CN107424468A - 基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法 - Google Patents

基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法 Download PDF

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李海庆
龚自成
袁容
李伟
唐明哲
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Abstract

本发明公开了一种基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法。其包括采集焊接过程中的真实数据，构建电焊机、焊夹及焊件模型，设置焊接运条的方式和路径，分别对不同运条方式进行插值选择，得到自动运条的模拟运行轨迹。本发明使得用户能够模拟现实的焊接工艺中的运条流程并进行学习，模拟过程实现了可视化，可以更好的进行实际项目的拓展与改进。

Description

基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法
技术领域
本发明属于计算机技术在工业制造领域中的应用技术领域，尤其涉及一种基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法。
背景技术
焊接是通过加热或加压(或两者并用)，使用(或不使用)填充材料，使焊件形成原子间结合，从而实现永久性(不可拆卸)连接的一种加工方法。
电焊运条：焊条相对焊缝所做的各种动作的总称，主要是沿焊条轴线的送进、沿焊缝轴线的纵向摆动和横向摆动三种方向上的动作组合。
运条的目的是让焊条能完美地覆盖焊缝，达到焊接目的。
运条的基本要求是保持焊条送进速度与焊条熔化速度相当，太慢会导致电弧长度增加而断弧，太快会导致焊件与焊条接触短路。
常见的运条方式有直线形运条、直线往复运条、锯齿形运条、斜三角形运条、8字形运条、月牙形运条、正圆形运条、斜圆圈形运条，凭经验用于各种不同的焊缝、焊件类型组合。
Unity3D软件是一款多平台场景开发软件，支持多种脚本语言，包括JavaScript、C#、Boo，支持Web Player、PC、ios、Android、Windows Store Apps等平台发布，最初Unity3D主要用于游戏开发领域，其强大的物理引擎与粒子系统，能够很好地仿真现实世界中的场景，使其不仅仅局限于游戏开发领域，在系统仿真、工业设计以及建筑可视化等领域也有较好的应用价值。
发明内容
本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法。
本发明的技术方案是：一种基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法，包括以下步骤：
A、采集焊接过程中的真实数据；
B、采用Unity3D构建电焊机、焊夹及焊件模型；
C、设置焊接运条的方式和路径；
D、分别对不同运条方式进行插值选择，得到自动运条的模拟运行轨迹。
进一步地，所述步骤A中焊接过程中的真实数据具体包括手工电弧焊中焊件的尺寸，焊条角度以及在各种运条情况下不同的运条路径轨迹。
进一步地，所述步骤C设置焊接运条的方式和路径具体为设置平焊中的直线形运条的起始点与终点，同时在路径上设置多个路径点将焊夹与焊条作为父子物体，其中焊夹作为父物体，焊条作为子物体，移动焊夹，使得焊条末端位置处于起始点。
进一步地，所述步骤C设置焊接运条的方式和路径具体为设置平焊中的斜圆圈形运条的起始点与终点，同时在路径上设置多个路径点将焊夹与焊条作为父子物体，其中焊夹作为父物体，焊条作为子物体，移动焊夹，使得焊条末端位置处于起始点。
本发明的有益效果是：本发明通过采集焊接过程中的真实数据，构建Unity3D构建电焊机、焊夹及焊件模型，再通过设置焊接运条的方式和路径，分别对不同运条方式进行插值选择，得到自动运条的模拟运行轨迹，使得用户能够模拟现实的焊接工艺中的运条流程并进行学习，模拟过程实现了可视化，可以更好的进行实际项目的拓展与改进。
附图说明
图1是本发明的基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法的流程示意图。
图2是本发明实施例中Dotween Path界面示意图。
图3是本发明实施例中直线形运条模拟示意图。
图4是本发明实施例中斜圆圈形运条模拟示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明的基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法的流程示意图。一种基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法，包括以下步骤：
A、采集焊接过程中的真实数据；
B、采用Unity3D构建电焊机、焊夹及焊件模型；
C、设置焊接运条的方式和路径；
D、分别对不同运条方式进行插值选择，得到自动运条的模拟运行轨迹。
在步骤A中，本发明收集手工电弧焊中焊件的尺寸，结合真实条件下焊条角度以及运条方法，进行实际模拟。针对于具体的实验，需收集在各种运条情况下不同的运条路径轨迹。通过收集实验数据，分析实验过程，根据需求设计系统框架，为系统成功开发做前期准备工作。
在步骤B中，本发明选择3ds max软件与Solid Works软件配合进行零部件建模，然后将Solid Works建立的模型以.SAT格式输出，导入3ds max中修改格式以.FBX格式导入Unity3D中；并且再导入Dotween插件，并导入Dotween Path脚本。如图2所示，为本发明实施例中Dotween Path界面示意图。
在步骤C中，本发明以平焊中的直线形运条为例，设置起始点与终点，将焊夹与焊条作为父子物体，其中焊夹作为父物体，焊条作为子物体，移动焊夹，使得焊条末端位置处于起始点。
在Dotween Path脚本面板中进行设置：Duration为运行的时间，将其设置为5秒，在符合实际运条时间的前提下，加快运条速度，使得使用人员更好更直观的观察运条轨迹。
Tween Options中Ease设置为Linear，保证在自动焊接运行中运行速度为匀速进行。
Path Tween Options中Path Type设置为Linear，保证运行轨迹为直线，如图3所示，为本发明实施例中直线形运条模拟示意图。
以平焊中的斜圆圈形运条为例，设置起始点与终点，同时在路径上设置多个路径点将焊夹与焊条作为父子物体，其中焊夹作为父物体，焊条作为子物体，移动焊夹，使得焊条末端位置处于起始点。
在Dotween Path脚本面板中进行设置：Duration为运行的时间，将其设置为12秒，在符合实际运条时间的前提下，加快运条速度，使得使用人员更好更直观的观察运条轨迹。
Tween Options中Ease设置为Linear，保证在自动焊接运行中运行速度为匀速进行。
在步骤D中，本发明在Path Tween Options中Path Type设置为Catmull Rom，Pathresolution进行插值设置为10，保证运行轨迹为平滑的曲线。如图4所示，为本发明实施例中斜圆圈形运条模拟示意图。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、采集焊接过程中的真实数据；
B、采用Unity3D构建电焊机、焊夹及焊件模型；
C、设置焊接运条的方式和路径；
D、分别对不同运条方式进行插值选择，得到自动运条的模拟运行轨迹。
2.如权利要求1所述的基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法，其特征在于，所述步骤A中焊接过程中的真实数据具体包括手工电弧焊中焊件的尺寸，焊条角度以及在各种运条情况下不同的运条路径轨迹。
3.如权利要求1所述的基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法，其特征在于，所述步骤C设置焊接运条的方式和路径具体为设置平焊中的直线形运条的起始点与终点，同时在路径上设置多个路径点将焊夹与焊条作为父子物体，其中焊夹作为父物体，焊条作为子物体，移动焊夹，使得焊条末端位置处于起始点。
4.如权利要求1所述的基于Unity3D的焊接仿真自动运条模拟方法，其特征在于，所述步骤C设置焊接运条的方式和路径具体为设置平焊中的斜圆圈形运条的起始点与终点，同时在路径上设置多个路径点将焊夹与焊条作为父子物体，其中焊夹作为父物体，焊条作为子物体，移动焊夹，使得焊条末端位置处于起始点。
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