ORiN活用事例

仮想メカを使った装置制御の検証

デジタルプロセス株式会社

ORiNミーティング2011

2011年08月24日

仮想ロボットコントローラ（VRC)との連携

はじめに

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

連携の仕組み

仮想メカモデルによる制御設計

システム概要

会社紹介

デジタルプロセス株式会社会社紹介

“新生”デジタルプロセス

会社設立の経緯

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「全PLMパッケージ事業」をDIPROに集結 (2008)

富士通の「自動車･機械系CAD事業」をDIPROに集結 (2001)

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

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

コンセプト 設計 生産準備 生産

CADCAM

DMU

PDM

シミュレーション

流通データ変換

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

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？

仮想メカモデル

メカ実機置換

制御対象制御プログラム

モータ信号

センサ信号

実機レスデバッグのイメージ

電気信号・ソフト間通信

3次元CADデータを使った実機レスデバッグで解決!!

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。

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。

抱えている問題

モータ・センサ設定

モータ設定

センサ設定

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

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。

IOCによる実機レスデバッグ

仮想メカモデル

機構設定

関節設定

機構設定

Pro/ENGINEER，NX，I-deas NX，Solid Edge，CoCreate Modeling，Autodesk Inventor，SolidWorks，ICAD/SX，SolidMX，STL，VRML2.0

接続設定

制御プログラム動作環境

モータ信号

センサ信号

■メカ・ソフト連携シミュレーションのシステム構成

制御プログラム動作環境

・状態遷移図・表・制御ボード・PLC（ラダー図）

・・・

３D CADデータ

・

メカ設計

制御設計

詳細設計構想設計

設計 実装 修正

メカ動作

の検討

仮想メカの

作成

制御ロジック検証

パラメータ設計

ラダープログラム

検証

実機接続

検証

制御機器接続

仮想PLC連携

IOCの活用シーン

専任者

■動作レビュー

■動作仕様伝達

■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

MELSEC実機

関節タイミングチャート

信号タイミングチャート

GX-Simulator

出図・・・

■異常系検証

■実機占有率削減

■外乱排除

11

ロジックアナライザ

ラダープログラム

仮想PLC

モータ信号

センサ信号

モータ信号

※「DeviceXPlorerⓇ」は 株式会社たけびし の製品です。

動的干渉チェック

ワーク（搬送物） センサ・DCモータ・パルスモータ・サーボモータ・ソレノイド

モータタイプに応じて加減速特性・断線故障を設定可能

設定 設定

・スイッチ・ワーク検知・圧力センサ

センサタイプに応じて断線故障や応答億例を設定可能

モータ

「制御プログラム」で動かす

設定

動作検証

「信号タイミングチャート」で動かす

センサ信号

書込

センサ反応タイミングをタイミングチャート上で確認

IOC(仮想メカ)

・把持搬送・吸着搬送・コンベア搬送

Copyright © 2011 DIGITAL PROCESS LTD. All Rights Reserved.

IOCを使用した動作検証

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

PLC

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

サーボモータ

コントローラ層

サーボモータ

ロボット実機

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

全ての構成要素が揃って初めてメカが動く！

ラダープログラム

センサ

シリンダ

搬送物メカ構成要素

0401

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

OR

iN2 C

AO

ORiNをベースとした構成で問題を解決

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

Ｂ社製PLC

C社製Robot

Controller

Ｄ社製Robot

Controller

VPS/IOC

内製組込み

PLC

AP

rovide

rIO

Board

Pro

vider

Robo

t CP

rovide

r

C社製Robot

D社製Robot

サーボモータ

リミットセンサ

搬送装置

３次元仮想メカモデル

VP

S P

rovi

der

PLC

BP

rovide

rR

obo

t DP

rovide

r

Robot Provider経由でロボットの軸情報を取

得する

TCP/IP

ユーザアプリ

仮想ロボットコントローラ（VRC）との連携

Copyright © 2009 FUJITSU All Rights Reserved. 15

国際ロボット展２００９のデモ内容

ロボットコントローラ

ロボットの動きをモニター表示

仮想メカ環境

オフラインティーチング

制御プログラムの検証

軸情報取り込み

周辺装置と合わせて配置

ロボットをティーチングペンダントで動かす

制御プログラムで動かす

ＱＲコード

周辺機で動作指示

構成

構成

OR

iN2

CA

O

ロボット制御を含む仮想メカ検証（１）

■システム構成（従来）

操作パネルWindows PC

PLC OPCサーバ（DXP2007）

OP

CPro

vid

er

VP

S P

rovid

er

IOC I

nte

rface

(TCP/I

P)

Robot Controller

Pro

vid

er

OR

iN2

CA

O

ロボット制御を含む仮想メカ検証（２）

■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）

OP

CPro

vid

er

VP

S P

rovid

er

IOC I

nte

rface

(TCP/I

P)

VRC

Pro

vid

er

WINCAPⅢ

OR

iN2

CA

O

VRCとＩＯＣの連携の仕組み

IOC

３次元仮想メカモデル

■ 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]

J2軸[deg]

J3軸[deg]

J4軸[deg]

J5軸[deg]

J6軸[deg]

ロボット全軸情報軸情報確認

軸1

軸2

軸3

軸4軸5

サーボモータ

軸6VRC

展示内容（予定）

PLC(GX-Simulator）

デスクトップPC

ORiN2 CAO

ロボットコントローラ（デンソーウェーブ様）

仮想メカモデル（IOC）

国際ロボット展2009

ロボットコントローラ（VRC)

仮想ロボットコントローラに変更