智能工厂设计仿真 课件 第6章 智能工厂的同步运行技术

智能工厂设计仿真第6章智能工厂的同步运行技术6.1数字孪生概述6.2基于物理空间的同步运行对象描述6.2.1智能生产线的基本对象6.2基于物理空间的同步运行对象描述6.2基于物理空间的同步运行对象描述6.2.2功能模型的构建6.2基于物理空间的同步运行对象描述6.2基于物理空间的同步运行对象描述6.2基于物理空间的同步运行对象描述1.产品和托盘建模2.工业机器人建模6.2基于物理空间的同步运行对象描述6.2基于物理空间的同步运行对象描述6.2.3设备模型运动副1）运动关系链设置。2）坐标轴方向调整。3）模型坐标系轴位置校准。6.3驱动数据的逻辑配置6.3.1构建数据通信网络6.3驱动数据的逻辑配置（1）生产现场工况数据主要包括人员数据、质量数据、生产执行数据（任务数据和进度数据）、物料数据、产品数据、设备数据等。（2）设备运行数据主要是指在生产制造过程中生产设备的运行状态数据、运行参数数据。（3）其他数据主要是指生产现场的环境数据、生产过程中出现的生产故障、维护信息等影响正常生产的数据。6.3驱动数据的逻辑配置6.3.2构建设备数据模型1.工业机器人数据类型6.3驱动数据的逻辑配置2．加工设备数据模型6.3驱动数据的逻辑配置6.3.3数字空间的数据通信1.西门子PLC数据的采集2.工业机器人数据的采集6.3驱动数据的逻辑配置3.数控机床数据的采集6.3.4控制信号配置（1）工业机器人设备信息表工业机器人设备信息表主要包括id（编号）、J1~J6（轴数据）、EXIT（外部轴数据）、DateTime（写入时间）等字段，见表6-3。6.3驱动数据的逻辑配置（2）数控机床设备信息表数控机床设备信息表主要包括id（编号）、model（机床型号）、state（机床状态）、speed（主轴转速）、feed（进给速度）、toolnumber（刀具号）和time（加工时间）等字段，见表64。6.3驱动数据的逻辑配置（3）PIC数据信息表PLC数据信息表主要包括id（编号）、nameple（PIC点位名称）、typeplc（PIC类型）、address（PIC监听地址）、state（PLC状态）、description（PLC点位描述）等字段。6.4孪生模型的实时映射6.4.1孪生系统的虚实交互1.大数据分析的自主决策机制2.数据驱动的数字李生车间实时三维可视化3.全要素集成互联化6.4.2数字孪生系统的运行原理6.4孪生模型的实时映射（1）物理实体物理实体是数字孪生技术实现的基石，主要包括设备、产品、工装、传感器、环境等，它们通过各种先进技术的有机结合，实现对产品的加工、装配及检测等生产活动。（2）孪生模型孪生模型的构建是数字孪生技术的核心。（3）服务系统服务系统除了提供生产过程管控、设备健康管理等传统生产服务外，还可以利用生产线孪生模型实现在数字空间内的生产实时映射，对生产现场进行多角度的实时监控。（4）李生数据李生数据贯穿于系统的每一个环节，是确保系统稳定流畅运行的血液。（5）连接高效稳定的数据通信连接是系统有机运行的保障，其中包括生产现场至系统的连接、服务系统之间的连接、管理层级之间的连接乃至工业互联网的接入等。6.4.3驱动数据的分类（1）运动驱动数据如工业机器人的关节角、AGV的坐标位置、气缸的行程值等，这类数据可以直接利用生产中对应的实时数据驱动，而不需要以对运动机构进行解析作为支撑。6.4孪生模型的实时映射（2）动作信号动作信号在数据变化至特定值时触发虚拟世界相应的回应，例如工业机器人工具头的抓取信号、输送带的正反转信号、气缸的动作信号等。（3）状态数据状态信号对应着工件、设备、环境等的状态信息。（4）指令数据智能工厂的各个系统和模块发出生产控制指令，数字空间需要根据指令含义进行解析和转化，从而控制数字空间的运行。6.5面向加工过程的同步运行技术6.5.1建模方法6.5.2单元网格划分6.5面向加工过程的同步运行技术6.5面向加工过程的同步运行技术6.5.3动态建模6.5面向加工过程的同步运行技术6.5面向加工过程的同步运行技术1.基于三角面片离散法的刀具建模2.实时切削1）在Hierarchy工作窗口中仿真系统添加毛坯、夹具等模型，并对毛坯添加切削组件（脚本）。2）在Hierarchy工作窗口中仿真过程添加虚拟车床元素。3）在Hierarchy工作窗口中仿真工作添加加工所需的刀具，将刀具网格模型拖拽到毛坯的切削组件上，设定本次车削加工的