工業(yè)機(jī)器人

數(shù)字化工藝仿真

與虛擬調(diào)試ProcessSimulate

and

VirtualCommissioning

ofIndustrialRobots單元一

數(shù)字化工藝的軟件與數(shù)據(jù)體系認(rèn)知

1目錄CONTENTS01.數(shù)字化技術(shù)概述02.數(shù)字孿生技術(shù)概述03.數(shù)字化工藝概述04.單元小結(jié)1.1.1數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)01.數(shù)字化技術(shù)概述

數(shù)字化技術(shù)的核心任務(wù)是獲取與處理數(shù)據(jù)，將自然界復(fù)雜多變的信息通過(guò)數(shù)字化工具轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字信號(hào)，然后再引入到計(jì)算機(jī)中經(jīng)過(guò)處理建立起恰當(dāng)?shù)哪Ｐ汀ｋS著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了把物理世界的現(xiàn)象用數(shù)字表達(dá)、進(jìn)而使數(shù)據(jù)在生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)上自動(dòng)流動(dòng)。1.1.2數(shù)字化的本質(zhì)01.數(shù)字化技術(shù)概述

數(shù)字化不能僅僅停留在技術(shù)層面上，其根本性改變是工作流程、組織機(jī)制、商業(yè)模式的系統(tǒng)性變革，本質(zhì)是制度重塑。數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要重構(gòu)傳統(tǒng)的工商業(yè)組織模式，強(qiáng)調(diào)“經(jīng)濟(jì)—科技—社會(huì)”整體系統(tǒng)的深度融合。價(jià)值創(chuàng)造過(guò)程涉及到全部連入網(wǎng)絡(luò)的實(shí)體，將人、生產(chǎn)對(duì)象與數(shù)字化系統(tǒng)連接起來(lái)，創(chuàng)建出動(dòng)態(tài)的、自組織的、跨機(jī)構(gòu)范圍的、實(shí)時(shí)優(yōu)化的“全民價(jià)值鏈”體系。1.2.1什么是數(shù)字孿生？01.數(shù)字孿生技術(shù)概述數(shù)字孿生（DigitalTwin，DT）又常被稱(chēng)作數(shù)字化雙胞胎（DigitalTwins），是基于工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化的新概念，它的準(zhǔn)確表述還在發(fā)展與演變中，但其含義已在行業(yè)內(nèi)達(dá)成了基本共識(shí)，即：在數(shù)字虛體空間中，以數(shù)字化方式為物理對(duì)象創(chuàng)建虛擬模型，模擬物理空間中實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為特征，從而達(dá)到“虛—實(shí)”之間的精確映射，最終能夠在生產(chǎn)實(shí)踐中，從測(cè)試、開(kāi)發(fā)、工藝及運(yùn)行維護(hù)等角度，打破現(xiàn)實(shí)與虛擬之間的藩籬，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的生產(chǎn)、管理、連接等高度數(shù)字化及模塊化的新技術(shù)。產(chǎn)品數(shù)字孿生：幫助用戶(hù)比以前更快地驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以獲得更佳、成本更低且更可靠的產(chǎn)品，并能更早地在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中根據(jù)所有關(guān)鍵屬性精確預(yù)測(cè)其性能；生產(chǎn)工藝數(shù)字孿生：能夠以虛擬方式設(shè)計(jì)和評(píng)估工藝方案，以迅速制定用于制造產(chǎn)品的最佳計(jì)劃。生產(chǎn)工藝流程中的“生產(chǎn)與物流數(shù)字化系統(tǒng)”可以對(duì)各種生產(chǎn)系統(tǒng)，包括工藝路徑，生產(chǎn)計(jì)劃和管理，通過(guò)仿真進(jìn)行優(yōu)化和分析，以達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)布局、資源利用率、產(chǎn)能和效率、物流和供需鏈

、不同大小訂單與混合產(chǎn)品生產(chǎn)的目標(biāo)

；它可以同步產(chǎn)品和制造需求，管理更加全面的流程驅(qū)動(dòng)型設(shè)計(jì)；性能數(shù)字孿生：為生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和質(zhì)量管理提供了端到端的透明化，將車(chē)間的自動(dòng)化設(shè)備與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)及生產(chǎn)和企業(yè)管理領(lǐng)域的決策者緊密連接在一起。借助生產(chǎn)過(guò)程的全程透明化，決策者可以很容易地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與相關(guān)制造工藝中需要改進(jìn)的地方，并進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)調(diào)整，從而使生產(chǎn)更順暢，效率更高。

1.2.2西門(mén)子數(shù)字孿生技術(shù)——解決方案02.數(shù)字孿生技術(shù)概述

1.2.2西門(mén)子數(shù)字孿生技術(shù)

西門(mén)子提供的全

生命周期管理軟件（ProductLivecycleManagement，PLM）和全集成自動(dòng)化（TotallyIntegratedAutomationportal，TIA）軟件等能夠在統(tǒng)一的產(chǎn)品全生命周期管理數(shù)據(jù)平臺(tái)（Teamcenter，TC）的協(xié)作下完成不同技術(shù)的集成，以實(shí)現(xiàn)不同人員的協(xié)作。供應(yīng)商也可以根據(jù)需要被納入平臺(tái)中，以實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈數(shù)據(jù)的整合。

02.數(shù)字孿生技術(shù)概述

產(chǎn)品生命周期管理PLM軟件：涉及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即：從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)規(guī)劃和工程，直至實(shí)際生產(chǎn)和服務(wù)等。Teamcenter（TC）：

在西門(mén)子與其他制造商提供的軟件解決方案之間進(jìn)行管理和交換數(shù)據(jù)，將分布在不同位置的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)以及公司和供應(yīng)商連接在起來(lái)，從而形成統(tǒng)一的產(chǎn)品、過(guò)程、生產(chǎn)等數(shù)據(jù)流通渠道。NX軟件：

是主要的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造/工程（CAD/CAM/CAE）等套件，可針對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供詳細(xì)的三維模型。機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)（MechatronicsConceptDesigner，MCD）是NX的一個(gè)套件，它為工程師虛擬創(chuàng)建、模擬和測(cè)試產(chǎn)品與生產(chǎn)所需的機(jī)器設(shè)備等提供仿真支持

。Tecnomatix軟件：

主要針對(duì)整個(gè)生產(chǎn)的虛擬設(shè)計(jì)和過(guò)程模擬。

常用的ProcessDesigner、ProcessSimulate與PlantSimulation等均是Tecnomatix包中的軟件，用于產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、流水線(xiàn)與工廠的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證。

1.2.2西門(mén)子數(shù)字孿生技術(shù)01.數(shù)字孿生技術(shù)概述

制造運(yùn)行管理軟件（ManufacturingOperationsManagement，MOM）：

不僅與控制、自動(dòng)化和業(yè)務(wù)層緊密結(jié)合，而且還與西門(mén)子產(chǎn)品生命周期管理軟件PLM相結(jié)合，讓自動(dòng)化與制造管理、企業(yè)管理、供應(yīng)鏈管理建立了無(wú)縫連接，使供應(yīng)鏈的變化迅速地反應(yīng)在制造中心，從而為“數(shù)字工廠”理念提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)和產(chǎn)品管理基礎(chǔ)。。

西門(mén)子軟件SIMATICIT包含了一系列產(chǎn)品，專(zhuān)為生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、管理，以及執(zhí)行人員提供更高的工廠信息可見(jiàn)性。這些產(chǎn)品的主要功能可描述為三個(gè)方面，即：提供數(shù)據(jù)集成與情景化、幫助利用信息做出盡可能的實(shí)時(shí)決策、分析信息等。其中，西門(mén)子SIMATICIT的制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem，MES）提供了一個(gè)較高層次的環(huán)境，為制造過(guò)程和操作流程提升各組件之間的協(xié)同工作能力提供了可行的軟件環(huán)境。

02.數(shù)字孿生技術(shù)概述1.2.2西門(mén)子數(shù)字孿生技術(shù)

02.數(shù)字孿生技術(shù)概述1.2.2西門(mén)子數(shù)字孿生技術(shù)——MOM軟件家族的構(gòu)成

博途TIA軟件:TIA是全集成自動(dòng)化（TotallyIntegratedAutomation）軟件TIAportal的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是采用統(tǒng)一的工程組態(tài)

和軟件項(xiàng)目環(huán)境的自動(dòng)化軟件，可在同一環(huán)境中組態(tài)西門(mén)子的所有可編程控制器、人機(jī)界面和驅(qū)動(dòng)裝置。在控制器、驅(qū)動(dòng)裝置和人機(jī)界面之間建立通信時(shí)共享任務(wù)，可大大降低連接和組態(tài)成本，幾乎適用于所有自動(dòng)化任務(wù)。借助全新的工程技術(shù)軟件平臺(tái)，用戶(hù)能夠快速、直觀地開(kāi)發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)。02.數(shù)字孿生技術(shù)概述1.2.2數(shù)字孿生技術(shù)

虛擬調(diào)試（Visualcommissioning，VC）：在虛擬環(huán)境中對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行模擬調(diào)試，解決生產(chǎn)線(xiàn)的規(guī)劃、干涉、PLC邏輯控制等問(wèn)題，當(dāng)完成上述模擬調(diào)試之后，再綜合加工設(shè)備、物流設(shè)備、智能工裝、控制系統(tǒng)等各種因素，才能全面評(píng)估建設(shè)生產(chǎn)線(xiàn)的可行性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，生產(chǎn)周期長(zhǎng)、更改成本高的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分可采用虛擬設(shè)備，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行展示和模擬；易于構(gòu)建和修改的控制部分則用由PLC搭建的物理控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由實(shí)物PLC控制系統(tǒng)生成控制信號(hào)，來(lái)控制虛擬環(huán)境中的機(jī)械對(duì)象以模擬整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的動(dòng)作過(guò)程。

借助于該技術(shù)，能夠及早發(fā)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的問(wèn)題，在物理樣機(jī)建造前就予以解決，這在整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中節(jié)約了時(shí)間成本與經(jīng)濟(jì)成本。01.數(shù)字孿生技術(shù)概述1.2.2西門(mén)子數(shù)字孿生技術(shù)

Tecnomatix是西門(mén)子全面數(shù)字制造解決方案的組合，它連接了制造工藝與產(chǎn)品工程的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的加工與創(chuàng)新。軟件系統(tǒng)包含工藝布局和設(shè)計(jì)、工藝模擬和驗(yàn)證、產(chǎn)品制造與執(zhí)行設(shè)計(jì)等整個(gè)生產(chǎn)流程，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是開(kāi)放式產(chǎn)品生命周期管理PLM技術(shù)。1.3.1Tecnomatix的軟件體系

組件的分類(lèi)03.數(shù)字工藝概述第一組包含了數(shù)據(jù)連接和初步的工藝粗規(guī)劃

軟件有ProcessDesigner或者基于數(shù)據(jù)協(xié)同平臺(tái)TeamCenter（TCM）的ProcessPlanner；第二組包含了工藝的初步操作仿真和詳細(xì)規(guī)劃

軟件有裝配過(guò)程控制組件ProcessSimulateAssembly、機(jī)器人工藝操作模擬仿真組件ProcessSimulateRobotics或者Robcad，以及人因工程組件ProcessSimulateHuman或者Jack組件；第三組包含了工廠的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

軟件有FactoryCad、FactoryFlow，PlantSimulation等。

03.數(shù)字工藝概述1.3.1Tecnomatix軟件體系0.2.2Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——三層數(shù)據(jù)架構(gòu)三層數(shù)據(jù)架構(gòu)03.數(shù)字工藝概述第一層為Oracle數(shù)據(jù)層Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，它用于存儲(chǔ)軟件ProcessDesigner與ProcessSimulate中的對(duì)象。第二層為eMServer數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器層屬業(yè)務(wù)邏輯層，用于管理Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)與客戶(hù)機(jī)應(yīng)用程序之間的連接，并能夠根據(jù)制造過(guò)程中資源、操作等的規(guī)則和邏輯提供服務(wù)和建模元素。第三層是客戶(hù)端層該層包含了使用eMServer服務(wù)器的所有應(yīng)用程序?？蛻?hù)機(jī)使用eMServer服務(wù)器和應(yīng)用程序編程API相接口，如ProcessDesigner、ProcessSimulate和PlantSimulation等軟件均采用這種接口機(jī)制。

1.3.2Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——三層數(shù)據(jù)架構(gòu)03.數(shù)字工藝概述

1.3.3Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)庫(kù)與訪(fǎng)問(wèn)軟件03.數(shù)字工藝概述

eMS數(shù)據(jù)協(xié)同關(guān)系示意圖03.數(shù)字工藝概述數(shù)據(jù)及名詞解釋

①eMS數(shù)據(jù)庫(kù)：是指在ProcessDesigner、ProcessSimulate、基于Web的BOPManager和BOPWebReporting等軟件環(huán)境下所使用的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，相應(yīng)地，eMS數(shù)據(jù)是指eMS數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；②eBOP：電子工藝單（electronicBillofProcess），包含了四個(gè)對(duì)象，即產(chǎn)品（Product）、操作（Operation）、資源（Resource）和制造特性（ManufacturingFeatures，MFG）等；③IPA：進(jìn)程內(nèi)組裝（InProcessAssembly），是一種類(lèi)似于操作樹(shù)的層次結(jié)構(gòu)樹(shù)，它包含已傳入的，分配到裝配線(xiàn)工作站零件的列表；④Web-BasedBOPManager與BOPWebReporting：是Web瀏覽工具，它有助于更好地理解ProcessSimulate的數(shù)據(jù)，有助于更好地了解ProcessDesigner和eMS數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式。

1.3.4Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——名詞解釋03.數(shù)字工藝概述基本工藝對(duì)象

1.3.4Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——eMS數(shù)據(jù)基礎(chǔ)產(chǎn)品(Product）：是依據(jù)電子工藝單eBOP制造工藝所生產(chǎn)的對(duì)象；

操作（Operation）：是指生產(chǎn)產(chǎn)品所執(zhí)行的步驟序列；資源（Resource）：是指在生產(chǎn)產(chǎn)品所執(zhí)行操作的對(duì)象，如機(jī)器、工具和工人；

制造特征（MFG）：制造特征是ManufacturingFeatures的縮寫(xiě)，它用于表示零件與生產(chǎn)之間的特殊關(guān)系。

03.數(shù)字工藝概述

1.3.4Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——eMS數(shù)據(jù)基礎(chǔ)協(xié)同工作機(jī)理：使用產(chǎn)品生命周期工具Teamcenter，通過(guò)管理產(chǎn)品生命周期，如組織和修改產(chǎn)品、控制不同的配置視圖、分類(lèi)數(shù)據(jù)、發(fā)起和管理工作流程、跟蹤產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中的更改等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)公司產(chǎn)品信息的管理，以及對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)、控制和訪(fǎng)問(wèn)等操作。

eBOP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在eMS數(shù)據(jù)庫(kù)中，有幾種主要工具用于訪(fǎng)問(wèn)這些數(shù)據(jù)（工藝設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)創(chuàng)建工具ProcessDesigner、工藝仿真模擬環(huán)境ProcessSimulate、數(shù)控加工線(xiàn)規(guī)劃器MachiningLinePlanner、產(chǎn)能吞吐能力模擬的工廠模擬器PlantSimulation，以及用于查看eBOP數(shù)據(jù)的web瀏覽器和報(bào)告管理工具Web-BasedBOPManager等軟件組件）。03.數(shù)字工藝概述系統(tǒng)根目錄Systemroot下系統(tǒng)根目錄（Systemroot）下包含了所有的外部文件，這些外部文件的類(lèi)型主要包括產(chǎn)品和資源的三維模型、圖形數(shù)據(jù)、Excel電子表格、AutoCAD文件等。存儲(chǔ)在此路徑下所有外部文件通過(guò)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)被引用到eMS數(shù)據(jù)庫(kù)中。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中劃分為不同的數(shù)據(jù)對(duì)象集，這些數(shù)據(jù)對(duì)象集又被被劃分到多個(gè)項(xiàng)目中，每個(gè)項(xiàng)目包含具有屬性的節(jié)點(diǎn)樹(shù)。

1.3.5Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——eMS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)03.數(shù)字工藝概述系統(tǒng)根目錄文件1.3.5Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——eMS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)03.數(shù)字工藝概述

1.3.6Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——eMS數(shù)據(jù)的表述產(chǎn)品（Product）數(shù)據(jù)表述①零件庫(kù)是一個(gè)平面樹(shù)，包含產(chǎn)品層次樹(shù)（樹(shù)瀏覽器）中每個(gè)唯一零件的主控件。②產(chǎn)品樹(shù)是一種層次樹(shù)，通常由產(chǎn)品設(shè)計(jì)小組按最終產(chǎn)品的不同部件（例如：車(chē)身底部、發(fā)動(dòng)機(jī)艙等）組織起來(lái)。③進(jìn)程內(nèi)組裝樹(shù)（InProcessAssemblyTree，IPA）——是一種類(lèi)似于操作樹(shù)結(jié)構(gòu)的層次樹(shù)。它包含在裝配線(xiàn)上作為輸入零件分配到工位的零件列表。產(chǎn)品樹(shù)通常有兩種類(lèi)型：①工程物料清單（EngineeringBillofMaterials，EBOM）——按物流車(chē)具活動(dòng)區(qū)域組織起來(lái)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。這是可供產(chǎn)品設(shè)計(jì)組使用并存儲(chǔ)在CAD系統(tǒng)中的層次樹(shù)。②制造物料清單（ManufacturingBillofMaterials，MBOM）——按產(chǎn)品到達(dá)工廠進(jìn)行裝配的方式組織起來(lái)的產(chǎn)品樹(shù)。此樹(shù)包含沿線(xiàn)路進(jìn)入裝配站的裝配部件。03.數(shù)字工藝概述

1.3.6Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——eMS數(shù)據(jù)的表述資源（Resource）數(shù)據(jù)表述

①資源庫(kù)是一個(gè)平面樹(shù)，它包含層次資源樹(shù)中每個(gè)唯一資源的主控件。資源庫(kù)中的資源可能比資源樹(shù)中使用的資源多。資源庫(kù)具有公共資源（例如：機(jī)器人和工人）和特定項(xiàng)目資源（例如：工具）的標(biāo)準(zhǔn)列表。可以使用這些資源創(chuàng)建子庫(kù)來(lái)更好地組織資源。

②資源樹(shù)又稱(chēng)資源清單（BillOfResources，BOR），是一種層次樹(shù)，通常按制造工廠的區(qū)域（例如：工廠、生產(chǎn)線(xiàn)、區(qū)域、站點(diǎn)等）來(lái)組織，每個(gè)站點(diǎn)都包含了一個(gè)資源列表。03.數(shù)字工藝概述

1.3.6Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——eMS數(shù)據(jù)的表述操作（Operation）數(shù)據(jù)表述①操作庫(kù)是一個(gè)平面樹(shù)，包含常用操作序列的模板副本；②操作樹(shù)又稱(chēng)電子工藝單（BillOfProcess，BOP），是一種層次樹(shù)，通常按制造工廠的區(qū)域（例如：工廠、生產(chǎn)線(xiàn)、區(qū)域、工作站等）來(lái)組織。每個(gè)工作站都包含了在該處要執(zhí)行的操作序列。03.數(shù)字工藝概述

0.2.7Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)間關(guān)系描述在該圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)位于最頂層，存儲(chǔ)了項(xiàng)目組中所有用戶(hù)的數(shù)據(jù)對(duì)象集、項(xiàng)目的樹(shù)數(shù)據(jù)、對(duì)象節(jié)點(diǎn)、對(duì)象屬性及其關(guān)聯(lián)關(guān)系。03.數(shù)字工藝概述

1.3.7Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)間關(guān)系描述該結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)關(guān)系可解釋為：①節(jié)點(diǎn)或者對(duì)象是構(gòu)成“樹(shù)”數(shù)據(jù)塊的基本單元，例如：在一個(gè)機(jī)器人加工系統(tǒng)的項(xiàng)目中，對(duì)象或節(jié)點(diǎn)就可以代表機(jī)器人單元或者加工零件；②“樹(shù)”是一個(gè)具有相似類(lèi)型對(duì)象的結(jié)構(gòu)化組，例如產(chǎn)品樹(shù)可以包含一個(gè)飛機(jī)裝備體的所有部件，或者汽車(chē)裝備體的所有部件；③項(xiàng)目中的各種數(shù)據(jù)被組合在一起形成數(shù)據(jù)對(duì)象集合（schema），它定義了Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)區(qū)域，其架構(gòu)是在eMServer上設(shè)置的。eMServer服務(wù)器上的客戶(hù)端只能打開(kāi)數(shù)據(jù)對(duì)象集合（schema）上的項(xiàng)目。03.數(shù)字工藝概述

1.3.7Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)間關(guān)系描述關(guān)鍵詞解釋?zhuān)孩賹?duì)象（Objects）：

在PDPS中，對(duì)象是項(xiàng)目Projects的重要組成部分，共有四種基本對(duì)象，它們分別是產(chǎn)品（Product）、資源（Resources）、操作（Operations）和制造特征（MFGFeatures）。

②節(jié)點(diǎn)（Nodes）：

一般情況下，節(jié)點(diǎn)與對(duì)象的含義相同，它是“樹(shù)”瀏覽器中的對(duì)象，可以在“樹(shù)”結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中表達(dá)對(duì)象。節(jié)點(diǎn)的屬性之一是添加的附件，附加到節(jié)點(diǎn)的文件存儲(chǔ)在項(xiàng)目的系統(tǒng)根目錄（Systemroot）文件夾下。系統(tǒng)可以附加任何類(lèi)型的文件，常見(jiàn)的附著文件有：項(xiàng)目的3D模型文件、MSOffice文件和AutoCAD文件等。03.數(shù)字工藝概述表1：對(duì)象類(lèi)型描述

1.3.7Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)間關(guān)系描述關(guān)鍵詞解釋?zhuān)孩垌?xiàng)目（Projects）：

項(xiàng)目由制造工藝中的所有對(duì)象組成。當(dāng)用戶(hù)登錄到一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，他不能直接訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。用戶(hù)可以打開(kāi)他能夠看到的存儲(chǔ)空間中的任何項(xiàng)目，可以很容易地在用戶(hù)數(shù)據(jù)集中的項(xiàng)目之間切換。④項(xiàng)目列表（ListofProjects）：

將項(xiàng)目分組到一個(gè)列表中。當(dāng)用戶(hù)登錄TecnomatixeMS數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，顯示給用戶(hù)的列表由系統(tǒng)管理員定義。當(dāng)一個(gè)用戶(hù)不能從一個(gè)項(xiàng)目直接登錄到另一個(gè)項(xiàng)目中時(shí)，他也不能直接從一個(gè)項(xiàng)目登錄到另一個(gè)項(xiàng)目中。03.數(shù)字工藝概述

1.3.7Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)間關(guān)系描述關(guān)鍵詞解釋?zhuān)孩垌?xiàng)目（Projects）：

項(xiàng)目由制造工藝中的所有對(duì)象組成。當(dāng)用戶(hù)登錄到一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，他不能直接訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。用戶(hù)可以打開(kāi)他能夠看到的存儲(chǔ)空間中的任何項(xiàng)目，可以很容易地在用戶(hù)數(shù)據(jù)集中的項(xiàng)目之間切換。④項(xiàng)目列表（ListofProjects）：

將項(xiàng)目分組到一個(gè)列表中。當(dāng)用戶(hù)登錄TecnomatixeMS數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，顯示給用戶(hù)的列表由系統(tǒng)管理員定義。當(dāng)一個(gè)用戶(hù)不能從一個(gè)項(xiàng)目直接登錄到另一個(gè)項(xiàng)目中時(shí)，他也不能直接從一個(gè)項(xiàng)目登錄到另一個(gè)項(xiàng)目中。03.數(shù)字工藝概述制造特征與零件制造特征/零件/操作1.3.7Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)間關(guān)系描述制造特征與操作

資源與操作1.3.7Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——數(shù)據(jù)間關(guān)系描述

1.3.8Tecnomatix的數(shù)據(jù)體系——基本對(duì)象數(shù)據(jù)的顯示方式03.數(shù)字工藝概述單元小結(jié)

1.4概括性地介紹了數(shù)字化技術(shù)和西門(mén)子數(shù)字孿生技術(shù)，重點(diǎn)介紹了基于Tecnomatix數(shù)字化工藝的構(gòu)成體系，即：軟件構(gòu)成體系和數(shù)據(jù)管理體系。其中，在軟件構(gòu)成體系中主要介紹了軟件ProcessDesigner與ProcessSimulate的功能組件；在數(shù)據(jù)管理體系中，主要介紹了三層架構(gòu)的數(shù)據(jù)管理體系，講解了Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、eMS數(shù)據(jù)庫(kù)與eMS解決方案的整體架構(gòu)組成，以及在Teamcenter協(xié)作平臺(tái)下，eMServer服務(wù)與各種工具軟件在整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)周期中的協(xié)同機(jī)制，重點(diǎn)介紹了PD&PS環(huán)境下產(chǎn)品零件、資源、操作和產(chǎn)品制造特征等四種基本工藝對(duì)象的概念，以及這些數(shù)據(jù)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)。單元小結(jié)工業(yè)機(jī)器人

數(shù)字化工藝仿真

與虛擬調(diào)試ProcessSimulate

and

VirtualCommissioning

ofIndustrialRobots單元二

構(gòu)建數(shù)字化工藝的仿真環(huán)境

2相關(guān)知識(shí)

2.101.ProcessSimulate軟件簡(jiǎn)介目錄CONTENTS02.ProcessSimulate主要功能模塊2.1相關(guān)知識(shí)ProcessSimulate軟件簡(jiǎn)介ProcessSimulate（簡(jiǎn)稱(chēng)PS）是西門(mén)子Tecnomatix系統(tǒng)中針對(duì)生產(chǎn)工藝的一款仿真軟件，它可在虛擬環(huán)境中進(jìn)行生產(chǎn)試運(yùn)行，提供與工業(yè)制造集成相同的三維數(shù)字化環(huán)境，用于設(shè)計(jì)與驗(yàn)證制造流程。使用ProcessSimulate可達(dá)到的目標(biāo)有：1）通過(guò)在設(shè)計(jì)前期的虛擬驗(yàn)證，減少制作物理樣機(jī)的數(shù)量。2）在虛擬環(huán)境中優(yōu)化工作人員工作序列的周期時(shí)間，確保人機(jī)工程的安全性。3）仿真多個(gè)制造場(chǎng)景，可使生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)最小化。4）可仿真驗(yàn)證機(jī)械化和電子化集成的生產(chǎn)過(guò)程。5）可在虛擬環(huán)中通過(guò)驗(yàn)證生產(chǎn)試運(yùn)行、模仿現(xiàn)實(shí)工藝流程，提高工藝質(zhì)量。6）可模擬使用標(biāo)準(zhǔn)工具和設(shè)施，降低設(shè)計(jì)成本。概括而言，ProcessSimmulate可促進(jìn)企業(yè)范圍內(nèi)制造過(guò)程中的信息協(xié)同與共享，減少工作量和節(jié)約時(shí)間，在整個(gè)產(chǎn)品生命周期過(guò)程中模擬現(xiàn)實(shí)工藝過(guò)程，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。2.1相關(guān)知識(shí)ProcessSimulate主要功能模塊

包括裝配工藝仿真ProcessSimulateAssembler、機(jī)器人仿真ProcessSimulateRobotics、人機(jī)工程仿真ProcessSimulateHuman、虛擬調(diào)試VirtualCommissioning等。任務(wù)實(shí)施

2.201.創(chuàng)建項(xiàng)目研究目錄CONTENTS02.模型數(shù)據(jù)的加載與編輯01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究任務(wù)描述在系統(tǒng)根目錄下創(chuàng)建項(xiàng)目研究，完成以下的操作。1）在項(xiàng)目研究中創(chuàng)建產(chǎn)品零件，進(jìn)行復(fù)制、刪除、保存等編輯操作。2）布局產(chǎn)品，執(zhí)行快速移動(dòng)、對(duì)齊、鏡像等操作，以及創(chuàng)建坐標(biāo)系、依據(jù)坐標(biāo)系移動(dòng)與復(fù)制、保存零件等操作。1.新建研究

1）新建一個(gè)文件夾命名為“NewStudy”。在該文件夾下，分別創(chuàng)建項(xiàng)目研究文件夾Project、系統(tǒng)根目錄sysroot，然后再在系統(tǒng)根目錄sysroot下創(chuàng)建產(chǎn)品零件文件夾Parts。2）雙擊桌面軟件PSoneMSStandalone快捷圖標(biāo)，啟動(dòng)ProcessSimulate軟件，隨后進(jìn)入ProcessSimulate軟件歡迎界面。01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究

3）單擊設(shè)置系統(tǒng)根目錄按鈕“...”，即可彈出“瀏覽文件夾”對(duì)話(huà)框，設(shè)置系統(tǒng)根目錄為“D:\NewStudy\sysroot”，單擊“確定”按鈕完成系統(tǒng)根目錄的設(shè)置，返回界面。4）單擊“新建研究”，即可彈出“新建研究”對(duì)話(huà)框，在該對(duì)話(huà)框中單擊“創(chuàng)建”按鈕，即可彈出“已成功創(chuàng)建研究”提示框，單擊“確定”按鈕，進(jìn)入軟件主畫(huà)面。01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究

5）執(zhí)行主菜單命令“文件”→“斷開(kāi)研究”→“保存”，即可彈出“另存為”對(duì)話(huà)框。6）選擇“D:\NewStudy\Project”作為項(xiàng)目研究的保存文件夾，單擊“確定”按鈕，即可返回ProcessSimulate軟件主界面。7）執(zhí)行主菜單命令“文件”→“退出”，或者直接單擊軟件右上角關(guān)閉按鈕“×”關(guān)閉該項(xiàng)目研究。01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究

7）執(zhí)行主菜單命令“文件”→“退出”，或者直接單擊軟件右上角關(guān)閉按鈕“×”關(guān)閉該項(xiàng)目研究。8）打開(kāi)文件夾“D:\NewStudy\Project”，即可看到保存的項(xiàng)目研究文件（psz）如圖所示，創(chuàng)建成功。01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究二、創(chuàng)建、編輯產(chǎn)品零件01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究2、創(chuàng)建、編輯產(chǎn)品零件1）在文件夾“D:\NewStudy\Project”中，雙擊項(xiàng)目研究“新建RobcadStudy”圖標(biāo)，打開(kāi)該項(xiàng)目研究的主界面。2）先單擊選中對(duì)象樹(shù)中的“零件”，再執(zhí)行主菜單命令“建?！薄敖M件”→“新建零件”，即可彈出如圖所示的“新建零件”對(duì)話(huà)框。01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究3）選擇“PartPrototype”，單擊“確定”按鈕，即可在對(duì)象樹(shù)零件中添加一名為“PartPrototype”的零件如圖，零件的圖標(biāo)為，其中的洋紅色“M”符號(hào)表示該零件處于可編輯狀態(tài)。4）選中零件“PartPrototype”，執(zhí)行主菜單命令“建?！薄皫缀误w”→“實(shí)體”→“創(chuàng)建方體”→“創(chuàng)建方體”，即可彈出“創(chuàng)建方體”對(duì)話(huà)框。01.創(chuàng)建項(xiàng)目研究5）填寫(xiě)方體的長(zhǎng)寬高尺寸均為500mm，單擊“確定”按鈕，即可為零件“PartPrototype”添加一方形實(shí)體“box1”如圖所示。02.模型數(shù)據(jù)的加載與編輯1、模型組件的加載任務(wù)描述在系統(tǒng)根目錄下創(chuàng)建項(xiàng)目研究，在項(xiàng)目研究中加載模型數(shù)據(jù)，并編輯模型數(shù)據(jù)：分離出資源與產(chǎn)品，在視圖區(qū)完成重新定位與裝配。02.加載非數(shù)據(jù)庫(kù)文件

1）新建研究：項(xiàng)目研究的文件夾Project存放項(xiàng)目研究psz文件，系統(tǒng)根目錄為sysroot，子文件夾Origin存放原始待載入的jt格式模型文件，Parts存放零件，Resource設(shè)置兩個(gè)資源文件夾TransBelt1與TransBelt2。2）打開(kāi)新建研究后，執(zhí)行主菜單命令“文件”→“導(dǎo)入/導(dǎo)出”→“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”，即可彈出“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對(duì)話(huà)框。02.加載非數(shù)據(jù)庫(kù)文件3）單擊“添加…”，即可彈出打開(kāi)文件對(duì)話(huà)框所示。4）在子文件夾Origin下選擇jt格式模型文件“裝配.jt”，單擊“打開(kāi)”，即可彈出“文件導(dǎo)入設(shè)置”對(duì)話(huà)框。02.加載非數(shù)據(jù)庫(kù)文件5）設(shè)置“目標(biāo)文件夾路徑”為“D:\2_2NewStudy\sysroot\Resource\TransBelt1”；設(shè)置“類(lèi)類(lèi)型”的“基本類(lèi)”為“資源”，“復(fù)合類(lèi)”為“PmCompoundResource”，“原形類(lèi)”為“PmToolPrototype”；在“選項(xiàng)”中勾選“插入組件”，單擊“確定”按鈕，即可返回“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對(duì)話(huà)框。6）單擊“導(dǎo)入”按鈕，即可出現(xiàn)“CAD文件導(dǎo)入進(jìn)度”對(duì)話(huà)框，等到“轉(zhuǎn)換成功完成”后。02.加載非數(shù)據(jù)庫(kù)文件7）單擊“關(guān)閉”按鈕即可返回“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對(duì)話(huà)框，在此對(duì)話(huà)框中單擊“關(guān)閉”按鈕，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、導(dǎo)入后，導(dǎo)入的模型數(shù)據(jù)如圖所示。

8）在“對(duì)象樹(shù)”中選中“資源”，然后單擊模型視圖區(qū)工具條指令“縮放至合適尺寸”02.加載非數(shù)據(jù)庫(kù)文件——導(dǎo)入零件與資源模型文件整體格式文件的創(chuàng)建若把裝配當(dāng)作一個(gè)整體文件，其加載方法如下。1）依照上述操作選擇加載文件，在“文件導(dǎo)入設(shè)置”對(duì)話(huà)框中另選一個(gè)“目標(biāo)文件夾”路徑為“D:\2_2NewStudy\sysroot\Resource\TransBelt2”，在“選項(xiàng)”中勾選“創(chuàng)建整體式JT文件”，單選“用于整體裝配”，單擊“確定”按鈕。

2）此后的操作與上例相同，即可生成“裝配”資源。在“對(duì)象樹(shù)”中選中“裝配”，使用快捷鍵<Alp+P>調(diào)用“放置操作器”指令移動(dòng)該資源。3）選中整體裝配資源“裝配”，執(zhí)行主菜單指令“建模”→“設(shè)置建模范圍”，即可激活該組件，使其處于可編輯狀態(tài)，展開(kāi)查看“裝配”資源的組成如圖所示。02.加載非數(shù)據(jù)庫(kù)文件——導(dǎo)入零件與資源模型文件4）打開(kāi)文件夾“D:\2_2NewStudy\sysroot\Resource\TransBelt2”查看整體裝配資源組件文件?？梢钥闯觯朔N方式的轉(zhuǎn)換把“裝配”作為一個(gè)整體只生成了一個(gè)組件。02.模型數(shù)據(jù)的加載與編輯2、模型組件的編輯（1）刪除操作（2）插入操作（3）部件類(lèi)型轉(zhuǎn)換（4）復(fù)制與粘貼（5）移動(dòng)對(duì)象位置（6）查看指令應(yīng)用知識(shí)拓展

2.301.模型文件導(dǎo)出JT格式文件目錄CONTENTS02.創(chuàng)建2D輪廓圖03.視圖窗口的?？颗c恢復(fù)04.導(dǎo)航方塊及坐標(biāo)系通常建立JT格式文件分兩步：

一、通過(guò)其他建模軟件創(chuàng)建出項(xiàng)目中所需的三維模型；

二、通過(guò)軟件轉(zhuǎn)換工具把三維模型轉(zhuǎn)換成JT格式文件。這里以西門(mén)子NX軟件為例，介紹“傳輸帶”三維模型轉(zhuǎn)換成JT格式文件的操作步驟。知識(shí)拓展1.模型文件導(dǎo)出JT格式文件例1：如圖所示，傳輸帶裝配中各個(gè)部件的三維模型均是通過(guò)NX軟件創(chuàng)建的。其中，裝配文件名為“1裝配.prg”，其他部件的文件名如圖所示，把裝配與各部件文件轉(zhuǎn)換成JT格式文件知識(shí)拓展1.模型文件導(dǎo)出JT格式文件操作步驟如下。1）在圖中，雙擊文件“1裝配”，在NX中打開(kāi)三維模型。2）執(zhí)行主菜單指令“文件”→“導(dǎo)出”→“JT”…”，即可打開(kāi)“導(dǎo)出JT”對(duì)話(huà)框。知識(shí)拓展1.模型文件導(dǎo)出JT格式文件操作步驟如下。3）設(shè)置“輸出文件”的路徑和名稱(chēng)，導(dǎo)出“部件與裝配”，單擊“確定”按鈕，即可在設(shè)定的文件夾中導(dǎo)出JT格式文件。4）裝配文件名為“裝配.jt”，文件夾“裝配”中保存了裝配體中其他部件的JT格式文件。知識(shí)拓展1.模型文件導(dǎo)出JT格式文件例2：以本單元“傳輸帶”模型為例，介紹創(chuàng)建它的2D輪廓圖的方法。操作步驟如下：1．讓模型的底部平面與地平面平齊1）執(zhí)行主菜單指令“視圖”→“屏幕布局”→“顯示地板開(kāi)/關(guān)”（快捷鍵為<Alt+F>），即可打開(kāi)圖示的地板顯示。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖例2：以本單元“傳輸帶”模型為例，介紹創(chuàng)建它的2D輪廓圖的方法。操作步驟如下：1．讓模型的底部平面與地平面平齊1）執(zhí)行主菜單指令“視圖”→“屏幕布局”→“顯示地板開(kāi)/關(guān)”（快捷鍵為<Alt+F>），即可打開(kāi)圖示的地板顯示。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖2）可以看出地板與設(shè)備的底部并不平齊，需要移動(dòng)設(shè)備與地板平齊。使用快捷鍵<Alt+F>，再次執(zhí)行“顯示地板開(kāi)/關(guān)”指令，關(guān)閉地板顯示。3）執(zhí)行主菜單指令“建?！薄安季帧薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“通過(guò)3點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系”，依照?qǐng)D示在底部位置創(chuàng)建一坐標(biāo)系fr3。4）選中坐標(biāo)系fr3，執(zhí)行模型視圖區(qū)工具條指令“重定位”，在“重定位”對(duì)話(huà)框中，設(shè)置“到坐標(biāo)系”為默認(rèn)的工作坐標(biāo)系原點(diǎn)，勾選“平移僅針對(duì)”，單擊“應(yīng)用”按鈕，坐標(biāo)系fr3的坐標(biāo)系方向就會(huì)與工作坐標(biāo)系保持一致。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖5）在視圖區(qū)設(shè)置“選取級(jí)別”為“實(shí)體選取級(jí)別”，框選視圖區(qū)內(nèi)的設(shè)備全部部件。6）使用快捷鍵<Alt+R>執(zhí)行“重定位”命令，在彈出的“重定位”對(duì)話(huà)框中設(shè)置“從坐標(biāo)”為fr3，“到坐標(biāo)系”為工作坐標(biāo)系原點(diǎn)，勾選“平移僅針對(duì)”，單擊“Z”按鈕。讓設(shè)備底部從fr3沿著Z軸向上移動(dòng)，與工作坐標(biāo)系原點(diǎn)的高度保持平齊。7）使用快捷鍵<Alt+F>執(zhí)行“顯示地板開(kāi)/關(guān)”指令顯示地板，設(shè)備與地板的顯示如圖2-139所示，設(shè)備底部已與地板保持平齊。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖2.隱藏零件1）執(zhí)行“按類(lèi)型顯示”指令，即可彈出“按類(lèi)型顯示”對(duì)話(huà)框。2）選擇類(lèi)型為“零件”，單擊“隱藏所選類(lèi)型”，即可把所有零件隱藏起來(lái)，效果如圖所示。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖2.創(chuàng)建輪廓圖1）執(zhí)行主菜單指令“建?！薄敖M件”→“新建資源”，新建一個(gè)“ToolPrototype”類(lèi)型的資源如圖所示。2）單擊該資源的文本區(qū)“ToolPrototype”，使其進(jìn)入可編輯狀態(tài)，更名為“Layout”。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖3）在視圖區(qū)內(nèi)框選全部顯示部件。4）執(zhí)行主菜單指令“建?！薄皫缀误w”→“創(chuàng)建2D輪廓”，即可彈出“創(chuàng)建2D輪廓”對(duì)話(huà)框。5）對(duì)象列表中顯示了所有框選的顯示對(duì)象。設(shè)置“建模范圍”為“Layout”，“投影在平面上”為“XY”平面，單擊“確定”按鈕，即可生成“2D輪廓圖”。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖6）在“對(duì)象樹(shù)”中選中“Layout”，右擊鼠標(biāo)，在彈出的菜單中選擇“僅顯示”，就可以把輪廓圖之外的其他顯示對(duì)象全部隱藏起來(lái)，只剩下2D輪廓圖“Layout”，其俯視圖如圖所示。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建2D輪廓圖1．視圖的停靠：用鼠標(biāo)拖拽“操作樹(shù)”，就會(huì)顯示出被拖拽視圖可?？康?種位置選擇，假如選中了圖示的“上?？课弧?，那么其停靠顯示如圖所示。知識(shí)拓展3.視圖窗口的停靠與恢復(fù)若拖拽“操作樹(shù)”到模型視圖區(qū)，那么可停靠位顯示如圖所示。知識(shí)拓展3.視圖窗口的停靠與恢復(fù)2．視圖窗口的恢復(fù)執(zhí)行主菜單指令“視圖”→“屏幕布局”→“布局管理器”→“Standard”，可以將視圖窗口恢復(fù)到初始標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。知識(shí)拓展3.視圖窗口的停靠與恢復(fù)模型視圖區(qū)中的“導(dǎo)航方塊及坐標(biāo)系”如圖2-154所示，主要用于快速操縱視圖顯示。方塊上可選的面有TOP（俯視圖）、Bottom（仰視圖）、Left（左視圖）、Right（右視圖）、Front（前視圖）、Back（后視圖）等，單擊選擇不同的導(dǎo)航方塊的面，視圖將會(huì)轉(zhuǎn)換為面所對(duì)應(yīng)的顯示模式；將視圖順時(shí)針與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將視圖恢復(fù)到初始方位。知識(shí)拓展4.導(dǎo)航方塊單元小結(jié)

1.4

本單元介紹了構(gòu)建數(shù)字化工藝仿真環(huán)境的操作方法，內(nèi)容包括軟件ProcessSimulate的功能與基本操作，以及數(shù)字化工藝仿真項(xiàng)目研究的創(chuàng)建、模型數(shù)據(jù)的加載與編輯等。項(xiàng)目共有兩個(gè)任務(wù)：1）以創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目研究為例，講述項(xiàng)目及其系統(tǒng)對(duì)象的創(chuàng)建、存儲(chǔ)、編輯等操作過(guò)程和軟件工具的使用方法。2）講述了模型數(shù)據(jù)的加載與編輯方法。此外，還介紹了由外部軟件（NX）的模型文件導(dǎo)出JT格式文件的操作和2D輪廓圖的創(chuàng)建、視圖窗口的停靠與恢復(fù)、導(dǎo)航方塊及坐標(biāo)系等的操作方法。單元小結(jié)工業(yè)機(jī)器人

數(shù)字化工藝仿真

與虛擬調(diào)試ProcessSimulate

and

VirtualCommissioning

ofIndustrialRobots單元三

資源設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模

3相關(guān)知識(shí)

3.101.運(yùn)動(dòng)學(xué)建模目錄CONTENTS02.資源簡(jiǎn)介03.運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器2.1相關(guān)知識(shí)1.運(yùn)動(dòng)學(xué)建模

運(yùn)動(dòng)學(xué)建模是工程和設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要任務(wù)，涉及到設(shè)備運(yùn)動(dòng)特性的預(yù)測(cè)，為后續(xù)控制、優(yōu)化和應(yīng)用提供依據(jù)。運(yùn)動(dòng)學(xué)建模主要關(guān)注物體的幾何位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)坐標(biāo)變換和幾何分析來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)。以工業(yè)機(jī)器人設(shè)備為例，建立運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本步驟如下：①確定結(jié)構(gòu)參數(shù)；②建立坐標(biāo)系系統(tǒng)；

③連桿變換矩陣；④正運(yùn)動(dòng)學(xué)；

⑤逆運(yùn)動(dòng)學(xué)；⑥速度和加速度分析；

⑦仿真與驗(yàn)證；⑧實(shí)際應(yīng)用2.1相關(guān)知識(shí)2.資源簡(jiǎn)介

在ProcessSimulate中，新建資源可使用主菜單指令“建?！薄百Y源”→“新建資源”來(lái)實(shí)現(xiàn)，“新建資源”對(duì)話(huà)框如圖所示2.1相關(guān)知識(shí)3.運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器

用來(lái)定義設(shè)備組件的運(yùn)動(dòng)學(xué)，它集成了包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的設(shè)備運(yùn)動(dòng)學(xué)的參數(shù)設(shè)置、運(yùn)動(dòng)求解與仿真驗(yàn)證等方法。

定義運(yùn)動(dòng)學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)由連桿和關(guān)節(jié)組成的運(yùn)動(dòng)鏈，運(yùn)動(dòng)鏈的順序由連桿之間的關(guān)系確定，該運(yùn)動(dòng)鏈能夠移動(dòng)組件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)可以描述為：父連桿位于子連桿之前，當(dāng)父連桿移動(dòng)時(shí)，子連桿會(huì)隨之移動(dòng)。任務(wù)實(shí)施

3.201.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型目錄CONTENTS02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型04.智能組件建模01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型任務(wù)描述如圖所示，建立一個(gè)簡(jiǎn)單的方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模型，藍(lán)色方塊能夠圍繞其中心線(xiàn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并分別設(shè)置HOME（旋轉(zhuǎn)0°）姿態(tài)、R45（旋轉(zhuǎn)45°）兩種姿態(tài)。1．新建研究，創(chuàng)建資源1）打開(kāi)ProcessSimulate軟件，設(shè)置系統(tǒng)根目錄為“D:\3_1NewStudy”，新建一個(gè)項(xiàng)目研究保存在系統(tǒng)根目錄下。2）先選中“對(duì)象樹(shù)”中的“資源”，然后執(zhí)行主菜單指令“建?！薄敖M件”→“新建資源”，即可打開(kāi)“新建資源”對(duì)話(huà)框。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型1．新建研究，創(chuàng)建資源3）在“新建資源”對(duì)話(huà)框中選擇“節(jié)點(diǎn)類(lèi)型”為“ToolPrototype”，然后單擊“確定”按鈕可創(chuàng)建資源原型。4）把資源“ToolPrototype”更名為“TwoBlocks”，執(zhí)行主菜單指令“建?！薄皫缀误w”→“實(shí)體”→“創(chuàng)建方體”→“點(diǎn)到點(diǎn)創(chuàng)建方體”，即可彈出“創(chuàng)建方體”對(duì)話(huà)框。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型1．新建研究，創(chuàng)建資源3）在“新建資源”對(duì)話(huà)框中選擇“節(jié)點(diǎn)類(lèi)型”為“ToolPrototype”，然后單擊“確定”按鈕可創(chuàng)建資源原型。4）把資源“ToolPrototype”更名為“TwoBlocks”，執(zhí)行主菜單指令“建?！薄皫缀误w”→“實(shí)體”→“創(chuàng)建方體”→“點(diǎn)到點(diǎn)創(chuàng)建方體”，即可彈出“創(chuàng)建方體”對(duì)話(huà)框。5）分別設(shè)置第一個(gè)角點(diǎn)（-250,-250,0）、第二個(gè)角點(diǎn)（250,250,50），對(duì)應(yīng)一個(gè)長(zhǎng)寬高為500×500×50、底面的中心點(diǎn)位于工作坐標(biāo)系零點(diǎn)的長(zhǎng)方塊，單擊“確定”按鈕。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型1．新建研究，創(chuàng)建資源7）如圖3-8所示，在“對(duì)象樹(shù)”中選中“TwoBlocks”下的第一個(gè)方塊“box1”，然后右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷菜單中選擇“修改顏色”，按照?qǐng)D示選擇顏色，即可更改“box1”顏色。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯1）選中“對(duì)象樹(shù)”中的“TwoBlocks”資源，執(zhí)行主菜單指令“建模”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，即可彈出“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框。2）單擊上方工具條“創(chuàng)建連桿”，即可彈出“連桿屬性”對(duì)話(huà)框。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯3）設(shè)置名稱(chēng)為“l(fā)nk1”，“連桿單元”元素為“box1”，單擊“確定”按鈕，完成第一個(gè)連桿的設(shè)置。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯4）依照上述操作，創(chuàng)建第二個(gè)連桿“l(fā)nk2”，“連桿單元”元素為“box2”，創(chuàng)建完畢后，兩個(gè)連桿在“對(duì)象樹(shù)”和“視圖區(qū)”中的顯示如圖所示。5）單擊“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框中的“關(guān)閉”按鈕。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯6）在視圖區(qū)創(chuàng)建構(gòu)建方塊2旋轉(zhuǎn)軸（經(jīng)過(guò)工作坐標(biāo)系零點(diǎn)，垂直于地板向上的軸線(xiàn)）的兩個(gè)坐標(biāo)，具體步驟如下。①執(zhí)行主菜單指令“建?！薄安季帧薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“通過(guò)6個(gè)值創(chuàng)建坐標(biāo)系”，即可彈出“通過(guò)6個(gè)值創(chuàng)建坐標(biāo)系”。②設(shè)置6個(gè)值均為0，參考坐標(biāo)系為“工作坐標(biāo)系”，單擊“確定”按鈕，即可創(chuàng)建一位于工作坐標(biāo)系0點(diǎn)的坐標(biāo)fr1，該點(diǎn)也是方塊在地板上的投影位置。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯③在“對(duì)象樹(shù)”中選中坐標(biāo)“fr1”，按復(fù)制的<Ctrl+C>組合鍵，然后再按粘貼的<Ctrl+V>組合鍵，即可生成坐標(biāo)系“fr1_1”④選中“fr1”，按“放置操控器”<Alt+P>組合鍵，讓被選對(duì)象fr1沿著Z軸向上移動(dòng)一段距離（300mm），使它能夠與fr1_1之間的連線(xiàn)垂直于地板，然后單擊“確定”按鈕。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯7）在“對(duì)象樹(shù)”中選中“TwoBlocks”，執(zhí)行主菜單指令“建?！薄斑\(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，即可彈出“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框。8）如圖3-15所示，選中“l(fā)nk1”，拖拽到“l(fā)nk2”，就會(huì)建立這兩個(gè)連桿之間的關(guān)節(jié)，其中父連桿為“l(fā)nk1”，子連桿為“l(fā)nk2”，同時(shí)也彈出“關(guān)節(jié)屬性”對(duì)話(huà)框。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯9）“關(guān)節(jié)屬性”對(duì)話(huà)框中，設(shè)置關(guān)節(jié)的“名稱(chēng)”為“j1”，“從”坐標(biāo)為0點(diǎn)坐標(biāo)fr1_1，“到”坐標(biāo)為fr1，“關(guān)節(jié)類(lèi)型”設(shè)置為“旋轉(zhuǎn)”，單擊“確定”按鈕，完成關(guān)節(jié)的創(chuàng)建與設(shè)置。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型10）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框中單擊“關(guān)節(jié)調(diào)整”，即可彈出圖示的“關(guān)節(jié)調(diào)整”對(duì)話(huà)框，在該對(duì)話(huà)框中，通過(guò)鼠標(biāo)拖拽“轉(zhuǎn)向/姿態(tài)”可以改變關(guān)節(jié)的值，同時(shí)視圖區(qū)中方塊也會(huì)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)同樣的角度，表明關(guān)節(jié)創(chuàng)建成果。最后單擊“重置”按鈕，恢復(fù)關(guān)節(jié)原始位置，單擊“關(guān)閉”按鈕。3．設(shè)置姿態(tài)1）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框中單擊“姿態(tài)編輯器”，即可彈出“姿態(tài)編輯器”對(duì)話(huà)框。2）單擊“新建”按鈕，即可彈出“新建姿態(tài)”對(duì)話(huà)框。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型3．設(shè)置姿態(tài)3）輸入設(shè)置關(guān)節(jié)“j1”的“轉(zhuǎn)向/姿態(tài)”值為45，“姿態(tài)名稱(chēng)”為“R45”，單擊“確定”按鈕，就可返回“姿態(tài)編輯器”。

4）分別選中“HOME”、“R45”，單擊“跳轉(zhuǎn)”或者“移動(dòng)”按鈕，查看視圖區(qū)中方塊圍繞旋轉(zhuǎn)軸的“j1”關(guān)節(jié)的兩種姿態(tài)之間的運(yùn)動(dòng)。5）依次關(guān)閉“姿態(tài)編輯器”和“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，執(zhí)行主菜單指令“建模”→“范圍”→“結(jié)束建模”保存資源，完成方塊旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。01.建立方塊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型任務(wù)描述如圖所示，建立圖示桁架X、Y兩軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，使各個(gè)軸在其規(guī)定的范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)連續(xù)可達(dá)。模型文件為“axis_xyzac.jt”，存放在系統(tǒng)根目錄“D:\3_2NewStudy”下。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型二、操作步驟1．新建研究，導(dǎo)入資源1）打開(kāi)ProcessSimulate軟件，設(shè)置系統(tǒng)根目錄為“D:\3_2NewStudy”，新建一個(gè)項(xiàng)目研究保存在系統(tǒng)根目錄下。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2）執(zhí)行主菜單指令“文件”→“導(dǎo)入/導(dǎo)出”→“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”，在彈出的“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對(duì)話(huà)框中添加資源，依照?qǐng)D示設(shè)置添加的資源屬性，最后對(duì)添加的資源進(jìn)行轉(zhuǎn)換并導(dǎo)入。導(dǎo)入的資源名為“axis_xyzac”。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．設(shè)置X、Y軸的連桿1）選中資源“axis_xyzac”，執(zhí)行指令“建?！薄胺秶薄霸O(shè)置建模范圍”。2）執(zhí)行指令“建?！薄斑\(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，打開(kāi)“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2．設(shè)置X、Y軸的連桿3）在圖3-23中，在“對(duì)象樹(shù)”中展開(kāi)資源“axis_xyzac”，通過(guò)單擊不同部件前的方框來(lái)隱藏部件，只顯示視圖區(qū)所示的兩個(gè)部件“_21-5axis_xyzac_nx85_ok_13226”與“21_y_base”。4）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”中單擊執(zhí)行工具條指令“創(chuàng)建連桿”，在彈出的“連桿屬性”對(duì)話(huà)框設(shè)置連桿名稱(chēng)為“Base”，“連桿單元”元素為“_21-5axis_xyzac_nx85_ok_13226”與“21_y_base”，單擊“確定”按鈕。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型5）依照相同操作，創(chuàng)建連桿“l(fā)nk_X”,“連桿單元”元素為“21_y_slide_9804”；創(chuàng)建連桿“l(fā)nk_Y”,“連桿單元”元素為“21_x_slide_7646”、“21_z_slide”、“21_c_slide”與“21_a_slide”。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型6）從“對(duì)象樹(shù)”可以看出，原“資源”中的各個(gè)部件的實(shí)體模型分別作為元素分配給了所創(chuàng)建的3個(gè)連桿，剩余2個(gè)沒(méi)有實(shí)體部件的空資源：復(fù)合資源“21_x_slide”與“21_y_slide”。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型3．設(shè)置j1、j2軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1）在連桿“Base”與“l(fā)nk_X”之間通過(guò)鼠標(biāo)拖拽建立“j1”關(guān)節(jié)軸，在“關(guān)節(jié)屬性”對(duì)話(huà)框中設(shè)置“j1”軸的“關(guān)節(jié)類(lèi)型”為“移動(dòng)”。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2）選取與X軸運(yùn)動(dòng)方向相平行的一條邊上的兩個(gè)點(diǎn)作為“從”坐標(biāo)與“到”坐標(biāo)，以此來(lái)確定X軸的運(yùn)動(dòng)方向，最后關(guān)閉“關(guān)節(jié)屬性”對(duì)話(huà)框，完成“j1”軸的設(shè)置。3）依照同樣操作，建立連桿“l(fā)nk_X”與連桿“l(fā)nk_Y”之間的軸關(guān)節(jié)“j2”，對(duì)軸關(guān)節(jié)“j2”進(jìn)行關(guān)節(jié)屬性設(shè)置：關(guān)節(jié)類(lèi)型為“移動(dòng)”，“從”、“到”坐標(biāo)如圖示。設(shè)置完畢后，關(guān)閉“關(guān)節(jié)屬性”對(duì)話(huà)框。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型4）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”中，單擊“關(guān)節(jié)調(diào)整”，即可打開(kāi)“關(guān)節(jié)調(diào)整”對(duì)話(huà)框。5）輸入關(guān)節(jié)“j1”的“下限”為“-500”，然后回車(chē)確認(rèn)；輸入“上限”為“1800”，然后回車(chē)確認(rèn)；依照同樣方法設(shè)置關(guān)節(jié)“j2”的“下限”為“-1000”，“上限”為“1000”。然后給出關(guān)節(jié)“j1”的值為“1000”，關(guān)節(jié)“j2”的值為“300”，觀察桁架的運(yùn)動(dòng)位置。02.建立桁架XY軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型6）依次關(guān)閉“關(guān)節(jié)調(diào)整”對(duì)話(huà)框、“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框。7）選中“對(duì)象樹(shù)”中的空資源“21_x_slide”與“21_y_slide”，使用鍵盤(pán)“Delete”鍵刪除這兩個(gè)空資源。8）在“對(duì)象樹(shù)”中選中資源“axis_xyzac”，執(zhí)行主菜單指令“建?！薄胺秶薄敖Y(jié)束建?！北４尜Y源，完成桁架X、Y兩軸的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型一、任務(wù)描述如圖所示，為焊槍建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，使其上、下電極臂均圍繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)向相反，上下臂之間的轉(zhuǎn)動(dòng)角度呈現(xiàn)依賴(lài)關(guān)系，且可用一定的函數(shù)表達(dá)式來(lái)描述。模型文件為“gun_lf.jt”，存放在系統(tǒng)根目錄“D:\3_3NewStudy”下。二、操作步驟1）在系統(tǒng)根目錄“D:\3_3NewStudy”下新建研究，參考前述方法，導(dǎo)入并轉(zhuǎn)換文件，如圖所示，在“對(duì)象樹(shù)”中可看到導(dǎo)入后焊槍資源名稱(chēng)為“gun_lf”，在視圖區(qū)中可看到焊槍的三維模型。03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型2）選中資源“gun_lf”，執(zhí)行主菜單指令“建模”→“范圍”→“設(shè)置建模范圍”，使該資源處于可編輯狀態(tài)。3）執(zhí)行主菜單指令“建?！薄斑\(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，打開(kāi)“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”對(duì)話(huà)框，分別執(zhí)行工具條指令“創(chuàng)建連桿”創(chuàng)建3個(gè)連桿，命名為：“Body”、“uprArm”與“DrnArm”，3個(gè)連桿的組成元素。03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型4）建立連桿“Body”與連桿“uprArm”之間的關(guān)節(jié)“j1”，設(shè)置“關(guān)節(jié)類(lèi)型”為“旋轉(zhuǎn)”，選取軸線(xiàn)“ax3”上的任意兩點(diǎn)作為“從”坐標(biāo)與“到”坐標(biāo)。03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型5）依照同樣操作，建立連桿“Body”與連桿“DrnArm”之間的關(guān)節(jié)“j2”。03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型6）先選中關(guān)節(jié)“j2”，然后再單擊“關(guān)節(jié)依賴(lài)關(guān)系”，即可彈出“關(guān)節(jié)依賴(lài)關(guān)系-j2”對(duì)話(huà)框。7）單擊選擇“關(guān)節(jié)函數(shù)”，然后選擇“關(guān)節(jié)名稱(chēng)”右邊的下三角按鈕，彈出“j1”并選擇“j1”。8）單擊按鈕“j1”，在編輯區(qū)即出現(xiàn)表達(dá)式“(T(j1))”，然后補(bǔ)全其表達(dá)式為(T(j1))*(-2.13)，單擊“應(yīng)用”按鈕后再單擊“關(guān)閉”按鈕返回“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”。03.建立焊槍兩關(guān)節(jié)的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型9）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”中，單擊工具條指令“關(guān)節(jié)調(diào)整”，即可打開(kāi)“關(guān)節(jié)調(diào)整”對(duì)話(huà)框10）調(diào)整“j1”關(guān)節(jié)的值，查看關(guān)節(jié)“j2”依賴(lài)于“j1”的跟隨運(yùn)動(dòng)。一、任務(wù)描述如圖所示，以本單元“任務(wù)一”實(shí)例為基礎(chǔ)，建立模擬外部設(shè)備的輸出到智能組件的信號(hào)“TwoBlocks_in_bPOS”，智能組件輸出到外部設(shè)備的信號(hào)“TwoBlocks_ex_bHome”、“TwoBlocks_ex_bR45”，使其具備如下功能：04.智能組件建模1）當(dāng)“TwoBlocks_in_bPOS”為“F”時(shí)，方塊就會(huì)由“R45”姿態(tài)運(yùn)動(dòng)到姿態(tài)“HOME”，外部連接信號(hào)“TwoBlocks_ex_bHome”為“T”、“TwoBlocks_ex_bR45”為“F”。2）當(dāng)“TwoBlocks_in_bPOS”為“T”時(shí)，方塊就會(huì)由“HOME”姿態(tài)運(yùn)動(dòng)到“R45”姿態(tài)，外部連接信號(hào)“TwoBlocks_ex_bHome”為“F”、“TwoBlocks_ex_bR45”為“T”。04.智能組件建模二、操作步驟1．編輯資源邏輯行為1）在“對(duì)象樹(shù)”中選中資源“TwoBlocks”，執(zhí)行主菜單指令“控件”→“資源”→“添加邏輯到資源”，即可彈出“資源邏輯行為編輯器”

2）在為每一個(gè)“入口”信號(hào)創(chuàng)建一個(gè)“Output”連接信號(hào)（本例中用該信號(hào)模擬外部設(shè)備的輸出連接信號(hào)“TwoBlocks_in_bPOS”）。04.智能組件建模3）單擊標(biāo)簽“操作”設(shè)置智能組件控制器的操作功能，單擊“添加”右邊下三角下拉菜單，選擇“移至姿態(tài)”，添加一個(gè)“操作”。04.智能組件建模4）設(shè)置操作“mtp_action1”的“應(yīng)用到”姿態(tài)為“R45”，然后，單擊右下方“過(guò)濾器”右側(cè)工具條上的“入口”按鈕，即可把“入口”參數(shù)顯示在“過(guò)濾器”列表中，拖動(dòng)變量“in_bPOS”到“值表達(dá)式”的編輯框中。5）依照同樣操作，設(shè)置操作“mtp_action2”的“應(yīng)用到”姿態(tài)為“HOME”，然后，“值表達(dá)式”先輸入“NOT”，然后再拖入“bPOS”變量。6）單擊標(biāo)簽“概述”，查看所有設(shè)置。然后單擊“應(yīng)用”按鈕，再關(guān)閉該對(duì)話(huà)框。此時(shí)，外部輸出信號(hào)觸發(fā)自能組件操作動(dòng)作的信號(hào)鏈為“TwoBlocks_in_bPOS”→“in_bPOS”→“mpt_action1（輸入為T(mén)時(shí)）或者mpt_action2（輸入為F時(shí)）”。04.智能組件建模2．仿真資源邏輯行為1）單擊快速菜單命令“保存研究”，或者按<Ctrl+S>快捷鍵保存研究。04.智能組件建模2）執(zhí)行主菜單命令“主頁(yè)”→“研究”→“生產(chǎn)線(xiàn)仿真模式”，把ProcessSimulate的工作模式由“標(biāo)準(zhǔn)模式”切換到“生產(chǎn)線(xiàn)仿真模式”。

3）執(zhí)行主菜單指令“視圖”→“屏幕布局”→“查看器”→“信號(hào)查看器”，即可打開(kāi)“信號(hào)查看器”列表。4）執(zhí)行主菜單指令“視圖”→“屏幕布局”→“仿真面板”，即可打開(kāi)“仿真面板”。04.智能組件建模5）在圖3-95的“信號(hào)查看器”中，選中變量“TwoBlocks_in_bPOS”，然后單擊“仿真面板”左上方工具條命令“添加信號(hào)到查看器”，然后展開(kāi)下方的研究，即可看到該信號(hào)（TwoBlocks_in_bPOS）出現(xiàn)在“仿真面板”的列表中。6）在“仿真面板”中，勾選信號(hào)行中的“強(qiáng)制”選項(xiàng)，單擊主界面下方“序列編輯器”中的“正向播放運(yùn)行”，即可進(jìn)入仿真狀態(tài)。04.智能組件建模7）鼠標(biāo)單擊變量的“強(qiáng)制值”，改變“TwoBlocks_in_bPOS”變量的值為“F”，方塊的姿態(tài)就轉(zhuǎn)換為“HOME”。單擊改變其值為“T”，方塊的姿態(tài)為“R45”。04.智能組件建模8）單擊主界面下方“序列編輯器”中的“暫停仿真”，即可結(jié)束仿真狀態(tài)。9）執(zhí)行主菜單命令“主頁(yè)”→“研究”→“標(biāo)準(zhǔn)模式”，把ProcessSimulate的工作模式由“生產(chǎn)線(xiàn)仿真模式”切換到“標(biāo)準(zhǔn)模式”，在隨后出現(xiàn)的保存提示中單擊“是”，切換到標(biāo)準(zhǔn)模式。04.智能組件建模3．添加姿態(tài)傳感器1）選中對(duì)象“TwoBlocks”，執(zhí)行主菜單命令“控件”→“資源”→“編輯邏輯資源”，打開(kāi)“資源邏輯行為編輯器”。04.智能組件建模2）單擊標(biāo)簽“參數(shù)”，按照?qǐng)D示添加“關(guān)節(jié)值傳感器”，并命名為“jvs_HOME”。3）設(shè)置“jvs_HOME”的“傳感器類(lèi)型”為“Pose”，選擇“HOME”姿態(tài)，“類(lèi)型”為“范圍”，“傳感器容差”為“-2～2”。4）設(shè)置“jvs_R45”的“傳感器類(lèi)型”為“Pose”，選擇“R45”姿態(tài)，“類(lèi)型”為“范圍”，“傳感器容差”為“-2～2”，單擊“應(yīng)用”按鈕。5）單擊標(biāo)簽“出口”，按照?qǐng)D示分別添加2個(gè)BOOL變量“ex_bHome”與“ex_bR45”，并為這兩個(gè)輸出變量創(chuàng)建與外部設(shè)備相連接的“Input（外部設(shè)備的輸入型）”信號(hào)“TwoBlocks_ex_bHome”與“TwoBlocks_ex_bR45”。04.智能組件建模6）編輯信號(hào)“ex_bHome”的“值表達(dá)式”為“jvs_HOME”，即“關(guān)節(jié)值傳感器”的狀態(tài)最終表現(xiàn)在外部設(shè)備的輸入端信號(hào)上。7）依照同樣操作編輯“ex_bR45”信號(hào)。8）此時(shí)標(biāo)簽“概述”下的頁(yè)面顯示如圖，單擊“確定”按鈕關(guān)閉。04.智能組件建模9）依照前述方法，先保存研究，再轉(zhuǎn)換到“生產(chǎn)線(xiàn)仿真模式”，然后打開(kāi)“信號(hào)查看器”與“控制面板”，把信號(hào)“TwoBlocks_ex_bHome”與“TwoBlocks_ex_bR45”添加到“控制面板”中。10）單擊“正向播放運(yùn)行”，強(qiáng)制改變變量“TwoBlocks_in_bPOS”為F或者T，觀察外部連接信號(hào)的狀態(tài)變化：04.智能組件建模當(dāng)“TwoBlocks_in_bPOS”為“F”時(shí)，外部連接信號(hào)“TwoBlocks_ex_bHome”為“T”、“TwoBlocks_ex_bR45”為“F”。11）當(dāng)“TwoBlocks_in_bPOS”為“T”時(shí)，方塊就會(huì)由“HOME”姿態(tài)運(yùn)動(dòng)到“R45”姿態(tài)，外部連接信號(hào)“TwoBlocks_ex_bHome”為“F”、“TwoBlocks_ex_bR45”為“T”。04.智能組件建模知識(shí)拓展

3.301.智能組件概述目錄CONTENTS02.創(chuàng)建復(fù)合設(shè)備智能組件是指擁有自身控制器和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組件資源。知識(shí)拓展1.智能組件概述

復(fù)合設(shè)備是由若干個(gè)設(shè)備組合而成的，它和常規(guī)設(shè)備相似，也是由機(jī)構(gòu)、關(guān)節(jié)和坐標(biāo)構(gòu)成，大多“運(yùn)動(dòng)學(xué)”功能都能使用。知識(shí)拓展2.創(chuàng)建復(fù)合設(shè)備單元小結(jié)

3.4介紹了資源設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模方法，內(nèi)容包括：1）運(yùn)動(dòng)學(xué)建?；A(chǔ)與資源編輯器的使用。2）旋轉(zhuǎn)軸、移動(dòng)軸、隨動(dòng)軸、曲柄機(jī)構(gòu)、智能組件等的創(chuàng)建方法。單元小結(jié)工業(yè)機(jī)器人

數(shù)字化工藝仿真

與虛擬調(diào)試ProcessSimulate

and

VirtualCommissioning

ofIndustrialRobots單元四

工業(yè)機(jī)器人及附加設(shè)備資源建模

4相關(guān)知識(shí)

4.101.機(jī)器人相關(guān)概念目錄CONTENTS02.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)1）“機(jī)器人”是能夠執(zhí)行逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)的任何運(yùn)動(dòng)設(shè)備，是運(yùn)動(dòng)鏈末端帶有工具中心點(diǎn)坐標(biāo)系（TCPF）的裝置，它能夠運(yùn)動(dòng)到某個(gè)姿勢(shì)或某個(gè)位置。2）工具坐標(biāo)系TOOLFRAME：是將工具安裝到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)末端默認(rèn)位置的坐標(biāo)系。3）工具中心點(diǎn)坐標(biāo)系TCPF：是ToolCenterPointFrame的簡(jiǎn)稱(chēng)，TCPF最初位于運(yùn)動(dòng)鏈的末端，最終往往被設(shè)定到機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)軸的工具上預(yù)定的位置，TCPF包含該位置處的坐標(biāo)軸方向。故當(dāng)機(jī)器人移動(dòng)到目標(biāo)位置時(shí)，是指TCPF被移動(dòng)到的目標(biāo)位置，并且包含了TCPF到目標(biāo)位置點(diǎn)處的坐標(biāo)方向。4）基準(zhǔn)坐標(biāo)系BASEFRAME：一般處于機(jī)器人基座的正中心，當(dāng)安裝機(jī)器人的時(shí)候，此坐標(biāo)常常作為安裝參考坐標(biāo)。01.機(jī)器人相關(guān)概念1.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)與其他設(shè)備一樣，在ProcessSimulate中，描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)需要借助于連桿、運(yùn)動(dòng)軸、運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)與“運(yùn)動(dòng)學(xué)樹(shù)”等概念，下面就介紹一下這些概念。1）連桿：也被稱(chēng)為連桿剛體，是零部件中保持相對(duì)固定的一組實(shí)體。它是運(yùn)動(dòng)鏈的基本非運(yùn)動(dòng)段。其默認(rèn)名稱(chēng)常以L(fǎng)NK開(kāi)頭，如LNK1、LNK2、LNK3等。2）關(guān)節(jié)：

是運(yùn)動(dòng)鏈的基本運(yùn)動(dòng)段，它由2個(gè)連桿和一個(gè)軸組成。關(guān)節(jié)定義了兩個(gè)連桿相對(duì)于軸的運(yùn)動(dòng)。通常默認(rèn)名稱(chēng)以字母J開(kāi)頭，如J1、J2、J3等。通常情況下，關(guān)節(jié)有兩種類(lèi)型的接頭，分別是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（Revolutejoint）和移動(dòng)關(guān)節(jié)（Prismaticjoint）。其中，繞軸旋轉(zhuǎn)是使用右手規(guī)則來(lái)確定繞軸旋轉(zhuǎn)的正方向，移動(dòng)關(guān)節(jié)則是沿軸向移動(dòng)的方向。3）運(yùn)動(dòng)學(xué)樹(shù)：

運(yùn)動(dòng)學(xué)樹(shù)的順序由關(guān)節(jié)和連桿的關(guān)系確定，父鏈接在子鏈接之前按順序排列，當(dāng)父鏈接移動(dòng)時(shí)，子鏈接跟隨父鏈接移動(dòng)。

02.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)2.關(guān)節(jié)的相關(guān)性在ProcessSimulate中，關(guān)節(jié)有獨(dú)立關(guān)節(jié)與從屬關(guān)節(jié)之分，從屬關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)依賴(lài)于其他關(guān)節(jié)。機(jī)器人有一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)（三個(gè)關(guān)節(jié)取決于第四個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)）?，F(xiàn)考察關(guān)節(jié)J1和J2：一開(kāi)始，兩個(gè)關(guān)節(jié)都以0度開(kāi)始，當(dāng)關(guān)節(jié)J2依賴(lài)于J1的時(shí)候，如果將J1移動(dòng)到30度，那么就會(huì)同時(shí)將J2移動(dòng)到-30度；假設(shè)J2不依賴(lài)于J1，則將J1移動(dòng)到30不會(huì)影響J2的值（使其保持在0度）。02.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)02.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)3.可變關(guān)節(jié)限位（1）可變關(guān)節(jié)限位概念

當(dāng)一個(gè)關(guān)節(jié)的限位不是恒定的，而是根據(jù)其他關(guān)節(jié)的姿勢(shì)而變化時(shí)，該關(guān)節(jié)被稱(chēng)為具有可變的關(guān)節(jié)限位。為了保持從屬關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)限制，機(jī)器人系統(tǒng)允許用戶(hù)根據(jù)另一個(gè)關(guān)節(jié)修改從屬關(guān)節(jié)的范圍，從而避免碰撞到自身和外部圍欄等機(jī)器人工作站環(huán)境中的其他設(shè)備。（2）可變關(guān)節(jié)極限圖

在典型的機(jī)器人本體例子中，關(guān)節(jié)J3的限制往往取決于關(guān)節(jié)J2的值（這意味著J2的限制取決于J3的值）。02.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)

如果以關(guān)節(jié)J2的值作為橫坐標(biāo)，關(guān)節(jié)J3的值作為縱坐標(biāo)，那么