《机器人生产线虚拟调试技术》 课件 -项目一 认识数字化生产线虚拟调试技术

项目一认识数字化生产线虚拟调试技术@常州科教城管理委员会()《机器人生产线虚拟调试技术》CONTENTS任务一初识数字化产线设计平台项目一认识数字化生产线虚拟调试技术项目引入0

1项目描述02项目目标03项目分析04任务二ProcessSimulate软件界面操作任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施项目引入近年来，随着建模与仿真、虚拟现实、物联网、云边协同以及人工智能等技术的发展，数字化生产线虚拟调试技术已经在工业中得到了充分的应用。本项目重点介绍了虚拟调试的概念以及应用场景、ProcessSimulate界面操作等内容。通过本项目学习,读者将了解虚拟调试流程、ProcessSimulate软件界面操作基本使用方法。3项目描述您非常荣幸成为智能制造企业的一名新员工进入到公司。设计部为了提升公司智能制造的数字化能力，缩短项目周期，控制好企业的项目成本，准备采用虚拟调试技术来面对市场竞争压力，达到降本增效的效果。现公司安排您调研虚拟调试技术以及相应的工业软件ProcessSimulate并初步了解软件的基本应用。4本项目要求了解虚拟调试流程、ProcessSimulate软件界面操作基本使用方法。项目目标5了解虚拟调试的概念；了解虚拟调试的优势；了解Tecnomatix的功能和用途；能打开ProcessSimulate文件；能设置根目录；通过资源学习，养成自主学习的自律习惯；通过项目实施，养成精益求精、追求卓越的工匠品质；通过组内合作，提高团队协作及有效沟通能力。知识目标能力目标素质目标了解ProcessSimulate的功能；熟悉ProcessSimulate的格式类型；熟悉ProcessSimulate界面组成及用途。能设置ProcessSimulate初始化界面；能播放和保存项目。项目分析6展示的项目通过网络了解生产线虚拟调试技术，调研智能制造企业关于虚拟调试技术的应用，了解生产线虚拟调试技术的特点和应用。通过软件操作，初步掌握ProcessSimulate软件的文件类型、软件打开、保存的方法等操作。TASKONE任务一初识数字化产线设计平台任务描述|任务分析|知识链接|任务实施本任务是认识数字化产线设计平台，通过调研和学习了解生产线虚拟调试技术的概念和应用场景，认识常用的数字化产线设计平台。根据所学内容，结合智能制造企业数字化转型升级的情况开展虚拟调试技术应用调研并完成调研报告。任务描述8任务分析首先读者通过学习知识链接的内容初步熟悉虚拟调试技术及其应用场景，通过网络调研以及实际走访企业，深入了解生产线虚拟调试技术的特点和应用场景，在此基础上完成给定模板的调研报告，巩固认识生产线虚拟调试技术。知识链接101.虚拟调试的概念传统的生产设备调试是非常耗时费力的，这其中重要原因是设备调试只能在生产线安装完成后才能开始，一旦发现设计缺陷，就得等待设备重新设计、生产、安装后调试，不仅浪费调试时间也增加了设计成本。随着中国工业化水平的不断提升、控制技术的不断发展，大型工程项目的建设、产品的研制越来越多，竞争日趋激烈，对于项目的研制周期、产品可靠性、系统安全等方面提出了越来越高的要求，传统的设备调试方法已经不能适应生产的要求。一、虚拟调试知识链接111.虚拟调试的概念越来越多的公司使用数字孪生技术进行虚拟调试。数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，借助历史数据、实时数据以及算法模型等，模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程的技术手段。虚拟调试是数字孪生的典型应用，把真实环境下的调试过程转移到虚拟世界中，对虚拟产线模型进行调试，从而实现复杂系统的调试。通过虚拟调试能够检验生产线的布局是否合理，机器人路径是否优化，生产线节拍是否合理，虚拟调试中所用的机器人程序、生产线控制程序可以与真实场景无缝对接。一、虚拟调试知识链接121.虚拟调试的概念虚拟调试可以在项目最初期的设计阶段就开始。由于所有设备部件都存在于搭建的仿真模型中，工程师可以使用不同的PLC编程软件控制虚拟场景，进行快速调试。工程师也可以将PLC或者HMI设备实物连接到仿真模型，通过物理PLC或HMI设备控制仿真模型。一、虚拟调试PLC软件控制虚拟模拟场景知识链接132.虚拟调试的优势虚拟调试可以模拟仿真生产线的整个生产过程，包括机器人的控制与仿真、非标自动化设备的装配动作仿真、PLC的通信与仿真、人机协同控制等，虚拟调试提高了效率，降低了成本，保证了安全，增强了创新力。一、虚拟调试知识链接142.虚拟调试的优势提高了效率：传统的自动化系统集成过程中产品设计和工艺规划是串行动作，使用虚拟调试的手段开展自动化系统集成过程中产品设计和工艺规划是并行动作，支持多人协同工作，明显效率高于传统模式。降低了成本：传统模式下一旦设计缺陷，需要重新设计、生产、采购、组装才能调试，浪费了大量人力、物力，而虚拟调试可以提前预知问题，减少损耗。一、虚拟调试知识链接152.虚拟调试的优势保证了安全：传统模式现场调试时，因设计缺陷或者人员不当操作因素，容易引发事故，通过虚拟调试，在虚拟场景中对机器人、自动化设备进行仿真验证确保了人员安全，也保证了设备安全。增强创新力：通过虚拟调试技术，在一个软件平台下，让机械设计、自动化、电子电气设计和过程控制集成在一起，可以同步协作、完整传递数据，打破在创新道路上，技术不能融通的壁垒。在原有数字化生产线基础上迭代新的产线也比较便捷，促进了创新。一、虚拟调试知识链接161.Tecnomatix的概述Tecnomatix是一个集成式的数字化制造解决方案软件，它将工艺规划布局设计、生产工艺过程仿真验证及制造执行与产品设计联系起来，从而实现了规划部门、产品研发部门、生产工程部门和生产车间各部门之间的高度信息共享及并行协同作业。二、虚拟调试设计平台Tecnomatix知识链接172.Tecnomatix的功能和用途Tecnomatix数字化制造解决方案软件能够在三维虚拟环境下进行制造工艺过程设计，仿真验证产品制造工艺的可行性，分析新生产线系统的能力并进行优化，企业在生产线规划阶段就可以发现潜在的问题并加以解决，从而避免时间和资金的浪费。这对企业缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低开发和生产成本、降低决策风险都是非常重要的。作为SiemensIndustrySoftware公司提供的数字化制造解决方案Tecnomatix软件的一个组件，ProcessSimulate软件包括装配仿真、人因仿真、机器人仿真及离线编程等诸多功能，能够实现从工厂布局仿真验证到生产线布局仿真验证，再到单个工位的仿真验证和优化。Tecnomatix软件广泛应用于汽车、高科技电子、航空航天、造船、装备制造、食品饮料、物流、机场、港口等行业，拥有数量众多的客户群体。二、虚拟调试设计平台知识链接183.Tecnomatix的发展历程Tecnomatix公司原本是以色列的一家公司，成立于1983年，从成立之初就致力于帮助企业优化生产制造流程，并在20世纪80年代中期率先推出了机器人模拟和离线编程的解决方案。20世纪90年代，第一次使生产制造企业实现了从产品设计、验证到制造过程优化的全数字虚拟工作环境，给企业带来了难以估量的经济效益和社会效应，领导了CAPE（ComputerAidedProductionEngineering）革命，成为行业的领导者。二、虚拟调试设计平台知识链接193.Tecnomatix的发展历程2000年，Tecnomatix公司推出了协同制造过程管理的数字化制造eMPower解决方案。该解决方案包括eM—Planner（规划、设计、分析和管理）、eM—Plant（工厂、生产线及生产物流过程仿真及优化）、eM—Human（人机工程分析）、eM—Assembler（产品装配规划与分析）等功能模块。2002年，Tecnomatix公司作为公认的数字化工厂解决方案的领导者，开始与美国UGS公司合作。并于2005年被UGS公司正式收购，成为UGS公司的数字化制造解决2007年5月，随着UGS公司被西门子公司收购，UGS公司也更名为SiemensIndustrySoftware公司。由于西门子公司具有强大的生产制造背景，所以增强了Tecnomatix软件与西门子MES平台SIMATICIT的集成，将生产制造延伸到了制造车间环节。二、虚拟调试设计平台知识链接203.Tecnomatix的发展历程2019年，SiemensIndustrySoftware公司的五大解决方案之一就是Tecnomatix软件（其他四个分别是NX，Teamcenter、PLMComponents.、VelocitySeries），目前Tecnomatix软件的最新版本为17.0。Tecnomatix软件为高科技电子、机械、航空航天、国防、汽车等广大行业的用户提供了以下具体解决方案：工艺规划与管理验证、装配规划与验证、机器人与自动化规划验证、人因仿真验证、工厂设计及验证优化、质量管理。二、虚拟调试设计平台知识链接214.ProcessSimulate软件简介ProcessSimulate（工艺仿真）通常简称为PS，该软件是西门子公司Tecnomatix数字孪生解决方案中的一款仿真软件，用于生产线工艺布局、装配过程仿真、机器人离线仿真、人机工程仿真、半实物虚拟调试等；可提供与控制器完全集成的三维动态环境，用于设计和验证制造流程；支持多个品牌的机器人控制器，如FANUC、ABB、安川、库卡、三菱、NC、松下、UR、埃斯顿等。工程师能在其中创建制造流程序列来仿真真实的过程，并帮助优化生产周期和节拍。二、虚拟调试设计平台知识链接224.ProcessSimulate软件简介在ProcessSimulate软件上，工艺规划人员和工艺仿真工程师可以采用组群工作的方式协同工作，利用计算机仿真的技术手段模拟和预测产品的整个生产制造过程，并把这一过程用三维方式展示出来，从而验证设计和制造方案的可行性，可以提前发现设计和工艺问题，大量节省现场调试时间和工作量，为客户节省了大量时间，提高了工作效率，保证了机器人程序的准确性。这对于缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低开发和生产成本，降低决策风险都是非常重要的。从而保证更高质量的产品被更快地投放市场。二、虚拟调试设计平台任务实施23调研报告通过对虚拟调试技术的学习，我们对数字孪生技术有了初步了解，请通过走访调研应用虚拟调试技术的智能制造企业，完成调研报告虚拟调试技术企业调研表CONTENTS任务一初识数字化产线设计平台项目一认识数字化生产线虚拟调试技术项目引入0

1项目描述02项目目标03项目分析04任务二ProcessSimulate软件界面操作任务描述任务分析知识链接任务实施任务描述任务分析知识链接任务实施TASKTWO任务二ProcessSimulate软件界面操作任务描述|任务分析|知识链接|任务实施本任务是“ProcessSimulate界面操作”，在初步认识ProcessSimulate软件，了解软件组成的前提下，进行软件基础操作。包括欢迎界面的使用、软件界面中的布局、软件基础的设置、项目的运行、设置及保存等。任务描述26任务分析本项目的文件在“.../XM1/RW2”中，在计算机安装好ProcessSimulate软件基础上进行本任务操作，安装步骤见安装视频。项目文件知识链接28ProcessSimulate的文件格式包括“研究”、“研究和修改的组件”、“含已修改组件的研究”、“研究和所有组件”共四种，如图1-37所示。其具体描述如下：(1)研究（*.psz）和修改的组件（*.zip）：包含psz项目文件和修改并结束建模的组件压缩文件。(2)含已修改组件的研究（*.pszx）：包含psz项目文件和修改并结束建模的组件（.cojt）文件。(3)研究和所有组件（*.pszx）：包含pzs项目文件和所有结束建模的组件（.cojt）文件组成的压缩文件。一、ProcessSimulate的文件格式知识链接29“最近的文件”列表最多保留您访问的15个文件，可以清楚看到最近打开的文件及文件所在位置，“系统根目录”可以单击“…”选择设置根目录。可以通过“以标准模式打开”、以生产线仿真模式打开”，“新建研究”等方式打开现有文件。二、欢迎界面1.欢迎使用欢迎使用知识链接30标准模式打开：以标准模式运行当前研究。在序列编辑器中通过建立的动作序列进行时序仿真，也称为基于时间的仿真。生产线仿真模式：以生产线模式运行当前研究。在生产线模式中可以实现虚拟与现实环境的通信并通过外部PLC信号对软件内部设备进行控制实现项目落地前的虚拟调试。新建研究：创建研究（PSZ文件）。二、欢迎界面1.欢迎使用知识链接31“新增功能”界面展示了当前版本更新的新功能、新特性，并且带有独立的说明文档，单击“打开发行说明”可以查看。二、欢迎界面2.新增功能新增功能知识链接32链接到西门子数字工业软件资源，用户可以根据需求查找相关帮助及资料。二、欢迎界面3.实用链接知识链接33通过“选项”可以设置“外观、干涉、图形查看器、性能、运动、仿真、连续、焊接、PLC、断开的”等属性二、欢迎界面4.选项知识链接34“最近的文件”列表最多保留您访问的15个文件，可以清楚看到最近打开的文件及文件所在位置，“系统根目录”可以单击“…”选择设置根目录。可以通过“以标准模式打开”、以生产线仿真模式打开”，“新建研究”等方式打开现有文件。三、主界面1.欢迎使用欢迎使用知识链接35ProcessSimulate软件的主要功能界面三、主界面软件界面知识链接36(1)快速访问工具条：用于设置最常用的功能。该工具栏可以通过定制功能进行指令功能定制。(2)菜单栏：包括文件、主页、视图、建模、机器人、操作、工艺、控件、人体、工具栏共十个菜单功能。(3)标题栏：显示目前软件的版本和当前研究的名称。(4)工具栏：默认情况显示在图像查看器的正中上部，可以通过定制功能在菜单栏中显示。工具栏包括缩放、快速指定视图方向、着色模式切换、显示隐藏、选取点方式、选取级别、通过过滤器类型选择、放置控制器、重定位、位置操控器、测量、修改颜色等功能。(5)搜索命令框：用于快速查询软件中的功能指令。输入关键字，下方会出现相关指令。(6)导航坐标系及方块：用于快速切换视图方向。鼠标单击方块上方显示的英文提示或方块边缘都可以切换视角。三、主界面知识链接37ProcessSimulate软件应用环境中包括文件、主页、视图、建模、机器人、操作、工艺、控件、人体和工具栏共十个菜单项，不同菜单中包含的工具也不尽相同。四、菜单栏知识链接38可以进行打开、新建、保存、另存为、导入和导出等操作，主要子菜单包括最近的文件、断开研究、导入/导出等。四、菜单栏1.文件文件菜单栏知识链接39收集了常用的功能指令，包括查看器、编辑、研究、操作和工具选项卡。四、菜单栏2.主页主页菜单栏知识链接40可以创建、打开多个窗口，可以选择或者建立自己的工作界面布局，可以调整模型显示状态，可以进行渲染等。四、菜单栏3.视图视图菜单栏知识链接41进行模型类别及属性的定义和编辑。主要功能包括建模范围、组件分类、电缆创建、设备布局、几何建模、运动学规划、物理属性、PMI等。四、菜单栏4.建模建模菜单栏知识链接42进行模型类别及属性的定义和编辑。主要功能包括建模范围、组件分类、电缆创建、设备布局、几何建模、运动学规划、物理属性、PMI等。四、菜单栏5.机器人机器人菜单栏知识链接43用于创建和编辑设备及机器人操作。主要功能包括创建操作、添加位置、编辑路径、路径模板、事件、文档等。四、菜单栏6.操作操作菜单栏知识链接44用于机器人焊接、喷涂等类似工艺的规划。主要功能包括规划焊点、焊点分析、弧焊路径编辑、连续特征生成及编辑、喷涂和覆盖范围规划、装配路径规划等。四、菜单栏7.工艺工艺菜单栏知识链接45用于产线中设备电气控制的规划。主要功能包括资源逻辑、传感器、机运线、信号映射、虚拟调试、机器人信号规划、物料流、AGV等。四、菜单栏8.控件控件菜单栏知识链接46用于人体工程学规划和分析。主要功能包括人体建模、姿态规划、人体操作规划、人机工程学分析等。四、菜单栏9.人体人体菜单栏知识链接47由多个主要操作指令构成，一般出现在图形查看器正上方，主要用于软件使用中的操作易用性。四、菜单栏10.工具栏工具栏菜单栏任务实施481.打开项目(1)以管理员身份运行软件运行软件任务实施491.打开项目(2)等待软件启动软件启动任务实施501.打开项目(3)打开“选项”打开选项任务实施511.打开项目(4)选择“断开的”，设置根目录“D:\PD