項目三智能裝配單元數(shù)字化設(shè)計與仿真201學(xué)習(xí)情境02學(xué)習(xí)目標(biāo)目錄Contents03任務(wù)書與任務(wù)分組05任務(wù)實施04引導(dǎo)問題學(xué)習(xí)情境01學(xué)習(xí)情境4本任務(wù)聚焦美云智數(shù)MIoT.VC軟件，圍繞RFID芯片讀取裝配壓合裝置，通過“導(dǎo)入模型→拆分組件→提取鏈接→設(shè)物理屬性→加控制器”五步操作，解決“模型一體化無法編程”“物理交互失效”“無控制器無法驅(qū)動動作”三大問題，為后續(xù)氣缸動作腳本編寫（如推料、沖壓）奠定精準(zhǔn)的模型基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)|技能目標(biāo)|素質(zhì)目標(biāo)02學(xué)習(xí)目標(biāo)6了解RFID芯片讀取裝配壓合裝置的組成了解設(shè)備物理屬性的分類知識目標(biāo)能在MIoT.VC中正確導(dǎo)入VCMX模型，并通過“爆炸”功能拆分模型能準(zhǔn)確提取4個氣缸的模塊鏈接，并正確命名技能目標(biāo)養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作態(tài)度養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，小組內(nèi)分工明確養(yǎng)成總結(jié)習(xí)慣，記錄操作素質(zhì)目標(biāo)了解機(jī)器人控制器的原理任務(wù)書與任務(wù)分組03任務(wù)書與任務(wù)分組8任務(wù)書RFID芯片裝配單元虛擬仿真模型導(dǎo)入，并將模型進(jìn)行拆分，提取模塊鏈接，最后設(shè)置模型物理屬性，添加機(jī)器人控制器，為RFID芯片裝配單元程序編寫做準(zhǔn)備。任務(wù)書與任務(wù)分組9任務(wù)分組將學(xué)生按5-7人進(jìn)行分組，明確每位學(xué)生的工作任務(wù)，填寫下表。班級組號指導(dǎo)老師組長學(xué)號組員及任務(wù)分工學(xué)號姓名任務(wù)引導(dǎo)問題04引導(dǎo)問題11芯片讀取壓合裝置由哪幾個組件構(gòu)成？物理類型有哪幾類？由5個核心組件構(gòu)成①4個功能氣缸：載料氣缸、推料氣缸、沖壓氣缸、檢測氣缸；②1個工作臺①物理學(xué)內(nèi)：賦予組件重力、摩擦力等物理特性，組件會受重力影響自然下落，適用于“需要與其他組件產(chǎn)生物理交互”的物體，如本任務(wù)中的“產(chǎn)品”；②運動：組件可主動運動，不受重力影響，適用于“需要驅(qū)動其他組件”的運動部件，如本任務(wù)中的“載料氣缸”；③其他類型：組件固定不動，無物理交互，適用于工作臺等固定部件。引導(dǎo)問題12為什么要添加機(jī)器人控制器？核心原因有2點：①運動邏輯適配：RFID芯片裝配單元的4個氣缸運動類似多軸機(jī)器人的關(guān)節(jié)運動，機(jī)器人控制器可模擬多軸運動邏輯，為每個氣缸分配獨立“關(guān)節(jié)”，實現(xiàn)精準(zhǔn)動作控制；②動作編程基礎(chǔ)：若無機(jī)器人控制器，氣缸無法接收動作指令，后續(xù)無法編寫動作腳本，仿真無法實現(xiàn)；控制器為氣缸提供了編程接口，支持“點動”“程序控制”等功能。評價反饋13類別評價內(nèi)容分值評價分?jǐn)?shù)自評互評師評理論了解RFID芯片讀取裝配壓合裝置各模塊功能。10了解設(shè)備物理屬性。10了解機(jī)器人控制器原理。10技能能夠提取芯片讀取裝配壓合裝置的模塊鏈接。20能夠為模塊設(shè)置對應(yīng)的物理屬性。15能夠正確的添加控制器。25素養(yǎng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作態(tài)度。4養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。3養(yǎng)成總結(jié)訓(xùn)練過程和結(jié)果的習(xí)慣，為下次訓(xùn)練總結(jié)經(jīng)驗。3任務(wù)實施05任務(wù)一智能裝配單元模型導(dǎo)入模型導(dǎo)入與拆分16智能工廠芯片讀取裝配壓合模型是文件后綴為VCMX的仿真模型體，在進(jìn)行模型仿真動作編程前，需將模型進(jìn)行導(dǎo)入。導(dǎo)入的模型為一個整體，模型在導(dǎo)入后需將模型進(jìn)行拆分，把模型拆分成若干個模塊，再對模塊添加控制器，最后對模塊進(jìn)行動作編程，添加動作腳本，完成仿真任務(wù)。首先導(dǎo)入仿真模型，打開仿真模型文件：選擇“文件”-“打開”，如圖3-2所示。圖3-2打開仿真模型文件模型導(dǎo)入與拆分17智能工廠在教材配套的電子文件中，選擇“任務(wù)一芯片讀取裝配壓合模型.vcmx”文件，打開模型，如圖3-3所示。圖3-3芯片讀取裝配壓合模型文件模型導(dǎo)入與拆分18智能工廠打開完成后如圖3-4所示，芯片讀取壓合裝置由4個主要氣缸和1個工作臺組成，其中四個氣缸分別是載料氣缸、推料氣缸、沖壓氣缸和檢測氣缸，仿真模型并未將氣缸拆分，故需手動將4個氣缸拆分。為了方便操作，拆分前需先隱藏工作臺，選中左側(cè)樹狀圖中工作臺，點擊眼睛圖標(biāo)隱藏工作臺。圖3-4芯片讀取壓合裝置效果圖模型導(dǎo)入與拆分19智能工廠接下來修改組件名稱，組件原始名稱為“CHL-JC-04-S”，如圖3-5所示。圖3-5建模功能區(qū)示意圖模型導(dǎo)入與拆分20智能工廠選擇“建?！惫δ軈^(qū)，選中仿真模型，把組件名稱改完“芯片讀取裝配壓合”，如圖3-6所示圖3-6組件名稱修改圖模型導(dǎo)入與拆分21智能工廠修改完成后進(jìn)行模型拆分，選中模型，右鍵點擊“工具”，選擇“爆炸”，拆分模型后即可單獨選擇單個裝配零件進(jìn)行下一步的模塊鏈接提取，如圖3-7所示。圖3-7拆分模型提取模塊鏈接22智能工廠在完成模型拆分后，可選中模型中的獨立組件，根據(jù)模型運動的實際需求完成組件的鏈接。在芯片讀取壓合裝置中，需要將4個主要氣缸進(jìn)行鏈接，首先提取載料氣缸鏈接，如圖3-8所示。按住Ctrl鍵選中載料氣缸橫移部分，在功能區(qū)中選擇“工具”，選擇提取功能下的“鏈接”圖3-8提取載料氣缸鏈接提取模塊鏈接23智能工廠完成鏈接提取后更改模塊鏈接名稱，將鏈接名稱改為“載料氣缸”，如圖3-9所示。圖3-9載料氣缸模塊鏈接名稱更改提取模塊鏈接24智能工廠接下來提取“推料氣缸”橫移部分鏈接，按住Ctrl鍵選中推料氣缸橫移部分，在功能區(qū)中選擇“工具”，選擇提取功能下的“鏈接”，如圖3-10所示。圖3-10提取推料氣缸鏈接提取模塊鏈接25智能工廠完成鏈接提取后更改模塊鏈接名稱，將鏈接名稱改為“推料氣缸”，如圖3-11所示。圖3-11推料氣缸模塊鏈接名稱更改提取模塊鏈接26智能工廠隨后提取“沖壓氣缸”升降部分鏈接，按住Ctrl鍵選中沖壓氣缸升降部分，在功能區(qū)中選擇“工具”，選擇提取功能下的“鏈接”，如圖3-12所示。圖3-12提取沖壓氣缸鏈接提取模塊鏈接27智能工廠完成鏈接提取后更改模塊鏈接名稱，將鏈接名稱改為“沖壓氣缸”，如圖3-13所示。圖3-13沖壓氣缸模塊鏈接名稱更改提取模塊鏈接28智能工廠最后提取“檢測氣缸”橫移部分鏈接，按住Ctrl鍵選中檢測氣缸橫移部分，在功能區(qū)中選擇“工具”，選擇提取功能下的“鏈接”，如圖3-14所示。圖3-14提取檢測氣缸鏈接提取模塊鏈接29智能工廠完成鏈接提取后更改模塊鏈接名稱，將鏈接名稱改為“檢測氣缸”，如圖3-15所示。圖3-15檢測氣缸模塊鏈接名稱更改設(shè)置物理屬性30智能工廠完成各氣缸模塊鏈接后，各氣缸可作為一個模塊整體進(jìn)行獨立運動。而產(chǎn)品需放在載料氣缸上，與載料氣缸一起運動，因此需為產(chǎn)品設(shè)置物理屬性，讓其成為一個物理實體，通過重力讓其自然落在載料氣缸上，從而完成產(chǎn)品與載料氣缸的同步運動。首先選中方形物料，在“建?！苯缑嫦拢x擇“工具”，選擇“組件”，把物料提取為獨立的組件，如圖3-16所示。然后把物料名稱改為“產(chǎn)品”，如圖3-17所示。圖3-16提取組件功能圖3-17更改物料名字設(shè)置物理屬性31智能工廠捕捉產(chǎn)品中心坐標(biāo)至產(chǎn)品底部中心位置，選擇“產(chǎn)品”鏈接，點擊“選中的”，選擇“捕抓”功能，設(shè)置對其軸為“-Z”，流程如圖3-18所示。圖3-18捕捉產(chǎn)品中心坐標(biāo)設(shè)置物理屬性32智能工廠將產(chǎn)品中心坐標(biāo)與載料氣缸中心坐標(biāo)重合，點擊“層級”，選擇工具下的“捕抓”功能，把產(chǎn)品放置到載料氣缸上，流程如圖3-19所示。圖3-19產(chǎn)品中心坐標(biāo)與載料氣缸中心重合設(shè)置物理屬性33智能工廠給產(chǎn)品添加一個物理實體，選擇“產(chǎn)品”鏈接，選擇“行為”，選擇“實體”，流程如圖3-20所示。圖3-20產(chǎn)品添加物理實體設(shè)置物理屬性34智能工廠設(shè)置物理類型，選擇實體“PhysicsEntity”，物理類型選擇物理學(xué)內(nèi)，流程如圖3-21所示。圖3-21更改產(chǎn)品物理類型設(shè)置物理屬性35智能工廠給載料氣缸添加一個物理實體，選擇“載料氣缸”鏈接，選擇“行為”，選擇“實體”，流程如圖3-22所示。圖3-22載料氣缸添加物理實體設(shè)置物理屬性36智能工廠設(shè)置載料氣缸物理類型，選擇實體“PhysicsEntity”，物理類型選擇“運動”，流程如圖3-23所示。圖3-23更改載料氣缸物理類型添加機(jī)器人控制器37智能工廠芯片讀取壓合裝置的運動方式是四個氣缸分別進(jìn)行動作，其運動方式與多軸機(jī)器人運動方式相似，可為組件添加機(jī)器人控制器以完成運動仿真。組件要有正確的中心坐標(biāo)才能有正確的運動方向與運動軌跡，所以在添加控制器前需先修改氣缸中心坐標(biāo)。首先修改載料氣缸中心點，選擇“載料氣缸”鏈接，如圖所示3-24所示。移動模式選擇“選中的”，點擊功能欄“捕抓”工具，如圖所示3-25所示。捕抓中心坐標(biāo)至物料中心位置，如圖所示3-26所示。圖3-24載料氣缸鏈接圖3-25捕捉工具選項圖3-26載料氣缸中心點添加機(jī)器人控制器38智能工廠接下來修改推料氣缸中心點，選擇“推料氣缸”鏈接，如圖所示3-27所示。移動模式選擇“選中的”，點擊功能欄“捕抓”工具，捕抓中心坐標(biāo)至推桿中心位置，如圖所示3-28所示。圖3-27推料氣缸鏈接圖3-28推料氣缸中心點添加機(jī)器人控制器39智能工廠隨后修改沖壓氣缸中心點，選擇“沖壓氣缸”鏈接，如圖所示3-29所示。移動模式選擇“選中的”，點擊功能欄“捕抓”工具，捕抓中心坐標(biāo)至沖壓氣缸中心位置，如圖所示3-30所示。圖3-29沖壓氣缸鏈接圖3-30沖壓氣缸中心點添加機(jī)器人控制器40智能工廠最后修改檢測氣缸中心點，選擇“檢測氣缸”鏈接，如圖所示3-31所示。移動模式選擇“選中的”，點擊功能欄“捕抓”工具，捕抓中心坐標(biāo)至檢測臺上方中心位置，如圖所示3-32所示。圖3-31檢測氣缸鏈接圖3-32檢測氣缸中心點添加機(jī)器人控制器41智能工廠完成4個氣缸的中心的修改后，為模型添加機(jī)器人控制器，選中“芯片讀取裝配壓合”鏈接，選擇功能欄“行為”，選擇機(jī)器人學(xué)下的“機(jī)器人控制器”，如圖3-33所示。圖3-33機(jī)器人控制器任務(wù)二智能裝配單元編程與調(diào)試設(shè)置氣缸運動方向與行程43智能工廠添加機(jī)器人控制器后即可設(shè)置各氣缸的運動方向與行程，每個氣缸都有其最大行程，在設(shè)置行程前需先對每個氣缸的最大行程進(jìn)行測量，首先測量載料氣缸最大行程。測量行程使用“測量”工具，如圖3-35所示，點擊“測量”工具，分別選中載料氣缸左端端面與右端氣缸端面。圖3-35“測量”工具設(shè)置氣缸運動方向與行程44智能工廠最大行程測量結(jié)果如圖3-36所示，灰色單位（201.1mm）表示點到點直線距離，紅色單位（201.0mm）表示面到面垂直距離，最大行程取垂直距離201.0mm。圖3-36載料氣缸最大行程測量結(jié)果設(shè)置氣缸運動方向與行程45智能工廠隨后測量推料氣缸最大行程，使用測量功能，分別點選圓形料盤右側(cè)象限點和推料氣缸右側(cè)平面，如圖3-37所示，綠色單位（71.1mm）表示面到點垂直距離，白色單位（71.1mm）表示面到點直線距離，最大行程取垂直距離71.1mm。圖3-37推料氣缸最大行程測量結(jié)果設(shè)置氣缸運動方向與行程46智能工廠接下來測量沖壓氣缸最大行程，使用測量功能，分別點選沖壓氣缸沖頭平面和氣缸下方固定板平面，如圖3-38所示，紫色單位（5.5mm）表示面到面垂直距離，粉色單位（13.6mm）表示面到點直線距離，最大行程取垂直距離5.5mm。圖3-38沖壓氣缸最大行程測量結(jié)果設(shè)置氣缸運動方向與行程47智能工廠最后測量檢測氣缸最大行程，使用測量功能，分別點選檢測氣缸左端端面和氣缸右端端面，如圖3-39所示，綠色單位（151.0mm）表示面到面垂直距離，白色單位（152.2mm）表示面到點直線距離，最大行程取垂直距離151.0mm。圖3-39檢測氣缸最大行程測量結(jié)果設(shè)置氣缸運動方向與行程48智能工廠完成最大行程測量后，運用機(jī)器人控制器設(shè)置各氣缸的運動方向與最大行程，首先設(shè)置載料氣缸的運動方向與最大行程。選擇“載料氣缸”鏈接，點擊軸運動方式“JointType”，選擇“平移”運動方式，氣缸運動的正方向為X軸負(fù)方向，控制器“Controller”選擇機(jī)器人控制器”RobotController”，最小限制為0，最大限制選擇201(載料氣缸的最大行程)，流程如圖3-40所示。圖3-40載料氣缸運動方向與最大行程設(shè)置氣缸運動方向與行程49智能工廠隨后設(shè)置推料氣缸的運動方向與最大行程。選擇“推料氣缸”鏈接，點擊軸運動方式“JointType”，選擇“平移”運動方式，氣缸運動的正方向為Y軸正方向，控制器“Controller”選擇機(jī)器人控制器”RobotController”，最小限制為0，最大限制選擇71.1(推料氣缸的最大行程)，流程如圖3-41所示。圖3-41推料氣缸運動方向與最大行程設(shè)置氣缸運動方向與行程50智能工廠接下來設(shè)置沖壓氣缸的運動方向與最大行程。選擇“沖壓氣缸”鏈接，點擊軸運動方式“JointType”，選擇“平移”運動方式，氣缸運動的正方向為Z軸負(fù)方向，控制器“Controller”選擇機(jī)器人控制器”RobotController”，最小限制為0，最大限制選擇5.5(沖壓氣缸的最大行程)，流程如圖3-42所示。圖3-42沖壓氣缸運動方向與最大行程設(shè)置氣缸運動方向與行程51智能工廠最后設(shè)置檢測氣缸的運動方向與最大行程。選擇“沖壓氣缸”鏈接，點擊軸運動方式“JointType”，選擇“平移”運動方式，氣缸運動的正方向為Y軸正方向，控制器“Controller”選擇機(jī)器人控制器”RobotController”，最小限制為0，最大限制選擇151(檢測氣缸的最大行程)，流程如圖3-43所示。圖3-43檢測氣缸運動方向與最大行程添加動作腳本52智能工廠完成氣缸的運動方向與運動行程設(shè)置后需要為芯片讀取壓合裝置添加一個動作腳本，選中“芯片讀取裝配壓合”鏈接，點擊“向?qū)А?，點擊“動作腳本”，如圖3-44所示。圖3-44動作腳本添加動作腳本53智能工廠添加完動作腳本后，需要在“行為”下面刪除運動學(xué)“Kinematics”功能，如圖3-45所示。圖3-45運動學(xué)Kinematics氣缸動作程序編寫54智能工廠動作程序需要在“點動”模式下編寫，在“程序”視圖下，選中芯片讀取裝配壓合裝置，選擇“點動”，如圖3-46所示。。圖3-46點動模式氣缸動作程序編寫55智能工廠隨后根據(jù)裝置的功能要求，設(shè)置每個氣缸的初始位置，每個氣缸都有對應(yīng)的運動關(guān)節(jié)，將關(guān)節(jié)軸示教位置拖動到初始位置（201,71.1,0,151）。其中載料氣缸對應(yīng)關(guān)節(jié)J1，推料氣缸對應(yīng)關(guān)節(jié)J2，沖壓氣缸對應(yīng)關(guān)節(jié)J3，檢測氣缸對應(yīng)關(guān)節(jié)J4。載料氣缸的初始位置在檢測氣缸一側(cè)，沖壓氣缸和檢測氣缸保持縮回狀態(tài)，推料氣缸為推出狀態(tài)，如圖3-47所示。圖3-47各氣缸初始位置氣缸動作程序編寫56智能工廠各氣缸的第一個動作點P1的位置是初始位置，需點擊“點對點運動動作”，把各氣缸的初始位置添加到動作P1，如圖3-48所示。圖3-48點對點運動動作氣缸動作程序編寫57智能工廠接下來編輯第二個動作P2，第二個動作為載料氣缸把產(chǎn)品推到?jīng)_壓氣缸下，拖動載料氣缸的對應(yīng)關(guān)節(jié)J1位置到0，點擊“點對點運動動作”把各氣缸位置保存到動作P2，關(guān)節(jié)位置如圖3-49所示。圖3-49動作二對應(yīng)關(guān)節(jié)位置氣缸動作程序編寫58智能工廠動作三為推料氣缸把芯片推到載料氣缸所載的產(chǎn)品上，故拖動推料氣缸的對應(yīng)關(guān)節(jié)J2位置到0，點擊“點對點運動動作”把各氣缸位置保存到動作P3，如圖3-50所示。圖3-50動作三對應(yīng)關(guān)節(jié)位置氣缸動作程序編寫59智能工廠動作四為沖壓氣缸把芯片壓到工具的圓槽里，拖動沖壓氣缸的對應(yīng)關(guān)節(jié)J3位置到5.5，點擊“點對點運動動作”把各氣缸位置保存到動作P4，如圖3-51所示。圖