數(shù)字化生產(chǎn)線各模塊設計與仿真數(shù)字化生產(chǎn)線各模塊設計與仿真知識目標掌握數(shù)字化生產(chǎn)線的ProcessSimulate仿真建模方法；掌握ProcessSimulate的運動學創(chuàng)建方法；掌握ProcessSimulate的裝配仿真。技能目標能夠?qū)?shù)字化生產(chǎn)線各模塊進行仿真建模；能夠?qū)δＰ瓦M行運動學定義；能夠?qū)?shù)字化生產(chǎn)線進行裝配仿真。素質(zhì)目標培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學生合作、交流的能力，培養(yǎng)學生的團隊意識。任務情景ProcessSimulate軟件是西門子公司Tecnomatix數(shù)字孿生解決方案中的一款仿真軟件,用于人機工程仿真、裝配過程仿真和機器人離線仿真。通過ProcessSimulate軟件，進行數(shù)字化生產(chǎn)線的建模與仿真。任務分析ProcessSimulate軟件支持多款機器人控制器，如FANUC、ABB、YASKWA（安川）、KUKA（庫卡）、SCARA（三菱）、NC、松下、UR等知名品牌。可進行多機器人、多工位的過程仿真驗證，根據(jù)任務搭建合適的仿真場景。知識準備ProcessSimulation軟件仿真數(shù)據(jù)類型為.cojt格式可通過外部插件進行快速批量轉(zhuǎn)換常用軟件CATIA、UG、Pro/E等3D設計軟件數(shù)據(jù)也可通過ProcessSimulate軟件自帶的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能進行轉(zhuǎn)換但其只能轉(zhuǎn)換.STP格式的3D數(shù)據(jù)基于ProcessSimulation的仿真建模知識準備操作步驟：使用“設置建模范圍”SetModelingScope命令激活選定對象建模的范圍，如圖5-5所示,這時會加載所選組件的COJT文件并打開它以進行建模,同時將其設置為活動組件。圖5-5選定對象建模的范圍基于ProcessSimulation的仿真建模知識準備圖5-6模型圖層對于處于建模狀態(tài)的組件,在其名稱前有一個圖標疊加層,如圖5-6所示。默認情況下,在建模結(jié)束時,編輯原型零件或資源的單個實例會將更改傳輸?shù)皆撛偷乃袑嵗?；如果希望修改單個實例而不影響其他實例,則可以執(zhí)行SaveComponentAs命令,系統(tǒng)會創(chuàng)建一個新的原型并加載它的一個新實例?；赑rocessSimulation的仿真建模知識準備圖5-7新的實例保存在系統(tǒng)根目錄下選擇要保存的路徑并輸入文件名,單擊“保存”按鈕,可以看到新增的另存組件會顯示在對象樹中,如圖5-7所示。基于ProcessSimulation的仿真建模知識準備基于ProcessSimulation的仿真建模圖5-8設置對象自身坐標系Objects欄列出將被設置自身坐標系的對象From欄是對象目前自身坐標系位置Toframe欄中定位希望設置新自身坐標系對象的新Self坐標位置在選取了對象之后,單擊,可以在彈出的如圖5-8所示的對話框中設置對象的自身坐標系。知識準備基于ProcessSimulation的仿真建模圖5-9保存頁面完成建模后,使用EndModeling命令可結(jié)束對組件的建模,ProcessSimulate會將該組件保存在系統(tǒng)根目錄下。使用EndModeling命令,系統(tǒng)會更新鏈接到該組件的所有實例。要保存ProcessSimulate的Study,可以單擊File→DisconnectedStudy→Save

,如圖5-9所示。知識準備基于ProcessSimulation的運動學創(chuàng)建在ProcessSimulate標準模式下新建一個RobcadStudy,然后使用InsertComponent

命令,將room_door_geo_user2.cojt

作為ToolProtype

類型插入。在對象樹中,選中room_door_geo,將其設置為建模狀態(tài)。知識準備圖5-10創(chuàng)建運動關(guān)節(jié)對于本例中的簡單結(jié)構(gòu)對象———門(room_door_geo),它一共有兩個運動關(guān)節(jié),一個是門板繞著門鉸鏈相對于門框的轉(zhuǎn)動,另一個是門把手繞著門板的轉(zhuǎn)動。將打開KinematicsEditor頁面,為room_door_geo創(chuàng)建這樣的兩個運動關(guān)節(jié),如圖5-10所示。基于ProcessSimulation的運動學創(chuàng)建知識準備圖5-11創(chuàng)建3個Link打開KinematicsEditor,分別創(chuàng)建三個Link:門框(不運動的)部分命名為Base,門板部分命名為Link1,門把手部分命名為Link2,如圖5-11所示?；赑rocessSimulation的運動學創(chuàng)建知識準備圖5-12設定門的運動范圍添加BASE和Link1之間的運動關(guān)節(jié)j1:繞著沿鉸鏈Z向的軸轉(zhuǎn)動。選中BASE和Link1,單擊CreateJoint,在JointProperties對話框中,設定運動軸的起點是鉸鏈Z向的頂部中心點,終點是鉸鏈Z向的底部中心點。一般情況下,門向里的方向打90°,所以也要給j1的運動范圍設定限制。如圖5-12所示設定j1的JointProperties,完成后單擊OK按鈕?；赑rocessSimulation的運動學創(chuàng)建知識準備圖5-13設定門把手的運動范圍添加Link1和Link2之間的運動關(guān)節(jié)j2:門把手繞著X方向的軸轉(zhuǎn)動,如圖5-13所示設定j1的JointProperties,完成后單擊OK按鈕,如圖5-13所示?；赑rocessSimulation的運動學創(chuàng)建知識準備圖5-14JointJog頁面打開room_door_geo的JointJog頁面,拖動Steering/Poses滑動條,如圖5-14所示,可以在圖形查看器中看到相應部件隨運動關(guān)節(jié)的運動,這幫助檢驗對象的運動學定義正確性?；赑rocessSimulation的運動學創(chuàng)建知識準備圖5-15運動關(guān)節(jié)中有些互相之間存在從屬關(guān)系完成后,關(guān)閉JointJog對話框?？梢赃x擇結(jié)束對room_door_geo的建模,然后保存當前Study。下次打開該Study時,可以看到已經(jīng)定義好的room_door_geo的運動學。很多情況下,某些設備(如X型焊槍、抓手等)或者機器人中存在多個運動關(guān)節(jié),這些運動關(guān)節(jié)中有些互相之間存在從屬關(guān)系,如圖5-15所示的機器人,該機器人后背有一個四連桿機構(gòu)(三個關(guān)節(jié)取決于第四關(guān)節(jié)的運動)?；赑rocessSimulation的運動學創(chuàng)建知識準備基于ProcessSimulation的裝配仿真圖5-16對象樹中的各個部件組成1.在ProcessSimulate標準模式下,打開EngineAssembly.psz文件。2.在對象樹中,可以看到EngineAssembly作為一個裝配體總成,它的各個部件組成情況如圖5-16所示,一共有6個分總成部件。3.右擊操作樹中的空白區(qū)域,選擇,新建一個復合操作,并將其命名為EngineAssembly。知識準備4.一般情況下進行裝配仿真的過程是一個相對裝配總成的拆卸過程,所以將從EngineAssembly最外側(cè)的部件入手,由外而內(nèi)地對其部件結(jié)構(gòu)進行分解,最后再用SequenceEditor進行排序和鏈接。5.設置PickLevel為Component,選擇EngineAssembly復合操作,按住<Ctrl>鍵,在圖形查看器中選擇發(fā)動機總成上部的air_filter部件,右擊在彈出的快捷菜單中選擇,在彈出的對話框中的終止點EndPoint位置選擇air_filter部件上方(Z向)的某個點,將持續(xù)時間Duration設置為3.5s,如圖5-17所示,完成后單擊OK按鈕。基于ProcessSimulation的裝配仿真知識準備圖5-17參數(shù)設置1.選擇EngineAssembly復合操作2.選擇發(fā)動機總成上部的air_filter部件3.選擇air_filter部件上方(Z向)的某個點4.將持續(xù)時間Duration設置為3.5s基于ProcessSimulation的裝配仿真知識準備圖5-18在操作樹中顯示創(chuàng)建對象6.在操作樹中,可以看到已經(jīng)創(chuàng)建的復合操作和它包含的子操作air_filter_Op。在air_filter_Op操作下,包含了兩個路徑點,這兩個路徑點就是剛才在創(chuàng)建air_filter的ObjectFlowOperation時輸入的StartPoint(loc)和EndPoint(loc1),如圖5-18所示?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識準備圖5-19創(chuàng)建對象被添加到路徑編輯器7.在操作樹中,選中air_filter的ObjectFlowOperation,然后在路徑編輯器中,單擊工具欄上的按鈕,可以看到air_filter_op被添加到路徑編輯器中,如圖5-19所示?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識準備圖5-20使用工具進行路徑位置的調(diào)整8.裝配仿真是發(fā)動機各部件從分散狀態(tài)到組裝為總成的過程,需要將air_filter_Op中起始、終點的位置互換,可在路徑編輯器中直接用鼠標拖動對應的路徑進行操作,或者使用工具進行路徑位置的調(diào)整,完成后如圖5-20所示,可以看到對象樹中對應操作下的路徑順序也發(fā)生了相應的變化?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識準備圖5-21操作樹下顯示所有操作9.以主體零件powerengine為中心,將其余5個部件都安裝在其上。同理,參照上述的步驟,分別創(chuàng)建剩下4個分總成零件的ObjectFlowOperation注意：裝配體零件的裝配順序是從內(nèi)到外的,每次為一個新的部件創(chuàng)建的NewObjectFlowOperation都應該排列在復合操作下的最前面,全部完成后,可以看到操作樹下所有操作,如圖5-21所示?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識準備10.在序列編輯器中,看到右側(cè)的甘特圖區(qū)域中所有的子操作都是對齊的。原因分析：所有操作設置的時間(Duration)都是一樣的3.5s,單擊序列編輯器上的“播放仿真”按鈕,可以看到仿真運行的過程是5個組件同時往powerengine移動的過程?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識準備10.如果希望看到部件一個接一個的安裝,可以在序列編輯器里將5個組件的FlowOperation使用Link功能連起來。選中序列編輯器樹狀區(qū)域中復合操作下的所有子操作(不要選中復合操作本身)單擊按鈕,可以看到操作序列的變化,如圖5-22所示。圖5-22子操作在甘特圖區(qū)域基于ProcessSimulation的裝配仿真知識準備11.再次單擊序列編輯器上的“播放仿真”按鈕,這次可以看到5個組件依次安裝在powerengine上。其中,在安裝air_filter部件時,安裝的最佳路徑應該是沿著powerengine的正上方垂直向下安裝,由于之前在定義ObjectFlowOperation的起始點時,并沒有精確定位,所以需要修正一下安裝air_filter部件的路徑?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識準備12.在操作樹中,單擊air_filter_Op操作,然后在路徑編輯器中,單擊最后一個路徑loc,最后單擊Operation選項卡→AddLocation→AddLocationBefore,如圖5-23所示。圖5-23啟用AddLocationBefore功能基于ProcessSimulation的裝配仿真知識準備圖5-24路徑沿Z向移動13.可以看到彈出PlacementManipulator對話框,并在圖形查看器出現(xiàn)位置的操縱器坐標系,由于希望路徑是沿著終止點的Z向移動的,所以拖動操縱器坐標系的Z向(藍色的軸),或者直接使用對話框中的TranslateZ功能,如圖5-24所示?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識準備圖5-25路徑編輯器中顯示新增路徑位置結(jié)果14.完成后單擊PlacementManipulator對話框中的Close按鈕