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数字孪生驱动的离心铸管机服务机器人虚拟调试的研究

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铸造 2023年第8期72卷 1056-1062页

作者：李振杰张艳宋彦河南工程学院机械工程学院河南郑州451191 郑州财经学院智能工程学院河南郑州451191

机电虚拟调试可以避免机械运动产生干涉,缩短系统调试时间。本文针对离心铸管机服务机器人集成系统,进行了机电联合虚拟调试研究。建立了机器人集成系统的几何模型和数字孪生模型,研发了集成系统的控制系统和控制程序。借助于MCD平台,以... 详细信息

机电虚拟调试可以避免机械运动产生干涉,缩短系统调试时间。本文针对离心铸管机服务机器人集成系统,进行了机电联合虚拟调试研究。建立了机器人集成系统的几何模型和数字孪生模型,研发了集成系统的控制系统和控制程序。借助于MCD平台,以PLCSIM Advance作为虚拟PLC,搭建了数字孪生模型与PLC程序的双向通信模型。实现了PLC程序驱动数字孪生模型的运动,同时数字孪生模型也将运动状态反馈给PLC程序。进行了机器人集成系统的虚拟调试、整改直至其运行无误,然后进行了实物调试。结果表明:实物运行与数字孪生模型运行逻辑基本相同,并且实物联调的时间约是传统调试时间的三分之一。对铸造业自动化系统的调试方法具有借鉴作用。

关键词：离心铸管服务机器人数字孪生虚拟调试

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基于NX MCD的钢筋滚丝机的虚拟调试系统

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机床与液压 2023年第12期51卷 104-111页

作者：朱金达路鑫彬张嘉钰河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018

为加快钢筋滚丝机产品开发周期,提高制造技术的智能化,让设计人员可以提前预测机器问题从而降低开发成本,提出一种基于NX MCD的钢筋滚丝机的虚拟调试系统。搭建NX MCD+S7-PLCSIM Advanced V2.0 SP1+TIA Portal V15.1自动化联合虚拟调试... 详细信息

为加快钢筋滚丝机产品开发周期,提高制造技术的智能化,让设计人员可以提前预测机器问题从而降低开发成本,提出一种基于NX MCD的钢筋滚丝机的虚拟调试系统。搭建NX MCD+S7-PLCSIM Advanced V2.0 SP1+TIA Portal V15.1自动化联合虚拟调试平台,进行滚丝机的三维虚拟机电建模,建立虚拟PLC实现信号处理与通信,设计HMI和LAD控制程序,利用博途对加工数据进行实时可视化监控监测,通过对实例的虚拟仿真调试得到详细的设备运行参数,验证了该方法的准确性。

关键词：机电一体化虚拟调试 PLC 仿真

一种基于Unity 3D的生产线跨平台虚拟调试系统设计方法

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东华大学学报（自然科学版） 2022年第2期48卷 69-74,80页

作者：王佩玉陈振中东华大学机械工程学院上海201620

针对现有生产线虚拟调试平台具有专用性以及交互性不足的问题,提出一种基于Unity 3D引擎的跨平台生产线虚拟调试系统设计方法。在Unity 3D中建立工业设备模型库,开发虚拟设备的脚本,实现设备的功能;对安川工业机器人建立数学模型,并进... 详细信息

针对现有生产线虚拟调试平台具有专用性以及交互性不足的问题,提出一种基于Unity 3D引擎的跨平台生产线虚拟调试系统设计方法。在Unity 3D中建立工业设备模型库,开发虚拟设备的脚本,实现设备的功能;对安川工业机器人建立数学模型,并进行机器人的虚拟建模和运动控制;开发交互控制软件,并利用Socket通信完成虚拟PLC(programmable logic controller)与Unity 3D的数据交互。根据系统设计,搭建了工业机器人的自动化生产线,并进行了虚拟调试试验。结果表明,基于Unity 3D的生产线跨平台虚拟调试方法验证了PLC程序的正确性,可以节省现场调试的时间,对自动化生产线的虚拟调试提供了一种新思路。

关键词：生产线虚拟调试可编程逻辑控制器 Unity 3D

基于FANUC系统的数控机床电气虚拟调试技术的实现

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制造技术与机床 2021年第7期 153-158页

作者：王宝平王鸿博阮卫平胡润光北京发那科数控工程有限公司北京100102 顺德职业技术学院广东顺德528300 广东锻压机床厂有限公司广东顺德528300

介绍了在机床电气设计中应用FANUC CNC GUIDE仿真软件在虚拟环境中模拟、测试、验证及调整配置机床类型的数控系统的参数,PMC程序、宏程序及加工程序,利用虚拟和现实互动,提前验证相关设计的正确性,从而缩短产品的制造周期,提高产品从... 详细信息

介绍了在机床电气设计中应用FANUC CNC GUIDE仿真软件在虚拟环境中模拟、测试、验证及调整配置机床类型的数控系统的参数,PMC程序、宏程序及加工程序,利用虚拟和现实互动,提前验证相关设计的正确性,从而缩短产品的制造周期,提高产品从设计到排产的工作效率。

关键词：仿真虚拟调试在线功能数控模型

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飞灰包装智能产线设计与虚拟调试

包装工程 2022年第11期43卷 226-235页

作者：张月方成刚南京工业大学机械与动力工程学院南京211899

目的设计一种全自动飞灰包装智能产线,旨在为某垃圾焚烧厂的飞灰包装产线的自动化改造项目提供可行性方案。方法从飞灰包装的实际工艺需求出发,介绍产线总体设计和工位布局。针对吨袋开口装置和机器人专用手爪的设计与工作原理进行介绍... 详细信息

目的设计一种全自动飞灰包装智能产线,旨在为某垃圾焚烧厂的飞灰包装产线的自动化改造项目提供可行性方案。方法从飞灰包装的实际工艺需求出发,介绍产线总体设计和工位布局。针对吨袋开口装置和机器人专用手爪的设计与工作原理进行介绍。推导理论套袋力公式以指导专用手爪和出灰筒等机构的设计。在产线结构设计的基础上,为进一步验证该结构和布局是否能够无障碍地实现飞灰包装的所有工序流程,采用基于NX MCD和虚拟PLC的虚拟调试的方法,并结合PLC程序为整个包装产线进行工序流程仿真。结果仿真显示该产线可以在PLC程序控制下全自动地、无障碍地实现飞灰包装的11个工序。产线的6个工位均可以实现无人运行。结论可以通过添加开口装置与机器人等设备,改造原有半自动的包装产线,并为原产线解决了大型吨袋的自动开口、取袋、套袋的问题。

关键词：吨袋包装 NX MCD 虚拟PLC 智能产线虚拟调试

基于NX MCD与TIA的机器人打磨联合虚拟调试研究

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现代制造工程 2022年第7期 37-42,120页

作者：蔡文站田建艳王书宇李济甫杨胜强太原理工大学电气与动力工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

针对工业机器人在生产现场调试时间较长且风险较高的问题,以机器人打磨叶片为例,设计了一种基于NX软件机电一体化概念设计(Mechatronics Concept Designer,MCD)解决方案与全集成自动化入口(Totally Integrated Automation Portal,TIA Po... 详细信息

针对工业机器人在生产现场调试时间较长且风险较高的问题,以机器人打磨叶片为例,设计了一种基于NX软件机电一体化概念设计(Mechatronics Concept Designer,MCD)解决方案与全集成自动化入口(Totally Integrated Automation Portal,TIA Portal)的机器人打磨联合虚拟调试系统。首先基于NX MCD设计并建立机器人打磨虚拟调试平台;其次采用等残留高度法规划叶片打磨轨迹,并约束打磨时机器人末端位姿;然后采用TIA Portal软件进行PLC程序设计和HMI组态,并下载到硬件设备;最后通过OPC UA通信协议实现机器人打磨叶片系统软/硬件联合虚拟调试。仿真结果表明,该系统有效验证和优化了机器人打磨轨迹,同时可以缩短生产现场调试周期,降低了设计阶段电气硬件的调试风险和成本投入。

关键词：机器人打磨机电一体化概念设计轨迹全集成自动化入口虚拟调试

数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法研究

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工矿自动化 2024年第7期50卷 1-11,31页

作者：张旭辉刘彦徽杨文娟张超杜昱阳杨骏豪杨雯雨西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室陕西西安710054

针对目前巷道自动成形截割控制调试周期长、调试成本大、安全风险大、成形质量难以评价等问题,提出了一种数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法。采用基于即时外观建图(RTAP−MAP)技术重建巷道三维环境,构建掘进机控制系统模型,... 详细信息

针对目前巷道自动成形截割控制调试周期长、调试成本大、安全风险大、成形质量难以评价等问题,提出了一种数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法。采用基于即时外观建图(RTAP−MAP)技术重建巷道三维环境,构建掘进机控制系统模型,形成虚拟调试环境,并利用虚拟传感器技术实现物理空间到虚拟环境状态的精准映射。针对难以量化评估断面成形质量的问题,确立了巷道自动成形截割性能评价方法,以断面成形截割控制过程在数据传输中心的记录为基础,主要对断面成形精度、截割效率与油缸开关次数、硬岩切割调整、超挖欠挖4个评价指标进行计算,从而为深度学习算法的迭代优化提供精准反馈信号,并提出了一种融合强化学习的自动截割控制策略,以提高自动化作业的适应性和精确度。为验证该虚拟调试方法的有效性和准确性,搭建了掘进机自动控制实验平台,并将虚拟调试系统应用于掘进巷道成形截割自动控制程序中。虚拟仿真结果表明:①被调试软件在控制关键点位处的X,Y,Z轴定位误差的最大值分别为74.8,72.93,123.67 mm,说明虚拟调试方法的定位精度达到性能要求。②虚拟样机与物理样机轨迹基本一致,说明该调试方法实现了对物理空间的映射。应用结果表明:①强化学习控制器在虚拟掘进测试中适应了复杂环境,将虚拟传感器输入有效转换为精准控制指令,验证了模拟−现实迁移训练的可行性。通过处理掘进精度和避免超欠挖的实时反馈,控制器学习并优化了策略。②优化后的断面成形截割控制性能得到了提升,根据数据库中控制量时间戳的记录,用时126 s,较优化前耗时减少了8 s。③优化后截割部末端轨迹跟踪最大误差为6.0 mm,较优化前降低了0.3 mm,避免了截割轨迹抖动导致的欠挖,同时使得轨迹和断面更加平滑。

关键词：巷道自动成形截割数字孪生虚拟调试虚拟传感器虚实坐标转换

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基于数字孪生的物流拣选虚拟调试系统设计

机床与液压 2023年第16期51卷 95-100页

作者：马飞代锟孙巍伟北京信息科技大学机电工程学院北京100192

为降低调试周期和成本,提前预知系统级风险,基于数字孪生的虚实一致特性,提出一种基于数字孪生的固定轨物流拣选虚拟调试系统设计方法。根据固定轨物流拣选系统的特性和调试需求,建立虚拟物理模型、虚拟执行系统和虚拟控制系统,同时对... 详细信息

为降低调试周期和成本,提前预知系统级风险,基于数字孪生的虚实一致特性,提出一种基于数字孪生的固定轨物流拣选虚拟调试系统设计方法。根据固定轨物流拣选系统的特性和调试需求,建立虚拟物理模型、虚拟执行系统和虚拟控制系统,同时对控制器-虚拟模型接口进行设计,实现虚实之间的通信。通过物流拣选系统实例,验证了基于此数字孪生模型进行虚拟调试的有效性与实用性,基于数字孪生的固定轨物流拣选虚拟调试系统能够降低物流拣选系统的调试周期和成本,进而提高调试效率。

关键词：数字孪生物流拣选虚拟调试

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基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试

小型微型计算机系统 2022年第7期43卷 1356-1361页

作者：陆新时马嵩华胡天亮山东大学机械工程学院济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 山东大学机械工程国家级实验教学示范中心济南250061

为降低调试周期和成本,提前预知系统级风险,基于数字孪生的虚实一致特性,提出了一种基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试方法,设计了虚拟调试系统.根据力能控制式压力机的多系统协同调试任务,建立了其多物理领域统一模型,即机械、... 详细信息

为降低调试周期和成本,提前预知系统级风险,基于数字孪生的虚实一致特性,提出了一种基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试方法,设计了虚拟调试系统.根据力能控制式压力机的多系统协同调试任务,建立了其多物理领域统一模型,即机械、电气等的多领域数字孪生模型,并构建了虚拟控制系统,包括虚拟控制器和控制器-模型接口.通过应用于压力机虚拟调试的实例,展示了基于此数字孪生模型进行虚拟调试的有效性,构建的虚拟调试系统能够验证机械系统、电气系统和控制程序的设计,并确定和优化运行参数,有效避免了实机调试成本高、风险大、周期长等弊端.

关键词：数字孪生压力机多领域建模虚拟调试

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