《機器人生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)》 課件 -項目一 認識數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)

項目一認識數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)@常州科教城管理委員會()《機器人生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)》CONTENTS任務(wù)一初識數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)計平臺項目一認識數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)項目引入0

1項目描述02項目目標03項目分析04任務(wù)二ProcessSimulate軟件界面操作任務(wù)描述任務(wù)分析知識鏈接任務(wù)實施任務(wù)描述任務(wù)分析知識鏈接任務(wù)實施項目引入近年來，隨著建模與仿真、虛擬現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)、云邊協(xié)同以及人工智能等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)中得到了充分的應(yīng)用。本項目重點介紹了虛擬調(diào)試的概念以及應(yīng)用場景、ProcessSimulate界面操作等內(nèi)容。通過本項目學習,讀者將了解虛擬調(diào)試流程、ProcessSimulate軟件界面操作基本使用方法。3項目描述您非常榮幸成為智能制造企業(yè)的一名新員工進入到公司。設(shè)計部為了提升公司智能制造的數(shù)字化能力，縮短項目周期，控制好企業(yè)的項目成本，準備采用虛擬調(diào)試技術(shù)來面對市場競爭壓力，達到降本增效的效果?，F(xiàn)公司安排您調(diào)研虛擬調(diào)試技術(shù)以及相應(yīng)的工業(yè)軟件ProcessSimulate并初步了解軟件的基本應(yīng)用。4本項目要求了解虛擬調(diào)試流程、ProcessSimulate軟件界面操作基本使用方法。項目目標5了解虛擬調(diào)試的概念；了解虛擬調(diào)試的優(yōu)勢；了解Tecnomatix的功能和用途；能打開ProcessSimulate文件；能設(shè)置根目錄；通過資源學習，養(yǎng)成自主學習的自律習慣；通過項目實施，養(yǎng)成精益求精、追求卓越的工匠品質(zhì)；通過組內(nèi)合作，提高團隊協(xié)作及有效溝通能力。知識目標能力目標素質(zhì)目標了解ProcessSimulate的功能；熟悉ProcessSimulate的格式類型；熟悉ProcessSimulate界面組成及用途。能設(shè)置ProcessSimulate初始化界面；能播放和保存項目。項目分析6展示的項目通過網(wǎng)絡(luò)了解生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)，調(diào)研智能制造企業(yè)關(guān)于虛擬調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用，了解生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)的特點和應(yīng)用。通過軟件操作，初步掌握ProcessSimulate軟件的文件類型、軟件打開、保存的方法等操作。TASKONE任務(wù)一初識數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)計平臺任務(wù)描述|任務(wù)分析|知識鏈接|任務(wù)實施本任務(wù)是認識數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)計平臺，通過調(diào)研和學習了解生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)的概念和應(yīng)用場景，認識常用的數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)計平臺。根據(jù)所學內(nèi)容，結(jié)合智能制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的情況開展虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)用調(diào)研并完成調(diào)研報告。任務(wù)描述8任務(wù)分析首先讀者通過學習知識鏈接的內(nèi)容初步熟悉虛擬調(diào)試技術(shù)及其應(yīng)用場景，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)研以及實際走訪企業(yè)，深入了解生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)的特點和應(yīng)用場景，在此基礎(chǔ)上完成給定模板的調(diào)研報告，鞏固認識生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)。知識鏈接101.虛擬調(diào)試的概念傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備調(diào)試是非常耗時費力的，這其中重要原因是設(shè)備調(diào)試只能在生產(chǎn)線安裝完成后才能開始，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，就得等待設(shè)備重新設(shè)計、生產(chǎn)、安裝后調(diào)試，不僅浪費調(diào)試時間也增加了設(shè)計成本。隨著中國工業(yè)化水平的不斷提升、控制技術(shù)的不斷發(fā)展，大型工程項目的建設(shè)、產(chǎn)品的研制越來越多，競爭日趨激烈，對于項目的研制周期、產(chǎn)品可靠性、系統(tǒng)安全等方面提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)的設(shè)備調(diào)試方法已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)的要求。一、虛擬調(diào)試知識鏈接111.虛擬調(diào)試的概念越來越多的公司使用數(shù)字孿生技術(shù)進行虛擬調(diào)試。數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬實體，借助歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及算法模型等，模擬、驗證、預(yù)測、控制物理實體全生命周期過程的技術(shù)手段。虛擬調(diào)試是數(shù)字孿生的典型應(yīng)用，把真實環(huán)境下的調(diào)試過程轉(zhuǎn)移到虛擬世界中，對虛擬產(chǎn)線模型進行調(diào)試，從而實現(xiàn)復雜系統(tǒng)的調(diào)試。通過虛擬調(diào)試能夠檢驗生產(chǎn)線的布局是否合理，機器人路徑是否優(yōu)化，生產(chǎn)線節(jié)拍是否合理，虛擬調(diào)試中所用的機器人程序、生產(chǎn)線控制程序可以與真實場景無縫對接。一、虛擬調(diào)試知識鏈接121.虛擬調(diào)試的概念虛擬調(diào)試可以在項目最初期的設(shè)計階段就開始。由于所有設(shè)備部件都存在于搭建的仿真模型中，工程師可以使用不同的PLC編程軟件控制虛擬場景，進行快速調(diào)試。工程師也可以將PLC或者HMI設(shè)備實物連接到仿真模型，通過物理PLC或HMI設(shè)備控制仿真模型。一、虛擬調(diào)試PLC軟件控制虛擬模擬場景知識鏈接132.虛擬調(diào)試的優(yōu)勢虛擬調(diào)試可以模擬仿真生產(chǎn)線的整個生產(chǎn)過程，包括機器人的控制與仿真、非標自動化設(shè)備的裝配動作仿真、PLC的通信與仿真、人機協(xié)同控制等，虛擬調(diào)試提高了效率，降低了成本，保證了安全，增強了創(chuàng)新力。一、虛擬調(diào)試知識鏈接142.虛擬調(diào)試的優(yōu)勢提高了效率：傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)集成過程中產(chǎn)品設(shè)計和工藝規(guī)劃是串行動作，使用虛擬調(diào)試的手段開展自動化系統(tǒng)集成過程中產(chǎn)品設(shè)計和工藝規(guī)劃是并行動作，支持多人協(xié)同工作，明顯效率高于傳統(tǒng)模式。降低了成本：傳統(tǒng)模式下一旦設(shè)計缺陷，需要重新設(shè)計、生產(chǎn)、采購、組裝才能調(diào)試，浪費了大量人力、物力，而虛擬調(diào)試可以提前預(yù)知問題，減少損耗。一、虛擬調(diào)試知識鏈接152.虛擬調(diào)試的優(yōu)勢保證了安全：傳統(tǒng)模式現(xiàn)場調(diào)試時，因設(shè)計缺陷或者人員不當操作因素，容易引發(fā)事故，通過虛擬調(diào)試，在虛擬場景中對機器人、自動化設(shè)備進行仿真驗證確保了人員安全，也保證了設(shè)備安全。增強創(chuàng)新力：通過虛擬調(diào)試技術(shù)，在一個軟件平臺下，讓機械設(shè)計、自動化、電子電氣設(shè)計和過程控制集成在一起，可以同步協(xié)作、完整傳遞數(shù)據(jù)，打破在創(chuàng)新道路上，技術(shù)不能融通的壁壘。在原有數(shù)字化生產(chǎn)線基礎(chǔ)上迭代新的產(chǎn)線也比較便捷，促進了創(chuàng)新。一、虛擬調(diào)試知識鏈接161.Tecnomatix的概述Tecnomatix是一個集成式的數(shù)字化制造解決方案軟件，它將工藝規(guī)劃布局設(shè)計、生產(chǎn)工藝過程仿真驗證及制造執(zhí)行與產(chǎn)品設(shè)計聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)了規(guī)劃部門、產(chǎn)品研發(fā)部門、生產(chǎn)工程部門和生產(chǎn)車間各部門之間的高度信息共享及并行協(xié)同作業(yè)。二、虛擬調(diào)試設(shè)計平臺Tecnomatix知識鏈接172.Tecnomatix的功能和用途Tecnomatix數(shù)字化制造解決方案軟件能夠在三維虛擬環(huán)境下進行制造工藝過程設(shè)計，仿真驗證產(chǎn)品制造工藝的可行性，分析新生產(chǎn)線系統(tǒng)的能力并進行優(yōu)化，企業(yè)在生產(chǎn)線規(guī)劃階段就可以發(fā)現(xiàn)潛在的問題并加以解決，從而避免時間和資金的浪費。這對企業(yè)縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低開發(fā)和生產(chǎn)成本、降低決策風險都是非常重要的。作為SiemensIndustrySoftware公司提供的數(shù)字化制造解決方案Tecnomatix軟件的一個組件，ProcessSimulate軟件包括裝配仿真、人因仿真、機器人仿真及離線編程等諸多功能，能夠?qū)崿F(xiàn)從工廠布局仿真驗證到生產(chǎn)線布局仿真驗證，再到單個工位的仿真驗證和優(yōu)化。Tecnomatix軟件廣泛應(yīng)用于汽車、高科技電子、航空航天、造船、裝備制造、食品飲料、物流、機場、港口等行業(yè)，擁有數(shù)量眾多的客戶群體。二、虛擬調(diào)試設(shè)計平臺知識鏈接183.Tecnomatix的發(fā)展歷程Tecnomatix公司原本是以色列的一家公司，成立于1983年，從成立之初就致力于幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)制造流程，并在20世紀80年代中期率先推出了機器人模擬和離線編程的解決方案。20世紀90年代，第一次使生產(chǎn)制造企業(yè)實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計、驗證到制造過程優(yōu)化的全數(shù)字虛擬工作環(huán)境，給企業(yè)帶來了難以估量的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)，領(lǐng)導了CAPE（ComputerAidedProductionEngineering）革命，成為行業(yè)的領(lǐng)導者。二、虛擬調(diào)試設(shè)計平臺知識鏈接193.Tecnomatix的發(fā)展歷程2000年，Tecnomatix公司推出了協(xié)同制造過程管理的數(shù)字化制造eMPower解決方案。該解決方案包括eM—Planner（規(guī)劃、設(shè)計、分析和管理）、eM—Plant（工廠、生產(chǎn)線及生產(chǎn)物流過程仿真及優(yōu)化）、eM—Human（人機工程分析）、eM—Assembler（產(chǎn)品裝配規(guī)劃與分析）等功能模塊。2002年，Tecnomatix公司作為公認的數(shù)字化工廠解決方案的領(lǐng)導者，開始與美國UGS公司合作。并于2005年被UGS公司正式收購，成為UGS公司的數(shù)字化制造解決2007年5月，隨著UGS公司被西門子公司收購，UGS公司也更名為SiemensIndustrySoftware公司。由于西門子公司具有強大的生產(chǎn)制造背景，所以增強了Tecnomatix軟件與西門子MES平臺SIMATICIT的集成，將生產(chǎn)制造延伸到了制造車間環(huán)節(jié)。二、虛擬調(diào)試設(shè)計平臺知識鏈接203.Tecnomatix的發(fā)展歷程2019年，SiemensIndustrySoftware公司的五大解決方案之一就是Tecnomatix軟件（其他四個分別是NX，Teamcenter、PLMComponents.、VelocitySeries），目前Tecnomatix軟件的最新版本為17.0。Tecnomatix軟件為高科技電子、機械、航空航天、國防、汽車等廣大行業(yè)的用戶提供了以下具體解決方案：工藝規(guī)劃與管理驗證、裝配規(guī)劃與驗證、機器人與自動化規(guī)劃驗證、人因仿真驗證、工廠設(shè)計及驗證優(yōu)化、質(zhì)量管理。二、虛擬調(diào)試設(shè)計平臺知識鏈接214.ProcessSimulate軟件簡介ProcessSimulate（工藝仿真）通常簡稱為PS，該軟件是西門子公司Tecnomatix數(shù)字孿生解決方案中的一款仿真軟件，用于生產(chǎn)線工藝布局、裝配過程仿真、機器人離線仿真、人機工程仿真、半實物虛擬調(diào)試等；可提供與控制器完全集成的三維動態(tài)環(huán)境，用于設(shè)計和驗證制造流程；支持多個品牌的機器人控制器，如FANUC、ABB、安川、庫卡、三菱、NC、松下、UR、埃斯頓等。工程師能在其中創(chuàng)建制造流程序列來仿真真實的過程，并幫助優(yōu)化生產(chǎn)周期和節(jié)拍。二、虛擬調(diào)試設(shè)計平臺知識鏈接224.ProcessSimulate軟件簡介在ProcessSimulate軟件上，工藝規(guī)劃人員和工藝仿真工程師可以采用組群工作的方式協(xié)同工作，利用計算機仿真的技術(shù)手段模擬和預(yù)測產(chǎn)品的整個生產(chǎn)制造過程，并把這一過程用三維方式展示出來，從而驗證設(shè)計和制造方案的可行性，可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計和工藝問題，大量節(jié)省現(xiàn)場調(diào)試時間和工作量，為客戶節(jié)省了大量時間，提高了工作效率，保證了機器人程序的準確性。這對于縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低開發(fā)和生產(chǎn)成本，降低決策風險都是非常重要的。從而保證更高質(zhì)量的產(chǎn)品被更快地投放市場。二、虛擬調(diào)試設(shè)計平臺任務(wù)實施23調(diào)研報告通過對虛擬調(diào)試技術(shù)的學習，我們對數(shù)字孿生技術(shù)有了初步了解，請通過走訪調(diào)研應(yīng)用虛擬調(diào)試技術(shù)的智能制造企業(yè)，完成調(diào)研報告虛擬調(diào)試技術(shù)企業(yè)調(diào)研表CONTENTS任務(wù)一初識數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)計平臺項目一認識數(shù)字化生產(chǎn)線虛擬調(diào)試技術(shù)項目引入0

1項目描述02項目目標03項目分析04任務(wù)二ProcessSimulate軟件界面操作任務(wù)描述任務(wù)分析知識鏈接任務(wù)實施任務(wù)描述任務(wù)分析知識鏈接任務(wù)實施TASKTWO任務(wù)二ProcessSimulate軟件界面操作任務(wù)描述|任務(wù)分析|知識鏈接|任務(wù)實施本任務(wù)是“ProcessSimulate界面操作”，在初步認識ProcessSimulate軟件，了解軟件組成的前提下，進行軟件基礎(chǔ)操作。包括歡迎界面的使用、軟件界面中的布局、軟件基礎(chǔ)的設(shè)置、項目的運行、設(shè)置及保存等。任務(wù)描述26任務(wù)分析本項目的文件在“.../XM1/RW2”中，在計算機安裝好ProcessSimulate軟件基礎(chǔ)上進行本任務(wù)操作，安裝步驟見安裝視頻。項目文件知識鏈接28ProcessSimulate的文件格式包括“研究”、“研究和修改的組件”、“含已修改組件的研究”、“研究和所有組件”共四種，如圖1-37所示。其具體描述如下：(1)研究（*.psz）和修改的組件（*.zip）：包含psz項目文件和修改并結(jié)束建模的組件壓縮文件。(2)含已修改組件的研究（*.pszx）：包含psz項目文件和修改并結(jié)束建模的組件（.cojt）文件。(3)研究和所有組件（*.pszx）：包含pzs項目文件和所有結(jié)束建模的組件（.cojt）文件組成的壓縮文件。一、ProcessSimulate的文件格式知識鏈接29“最近的文件”列表最多保留您訪問的15個文件，可以清楚看到最近打開的文件及文件所在位置，“系統(tǒng)根目錄”可以單擊“…”選擇設(shè)置根目錄?？梢酝ㄟ^“以標準模式打開”、以生產(chǎn)線仿真模式打開”，“新建研究”等方式打開現(xiàn)有文件。二、歡迎界面1.歡迎使用歡迎使用知識鏈接30標準模式打開：以標準模式運行當前研究。在序列編輯器中通過建立的動作序列進行時序仿真，也稱為基于時間的仿真。生產(chǎn)線仿真模式：以生產(chǎn)線模式運行當前研究。在生產(chǎn)線模式中可以實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實環(huán)境的通信并通過外部PLC信號對軟件內(nèi)部設(shè)備進行控制實現(xiàn)項目落地前的虛擬調(diào)試。新建研究：創(chuàng)建研究（PSZ文件）。二、歡迎界面1.歡迎使用知識鏈接31“新增功能”界面展示了當前版本更新的新功能、新特性，并且?guī)в歇毩⒌恼f明文檔，單擊“打開發(fā)行說明”可以查看。二、歡迎界面2.新增功能新增功能知識鏈接32鏈接到西門子數(shù)字工業(yè)軟件資源，用戶可以根據(jù)需求查找相關(guān)幫助及資料。二、歡迎界面3.實用鏈接知識鏈接33通過“選項”可以設(shè)置“外觀、干涉、圖形查看器、性能、運動、仿真、連續(xù)、焊接、PLC、斷開的”等屬性二、歡迎界面4.選項知識鏈接34“最近的文件”列表最多保留您訪問的15個文件，可以清楚看到最近打開的文件及文件所在位置，“系統(tǒng)根目錄”可以單擊“…”選擇設(shè)置根目錄?？梢酝ㄟ^“以標準模式打開”、以生產(chǎn)線仿真模式打開”，“新建研究”等方式打開現(xiàn)有文件。三、主界面1.歡迎使用歡迎使用知識鏈接35ProcessSimulate軟件的主要功能界面三、主界面軟件界面知識鏈接36(1)快速訪問工具條：用于設(shè)置最常用的功能。該工具欄可以通過定制功能進行指令功能定制。(2)菜單欄：包括文件、主頁、視圖、建模、機器人、操作、工藝、控件、人體、工具欄共十個菜單功能。(3)標題欄：顯示目前軟件的版本和當前研究的名稱。(4)工具欄：默認情況顯示在圖像查看器的正中上部，可以通過定制功能在菜單欄中顯示。工具欄包括縮放、快速指定視圖方向、著色模式切換、顯示隱藏、選取點方式、選取級別、通過過濾器類型選擇、放置控制器、重定位、位置操控器、測量、修改顏色等功能。(5)搜索命令框：用于快速查詢軟件中的功能指令。輸入關(guān)鍵字，下方會出現(xiàn)相關(guān)指令。(6)導航坐標系及方塊：用于快速切換視圖方向。鼠標單擊方塊上方顯示的英文提示或方塊邊緣都可以切換視角。三、主界面知識鏈接37ProcessSimulate軟件應(yīng)用環(huán)境中包括文件、主頁、視圖、建模、機器人、操作、工藝、控件、人體和工具欄共十個菜單項，不同菜單中包含的工具也不盡相同。四、菜單欄知識鏈接38可以進行打開、新建、保存、另存為、導入和導出等操作，主要子菜單包括最近的文件、斷開研究、導入/導出等。四、菜單欄1.文件文件菜單欄知識鏈接39收集了常用的功能指令，包括查看器、編輯、研究、操作和工具選項卡。四、菜單欄2.主頁主頁菜單欄知識鏈接40可以創(chuàng)建、打開多個窗口，可以選擇或者建立自己的工作界面布局，可以調(diào)整模型顯示狀態(tài)，可以進行渲染等。四、菜單欄3.視圖視圖菜單欄知識鏈接41進行模型類別及屬性的定義和編輯。主要功能包括建模范圍、組件分類、電纜創(chuàng)建、設(shè)備布局、幾何建模、運動學規(guī)劃、物理屬性、PMI等。四、菜單欄4.建模建模菜單欄知識鏈接42進行模型類別及屬性的定義和編輯。主要功能包括建模范圍、組件分類、電纜創(chuàng)建、設(shè)備布局、幾何建模、運動學規(guī)劃、物理屬性、PMI等。四、菜單欄5.機器人機器人菜單欄知識鏈接43用于創(chuàng)建和編輯設(shè)備及機器人操作。主要功能包括創(chuàng)建操作、添加位置、編輯路徑、路徑模板、事件、文檔等。四、菜單欄6.操作操作菜單欄知識鏈接44用于機器人焊接、噴涂等類似工藝的規(guī)劃。主要功能包括規(guī)劃焊點、焊點分析、弧焊路徑編輯、連續(xù)特征生成及編輯、噴涂和覆蓋范圍規(guī)劃、裝配路徑規(guī)劃等。四、菜單欄7.工藝工藝菜單欄知識鏈接45用于產(chǎn)線中設(shè)備電氣控制的規(guī)劃。主要功能包括資源邏輯、傳感器、機運線、信號映射、虛擬調(diào)試、機器人信號規(guī)劃、物料流、AGV等。四、菜單欄8.控件控件菜單欄知識鏈接46用于人體工程學規(guī)劃和分析。主要功能包括人體建模、姿態(tài)規(guī)劃、人體操作規(guī)劃、人機工程學分析等。四、菜單欄9.人體人體菜單欄知識鏈接47由多個主要操作指令構(gòu)成，一般出現(xiàn)在圖形查看器正上方，主要用于軟件使用中的操作易用性。四、菜單欄10.工具欄工具欄菜單欄任務(wù)實施481.打開項目(1)以管理員身份運行軟件運行軟件任務(wù)實施491.打開項目(2)等待軟件啟動軟件啟動任務(wù)實施501.打開項目(3)打開“選項”打開選項任務(wù)實施511.打開項目(4)選擇“斷開的”，設(shè)置根目錄“D:\PD