智能生产线数字化设计与仿真 课件 项目3、智能检测单元数字化设计与仿真

项目三智能装配单元数字化设计与仿真201学习情境02学习目标目录Contents03任务书与任务分组05任务实施04引导问题学习情境01学习情境4本任务聚焦美云智数MIoT.VC软件，围绕RFID芯片读取装配压合装置，通过“导入模型→拆分组件→提取链接→设物理属性→加控制器”五步操作，解决“模型一体化无法编程”“物理交互失效”“无控制器无法驱动动作”三大问题，为后续气缸动作脚本编写（如推料、冲压）奠定精准的模型基础。学习目标知识目标|技能目标|素质目标02学习目标6了解RFID芯片读取装配压合装置的组成了解设备物理属性的分类知识目标能在MIoT.VC中正确导入VCMX模型，并通过“爆炸”功能拆分模型能准确提取4个气缸的模块链接，并正确命名技能目标养成严谨科学的工作态度养成团结协作精神，小组内分工明确养成总结习惯，记录操作素质目标了解机器人控制器的原理任务书与任务分组03任务书与任务分组8任务书RFID芯片装配单元虚拟仿真模型导入，并将模型进行拆分，提取模块链接，最后设置模型物理属性，添加机器人控制器，为RFID芯片装配单元程序编写做准备。任务书与任务分组9任务分组将学生按5-7人进行分组，明确每位学生的工作任务，填写下表。班级组号指导老师组长学号组员及任务分工学号姓名任务引导问题04引导问题11芯片读取压合装置由哪几个组件构成？物理类型有哪几类？由5个核心组件构成①4个功能气缸：载料气缸、推料气缸、冲压气缸、检测气缸；②1个工作台①物理学内：赋予组件重力、摩擦力等物理特性，组件会受重力影响自然下落，适用于“需要与其他组件产生物理交互”的物体，如本任务中的“产品”；②运动：组件可主动运动，不受重力影响，适用于“需要驱动其他组件”的运动部件，如本任务中的“载料气缸”；③其他类型：组件固定不动，无物理交互，适用于工作台等固定部件。引导问题12为什么要添加机器人控制器？核心原因有2点：①运动逻辑适配：RFID芯片装配单元的4个气缸运动类似多轴机器人的关节运动，机器人控制器可模拟多轴运动逻辑，为每个气缸分配独立“关节”，实现精准动作控制；②动作编程基础：若无机器人控制器，气缸无法接收动作指令，后续无法编写动作脚本，仿真无法实现；控制器为气缸提供了编程接口，支持“点动”“程序控制”等功能。评价反馈13类别评价内容分值评价分数自评互评师评理论了解RFID芯片读取装配压合装置各模块功能。10了解设备物理属性。10了解机器人控制器原理。10技能能够提取芯片读取装配压合装置的模块链接。20能够为模块设置对应的物理属性。15能够正确的添加控制器。25素养严格执行规范，养成严谨科学的工作态度。4养成团结协作精神。3养成总结训练过程和结果的习惯，为下次训练总结经验。3任务实施05任务一智能装配单元模型导入模型导入与拆分16智能工厂芯片读取装配压合模型是文件后缀为VCMX的仿真模型体，在进行模型仿真动作编程前，需将模型进行导入。导入的模型为一个整体，模型在导入后需将模型进行拆分，把模型拆分成若干个模块，再对模块添加控制器，最后对模块进行动作编程，添加动作脚本，完成仿真任务。首先导入仿真模型，打开仿真模型文件：选择“文件”-“打开”，如图3-2所示。图3-2打开仿真模型文件模型导入与拆分17智能工厂在教材配套的电子文件中，选择“任务一芯片读取装配压合模型.vcmx”文件，打开模型，如图3-3所示。图3-3芯片读取装配压合模型文件模型导入与拆分18智能工厂打开完成后如图3-4所示，芯片读取压合装置由4个主要气缸和1个工作台组成，其中四个气缸分别是载料气缸、推料气缸、冲压气缸和检测气缸，仿真模型并未将气缸拆分，故需手动将4个气缸拆分。为了方便操作，拆分前需先隐藏工作台，选中左侧树状图中工作台，点击眼睛图标隐藏工作台。图3-4芯片读取压合装置效果图模型导入与拆分19智能工厂接下来修改组件名称，组件原始名称为“CHL-JC-04-S”，如图3-5所示。图3-5建模功能区示意图模型导入与拆分20智能工厂选择“建模”功能区，选中仿真模型，把组件名称改完“芯片读取装配压合”，如图3-6所示图3-6组件名称修改图模型导入与拆分21智能工厂修改完成后进行模型拆分，选中模型，右键点击“工具”，选择“爆炸”，拆分模型后即可单独选择单个装配零件进行下一步的模块链接提取，如图3-7所示。图3-7拆分模型提取模块链接22智能工厂在完成模型拆分后，可选中模型中的独立组件，根据模型运动的实际需求完成组件的链接。在芯片读取压合装置中，需要将4个主要气缸进行链接，首先提取载料气缸链接，如图3-8所示。按住Ctrl键选中载料气缸横移部分，在功能区中选择“工具”，选择提取功能下的“链接”图3-8提取载料气缸链接提取模块链接23智能工厂完成链接提取后更改模块链接名称，将链接名称改为“载料气缸”，如图3-9所示。图3-9载料气缸模块链接名称更改提取模块链接24智能工厂接下来提取“推料气缸”横移部分链接，按住Ctrl键选中推料气缸横移部分，在功能区中选择“工具”，选择提取功能下的“链接”，如图3-10所示。图3-10提取推料气缸链接提取模块链接25智能工厂完成链接提取后更改模块链接名称，将链接名称改为“推料气缸”，如图3-11所示。图3-11推料气缸模块链接名称更改提取模块链接26智能工厂随后提取“冲压气缸”升降部分链接，按住Ctrl键选中冲压气缸升降部分，在功能区中选择“工具”，选择提取功能下的“链接”，如图3-12所示。图3-12提取冲压气缸链接提取模块链接27智能工厂完成链接提取后更改模块链接名称，将链接名称改为“冲压气缸”，如图3-13所示。图3-13冲压气缸模块链接名称更改提取模块链接28智能工厂最后提取“检测气缸”横移部分链接，按住Ctrl键选中检测气缸横移部分，在功能区中选择“工具”，选择提取功能下的“链接”，如图3-14所示。图3-14提取检测气缸链接提取模块链接29智能工厂完成链接提取后更改模块链接名称，将链接名称改为“检测气缸”，如图3-15所示。图3-15检测气缸模块链接名称更改设置物理属性30智能工厂完成各气缸模块链接后，各气缸可作为一个模块整体进行独立运动。而产品需放在载料气缸上，与载料气缸一起运动，因此需为产品设置物理属性，让其成为一个物理实体，通过重力让其自然落在载料气缸上，从而完成产品与载料气缸的同步运动。首先选中方形物料，在“建模”界面下，选择“工具”，选择“组件”，把物料提取为独立的组件，如图3-16所示。然后把物料名称改为“产品”，如图3-17所示。图3-16提取组件功能图3-17更改物料名字设置物理属性31智能工厂捕捉产品中心坐标至产品底部中心位置，选择“产品”链接，点击“选中的”，选择“捕抓”功能，设置对其轴为“-Z”，流程如图3-18所示。图3-18捕捉产品中心坐标设置物理属性32智能工厂将产品中心坐标与载料气缸中心坐标重合，点击“层级”，选择工具下的“捕抓”功能，把产品放置到载料气缸上，流程如图3-19所示。图3-19产品中心坐标与载料气缸中心重合设置物理属性33智能工厂给产品添加一个物理实体，选择“产品”链接，选择“行为”，选择“实体”，流程如图3-20所示。图3-20产品添加物理实体设置物理属性34智能工厂设置物理类型，选择实体“PhysicsEntity”，物理类型选择物理学内，流程如图3-21所示。图3-21更改产品物理类型设置物理属性35智能工厂給载料气缸添加一个物理实体，选择“载料气缸”链接，选择“行为”，选择“实体”，流程如图3-22所示。图3-22载料气缸添加物理实体设置物理属性36智能工厂设置载料气缸物理类型，选择实体“PhysicsEntity”，物理类型选择“运动”，流程如图3-23所示。图3-23更改载料气缸物理类型添加机器人控制器37智能工厂芯片读取压合装置的运动方式是四个气缸分别进行动作，其运动方式与多轴机器人运动方式相似，可为组件添加机器人控制器以完成运动仿真。组件要有正确的中心坐标才能有正确的运动方向与运动轨迹，所以在添加控制器前需先修改气缸中心坐标。首先修改载料气缸中心点，选择“载料气缸”链接，如图所示3-24所示。移动模式选择“选中的”，点击功能栏“捕抓”工具，如图所示3-25所示。捕抓中心坐标至物料中心位置，如图所示3-26所示。图3-24载料气缸链接图3-25捕捉工具选项图3-26载料气缸中心点添加机器人控制器38智能工厂接下来修改推料气缸中心点，选择“推料气缸”链接，如图所示3-27所示。移动模式选择“选中的”，点击功能栏“捕抓”工具，捕抓中心坐标至推杆中心位置，如图所示3-28所示。图3-27推料气缸链接图3-28推料气缸中心点添加机器人控制器39智能工厂随后修改冲压气缸中心点，选择“冲压气缸”链接，如图所示3-29所示。移动模式选择“选中的”，点击功能栏“捕抓”工具，捕抓中心坐标至冲压气缸中心位置，如图所示3-30所示。图3-29冲压气缸链接图3-30冲压气缸中心点添加机器人控制器40智能工厂最后修改检测气缸中心点，选择“检测气缸”链接，如图所示3-31所示。移动模式选择“选中的”，点击功能栏“捕抓”工具，捕抓中心坐标至检测台上方中心位置，如图所示3-32所示。图3-31检测气缸链接图3-32检测气缸中心点添加机器人控制器41智能工厂完成4个气缸的中心的修改后，为模型添加机器人控制器，选中“芯片读取装配压合”链接，选择功能栏“行为”，选择机器人学下的“机器人控制器”，如图3-33所示。图3-33机器人控制器任务二智能装配单元编程与调试设置气缸运动方向与行程43智能工厂添加机器人控制器后即可设置各气缸的运动方向与行程，每个气缸都有其最大行程，在设置行程前需先对每个气缸的最大行程进行测量，首先测量载料气缸最大行程。测量行程使用“测量”工具，如图3-35所示，点击“测量”工具，分别选中载料气缸左端端面与右端气缸端面。图3-35“测量”工具设置气缸运动方向与行程44智能工厂最大行程测量结果如图3-36所示，灰色单位（201.1mm）表示点到点直线距离，红色单位（201.0mm）表示面到面垂直距离，最大行程取垂直距离201.0mm。图3-36载料气缸最大行程测量结果设置气缸运动方向与行程45智能工厂随后测量推料气缸最大行程，使用测量功能，分别点选圆形料盘右侧象限点和推料气缸右侧平面，如图3-37所示，绿色单位（71.1mm）表示面到点垂直距离，白色单位（71.1mm）表示面到点直线距离，最大行程取垂直距离71.1mm。图3-37推料气缸最大行程测量结果设置气缸运动方向与行程46智能工厂接下来测量冲压气缸最大行程，使用测量功能，分别点选冲压气缸冲头平面和气缸下方固定板平面，如图3-38所示，紫色单位（5.5mm）表示面到面垂直距离，粉色单位（13.6mm）表示面到点直线距离，最大行程取垂直距离5.5mm。图3-38冲压气缸最大行程测量结果设置气缸运动方向与行程47智能工厂最后测量检测气缸最大行程，使用测量功能，分别点选检测气缸左端端面和气缸右端端面，如图3-39所示，绿色单位（151.0mm）表示面到面垂直距离，白色单位（152.2mm）表示面到点直线距离，最大行程取垂直距离151.0mm。图3-39检测气缸最大行程测量结果设置气缸运动方向与行程48智能工厂完成最大行程测量后，运用机器人控制器设置各气缸的运动方向与最大行程，首先设置载料气缸的运动方向与最大行程。选择“载料气缸”链接，点击轴运动方式“JointType”，选择“平移”运动方式，气缸运动的正方向为X轴负方向，控制器“Controller”选择机器人控制器”RobotController”，最小限制为0，最大限制选择201(载料气缸的最大行程)，流程如图3-40所示。图3-40载料气缸运动方向与最大行程设置气缸运动方向与行程49智能工厂随后设置推料气缸的运动方向与最大行程。选择“推料气缸”链接，点击轴运动方式“JointType”，选择“平移”运动方式，气缸运动的正方向为Y轴正方向，控制器“Controller”选择机器人控制器”RobotController”，最小限制为0，最大限制选择71.1(推料气缸的最大行程)，流程如图3-41所示。图3-41推料气缸运动方向与最大行程设置气缸运动方向与行程50智能工厂接下来设置冲压气缸的运动方向与最大行程。选择“冲压气缸”链接，点击轴运动方式“JointType”，选择“平移”运动方式，气缸运动的正方向为Z轴负方向，控制器“Controller”选择机器人控制器”RobotController”，最小限制为0，最大限制选择5.5(冲压气缸的最大行程)，流程如图3-42所示。图3-42冲压气缸运动方向与最大行程设置气缸运动方向与行程51智能工厂最后设置检测气缸的运动方向与最大行程。选择“冲压气缸”链接，点击轴运动方式“JointType”，选择“平移”运动方式，气缸运动的正方向为Y轴正方向，控制器“Controller”选择机器人控制器”RobotController”，最小限制为0，最大限制选择151(检测气缸的最大行程)，流程如图3-43所示。图3-43检测气缸运动方向与最大行程添加动作脚本52智能工厂完成气缸的运动方向与运动行程设置后需要为芯片读取压合装置添加一个动作脚本，选中“芯片读取装配压合”链接，点击“向导”，点击“动作脚本”，如图3-44所示。图3-44动作脚本添加动作脚本53智能工厂添加完动作脚本后，需要在“行为”下面删除运动学“Kinematics”功能，如图3-45所示。图3-45运动学Kinematics气缸动作程序编写54智能工厂动作程序需要在“点动”模式下编写，在“程序”视图下，选中芯片读取装配压合装置，选择“点动”，如图3-46所示。。图3-46点动模式气缸动作程序编写55智能工厂随后根据装置的功能要求，设置每个气缸的初始位置，每个气缸都有对应的运动关节，将关节轴示教位置拖动到初始位置（201,71.1,0,151）。其中载料气缸对应关节J1，推料气缸对应关节J2，冲压气缸对应关节J3，检测气缸对应关节J4。载料气缸的初始位置在检测气缸一侧，冲压气缸和检测气缸保持缩回状态，推料气缸为推出状态，如图3-47所示。图3-47各气缸初始位置气缸动作程序编写56智能工厂各气缸的第一个动作点P1的位置是初始位置，需点击“点对点运动动作”，把各气缸的初始位置添加到动作P1，如图3-48所示。图3-48点对点运动动作气缸动作程序编写57智能工厂接下来编辑第二个动作P2，第二个动作为载料气缸把产品推到冲压气缸下，拖动载料气缸的对应关节J1位置到0，点击“点对点运动动作”把各气缸位置保存到动作P2，关节位置如图3-49所示。图3-49动作二对应关节位置气缸动作程序编写58智能工厂动作三为推料气缸把芯片推到载料气缸所载的产品上，故拖动推料气缸的对应关节J2位置到0，点击“点对点运动动作”把各气缸位置保存到动作P3，如图3-50所示。图3-50动作三对应关节位置气缸动作程序编写59智能工厂动作四为冲压气缸把芯片压到工具的圆槽里，拖动冲压气缸的对应关节J3位置到5.5，点击“点对点运动动作”把各气缸位置保存到动作P4，如图3-51所示。图