基于VisualOne的智能產(chǎn)線設(shè)計(jì)與仿真

基于VisualOne的智能產(chǎn)線設(shè)計(jì)與仿真摘要：在虛擬的智能工廠環(huán)境中，從制訂工藝方案，選定所需的關(guān)鍵設(shè)備，搭建從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的虛擬智能工廠，采用虛實(shí)結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人上下料的編程、柔性制造單元的生產(chǎn)節(jié)拍調(diào)試、自動(dòng)生產(chǎn)線和帶料架的自動(dòng)生產(chǎn)線搭建，最終構(gòu)建完整的虛擬智能工廠?？梢越鉀Q設(shè)備昂貴、調(diào)試過(guò)程中的人員安全與設(shè)備安全的保障問(wèn)題。本設(shè)計(jì)采用SAIDEVisualOne搭建一條完整的虛擬智能工廠，關(guān)鍵詞：智能產(chǎn)線，SAIDEVisualOne，設(shè)計(jì)、仿真智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)典型器件進(jìn)行提煉，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線與遠(yuǎn)程IO通信連接，在IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)編程平臺(tái)上以各種總線的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程IO、步進(jìn)系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、Web遠(yuǎn)程通信等控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)小型自動(dòng)線的工業(yè)流程控制。與數(shù)字化工廠仿真軟件VisualONE結(jié)合可實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合控制，智能制造自動(dòng)線控制系統(tǒng)平臺(tái)作為數(shù)字化工廠自動(dòng)線中的某個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)同時(shí)對(duì)虛擬場(chǎng)景與真實(shí)機(jī)械執(zhí)行環(huán)節(jié)的控制，達(dá)到虛實(shí)進(jìn)程協(xié)同的效果。平臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由供料、傳輸、分揀、碼垛工作單元組成，這四個(gè)工作單元均安裝在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上，高性能圖形工作站一體化嵌入在平臺(tái)中，便于虛擬仿真軟件的操作與運(yùn)行，是機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、智能控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)等智能制造相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)IEC61131-3國(guó)際通用編程、EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)、OPCUA工業(yè)互聯(lián)、VisualOne智能工廠虛擬仿真等核心技術(shù)的理想實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。1虛擬平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案智能產(chǎn)線控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)將針對(duì)硬件平臺(tái)入庫(kù)的白色塑料、銀色金屬毛坯件進(jìn)行工作流程仿真，將入庫(kù)的毛坯件模型在虛擬平臺(tái)中輸出，經(jīng)由兩個(gè)不同的線路進(jìn)行加工，加工完成后進(jìn)行儲(chǔ)放，如圖1所示。生產(chǎn)線由工件輸出組件、傳送帶、機(jī)床加工中心、機(jī)器人、虛擬人、AGV、工作臺(tái)定位器、智能倉(cāng)儲(chǔ)等組成。圖1VisualOne智能產(chǎn)線設(shè)計(jì)效果圖2智能產(chǎn)線搭建2.1虛擬場(chǎng)景布局圖紙搭建布局將設(shè)計(jì)好的虛擬場(chǎng)景布局圖紙導(dǎo)入到VisualOne中，導(dǎo)入后效果如圖2所示。圖2VisualOne智能產(chǎn)線平面布局圖2.2組件模型的導(dǎo)入根據(jù)“平面布局圖”把組件模型逐一拖拽到VisualOne中，以達(dá)到圖1虛擬場(chǎng)景的設(shè)計(jì)效果。使用到的組件有：工件輸出組件、傳送帶、穿梭輸送機(jī)、傳感器傳送帶、機(jī)器人管理器、數(shù)控加工入口、數(shù)控加工出口、工作任務(wù)控制器、工作過(guò)程組件、工作地面、虛擬人、IRB1600ID、IRB1600145、機(jī)器人抓手、機(jī)器人焊接器、機(jī)器人噴涂器、機(jī)器人檢測(cè)探頭、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、桌子、立體倉(cāng)庫(kù)起重機(jī)、工作臺(tái)定位器、立體倉(cāng)庫(kù)輸出口、立體倉(cāng)庫(kù)、字母、AGV打包輸入站、AGV取貨輸出站、AGV路徑、AGV充電樁、AGV控制器、AGV運(yùn)輸列車車頭、AGV運(yùn)輸列車車廂。2.3設(shè)置機(jī)器人的自動(dòng)搬運(yùn)、車床與銑床的自動(dòng)加工（1）設(shè)置車床和銑床的加工時(shí)間①.設(shè)置車床加工時(shí)間為2S；②.設(shè)置銑床加工時(shí)間為1S。（2）設(shè)置機(jī)器人的自動(dòng)搬運(yùn)工件①.識(shí)別出工件是白色塑料還是銀色金屬毛坯件；②.白色塑料毛坯件進(jìn)行車加工；③.銀色金屬毛坯件進(jìn)行銑加工。2.4將經(jīng)過(guò)加工輸出的零件進(jìn)行分路運(yùn)輸將車床輸出的白色塑料成品件通過(guò)穿梭輸送機(jī)進(jìn)行線路1運(yùn)輸，將銑床輸出的銀色金屬成品件通過(guò)穿梭輸送機(jī)進(jìn)行線路2運(yùn)輸。2.5完成線路1動(dòng)作流程（1）由穿梭輸送機(jī)送到線路1的工件遇到綠色線條傳感器后停止前行；（2）機(jī)器人使用灰色檢測(cè)器針對(duì)零件環(huán)繞一周進(jìn)行尺寸檢測(cè)，檢測(cè)完后機(jī)器人更換抓手夾具；（3）將已檢測(cè)的成品件抓放至與③號(hào)傳送帶上并輸出（放置零件到傳送帶時(shí)傳送帶應(yīng)處于停止?fàn)顟B(tài)）。2.6將線路1輸出的成品件碼放到A倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)線路1的成品件經(jīng)過(guò)機(jī)器人的檢測(cè)后，以人工搬運(yùn)的方式將零件以1*2的方式碼垛（碼垛零件無(wú)重疊與懸空）并進(jìn)入智能倉(cāng)庫(kù)A存放。2.7按照以下要求設(shè)計(jì)線路2的AGV列車運(yùn)輸路徑（1）穿梭輸送機(jī)送到線路2的銀色金屬成品件，由AGV列車輸送到機(jī)器人焊接噴漆區(qū)；（2）設(shè)置AGV的打包輸入站與取貨輸出站；（3）AGV設(shè)置充電任務(wù)（設(shè)AGV初始電量為20）；（4）AGV地板設(shè)置雙向地板；（5）AGV需加一節(jié)車廂（用車廂承載零件）。2.8按照以下要求設(shè)計(jì)機(jī)器人焊接區(qū)的運(yùn)動(dòng)（1）在取貨輸出站由傳輸帶送到工作過(guò)程組件；（2）搬運(yùn)機(jī)器人使用單個(gè)抓手抓取工件并搬運(yùn)到焊接工作臺(tái)；（3）焊接工作臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180；（4）焊接機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行焊接作業(yè)；（5）焊接工作完成后，等待工作臺(tái)的下一個(gè)成品件放下時(shí)，工作臺(tái)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°；（6）旋轉(zhuǎn)后，機(jī)器人將焊接作業(yè)完成后的工件搬運(yùn)到下一個(gè)工作過(guò)程組件。2.9按照以下要求設(shè)計(jì)機(jī)器人噴漆區(qū)的運(yùn)動(dòng)（1）搬運(yùn)機(jī)器人從工作過(guò)程組件使用單個(gè)抓手抓取工件并搬運(yùn)到噴涂工作臺(tái)；（2）工作臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°；（3）噴漆機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行噴漆作業(yè)；（4）噴涂完成后，工件顏色改變藍(lán)色；（5）噴涂工作完成后，等待工作臺(tái)的下一個(gè)成品件放下時(shí)，工作臺(tái)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°；（6）旋轉(zhuǎn)后，機(jī)器人將焊接作業(yè)完成后的工件搬運(yùn)到下一個(gè)工作過(guò)程組件。2.10將線路2輸出的成品件碼放到B倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)線路2輸出的成品件由傳送帶運(yùn)進(jìn)入庫(kù)智能倉(cāng)庫(kù)B。2.11對(duì)工件輸出組件真實(shí)信號(hào)仿真設(shè)計(jì)工件輸出組件的設(shè)計(jì)要求如下：（1）當(dāng)硬件平臺(tái)的九宮格工位每入庫(kù)一個(gè)毛坯工件，工件輸出組件（Feeder）就輸出一個(gè)工件；（2）工件輸出組件輸出的模型在顏色和材質(zhì)上與硬件平臺(tái)的九宮格工位入庫(kù)的工件須一致；（3）工件輸出組件必須有兩種模式切換。即：①虛擬仿真模式（仿真平臺(tái)與硬件平臺(tái)不連接時(shí)）：?jiǎn)?dòng)仿真，工件輸出組件會(huì)根據(jù)設(shè)置的間隔時(shí)間去輸出圓柱型米色工件；②虛實(shí)仿真模式（仿真平臺(tái)與硬件平臺(tái)連接時(shí)）：?jiǎn)?dòng)仿真，工件輸出組件的輸出會(huì)由真實(shí)的信號(hào)來(lái)控制輸出工件的顏色和模型。（4）模式信息輸出。在虛擬仿真模式時(shí)，啟動(dòng)仿真，模式信息輸出內(nèi)容為：此模式為虛擬仿真模式；在虛實(shí)仿真模式時(shí)，啟動(dòng)仿真，模式信息輸出內(nèi)容為：此模式為虛實(shí)仿真模式。2.12智能倉(cāng)庫(kù)虛擬信號(hào)設(shè)計(jì)智能倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)要求如下：每當(dāng)有一個(gè)工件入庫(kù)完成，則把信號(hào)反饋給工業(yè)控制器，工業(yè)控制器根據(jù)信號(hào)判斷哪個(gè)智能倉(cāng)庫(kù)有工件入庫(kù)且更新人機(jī)界面的智能倉(cāng)庫(kù)查詢界面2.13仿真運(yùn)行并導(dǎo)出相關(guān)文件全部配置完成后，點(diǎn)擊設(shè)定，等待加載，點(diǎn)擊動(dòng)畫(huà)，錄制。這樣就完成了運(yùn)動(dòng)仿真的操作，選擇導(dǎo)出到電影。運(yùn)行整條生產(chǎn)線，查看運(yùn)行結(jié)果。3結(jié)論使用SAIDEVisualone智能工廠虛擬仿真軟件設(shè)計(jì)一條智能產(chǎn)線。通過(guò)虛擬仿真調(diào)試。大大的減輕了工廠所需要的人工的同時(shí)不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)之初不斷出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤導(dǎo)致整條流水線不能運(yùn)行。最后通過(guò)不斷的改進(jìn)逐漸到現(xiàn)在能夠完美的運(yùn)行。完全打破了現(xiàn)有的機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的模式，對(duì)指導(dǎo)企業(yè)設(shè)計(jì)方式的改革、加快企業(yè)的研發(fā)速度、增強(qiáng)部門(mén)之間的協(xié)同具有一定的意義。根本解決了高?；驑O端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)[1]李群等.柔性仿真方法研究.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)［J］．1999(12):37－38．[2]柏志彬，基于準(zhǔn)柔性制造系統(tǒng)的車間生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度方法［J］．兵工自動(dòng)化.2003(22).18-20.[3]張建輝，檀潤(rùn)華，張爭(zhēng)艷，等．計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)集成研究［J］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2016，52(5):