DigitalTwinFactory第七章典型應(yīng)用案例第一節(jié)工業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)平臺開發(fā)DesignedByJ&C導(dǎo)入模型以滾動軸承自動裝配工序為實(shí)例，設(shè)計原材料出庫、灌珠合套、分珠、成品入庫等工作站。采用環(huán)形輸送線，搭建一條滾動軸承自動裝配線。四個工作站獨(dú)立設(shè)計，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。先拆分四個工作臺模型，并分別保存。首先，在左下角特征樹欄選擇全部對象，選擇第一個工作臺模型，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(Ctrl+Z)，再按住“Ctrl”鍵，選擇剩余的幾何模型，建議多個視角觀察。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號工作站模型，選中1號工作站模型。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，在單元組件類別里，可以觀察到虛擬場景模型文件由一個增加到了兩個，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個實(shí)訓(xùn)臺、工裝板模型，修改每個模型名稱。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)用平臺由四個工作站組成，每個工作站輸送線相同。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)框添加單項路徑是由多個坐標(biāo)框組成，利用單項路徑功能，建立輸送路徑。另外，還有控制輸送線運(yùn)停的布爾信號，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。因為，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)彎時動作平滑，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)。添加信號并關(guān)聯(lián)接下來，添加單項路徑，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，添加一個布爾信號，與單項路徑關(guān)聯(lián)，即可用于控制輸送線啟停。一對一接口設(shè)定添加兩個一對一接口，方便后面多個輸送線之間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，可發(fā)現(xiàn)工裝板在輸送線上移動。如果發(fā)現(xiàn)工裝板無法移動或移動姿態(tài)不正確，應(yīng)根據(jù)報錯信息，排查錯誤，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，得到剩余三個工作臺模型，再連接四個工作臺，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，當(dāng)工裝板運(yùn)行至第四條輸送線末端時，消失不見。一對多接口設(shè)定此時，需要在環(huán)形輸送線上添加“一對多接口”，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，不會消失，且可以通過信號控制工裝板啟動、停止，即模擬工裝板在輸送線上實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。頂升氣缸定義針對第二部分模擬氣缸頂起和工裝板放下動作，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，激活抓取信號，令其抓取工裝板，再繼續(xù)向上運(yùn)動，即可模擬氣缸頂起工裝板的動作。當(dāng)氣缸縮回至工裝板，觸碰到輸送線時，取消抓取信號，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，請參考第四章推料氣缸動作設(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)動屬性，添加信號，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)存在從動機(jī)構(gòu)，即有的氣缸隨其他氣缸運(yùn)動。從動關(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)灌入七個鋼珠至軸承內(nèi)外圈。由于鋼珠動作定義較復(fù)雜，仿真不反映鋼珠滾動運(yùn)動，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號工作臺位置，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信號相當(dāng)于電磁鐵的控制信號。利用電磁鐵控制信號狀態(tài)，結(jié)合加工完成信號，判定工具模組縱軸運(yùn)動距離。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，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，否則會干擾后續(xù)擺放效果。測試時，軸承內(nèi)外圈幾何模型擺放至指定位置后，可以發(fā)現(xiàn)會幾何模型向一個方向移動，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。單擊WorkProcess整體，添加布爾信號，更名為“StartCreate”，先不關(guān)聯(lián)任何東西。添加信號添加信號后，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)信號被激活，在原位置出現(xiàn)一個同樣幾何模型，即模擬擺放到位的效果。WorkProcess與外部信號關(guān)聯(lián)測試無誤后，在工具模組縱軸運(yùn)動腳本添加一個信號，用于自動激活上述的出發(fā)信號。第三步，添加一個加工完成指示信號，觸發(fā)創(chuàng)建一個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)包含一個氣缸和一個步進(jìn)電機(jī)，氣缸定義不再贅述。料盒舉升機(jī)需要承載6個料盒，承載料盒一同移動，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，再依次附加上方料盒。最終，所有料盒都可以隨舉升機(jī)托盤移動，并且不影響入庫模組取走料盒。在數(shù)字孿生系統(tǒng)中，虛擬設(shè)備運(yùn)動軸的位置數(shù)據(jù)，源于PLC數(shù)據(jù)。下面，重點(diǎn)講解虛實(shí)數(shù)據(jù)換算。在定義舉升機(jī)模型中，假設(shè)負(fù)方向行程為a，正方向行程為b。接下來，在實(shí)際設(shè)備中，需要記載舉升機(jī)運(yùn)行至上下極限位置時PLC保存的數(shù)值。假設(shè)PLC保存的負(fù)方向行程為m，正方向行程為n。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)入模型基于數(shù)字孿生指尖陀螺智能制造示范線，抽取指尖陀螺裝配工藝，設(shè)計模塊化裝配工作站。運(yùn)用DTF數(shù)字孿生工廠軟件、PLC、三維建模軟件等工具，實(shí)現(xiàn)智能制造線與數(shù)字孿生鏡像。打開DTF軟件后，單擊“導(dǎo)入幾何元”，選擇“智能制造數(shù)字孿生實(shí)訓(xùn)臺模型.STEP”文件，導(dǎo)入DTF軟件，模型導(dǎo)入時間取決電腦性能。調(diào)整模型姿態(tài)導(dǎo)入幾何模型后，發(fā)現(xiàn)幾何模型姿態(tài)不合理，不方便操作。控制模型繞X軸轉(zhuǎn)動90度，即可調(diào)節(jié)為正常姿態(tài)。立體倉庫模型拆分針對較復(fù)雜產(chǎn)線數(shù)字孿生系統(tǒng)的開發(fā)，建議獨(dú)立開發(fā)每臺設(shè)備，保存為獨(dú)立的項目文件。全部設(shè)備開發(fā)完成后，再集成獨(dú)立的項目文件為一個整體項目，完成整條生產(chǎn)線數(shù)字孿生開發(fā)。鉚壓工作站模型拆分打螺絲工作站模型拆分激光打標(biāo)工作站模型拆分成品裝盒工作站模型拆分AGV小車模型拆分射線傳感器定義檢測工裝板到達(dá)特定區(qū)域，可以利用射線傳感器“RaycastSensor”，其屬性中有4個部分相對重要。最大范圍：沿Z軸呈射線狀檢測的距離范圍組件信號：顯示檢測到的組件對象布爾信號：表示組件經(jīng)過檢測目標(biāo)線坐標(biāo)框：設(shè)定檢測目標(biāo)點(diǎn)在AGV外形中，創(chuàng)建1個布爾信號“AGV-BOOL”、1個組件信號“AGV-COMP”、1個射線傳感器“RaycastSensor”、1個容器“ComponentContainer”、1個Python腳本“motion”、1個坐標(biāo)框“工裝板到達(dá)位置”，射線傳感器屬性欄，添加對應(yīng)關(guān)系。小車運(yùn)動腳本編寫當(dāng)完成所有準(zhǔn)備工作后，可利用Python腳本定義抓取等動作。AGV小車運(yùn)行狀態(tài)，可利用傳送帶上的信號關(guān)聯(lián)控制。當(dāng)傳送帶正轉(zhuǎn)信號“forward”亮?xí)r，意味AGV小車已到達(dá)接泊位置。小車信號關(guān)聯(lián)小車Y方向?qū)傩孕薷臑榱朔奖阌^察和操作每個定義軸，在建立3個Link鏈接的同時，在各鏈接下創(chuàng)建不同本體，與不同的運(yùn)動狀態(tài)和功能相對應(yīng)。盡量錯開3個部分本體，避免部分本體間相互影響，以及AGV小車運(yùn)動姿態(tài)不符合設(shè)想。但需要注意，每個連接都需要一一對應(yīng)，不可為空，否則在定義物體運(yùn)動時，運(yùn)動狀態(tài)沒有對應(yīng)的物體，從而導(dǎo)致誤判。在Vehicle本體中創(chuàng)建3個鏈接，設(shè)置好3個鏈接父子級關(guān)系，分別更改名為Y方向、X方向、R角度。根據(jù)以前章節(jié)介紹的操作步驟，設(shè)定符合此項目的鏈接屬性，不再贅述。雙向輸送線定義雙向輸送線對應(yīng)兩種動作，即收料和送料，出現(xiàn)兩種輸送路徑。為了方便理解和控制，可以共用兩個坐標(biāo)框，定義兩條方向相反的路徑，添加兩個單向路徑“OneWayPath”，“往頂升工位方向”和“加工后離開”兩個布爾信號配合使用，觸發(fā)兩條輸送路徑，避免兩個輸送路徑相互影響，導(dǎo)致仿真結(jié)果錯誤。輸送線起始點(diǎn)定義使用單向路徑還存在一個問題，即到達(dá)終點(diǎn)后物料組件便消失不見，這并不是想要的結(jié)果，與實(shí)際并不相符。所以，在定義傳送帶模塊時，一般與其他模塊相結(jié)合。比如，氣缸頂升和下降動作，可以利用氣缸的頂升運(yùn)動，希望物料上升到終點(diǎn)，物料不會消失。所以，在設(shè)定起點(diǎn)和終點(diǎn)時，盡量讓兩個坐標(biāo)框遠(yuǎn)離。頂升對象處理在工裝板開始運(yùn)動，即離開“RaycastSensor”檢測范圍時，“RaycastSensor”無法檢測到物料。所以，在工裝板被頂起之前，即“RaycastSensor”還可以檢測物體時，借助“ComponentSignal”組件信號中轉(zhuǎn)，保存已檢測的組件名稱，在后面路徑中繼續(xù)使用。關(guān)于射線傳感器“RaycastSensor”操作，在前面定義AGV小車時已詳細(xì)解釋，不再贅述。那么，可以單獨(dú)編寫一個Python腳本，用于儲存組件名稱，同時添加一個射線傳感器“RaycastSensor-03”，用于頂升氣缸中心工裝板檢測和定義。路徑行為設(shè)定每個路徑都可創(chuàng)建一個對應(yīng)的鏈接，“收料”路徑對應(yīng)工裝板移動至頂升氣缸位置；“送料”路徑對應(yīng)加工完成，工裝板移到AGV停泊點(diǎn)。在鏈接下創(chuàng)建相應(yīng)的射線傳感器“RaycastSensor”和“RaycastSensor-02”，具體操作見AGV小車定義。利用射線傳感器“RaycastSensor”抓取工裝板至對應(yīng)的單向路徑。輸送線路徑腳本工裝板添加至輸送路徑后，需要激活該路徑，實(shí)現(xiàn)工