DigitalTwinFactory第七章典型應(yīng)用案例第一節(jié)工業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開發(fā)蕪湖安普機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司DesignedByJ&C導(dǎo)入模型以滾動(dòng)軸承自動(dòng)裝配工序?yàn)閷?shí)例，設(shè)計(jì)原材料出庫、灌珠合套、分珠、成品入庫等工作站。采用環(huán)形輸送線，搭建一條滾動(dòng)軸承自動(dòng)裝配線。四個(gè)工作站獨(dú)立設(shè)計(jì)，可獨(dú)自運(yùn)行，也可四站聯(lián)調(diào)。利用DTF軟件，構(gòu)造數(shù)字單擊孿生系統(tǒng)，與環(huán)形裝配線實(shí)體設(shè)備連接通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生仿真。適用高等院校工業(yè)機(jī)器人、電氣、機(jī)械、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)學(xué)員實(shí)訓(xùn)。模型姿態(tài)調(diào)整當(dāng)發(fā)現(xiàn)幾何模型姿態(tài)倒置，不方便操作?？刂茙缀文Ｐ屠@X或Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)180度，即可調(diào)節(jié)為正常姿態(tài)。再按住鼠標(biāo)右鍵轉(zhuǎn)動(dòng)視角，確認(rèn)幾何模型是否符合要求。從狀態(tài)欄切換至“建模”頁面，選擇多余模型，按下“delete”鍵，刪除多余模型。提取模型并檢查為了方便后續(xù)操作，減少誤操作。先拆分四個(gè)工作臺(tái)模型，并分別保存。首先，在左下角特征樹欄選擇全部對(duì)象，選擇第一個(gè)工作臺(tái)模型，拖拽至空白處，觀察是否有漏選。幾何模型若有漏選，先撤銷移動(dòng)(Ctrl+Z)，再按住“Ctrl”鍵，選擇剩余的幾何模型，建議多個(gè)視角觀察。選擇的幾何模型更加全面，有些幾何模型有無不影響仿真，可以刪除。有些幾何模型隱藏在其他幾何模型后，取消勾選后可見，找剩余幾何模型繼續(xù)操作。模型拆分完成選擇后，拖拽1號(hào)工作站模型，選中1號(hào)工作站模型。在左下角特征樹欄，光標(biāo)停留至選中模型處，右鍵彈出菜單欄，左鍵選擇“提取組件”。此時(shí)，在單元組件類別里，可以觀察到虛擬場景模型文件由一個(gè)增加到了兩個(gè)，可以確定幾何模型已被提取，已經(jīng)獨(dú)立存在。按照相同操作方法，提取和分離其他3個(gè)實(shí)訓(xùn)臺(tái)、工裝板模型，修改每個(gè)模型名稱。輸送線模型提取在1#原材料出庫工作站中，需要定義的設(shè)備包括推料氣缸、三色燈、輸送線、工裝板頂升氣缸、輸送線阻擋氣缸、垂直工具模組等。其中，推料氣缸、三色燈、垂直工具模組，在第四章已詳細(xì)講解，不再贅述。需要注意，智能制造數(shù)字孿生應(yīng)用平臺(tái)由四個(gè)工作站組成，每個(gè)工作站輸送線相同。所以，只需定義一條輸送線，其他復(fù)制即可。首先，在DTF軟件中僅保留1#原材料出庫工作站模型，拖拽輸送線幾何模型至空白處，提取組件。輸送線路徑坐標(biāo)框添加單項(xiàng)路徑是由多個(gè)坐標(biāo)框組成，利用單項(xiàng)路徑功能，建立輸送路徑。另外，還有控制輸送線運(yùn)停的布爾信號(hào)，以及輸送線上物體添加到路徑的腳本程序等等。上述多種行為組合、定義，共同構(gòu)建成接近真實(shí)場景的虛擬輸送線模型。先添加輸送線的起點(diǎn)(入點(diǎn)in)和終點(diǎn)(出點(diǎn)out)的兩個(gè)坐標(biāo)框，起點(diǎn)坐標(biāo)框修改至輸送線入口中點(diǎn)位置，再修改終點(diǎn)坐標(biāo)框位置。因?yàn)?，工裝板在輸送線上存在轉(zhuǎn)彎部分，需注意方向變化。輸送線轉(zhuǎn)彎處坐標(biāo)框添加繼續(xù)添加過渡坐標(biāo)框，保證工裝板過轉(zhuǎn)彎時(shí)動(dòng)作平滑，接近實(shí)際效果。方向和位置大致調(diào)整后，根據(jù)仿真效果繼續(xù)微調(diào)。添加信號(hào)并關(guān)聯(lián)接下來，添加單項(xiàng)路徑，表示輸送線運(yùn)行方向，再按次序選擇剛才添加的坐標(biāo)框，添加一個(gè)布爾信號(hào)，與單項(xiàng)路徑關(guān)聯(lián)，即可用于控制輸送線啟停。一對(duì)一接口設(shè)定添加兩個(gè)一對(duì)一接口，方便后面多個(gè)輸送線之間PNP連接使用。添加后再修改其屬性參數(shù)，連接兩條輸送線PNP，工裝板才能從一條輸送線移至另一條。組成環(huán)線首先，工裝板放位于輸送線起點(diǎn)處，再接通輸送線信號(hào)，可發(fā)現(xiàn)工裝板在輸送線上移動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)工裝板無法移動(dòng)或移動(dòng)姿態(tài)不正確，應(yīng)根據(jù)報(bào)錯(cuò)信息，排查錯(cuò)誤，并檢查腳本程序、路徑參數(shù)設(shè)置、以及工裝板名稱和腳本中的名稱的一致性等。檢測無誤后，復(fù)制該輸送線，得到剩余三個(gè)工作臺(tái)模型，再連接四個(gè)工作臺(tái)，組成環(huán)形輸送線。再次測試，可以觀察到工裝板在環(huán)形輸送線上移動(dòng)，當(dāng)工裝板運(yùn)行至第四條輸送線末端時(shí)，消失不見。一對(duì)多接口設(shè)定此時(shí)，需要在環(huán)形輸送線上添加“一對(duì)多接口”，并設(shè)置參數(shù)。完成操作后再次測試，可以觀察到工裝板沿環(huán)形輸送線持續(xù)移動(dòng)，不會(huì)消失，且可以通過信號(hào)控制工裝板啟動(dòng)、停止，即模擬工裝板在輸送線上實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。頂升氣缸定義針對(duì)第二部分模擬氣缸頂起和工裝板放下動(dòng)作，采用與制作垂直工具模組相似的方法，即利用抓取向?qū)?GraspAction)，賦予氣缸具備抓取屬性。當(dāng)氣缸向上伸出，觸碰到工裝板時(shí)，激活抓取信號(hào)，令其抓取工裝板，再繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，即可模擬氣缸頂起工裝板的動(dòng)作。當(dāng)氣缸縮回至工裝板，觸碰到輸送線時(shí)，取消抓取信號(hào)，令工裝板脫離氣缸，即模擬頂升氣缸放下工裝板的過程。也可以借助體積傳感器捕獲工裝板，模擬頂升效果，但此方法較為復(fù)雜，感興趣的讀者可自行嘗試，請(qǐng)參考第四章推料氣缸動(dòng)作設(shè)定操作。按照設(shè)想的思路，拆分頂升氣缸幾何模型，提取鏈接，定義運(yùn)動(dòng)屬性，添加信號(hào)，編輯腳本等操作。氣缸附加關(guān)系定義灌珠合套機(jī)構(gòu)共有六個(gè)氣缸，氣缸的定義操作不再贅述。需要注意，灌珠合套機(jī)構(gòu)存在從動(dòng)機(jī)構(gòu)，即有的氣缸隨其他氣缸運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)關(guān)系通過“附加”功能設(shè)定。另外，灌珠合套機(jī)構(gòu)涉及原材料加工過程，該機(jī)構(gòu)灌入七個(gè)鋼珠至軸承內(nèi)外圈。由于鋼珠動(dòng)作定義較復(fù)雜，仿真不反映鋼珠滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可在加工結(jié)束后直接使用灌珠合套成品，替換未加工產(chǎn)品，模擬產(chǎn)品加工的工藝過程。位置調(diào)整軸承裝配工藝需要工裝板、軸承等模型。拖放工裝板至待測試位置，再拖放軸承內(nèi)外圈至工裝板上。然后，測量工裝板與垂直工具電磁鐵間的距離，調(diào)整2號(hào)工作臺(tái)位置，與輸送線保持正確安裝位置。軸承內(nèi)外圈抓取修改垂直工具模組抓取屬性參數(shù)(DetectionVolumeSize、GravityDirection、MultiGrasp、ReleaseToWorld)，先測試能否同時(shí)抓取軸承內(nèi)外圈。修改抓取屬性參數(shù)，直至垂直工具模組能同時(shí)抓取軸承內(nèi)外圈。軸承內(nèi)外圈擺放位置標(biāo)記工具模組的grap信號(hào)相當(dāng)于電磁鐵的控制信號(hào)。利用電磁鐵控制信號(hào)狀態(tài)，結(jié)合加工完成信號(hào)，判定工具模組縱軸運(yùn)動(dòng)距離。根據(jù)當(dāng)前軸承幾何模型位置，調(diào)整灌珠合套機(jī)構(gòu)位置，并在坐標(biāo)框內(nèi)標(biāo)記最終位置，方便后續(xù)操作。添加WorkProcess在電子目錄中搜索WorkProcess，并拖拽至虛擬場景，替換產(chǎn)品模型。同時(shí)，還要拖拽組件控制器。修改組件尺寸，選擇合適尺寸，拖放至剛才標(biāo)記的軸承擺放位置。添加WorkProcess另外，還需要單獨(dú)提取組件所在位置的幾何模型，否則會(huì)干擾后續(xù)擺放效果。測試時(shí)，軸承內(nèi)外圈幾何模型擺放至指定位置后，可以發(fā)現(xiàn)會(huì)幾何模型向一個(gè)方向移動(dòng)，最終直至消失不見。其原因在于，WorkProcess組件存在單向路徑行為，需調(diào)節(jié)路徑終點(diǎn)坐標(biāo)框，與起點(diǎn)坐標(biāo)框重合，得到軸承內(nèi)外圈幾何模型擺放至指定位置后立即消失的效果。添加信號(hào)因需要在幾何模型消失后，再創(chuàng)建幾何模型。所以，在WorkProcess組件中添加觸發(fā)控制信號(hào)。單擊WorkProcess整體，添加布爾信號(hào)，更名為“StartCreate”，先不關(guān)聯(lián)任何東西。添加信號(hào)添加信號(hào)后，繼續(xù)定義WorkProcess，在第2步后加入WaitSignal。完成定義后，繼續(xù)測試，當(dāng)模型消失后，可觀察到出發(fā)信號(hào)被激活，在原位置出現(xiàn)一個(gè)同樣幾何模型，即模擬擺放到位的效果。WorkProcess與外部信號(hào)關(guān)聯(lián)測試無誤后，在工具模組縱軸運(yùn)動(dòng)腳本添加一個(gè)信號(hào)，用于自動(dòng)激活上述的出發(fā)信號(hào)。第三步，添加一個(gè)加工完成指示信號(hào)，觸發(fā)創(chuàng)建一個(gè)完成灌珠的軸承模型。繼續(xù)定義WorkProcess，在第4步之后，加入WaitSignal。WorkProcess模擬產(chǎn)品擺放效果編輯任務(wù)，需要先移除組件上的模型，再重新創(chuàng)建。拖入灌珠結(jié)束的軸承模型至虛擬場景。繼續(xù)定義WorkProcess，在第6步之后，加入Create，復(fù)制“灌珠后軸承”名字至ListOfProdID欄，單擊CreateTask。分珠模塊WorkProcess任務(wù)定義在3#分珠工作站中，需要定義的設(shè)備包括分珠機(jī)構(gòu)，其他機(jī)構(gòu)可從1#原材料出庫工作站或2#灌珠合套工作站復(fù)制，或參照其模型定義。分珠機(jī)構(gòu)共有四個(gè)氣缸，氣缸定義操作不再贅述。舉升機(jī)軸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在4#成品入庫工作站中，需要定義的設(shè)備包括料盒舉升機(jī)、入庫模組，其他機(jī)構(gòu)可參照工作站模型定義，或直接復(fù)制。料盒舉升機(jī)包含一個(gè)氣缸和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，氣缸定義不再贅述。料盒舉升機(jī)需要承載6個(gè)料盒，承載料盒一同移動(dòng)，該效果利用“附加”功能設(shè)置。最下方料盒附加到舉升機(jī)托盤上，再依次附