ABB RobotStudio: Digitale Zwillinge von realen Roboteranlagen erstellen

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Intro

Einen Blick in die Glaskugel werfen. Bei vielen Projekten wünschen sich die Beteiligten genau das. Wenn zentrale Fragen möglichst früh im Projektverlauf beantwortet werden, spart dies Zeit und Geld. Mit einer virtuellen Planung können Fehler, Stillstände oder Schnittstellenprobleme vermieden werden. Genau das macht ABB Robotics mit RobotStudio für den gesamten Lebenszyklus roboterbasierter Anlagen möglich.

Bei der Planung komplexer Roboteranlagen ist es häufig schwer absehbar, wie die Inbetriebnahme funktionieren wird. Fragen nach Schnittstellenproblemen oder der Vereinbarkeit von Roboterprogramm und SPS können erst dann beantwortet werden, wenn eine Anlage bereits installiert ist. Mit der leistungsstarken Simulations- und Offline-Programmiersoftware RobotStudio von ABB können von der Planung, Validierung und virtuellen Inbetriebnahme bis hin zur Wartung präventiv Fehler erkannt und behoben werden. So lässt sich die Leistung der Anlage optimieren lange bevor diese steht. Während der realen Anlageninbetriebnahme müssen dann nur noch wenige Parameter nachjustiert werden.

Design von Roboterzellen, so einfach wie der Griff zum Smartphone

Das Herzstück von RobotStudio ist die Virtual-Robot-Technologie. Durch sie kann ein digitaler Zwilling der realen Roboteranlage erstellt werden. Die Konfiguration verläuft auf Basis einer umfangreichen Standardbibliothek von Simulationsmodellen samt Verfahrachsen und Positionierern. Ein Geometrie-Import macht CAD-Daten aus der Konstruktion in der Simulation nutzbar. Das vereinfacht und beschleunigt das Design des Anlagenlayouts. Physikalische Einflüsse wie Reibung oder Schwerkraft können dank der integrierten Physics Engine simuliert werden. Auch der Bremsweg eines Roboters kann genau berechnet werden. Dadurch müssen keine Sicherheitszuschläge in das Zellendesign eingeplant werden, was Platzeinsparungen von bis zu 25 % möglich macht. RobotStudio verfügt zudem über zwei Standard-Schnittstellen zur virtuellen Inbetriebnahme: Eine SIMIT Connection zur Anbindung der Software SIMIT von Siemens sowie eine OPCUA-Schnittstelle zur Anbindung einer OPCUA-Server-Software. So kann das Verhalten der Roboterzellen im Zusammenspiel mit der SPS untersucht werden.

Diese Features ermöglichen eine maximale Realitätstreue der Roboterzelle. Für Anlagenbetreiber ist die Simulation ein wertvolles Mittel, um exakte Prognosen über wichtige Merkmale der Anlage zu treffen wie beispielsweise Taktzeit, Erreichbarkeit oder Kollisionen. Der digitale Zwilling einer Roboteranlage bietet allen Projektbeteiligten die Gelegenheit, gemeinsam Optimierungspotenziale zu identifizieren und die Roboterprogrammierung entsprechend anzupassen.

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Mit einer App auf einem Tablet oder Smartphone können Anwender ein digitales Abbild einer Roboterzelle oder Fertigungslinie etwa in eine reale Umgebung projizieren, sodass die realen Dimensionen und das Anlagendesign ersichtlich werden.

RobotStudio wird durch die mobile RobotStudio AR Viewer App noch benutzerfreundlicher. Die App projiziert ein digitales Abbild der Roboterzelle oder Fertigungslinie in die reale Umgebung und verschafft den Anwendern so einen plastischen Eindruck der Anlage. Dabei sind die Beteiligten völlig ortsunabhängig und können vor überall auf der Welt mit dem digitalen Zwilling arbeiten. VR-Rundgänge durch Fertigungsanlagen sind auch für das Onboarding neuer Mitarbeitender ein Gewinn. Die intuitive Visualisierung und Bedienung der App erfordern keine besonderen Vorkenntnisse und sind dabei vollkommen sicher. Die reale Anlage kann durch Fehler bei der Bedienung nicht beschädigt werden.

Neben der AR Viewer App haben Stakeholder mit VR Studio Meeting die Möglichkeit, sich ebenfalls ortsunabhängig über die Robotikanlage auszutauschen und parallel daran zu arbeiten. Dadurch werden Missverständnisse zwischen SPS- und Roboterprogrammierern sowie aufwändige Reisen vermieden. Die virtuelle Kollaboration schafft mehr Transparenz in den Prozessen und steigert so das Vertrauen unter den Projektpartnern.

Augmented Reality in der Automobilproduktion

Im Volvo-Werk in Curitiba, Brasilien, wurde die AR Viewer App bereits auf Herz und Nieren geprüft. Die Simulation des Roboterbetriebs zeigten jene Komponenten, welche zusätzlich getestet werden müssen. Die Anpassungen wurden dann einfach über die RobotStudio-Software vorgenommen. In Bereichen mit begrenztem Platz wie beispielsweise der Lackiererei, konnten die Roboterzellen effizient und platzsparend geplant werden. Mit RobotStudio von ABB wurde nicht nur der Designprozess der Anlage deutlich beschleunigt, sondern auch die Zusammenarbeit mit anderen Volvo-Werken sowie mit Zulieferern verbessert.

Noch vor ein paar Jahren haben wir überhaupt keine Software verwendet, und so dauerte es lange, neue Roboterinstallationen zu entwerfen und zu testen, da wir viele Änderungen an der Linie manuell vornehmen mussten“. Und heute sind wir in der Lage, über Ländergrenzen hinweg Ideen auf eine für uns nie da gewesene Weise auszutauschen. Wir können eine RobotStudio-Datei hier in Brasilien erstellen und sie mit unseren Kollegen in anderen Ländern teilen. Innerhalb von 10 Minuten können wir die Lösung auf der anderen Seite der Welt installieren“.

Leonardo Amaral, Local Technology Specialist for Robotics, Volvo Trucks

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Mit der AR Viewer App können die Ingenieure im Volvo-Werk im brasilianischen Curitiba den Roboterbetrieb im realen Umfeld darstellen. Komponenten, die zusätzlich getestet werden mussten, kamen so zum Vorschein. Notwendige Anpassungen wurden daraufhin in RobotStudio ohne großen Aufwand umgesetzt.

Unsere Experten

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Expertenteam Robotik

ABB ist ein führender Anbieter von Industrierobotern und Roboter-Software sowie von Applikationsausrüstung und kompletten Fertigungslösungen.