Bewegungssteuerung von Robotern.- 5.4.3.1 Achsspezifische Bewegungssteuerung.- 5.4.3.2 Kartesische Positions- und Orientierungsdefinition für Industrieroboter.- 5.4.4 Simulation der Bewegungssteuerung.- 5.4.4.1 Simulation der Point-to-Point-Bewegungsoperation (PTP).- 5.4.4.2 Simulation der Bahnbewegungen.- 5.4.4.3 Algorithmen zur Rückwärtsrechnung.- 5.4.4.3.1 Rückwärtsrechnungen für Basiskinematiktypen von Industrierobotern.- 5.4.4.3.2 Mehrdeutigkeiten und Singularitäten der Transformation und Bahnsteuerung 6-achsiger Knickarmroboter.- 5.4.4.4 Bestimmung der Laufzeit von Roboterachsbewegungen.- 5.4.5 Nachbildung von Handhabungsoperationen.- 5.5 Programmverarbeitung in virtueller Robotersteuerung des Simulationssystems.- 5.5.1 Programmcodeverarbeitung in "virtueller Robotersteuerung".- 5.5.2 Positionsdatenverarbeitung.- 5.5.3 Emulation von Sensor-und Peripheriesignalen.- 6. Einsatz und Erfahrungen mit dem Simulationssystem GROSIM.- 6.1 Modellierung von Industrieroboterzellen.- 6.2 Layoutprüfung.- 6.3 Ausführungsprüfung des IR-Steuerungsprogramms.- 6.4 Praktisches Beispiel zur Programmdatengenerierung.- 7. Zusammenfassung und Ausblick.- 8. Schrifttum.