使用具有嵌入信息的虚拟对象的自动化系统工程技术方案

系统和方法开发了用于在制造过程中操作自动化系统的控制程序。设计软件应用包括对象生成器模块和编辑器模块。对象生成器模块生成具有与自动化过程相关的嵌入信息的多个虚拟对象，该虚拟对象表示要由控制程序控制的自动化组件和要为制造过程操纵的工作产品部分。编辑器模块使用图形用户界面在虚拟工作空间中布置多个虚拟对象，该虚拟工作空间表示自动化系统的配置。通过在虚拟工作空间中布置虚拟对象来开发控制程序。象来开发控制程序。象来开发控制程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有嵌入信息的虚拟对象的自动化系统工程


[0001]本申请涉及自动化软件。更具体地，本申请涉及将信息嵌入到虚拟组件和工作产品中，以改进自动化系统中控制编程的开发。

技术介绍

[0002]编程自动化控制通常是冗长且易于出错的。程序员使用原语语言指定微小功能。这些功能决不表示正在解决的问题，并且通常写入的程序是脆弱的，并且如果自动系统的任何部分被改变则将失败。
[0003]使用特定于给定设备的执行器的命令为各种设备和控制器编写程序。例如，可以移动机器人，使得其末端效应器相对于机器人的基础位置位于空间中的特定坐标处。可以收集许多航路点以进行连续的移动，但是设备总是被引导来执行特定的动作序列。这些动作的结果或应用的目标从未被指定。这样的程序不是基于技能的，而是附带地由物理上接近运行设备的对象和正在执行什么动作来确定。

技术实现思路

[0004]本公开介绍了一种便于开发用于自动化系统的控制程序的系统和方法，其中开发者可以使用图形用户界面以简化的方式配置控制程序，以布置表示自动化系统的机器、组件和工作产品的虚拟对象。虚拟对象具有包括组件的基于技能的特征以及工作产品的操纵标记的嵌入信息。当虚拟对象被安排并通过图形用户界面操作彼此相关时，这种嵌入信息指向控制程序指令。
[0005]一方面，一种计算系统开发用于在制造过程中操作自动化系统的控制程序，该计算机系统包括处理器和其上存储有由该处理器执行的设计软件应用的模块的非暂时性存储器。所述模块包括对象生成器，被配置为生成具有与自动化过程相关的嵌入信息的多个虚拟对象。虚拟对象表示将由控制程序控制的自动化组件和将为制造过程操纵的工作产品部分。编辑器模块被配置为使用图形用户界面在表示自动化系统的配置的虚拟工作空间中布置多个虚拟对象。通过在虚拟工作空间中布置虚拟对象来开发控制程序。
[0006]一方面，基于计算机的方法开发了用于在制造过程中操作自动化系统的控制程序。生成具有与自动化过程相关的嵌入信息的多个虚拟对象，所述虚拟对象表示要由控制程序控制的自动化组件和要为制造过程操纵的工作产品部分。使用图形用户界面，多个虚拟对象被安排在表示自动化系统的配置的虚拟工作空间中。通过在虚拟工作空间中布置虚拟对象来开发控制程序。
附图说明
[0007]参考以下附图描述本实施方式的非限制性和非穷举性实施方式，其中除非另有说明，否则在所有附图中相同的附图标记表示相同的元件。
[0008]图1示出了根据本公开的实施方式的使用具有嵌入技能知识的虚拟对象来生成自
动化应用的示例。
[0009]图2示出了根据本公开的实施方式的用于自动化系统的虚拟组件的嵌入有向指令的实现的示例。
[0010]图3示出了根据本公开的实施方式的与自动化系统的工作产品部分相关的虚拟组件的嵌入技能的示例。
[0011]图4示出了根据本公开的实施方式的用于堆栈操作的嵌入信息的示例。
[0012]图5示出了其中可以实现本公开的实施方式的计算环境的示例。
具体实施方式
[0013]公开了用于将基于高级组件的编程嵌入到虚拟自动化机器和设备中以开发用于真实自动化机器和设备的自动化控制程序的方法和系统。软件编程是基于技能的，并且将技能指令存储在应用组件内，而不是要用户在全局应用级指定程序。
[0014]所公开的系统和方法允许使用表示系统中的设备的物理外观的图形对象的编辑来创建自动化应用。图形用户界面被配置为向用户呈现可用对象。编辑器功能使得用户能够将对象从列表或表格拖动到虚拟工作空间上，以表示多个自动化设备、工作产品、运输设备、机器人和系统设计的其他贡献元素。虚拟对象可以包括与根据所公开的实施方式的任务目标相关的嵌入技能知识，诸如用于该组件和用于界面外部组件的指令的组合。在一些情况下，标记可嵌入虚拟对象中以指示隐式行为，诸如工作产品将如何在组件表面上移动。虚拟工作产品对象可以具有嵌入的工艺清单(BOP)信息，诸如指定对工作产品的操纵和条件操作。所公开的系统和方法提供了对传统的自动化控制程序开发的技术改进，其中在图形用户界面上操纵具有预编程的基于技能的标记的虚拟对象，该图形用户界面允许对自动化设备进行知识注入编程，该自动化设备在执行时允许执行面向目标的任务(例如，堆栈一组对象直到堆栈所有对象)，而不是移动和位置的固定逐步算法。
[0015]图1示出了根据本公开的实施方式的使用具有嵌入技能知识的虚拟对象来生成自动化应用的示例。在一个实施方式中，用于设计自动化系统的设计软件应用程序被配置为使诸如程序员或系统工程师的用户能够构建用于自动化系统组件的系统设计和控制程序。可以在包括处理器、存储器和图形用户界面的计算设备上部署和执行设计软件应用。用于设计软件应用的数据可以存储在本地存储器中，或者可以远程储存以便由计算设备检索。作为由设计软件应用生成的自动化系统设计的说明性示例，图1示出了虚拟工作空间100，其中为自动化制造过程布置了各种虚拟自动化系统组件。对于该示例，虚拟组件包括中央机器人101，该中央机器人被配置为用于运送传送器111、计算机数控(CNC)机器112，以及洗衣机113，这些机器被安排成用于处理工作产品121(例如，有待研磨、磨光、洗涤，以及堆栈以便运输的发动机气缸)。设计软件应用可以在存储在本地存储器或远程储存中的组件库中提供虚拟对象，例如机器人101、传送器111和CNC机器112。当将新的虚拟对象添加到虚拟工作空间100时，设计软件应用可以将可用对象作为列表、表格、图形表示或其组合呈现给用户。在设计过程期间，用户可以使用图形用户界面来选择对象，以将该对象拖入虚拟工作空间100中。设计软件应用的编辑器模块响应于利用图形用户界面工具(例如，计算机辅助设计(CAD)图形编辑工具)的用户动作而将对象彼此附接。响应于用户命令(例如，在图形用户界面上执行的拖放操作)，编辑模块在工作空间100中布置虚拟对象，使得虚拟对象的3D
位置精确地对应于真实工厂环境中的布置。因此，虚拟工作空间100中的虚拟布置是真实工厂的数字孪生。在一个方面中，虚拟对象可以通过编辑器的搭扣特征彼此附接，诸如将虚拟子组件连接到虚拟组件(例如，将夹具连接到机器人101的凸缘)，以便简化编辑过程。在一个实施方式中，每个虚拟对象包括嵌入知识形式的预编程功能。通过用这些预编程的虚拟对象构建虚拟工作空间100，自动化系统被设计成包括机器人101和所有其他设备111、112、113的移动，而不需要对特定控制功能进行进一步编程。设计软件应用使用虚拟对象来构建自动化系统设计，所述虚拟对象基本上用关于如何使用每个对象以及如何生产工作产品121的知识来预编程的。使用标记将预编程的知识编码并嵌入到虚拟对象中，这将在下面更详细地描述。
[0016]与用于根据相对于基础坐标的空间中的特定坐标或根据严格基于轨迹的命令来编程自动化设备的传统的方法相比，本公开的设计软件应用将基于知识的行为编码到每个虚拟对象中(表示工厂中的自动化机器)。嵌入知识涉及如何相对于工作产品结果来使用机器，从而避免了用于机器的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于开发用于在制造过程中操作自动化系统的控制程序的计算系统，所述计算系统包括：处理器；以及一种其上存储有由所述处理器执行的设计软件应用的模块的非暂时性存储器，所述模块包括：对象生成器，被配置为生成具有与自动化过程相关的嵌入信息的多个虚拟对象，所述虚拟对象表示要由所述控制程序控制的自动化组件和要为所述制造过程操纵的工作产品部分；以及编辑器，被配置为使用图形用户界面将所述多个虚拟对象布置在虚拟工作空间中，所述虚拟工作空间表示所述自动化系统的配置；其中，所述控制程序通过虚拟对象在所述虚拟工作空间中的所述布置来开发。2.根据权利要求1所述的计算系统，其中，第一虚拟组件的所述嵌入信息包括用于执行与所述第一虚拟组件的任务目标相关的一个或多个操作的基于技能的机器指令。3.根据权利要求2所述的计算系统，其中，所述第一虚拟组件的所述嵌入信息包括与第二虚拟组件的任务目标相关的第二虚拟组件的指向信息，所述指向信息包括具有抽象描述和一般行为的参数化特征。4.根据权利要求1所述的计算系统，其中，第一虚拟组件的所述嵌入信息包括指示所述第一虚拟组件的隐式行为的信息。5.根据权利要求1所述的计算系统，其中，所述编辑器被配置为使用所述图形用户界面将虚拟子组件附接到第一虚拟组件。6.根据权利要求1所述的计算系统，其中，第一虚拟工作产品部分的所述嵌入信息包括所述第一工作产品部分如何被所述多个虚拟组件操纵并可能与其他虚拟工作产品部分组合的工艺清单。7.根据权利要求6所述的计算系统，其中，所述第一虚拟工作产品部分的所述嵌入信息包括被编码成指示所述第一虚拟工作产品部分上将发生操纵的位置以及各种其他工作产品部分如何组装在一起以与所述第一虚拟工作产品部分组合的标记。8.根据权利要求1所述的计...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：