Roboter-Software

Andreas Mühlbauer,

Programmieren und in Betrieb nehmen

Damit Produktionsanlagen schnell und fehlerlos in Betrieb genommen werden können, müssen Robotersteuerung und SPS reibungslos harmonieren. Die virtuelle Inbetriebnahme spart dabei Zeit und Kosten. Darüber hinaus erleichtert eine einfache Programmierung den Weg in die Robotik.

Die Simulationssoftware RobotStudio beschleunigt die Inbetriebnahme von automatisierten Produktionsanlagen. © ABB

Roboterbasierte Automatisierungslösungen müssen heute Flexibilität, Produktivität, Qualität und Einfachheit effizient verbinden. Darüber hinaus verändern vier „Megatrends“ die Geschäftsabläufe und treiben die Automatisierung auch in neuen Wirtschaftssektoren voran: die Individualisierung von Kundenbedürfnissen, der Fachkräftemangel, die Digitalisierung und die zunehmende Unsicherheit durch unvorhersehbare Ereignisse.

Vor dem Einsatz kommt jedoch die Planung der Roboterzelle. Eine Herausforderung hierbei ist, dass alle Komponenten einer Anlage – einschließlich Robotersteuerung und SPS – aufeinander abgestimmt sein müssen. Roboter- und SPS-Programmierer arbeiten in der Regel an verschiedenen Orten und verständigen sich per E-Mail oder Telefon. Kurz gesagt, sie treffen sich das erste Mal, wenn die Maschinen und Anlagen in Betrieb genommen werden sollen. Häufig kommt es dann zu Nacharbeiten, weil die Abstimmung nicht deutlich genug war und Robotersteuerung und SPS nicht harmonieren. Die Folge: Die Inbetriebnahme verzögert sich und die Kosten steigen.

Virtuelle Inbetriebnahme für mehr Planungssicherheit

Mit der leistungsstarken Simulations- und Offline-Programmier-Software RobotStudio und Schnittstellen zu anderen Simulationsplattformen ermöglicht ABB die virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Produktionsanlagen. Anwender können so das Zusammenspiel von Robotersteuerung und SPS noch vor Errichtung der Anlage testen und absichern – etwa, wenn die in RobotStudio angelegten und geprüften Roboterzellen an eine virtuelle oder reale SPS angeschossen und somit realitätsnah simuliert werden. Design, Entwicklung und Test einer Anlage können parallel erfolgen. Die Programmierer und Techniker können direkt im Büro virtuell prüfen, ob die Anlage, ihre Schnittstellen, die Maschinen und die zugeordneten Prozesse reibungslos laufen. Während der Installation sind somit kaum noch Anpassungen nötig, und die Planer agieren mit einer ganz neuen Sicherheit, dass alles funktioniert. Fehler werden schon vor der Inbetriebnahme erkannt, und die Produktion kann schneller beginnen.

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Ein Anwendungsbeispiel ist die exakte Simulation von Roboter-Bremswegen, die neu in RobotStudio verfügbar ist. © ABB

Anwender erzielen durch den Einsatz von RobotStudio eine optimierte Auslastung und Nutzung der Roboterzelle. Dabei ebnet die Software zugleich den Weg in die Digitalisierung. RobotStudio basiert auf dem sogenannten Virtual Controller, einer exakten Kopie der Original-Software zur Steuerung des Roboters. Der Virtual Controller liefert Daten und Konfigurationen des Roboters wie in der realen Produktion. So entsteht eine genaue Nachbildung der Fabrik im virtuellen Raum. Durch die zusätzliche Integration einer Physics Engine zur Simulation von Reibung, Gewichtskraft und Haltekräften ist eine hochpräzise Simulation möglich, bevor der Roboter an der Produktionsstätte die Arbeit aufnimmt. Anwendungsbeispiele sind hier die realistische Simulation der externen Kabelpakete (DressPacks) am Roboter oder die exakte Simulation von Roboter-Bremswegen.

Virtual und Augmented Reality – die Inbetriebnahme der Zukunft

Durch ein virtuelles Abbild der Produktionsanlagen in RobotStudio nehmen Anwender diese reibungslos in Betrieb und sparen dadurch deutlich Zeit und Kosten. Darüber hinaus lässt sich mit RobotStudio in einem digitalen Zwilling die gesamte Fabrik inklusive Roboter abbilden. Diese digitale Eins-zu-eins-Kopie der Produktionslinie ermöglicht es dem Anwender, Änderungen auch während des Betriebs zu programmieren und zu testen, etwa wenn Geometrien geändert oder komplett neue Bauteile auf der Anlage gefertigt werden sollen. Die virtuelle Programmierumgebung sorgt so für eine schnelle und flexible Anpassung der Anlage, ohne die reale Produktion anhalten zu müssen.

Auch das Eintauchen in die Roboterzelle mittels VR-Brille ist mit RobotStudio möglich. Die Virtuelle Realität vereinfacht dabei etwa die Detailbetrachtung oder Feinabstimmung schon in der Planungsphase. Besonders für Unternehmen, die mit der robotergestützten Automatisierung starten wollen, sowie für diejenigen, die bisher weder Zeit noch Ressourcen hatten, die Planung einer entsprechenden Anlage in die Wege zu leiten, eignet sich der Robot Studio AR Viewer. Eine Visualisierung auf dem Smartphone oder Tablet zeigt einfach und schnell auf, wie sich Roboter in bestehende Prozesse und Anlagen integrieren lassen – und das sogar in Aktion. Mit dem simulierten Modell lassen sich so potenzielle Probleme vorab identifizieren oder weitere Optimierungen ausloten.

Anwenderfreundlichkeit durch einfache Programmierung

Eine einfache Programmierung eröffnet vielen Anwendern – von klein- und mittelständischen Unternehmen (KMU) bis hin zu großen Firmen – den Weg in die Robotik. Daher ist ABB bestrebt, die Programmierung so intuitiv wie möglich zu gestalten – vom Cobot bis zum klassischen Industrieroboter. Dies beschleunigt unter anderem die Expansion in wachstumsstarke Segmente wie Elektronik, Gesundheitswesen, Konsumgüter, Logistik sowie die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, die bisher teilweise noch wenig automatisiert sind.

Roboter ganz ohne spezielles Programmier-Know-how oder Kenntnisse in der Erstellung von Rapid-Codes zu programmieren, bietet etwa die Software „Wizard Easy Programming“ von ABB. Sie basiert auf grafischen Blöcken, die Aktionen wie das Anfahren einer Position, das Aufnehmen eines Objekts und das Wiederholen von Bewegungen repräsentieren. Auf diese Weise gelingt es schnell und intuitiv, eine Reihe von einfachen Prozessen zu erstellen, die der Roboter ausführen soll. Dazu muss der Anwender lediglich die entsprechenden Funktionsblöcke per Drag & Drop auf das Display des ABB-FlexPendant ziehen.

Bei Wizard Easy Programming wird der Roboter mittels grafischer Blöcke programmiert. Damit erstellen Anwender schnell und intuitiv einfache Prozesse, die der Roboter ausführen soll. © ABB

Eine weitere Option zur einfachen Programmierung bietet das intuitive Lead-Through-Teaching – speziell für die Cobots YuMi, GoFa und Swifti. Dabei wird der Roboter komplett per Hand bewegt, um ein individuelles Programm zu erstellen. Bei GoFa werden dazu die einzelnen Positionen über die Bedienschnittstelle am Oberarm, Arm-Side Interface (ASI), gespeichert. Die ASI verfügt über individuell konfigurierbare Tasten sowie einen Leuchtring und erleichtert die Interaktion mit dem Anwender. So lässt sich GoFa programmieren, ohne dass der Bediener zwischendurch die Hände vom Roboter nehmen muss. Bei Swifti erfolgt die Programmierung mithilfe eines Lead-Through-Geräts, das am Endeffektor des Roboters angebracht wird. Darüber lässt sich der Roboterarm in die erforderlichen Positionen führen, die anschließend mithilfe des FlexPendant gespeichert werden.

Mit RobotStudio reduzieren Anwender die Zeit der Inbetriebnahme und können leichter Anpassungen während des Betriebs vornehmen. Eine einfache Programmierung senkt den Aufwand und die Gefahr von Fehlern, die aktuell noch viele Unternehmen – insbesondere KMUs – davon abhalten, in die robotergestützte Automatisierung zu investieren.
Thomas Reisinger, Manager Solution Experts, ABB Robotics

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