數(shù)字化生產(chǎn)線各模塊設(shè)計(jì)與仿真數(shù)字化生產(chǎn)線各模塊設(shè)計(jì)與仿真知識(shí)目標(biāo)掌握數(shù)字化生產(chǎn)線的ProcessSimulate仿真建模方法；掌握ProcessSimulate的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建方法；掌握ProcessSimulate的裝配仿真。技能目標(biāo)能夠?qū)?shù)字化生產(chǎn)線各模塊進(jìn)行仿真建模；能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)定義；能夠?qū)?shù)字化生產(chǎn)線進(jìn)行裝配仿真。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生合作、交流的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。任務(wù)情景ProcessSimulate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,用于人機(jī)工程仿真、裝配過(guò)程仿真和機(jī)器人離線仿真。通過(guò)ProcessSimulate軟件，進(jìn)行數(shù)字化生產(chǎn)線的建模與仿真。任務(wù)分析ProcessSimulate軟件支持多款機(jī)器人控制器，如FANUC、ABB、YASKWA（安川）、KUKA（庫(kù)卡）、SCARA（三菱）、NC、松下、UR等知名品牌。可進(jìn)行多機(jī)器人、多工位的過(guò)程仿真驗(yàn)證，根據(jù)任務(wù)搭建合適的仿真場(chǎng)景。知識(shí)準(zhǔn)備ProcessSimulation軟件仿真數(shù)據(jù)類型為.cojt格式可通過(guò)外部插件進(jìn)行快速批量轉(zhuǎn)換常用軟件CATIA、UG、Pro/E等3D設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)也可通過(guò)ProcessSimulate軟件自帶的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換但其只能轉(zhuǎn)換.STP格式的3D數(shù)據(jù)基于ProcessSimulation的仿真建模知識(shí)準(zhǔn)備操作步驟：使用“設(shè)置建模范圍”SetModelingScope命令激活選定對(duì)象建模的范圍，如圖5-5所示,這時(shí)會(huì)加載所選組件的COJT文件并打開它以進(jìn)行建模,同時(shí)將其設(shè)置為活動(dòng)組件。圖5-5選定對(duì)象建模的范圍基于ProcessSimulation的仿真建模知識(shí)準(zhǔn)備圖5-6模型圖層對(duì)于處于建模狀態(tài)的組件,在其名稱前有一個(gè)圖標(biāo)疊加層,如圖5-6所示。默認(rèn)情況下,在建模結(jié)束時(shí),編輯原型零件或資源的單個(gè)實(shí)例會(huì)將更改傳輸?shù)皆撛偷乃袑?shí)例；如果希望修改單個(gè)實(shí)例而不影響其他實(shí)例,則可以執(zhí)行SaveComponentAs命令,系統(tǒng)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的原型并加載它的一個(gè)新實(shí)例。基于ProcessSimulation的仿真建模知識(shí)準(zhǔn)備圖5-7新的實(shí)例保存在系統(tǒng)根目錄下選擇要保存的路徑并輸入文件名,單擊“保存”按鈕,可以看到新增的另存組件會(huì)顯示在對(duì)象樹中,如圖5-7所示。基于ProcessSimulation的仿真建模知識(shí)準(zhǔn)備基于ProcessSimulation的仿真建模圖5-8設(shè)置對(duì)象自身坐標(biāo)系Objects欄列出將被設(shè)置自身坐標(biāo)系的對(duì)象From欄是對(duì)象目前自身坐標(biāo)系位置Toframe欄中定位希望設(shè)置新自身坐標(biāo)系對(duì)象的新Self坐標(biāo)位置在選取了對(duì)象之后,單擊,可以在彈出的如圖5-8所示的對(duì)話框中設(shè)置對(duì)象的自身坐標(biāo)系。知識(shí)準(zhǔn)備基于ProcessSimulation的仿真建模圖5-9保存頁(yè)面完成建模后,使用EndModeling命令可結(jié)束對(duì)組件的建模,ProcessSimulate會(huì)將該組件保存在系統(tǒng)根目錄下。使用EndModeling命令,系統(tǒng)會(huì)更新鏈接到該組件的所有實(shí)例。要保存ProcessSimulate的Study,可以單擊File→DisconnectedStudy→Save

,如圖5-9所示。知識(shí)準(zhǔn)備基于ProcessSimulation的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建在ProcessSimulate標(biāo)準(zhǔn)模式下新建一個(gè)RobcadStudy,然后使用InsertComponent

命令,將room_door_geo_user2.cojt

作為ToolProtype

類型插入。在對(duì)象樹中,選中room_door_geo,將其設(shè)置為建模狀態(tài)。知識(shí)準(zhǔn)備圖5-10創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)對(duì)于本例中的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)對(duì)象———門(room_door_geo),它一共有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),一個(gè)是門板繞著門鉸鏈相對(duì)于門框的轉(zhuǎn)動(dòng),另一個(gè)是門把手繞著門板的轉(zhuǎn)動(dòng)。將打開KinematicsEditor頁(yè)面,為room_door_geo創(chuàng)建這樣的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),如圖5-10所示?；赑rocessSimulation的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建知識(shí)準(zhǔn)備圖5-11創(chuàng)建3個(gè)Link打開KinematicsEditor,分別創(chuàng)建三個(gè)Link:門框(不運(yùn)動(dòng)的)部分命名為Base,門板部分命名為L(zhǎng)ink1,門把手部分命名為L(zhǎng)ink2,如圖5-11所示?；赑rocessSimulation的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建知識(shí)準(zhǔn)備圖5-12設(shè)定門的運(yùn)動(dòng)范圍添加BASE和Link1之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)j1:繞著沿鉸鏈Z向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。選中BASE和Link1,單擊CreateJoint,在JointProperties對(duì)話框中,設(shè)定運(yùn)動(dòng)軸的起點(diǎn)是鉸鏈Z向的頂部中心點(diǎn),終點(diǎn)是鉸鏈Z向的底部中心點(diǎn)。一般情況下,門向里的方向打90°,所以也要給j1的運(yùn)動(dòng)范圍設(shè)定限制。如圖5-12所示設(shè)定j1的JointProperties,完成后單擊OK按鈕?；赑rocessSimulation的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建知識(shí)準(zhǔn)備圖5-13設(shè)定門把手的運(yùn)動(dòng)范圍添加Link1和Link2之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)j2:門把手繞著X方向的軸轉(zhuǎn)動(dòng),如圖5-13所示設(shè)定j1的JointProperties,完成后單擊OK按鈕,如圖5-13所示?；赑rocessSimulation的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建知識(shí)準(zhǔn)備圖5-14JointJog頁(yè)面打開room_door_geo的JointJog頁(yè)面,拖動(dòng)Steering/Poses滑動(dòng)條,如圖5-14所示,可以在圖形查看器中看到相應(yīng)部件隨運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng),這幫助檢驗(yàn)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)定義正確性?；赑rocessSimulation的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建知識(shí)準(zhǔn)備圖5-15運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)中有些互相之間存在從屬關(guān)系完成后,關(guān)閉JointJog對(duì)話框。可以選擇結(jié)束對(duì)room_door_geo的建模,然后保存當(dāng)前Study。下次打開該Study時(shí),可以看到已經(jīng)定義好的room_door_geo的運(yùn)動(dòng)學(xué)。很多情況下,某些設(shè)備(如X型焊槍、抓手等)或者機(jī)器人中存在多個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié),這些運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)中有些互相之間存在從屬關(guān)系,如圖5-15所示的機(jī)器人,該機(jī)器人后背有一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)(三個(gè)關(guān)節(jié)取決于第四關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng))。基于ProcessSimulation的運(yùn)動(dòng)學(xué)創(chuàng)建知識(shí)準(zhǔn)備基于ProcessSimulation的裝配仿真圖5-16對(duì)象樹中的各個(gè)部件組成1.在ProcessSimulate標(biāo)準(zhǔn)模式下,打開EngineAssembly.psz文件。2.在對(duì)象樹中,可以看到EngineAssembly作為一個(gè)裝配體總成,它的各個(gè)部件組成情況如圖5-16所示,一共有6個(gè)分總成部件。3.右擊操作樹中的空白區(qū)域,選擇,新建一個(gè)復(fù)合操作,并將其命名為EngineAssembly。知識(shí)準(zhǔn)備4.一般情況下進(jìn)行裝配仿真的過(guò)程是一個(gè)相對(duì)裝配總成的拆卸過(guò)程,所以將從EngineAssembly最外側(cè)的部件入手,由外而內(nèi)地對(duì)其部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解,最后再用SequenceEditor進(jìn)行排序和鏈接。5.設(shè)置PickLevel為Component,選擇EngineAssembly復(fù)合操作,按住<Ctrl>鍵,在圖形查看器中選擇發(fā)動(dòng)機(jī)總成上部的air_filter部件,右擊在彈出的快捷菜單中選擇,在彈出的對(duì)話框中的終止點(diǎn)EndPoint位置選擇air_filter部件上方(Z向)的某個(gè)點(diǎn),將持續(xù)時(shí)間Duration設(shè)置為3.5s,如圖5-17所示,完成后單擊OK按鈕。基于ProcessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備圖5-17參數(shù)設(shè)置1.選擇EngineAssembly復(fù)合操作2.選擇發(fā)動(dòng)機(jī)總成上部的air_filter部件3.選擇air_filter部件上方(Z向)的某個(gè)點(diǎn)4.將持續(xù)時(shí)間Duration設(shè)置為3.5s基于ProcessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備圖5-18在操作樹中顯示創(chuàng)建對(duì)象6.在操作樹中,可以看到已經(jīng)創(chuàng)建的復(fù)合操作和它包含的子操作air_filter_Op。在air_filter_Op操作下,包含了兩個(gè)路徑點(diǎn),這兩個(gè)路徑點(diǎn)就是剛才在創(chuàng)建air_filter的ObjectFlowOperation時(shí)輸入的StartPoint(loc)和EndPoint(loc1),如圖5-18所示。基于ProcessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備圖5-19創(chuàng)建對(duì)象被添加到路徑編輯器7.在操作樹中,選中air_filter的ObjectFlowOperation,然后在路徑編輯器中,單擊工具欄上的按鈕,可以看到air_filter_op被添加到路徑編輯器中,如圖5-19所示?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備圖5-20使用工具進(jìn)行路徑位置的調(diào)整8.裝配仿真是發(fā)動(dòng)機(jī)各部件從分散狀態(tài)到組裝為總成的過(guò)程,需要將air_filter_Op中起始、終點(diǎn)的位置互換,可在路徑編輯器中直接用鼠標(biāo)拖動(dòng)對(duì)應(yīng)的路徑進(jìn)行操作,或者使用工具進(jìn)行路徑位置的調(diào)整,完成后如圖5-20所示,可以看到對(duì)象樹中對(duì)應(yīng)操作下的路徑順序也發(fā)生了相應(yīng)的變化?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備圖5-21操作樹下顯示所有操作9.以主體零件powerengine為中心,將其余5個(gè)部件都安裝在其上。同理,參照上述的步驟,分別創(chuàng)建剩下4個(gè)分總成零件的ObjectFlowOperation注意：裝配體零件的裝配順序是從內(nèi)到外的,每次為一個(gè)新的部件創(chuàng)建的NewObjectFlowOperation都應(yīng)該排列在復(fù)合操作下的最前面,全部完成后,可以看到操作樹下所有操作,如圖5-21所示。基于ProcessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備10.在序列編輯器中,看到右側(cè)的甘特圖區(qū)域中所有的子操作都是對(duì)齊的。原因分析：所有操作設(shè)置的時(shí)間(Duration)都是一樣的3.5s,單擊序列編輯器上的“播放仿真”按鈕,可以看到仿真運(yùn)行的過(guò)程是5個(gè)組件同時(shí)往powerengine移動(dòng)的過(guò)程?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備10.如果希望看到部件一個(gè)接一個(gè)的安裝,可以在序列編輯器里將5個(gè)組件的FlowOperation使用Link功能連起來(lái)。選中序列編輯器樹狀區(qū)域中復(fù)合操作下的所有子操作(不要選中復(fù)合操作本身)單擊按鈕,可以看到操作序列的變化,如圖5-22所示。圖5-22子操作在甘特圖區(qū)域基于ProcessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備11.再次單擊序列編輯器上的“播放仿真”按鈕,這次可以看到5個(gè)組件依次安裝在powerengine上。其中,在安裝air_filter部件時(shí),安裝的最佳路徑應(yīng)該是沿著powerengine的正上方垂直向下安裝,由于之前在定義ObjectFlowOperation的起始點(diǎn)時(shí),并沒(méi)有精確定位,所以需要修正一下安裝air_filter部件的路徑?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備12.在操作樹中,單擊air_filter_Op操作,然后在路徑編輯器中,單擊最后一個(gè)路徑loc,最后單擊Operation選項(xiàng)卡→AddLocation→AddLocationBefore,如圖5-23所示。圖5-23啟用AddLocationBefore功能基于ProcessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備圖5-24路徑沿Z向移動(dòng)13.可以看到彈出PlacementManipulator對(duì)話框,并在圖形查看器出現(xiàn)位置的操縱器坐標(biāo)系,由于希望路徑是沿著終止點(diǎn)的Z向移動(dòng)的,所以拖動(dòng)操縱器坐標(biāo)系的Z向(藍(lán)色的軸),或者直接使用對(duì)話框中的TranslateZ功能,如圖5-24所示?；赑rocessSimulation的裝配仿真知識(shí)準(zhǔn)備圖5-25路徑編輯器中顯示新增路徑位置結(jié)果14.完成后單擊PlacementManipulator對(duì)話框中的Close按鈕