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Robotersimulationssoftware: Alles, was Sie wissen müssen

Wie wird Robotersimulationssoftware zum virtuellen Programmieren von Robotern genutzt? Was sind die 7 wichtigsten Gründe für die Nutzung von Robotersimulationssoftware? In diesem Artikel finden Sie alle Antworten und erfahren mehr zu diesem Thema.

Rekordverdächtige 2,7 Millionen Industrieroboter sind in Werken weltweit im Einsatz (laut The new World Robotics 2020 Industrial Robots).

Warum investieren Hersteller auf der ganzen Welt in Roboterautomatisierung?

Die meisten Fertigungsprojekte sind erfolgreich, bei vielen kommt es jedoch zu Verzögerungen und Kostenüberschreitungen. Durch den Einsatz von Robotersimulationssoftware bereits in der Analyse- und Planungsphase können diese Engpässe vermieden werden.

In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über Robotersimulationssoftware wissen müssen.

Um diese wichtigen Aspekte geht es. Sie können direkt zu dem Abschnitt springen, der Sie am meisten interessiert.

1. Grundlagen der Robotersimulation

2. Wie nutzt man Robotersimulationssoftware zum virtuellen Programmieren von Robotern

3. Die 7 wichtigsten Gründe für die Nutzung von Robotersimulationssoftware

4. Wie programmiert man Roboter mit der Visual Components-Software

5. Wie werden offline entwickelte Programme auf echte Roboter angewendet

6. Welche Postprozessoren sind mit Visual Components kompatibel

7. Wer profitiert von der Simulation von Roboterabläufen

8. Reduzieren Sie den Kapitalaufwand und schließen Sie Projekte in kürzerer Zeit ab

Lassen Sie uns direkt anfangen.

1. Grundlagen der Robotersimulation

Es gibt viele Gründe für die Simulation der Abläufe eines Industrieroboters. Sie können profitieren – egal ob Sie ein Roboterhersteller oder Wirtschafts- und Automatisierungsingenieur sind oder mit der Erarbeitung von Automatisierungsangeboten zu tun haben.

Je nach Funktion haben Sie jedoch u. U. unterschiedliche Anforderungen. Daher kann auch die Art der benötigten virtuellen Robotersoftware variieren.

Werfen wir einmal einen Blick auf verschiedene Szenarien:

  1. Ein Roboterhersteller möchte modellieren, wie ein Entwurf funktioniert.
  2. Ein Ingenieur, der den Produktionsdurchsatz und -fluss optimiert, ist daran interessiert, wie ein Roboter eine Aufgabe ausführen muss, die sich auf vor- und nachgelagerte Prozesse auswirkt.
  3. Ein Automatisierungsspezialist, der eine Roboterzelle entwickelt, möchte bestimmen, ob der Roboter in einen vorgegebenen Raum hineinreichen kann und welche potenziellen Kollisionsrisiken bestehen. Vielleicht benötigt er auch eine akkurate 3D-Animation, um einem Kunden zu zeigen, wie die entworfene Zelle funktioniert.
  4. Hersteller und Roboterintegratoren nutzen Simulation, um die Effizienz zu optimieren, um zu überprüfen, ob ein bestimmter Roboter die nötigen Aufgaben ungehindert ausführen kann, und um Einzelheiten zum Zell- und Layoutentwurf zu vermitteln.

Wenn Ihr Ziel darin besteht, Arbeitsabläufe zu optimieren, Engpässe zu beseitigen und Probleme mit der Abtaktung besser zu verstehen, haben Computersimulationstools viel zu bieten. In auf diese Weise erstellten Modellen bearbeitet der Roboter Teile in einer bestimmten Geschwindigkeit, jedoch wird nicht versucht, genau zu simulieren, was der Roboter tut.

Die Simulation von Roboterbewegungen ist ein wichtiges Element der Gestaltung einer Roboterzelle. Sie dient zur Bestimmung der optimalen Robotergröße und -platzierung für die zu erledigenden Aufgaben. Durch die Platzierung des Roboters auf einem Sockel oder eine Überkopfmontage kann beispielsweise ein kleinerer, kostengünstigerer Roboter eingesetzt werden.

Die Maximierung des ROI einer Roboterzelle führt oftmals zu Komplexität. u. U. gibt es mehrere Roboter mit sich überschneidenden Hüllkurven oder Positioniervorrichtungen, um Werkstücke in die entsprechende Ausrichtung für den Roboter-Endeffektor zu bringen. Jekomplexer die Zelle, desto größer die Gefahr von Kollisionen. Simulation ist ein Schlüsseltool zur Validierung der Offline-Programmierung von Industrieroboterarmen und zur Minimierung von Problemen beim Bau der Zelle.

Werfen Sie einen Blick auf die Grundlagen der Robotersimulation mit Visual Components.

2. Wie nutzt man Robotersimulationssoftware zum virtuellen Programmieren von Robotern

Hersteller von Industrierobotern bieten Offline-Robotersimulationssoftware für die Planung von Bewegungspfaden an. Diese modelliert Bewegungen des Arms präzise, eine Zelle hat jedoch viel mehr Komponenten als nur den Arm. Damit Sie die Funktion einer Zelle im Ganzen verstehen und Verbesserungsmöglichkeiten erkennen können, müssen alle Elemente der Zelle einbezogen werden.

Für Objekte wie Maschinen und Förderbänder sowie für Roboterarm-Endeffektoren sind meist 3D-CAD-Modelle verfügbar. Diese können in das genutzte Simulationstool importiert werden. Zwar kann das bei der Beurteilung der Reichweite und bei der Prüfung auf Kollisionen mit statischen Objekten nützlich sein, ist in Bezug auf dynamische Ereignisse aber nahezu wertlos.

Durch Verwendung eines Plug-ins für die Roboterprogrammierung in der Fabriksimulationssoftware erhalten Sie ein umfassendes Bild über den Betrieb einer Zelle. Alle führenden Roboterhersteller machen ihre Programmiersoftware für eine solche Verwendung verfügbar.

Mithilfe einer Fabriksimulationssoftware und eines vollständigen Modells der Zelle kann der Roboter virtuell programmiert werden. Auslösimpulse und andere Sensoren werden in die Roboterbewegungen integriert. Außerdem wird der zeitliche Ablauf der einzelnen Schritte festgelegt. Sobald das Programm vollständig optimiert wurde und die letztendliche Zelle installiert ist, kann das Programm in die Robotersteuerung kopiert werden. Nun ist nur noch eine letzte Bereinigung nötig, um das Programm an die tatsächlich installierten Zellkomponenten anzupassen.

3. Die 7 wichtigsten Gründe für die Nutzung von Robotersimulationssoftware

Warum ist Robotersimulation von Bedeutung?

Die Modellierung einer Roboterzelle kann Ihrem Automatisierungsprojekt in vielerlei Hinsicht helfen. Die A3 Association for Advancing Automation fasst den Wert für Hersteller als Nachweis für das Design, die Prozessfähigkeit und die Maximierung der Investition zusammen. Genauer betrachtet sprechen die folgenden Hauptgründe für die Nutzung von Robotersimulationssoftware:

Überprüfung, ob Sie in die richtigen Roboter investieren

Den kleinsten Roboter zu verwenden, der die erforderlichen Aufgaben ausführen kann, ist fast immer besser. Kleinere Roboter haben meist ein besseres Anfahr- und Bremsverhalten und bewegen sich schneller zwischen zwei Punkten als eine größere Vorrichtung. Darüber hinaus sind sie im Allgemeinen genauer und kostengünstiger, auch wenn sie eine geringere maximale Nutzlast als größere Roboter haben.

Aber benötigen Sie immer den kleinsten Roboter?

Durch den Einsatz eines Robotersimulators können Sie Installations- und Montagealternativen und die Auswirkungen unterschiedlicher Robotergrößen bewerten. Damit lassen sich Möglichkeiten aufzeigen, wie kleinere, schnellere Roboter genutzt werden könnten. Genauso könnte die Simulation zeigen, dass Sie einen größeren Roboter benötigen, um die für eine konkrete Aufgabe erforderliche Reichweite und Ausrichtung der Endeffektoren zu erzielen.

Vermeidung kostspieliger Fehler

Ist eine Zelle erst einmal installiert, eingebunden und in Betrieb, ist es überaus kostspielig, Änderungen vorzunehmen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Vorrichtungen und die Umzäunung bereits mit dem Boden verschraubt und die Sensoren installiert und verkabelt. Wenn Sie dann feststellen, dass eine vorgesehene Bewegung des Arms nicht möglich ist, müssten Sie wahrscheinlich eine Verlängerung der Zyklusdauer und u. U. sogar zusätzliche Gerätschaften oder eine Umstellung von Vorrichtungen in Kauf nehmen.

Das wollen Sie um jeden Preis vermeiden. Und zwar buchstäblich.

Dank Robotersimulationssoftware können Sie potenzielle Probleme im Voraus erkennen, vorbeugende Maßnahmen ergreifen und so zusätzliche Kosten vermeiden.

Vermeidung von Unfällen

Die schlimmste Art von Unfall ist, wenn ein Roboter, ein Werkstück oder ein zugehöriges Maschinenteil jemanden trifft, der in der Nähe arbeitet. Geeignete Schutzvorrichtungen und Verriegelungen sollten vor solchen Zwischenfällen schützen, jedoch gibt es mindestens zwei Fälle, deren Unfallrisiko bewertet werden sollte.

Werfen wir einmal einen Blick auf diese beiden Szenarien.

Fall 1

Im ersten Fall handelt es sich um Kollisionen zwischen Roboterarmen oder zwischen einem Arm und anderen Zellenelementen (z. B. einer Tür einer Werkzeugmaschine). Ein erweiterter Modelllauf mit einem für die alltägliche Fertigung repräsentativen Produktmix kann „abnormale“ Verbindungen von Ereignissen aufzeigen, bei denen die Zellenausrüstung beschädigt werden könnte.

Fall 2

Eine komplexere Situation ist der Fall, wenn ein oder mehrere „kollaborative“ Roboter (Cobots) gemeinsam mit menschlichen Arbeitern eingesetzt werden. Auch dies gilt es zu bewerten. Da Cobots mit Funktionen zur Leistungs- und Kraftbegrenzung ausgestattet sind, können sie gemeinsam mit menschlichen Arbeitern eingesetzt werden. Das heißt jedoch nicht, dass sie keinerlei Gefahr darstellen.

Beim Entwurf einer Cobot-Zelle ist eine Risikobewertung unerlässlich. Eine Simulation bietet die Möglichkeit, Gefahren einzuschätzen, bevor die Zelle gebaut wird.

Schnellere Bearbeitung von Projekten

Viele Ingenieure programmieren Roboterbewegungen gerne, wenn alle Komponenten der Zelle installiert und eingebunden sind. Mithilfe der Robotersteuerung führen sie den Roboter von einem Punkt zum anderen (bisweilen befinden sie sich dabei in der Zelle – was gefährlich ist) und überwachen die Position des Endeffektors, während sie nach Kollisionen Ausschau halten.

Das Argument dafür ist, dass die tatsächliche Position der Gerätschaften vom CAD-Modell etwas abweichen kann. Zwar ist das richtig, dennoch ändert dies nichts an der Tatsache, dass Projekte durch die Programmierung vor der Fertigstellung der Zelle schneller abgeschlossen werden können. Grund dafür ist, dass die Offline-Programmierung parallel zum Bau der Zelle erfolgen kann.

Durch die parallele Programmierung wird die Gesamtlaufzeit des Projekts im Vergleich zur Eingliederung eines zusätzlichen Programmierschritts zwischen Einbindung und Abnahmeprüfung verkürzt. Darüber hinaus hat der Programmierer mehr Zeit, alternative Bewegungspfade zu prüfen. Ist die Programmierung dagegen auf dem kritischen Pfad, muss der Programmierer sich oftmals mit etwas zufrieden geben, das gut genug ist, statt die Gesamtleistung wirklich zu optimieren.

Einsparung von Installationskosten durch Überprüfung der Reichweite

Die Platzierung des Werkstücks in der Roboterhüllkurve ist keine Garantie dafür, dass der Roboter den Endeffektor in die erforderliche Position und Ausrichtung bringen kann. Schweißen ist das beste Beispiel dafür. Um das Schmelzbad waagerecht zu halten, bedarf es meist komplexer Verrenkungen des Roboterarms. U. U. sind auch zusätzliche Achsen für den Roboterpositionierer erforderlich.

Schutz vor Kollisionen

Eine Roboterkollision, bei der ein Teil des Arms oder des Endeffektors einen anderen Teil der Zelle trifft, kann den Roboter außer Betrieb setzen und einen kostspieligen Serviceeinsatz erforderlich machen. Währenddessen produziert die Zelle nicht.

Ein Simulator für die Roboterprogrammierung ist ein Tools zur Erkennung von Kollisionsrisiken, bevor die Zelle gebaut wird. Schon allein das kann die Investition von ein bisschen Zeit und Geld in Simulation mehr als rechtfertigen.

So können Sie mit Visual Components Kollisionen erkennen und kostspielige Fehler vermeiden.

Verdeutlichung, wie die Zelle aussehen und funktionieren wird

Oft verfügen Entscheidungsträger in komplexen Automatisierungsprojekten nicht über die technische Expertise, um die Funktionsweise einer entworfenen Zelle genau zu verstehen. Mithilfe einer 3D-Animation des bzw. der Roboter innerhalb der Zelle lassen sich die Vorteile gut veranschaulichen.

4. Wie programmiert man Roboter mit Visual Components-Software

Mit der Robotersimulationssoftware von Visual Components können Sie Bewegungspfade und -abläufe von Robotern in einem realistischen dreidimensionalen Arbeitsbereich simulieren. Haben Sie keine Zeit, sich in die Robotersimulation einzuarbeiten? In unserer Visual Components Academy bieten wir kostenlose Videokurse zum Thema Roboterprogrammierung an.

Mit Visual Components können Sie innerhalb kürzester Zeit ein Robotersimulationsprogramm erstellen. Wie funktioniert das genau? Mithilfe fertiger Komponenten. Der Visual Components eCatalog enthält eine Bibliothek virtueller Modelle von Robotern, Maschinen und Vorrichtungen von Dutzenden führender Marken in der Industrieautomation. Genauer gesagt finden Sie dort über 1.500 vordefinierte und sofort einsetzbare Komponenten.

Überzeugen Sie sich einfach selbst.

Die Software ist für zahlreiche Anwendungsfälle wie Polieren, Entgraten, Klebstoffauftrag, Farbspritzen und Schweißen geeignet – um nur einige zu nennen. Zwischen Robotern zu wechseln oder den Roboter im Modell zu ändern, ist dank der benutzerfreundlichen Funktionen der Software kinderleicht. Erfahrene Benutzer berichten, dass die Programmierung eines Roboters mit diesen Tools weniger zeitaufwendig ist als die eigentliche Programmierung am Roboter.

So kann beispielsweise Lichtbogenschweißen mit Visual Components simuliert werden.

Das sagen unsere Kunden über die Roboterprogrammierung mit Visual Components:

Mit Visual Components können unsere Kunden die Position und Parameter eines Roboters ändern, um ein System nach ihren konkreten Anforderungen zu optimieren. So werden nicht nur kostspielige Planungsfehler vermieden, vielmehr hilft es uns auch in der Angebotsphase und trägt zum erfolgreichen Verkaufen bei.

Marcel Deess, Projektleiter Digitale Fabrik/Automatisierung bei MAG

Wir wollten nicht einfach nur ein Tool, um Roboteraktivitäten effizient zu simulieren, sondern eines für die gesamte Produktionskette. Für diesen Zweck war Visual Components einfach das beste Tool.

Tero Kujamäki, Projektmanager für Schifffahrtslösungen – Delivery Centre Development, Wärtsilä

5. Wie werden offline entwickelte Programme auf echte Roboter angewendet

Alle nötigen Tools und Funktionen sind in die Visual Components-Software integriert. Visual Components bietet ein umfassendes Portfolio an für die Roboterprogrammierung erforderlichen Funktionen. Die Software ermöglicht volle Kontrolle über die Roboterbewegungen, wobei Vorwärts- und Rückwärtskinematik verwendet wird, um den Arm und den Endeffektor am erforderlichen Platz zu positionieren.

Wenn die Bewegungspfade und Geschwindigkeiten festgelegt sind, bietet Visual Components Nachbearbeitungsfunktionen, um die Offline-Roboterschulung in Online-Programme umzuwandeln. Diese lassen sich schnell exportieren und auf die Roboter übertragen.

Beim ersten Durchlauf des Programms am Roboter sind „Nachbesserungen“ normal, um Geschwindigkeiten und Positionen anzupassen. Das überarbeitete Programm kann dann in das Visual Components-Modell importiert werden, damit dieses weiter der realen Umgebung entspricht.

6. Welche Postprozessoren sind mit Visual Components kompatibel

Visual Components bietet frei verwendbare Postprozessoren für nahezu alle Industrieroboter an. Damit sind Benutzer nicht an eine bestimmte Marke gebunden und können Roboter von verschiedenen Anbietern verwenden. Die Liste beinhaltet:

Sie sehen Ihre Robotermarke nicht in der Liste? Bitte wenden Sie sich direkt an uns, da wir ständig Aktualisierungen vornehmen.

Sehen Sie, wie Sie einen Roboter ganz leicht austauschen, während Ihr Programm weiterläuft.

7. Wer profitiert von der Simulation von Roboterabläufen?

Haben Sie mit dem Verkauf, der Bereitstellung und der Optimierung von Roboterautomation zu tun? Sie haben gerade genickt? Das heißt, Sie können definitiv von 3D-Robotersimulationssoftware profitieren.

Für Roboterintegratoren und Anbieter von Automatisierungsdiensten bestätigt die Simulation die technische Machbarkeit, demonstriert dem Kunden, wie sein System aussehen wird, und verkürzt die Projektvorlaufzeit.

Wenn Sie Roboterautomation in der Fertigung nutzen, profitieren Sie von einem „digitalen Zwilling“ Ihrer Zelle bzw. Anlage. Das spart Zeit bei der Neukonfiguration von Gerätschaften, falls Änderungen an den hergestellten Produkten erforderlich sind. Ferner wird die fortlaufende Verbesserung unterstützt, da Sie ohne Risiko experimentieren können und quantifizierbare Ergebnisse erhalten.

8. Reduzieren Sie den Kapitalaufwand und schließen Sie Projekte in kürzerer Zeit ab

Die Roboterautomatisierung ist eine bewährte Methode, um Kosten zu senken und gleichzeitig die Qualität und Sicherheit am Arbeitsplatz zu steigern. Hersteller auf der ganzen Welt setzen alles daran, in allen Bereichen Robotertechnik einzuführen, in denen es sich im Hinblick auf Finanzen oder Sicherheit lohnt. Die Minimierung der Ausgaben und ein schnellerer Abschluss sind wesentliche Aspekte erfolgreicher Projekte.

In beiderlei Hinsicht spielt Robotersimulation eine wichtige Rolle. Sie bietet die Möglichkeit, mehrere Optionen zu beurteilen, und hilft damit, die Kosten zu senken. Ferner lässt sich effektiver als mit Tabellenkalkulationen und CAD-Dateien veranschaulichen, was die Zelle genau macht.

Darüber hinaus wird der kritische Projektpfad mithilfe von Robotersimulation verkürzt, da Roboter während des Baus der Zelle schon programmiert werden können. Sobald die Automatisierung in Betrieb ist, unterstützt Simulation die schnellere Umsetzung von Änderungen und fortlaufenden Verbesserungen.

Eine Vorführung ist die beste Möglichkeit, mehr darüber zu erfahren, was Robotersimulation kann. Kontaktieren Sie Visual Components und vereinbaren Sie gleich einen Termin.

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