CN108132658A - 一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统,包括3D虚拟模块、模拟仿真模块、连接机器人控制器模块,所述的3D虚拟模块将生产线的标准设备和非标准设备进行全局布置;所述的模拟仿真模块规划机器人运动轨迹和非标工装运动轨迹;所述的模拟仿真模块通过连接机器人控制器模块与机器人控制器连接,将规划后的机器人运动轨迹送入机器人控制器中,所述的机器人控制器控制机器人按照规划轨迹联动查看是否存在干涉。本发明的优点在于:提前验证生产线是否满足要求,对生产线的程序和布置提前进行调试,大大的缩短了焊装生产线集成时间,符合现场市场对白车身开发时间越来越短的要求;及早发现程序的问题和差错;缩短生产线生产准备时间。
Description
技术领域
本发明涉及自动化生产线领域,特别涉及一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统及方法
背景技术
随着汽车行业飞速发展,白车身的开发周期和成本要求越来越高,人工编程后现场直接使用可能产生的后果:①机器人与机器人相撞;②设备与设备相撞;③设备与机器人相撞;④设备伤人等;产生上述事件的原因:a编程人员没有彻底理解生产线的工艺;b编程人员能力不足;c编程人员疏忽导致;所有新建的生产线常常故障率较高,尤其在刚投入生产的时候。目前制作一条自动化生产线,集成时间占的比率最大。主要是编程人员需要考虑各种情况下,生产线出现的情况。与之相比,经过虚拟试生产后的程序,现场故障率极低;虚拟试生产技术能够:①及早验证整个生产线的功能;②及早发现程序的问题和差错;③缩短生产线生产准备时间;④破坏性试验;虚拟试生产技术是未来发展的主流方向,越来越受到关注。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统及方法,以提高了编程人员编程准确率,缩短生产线生产准备时间,节约集成成本,缩短了白车身开发周期。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统,包括3D虚拟模块、模拟仿真模块、连接机器人控制器模块,所述的3D虚拟模块将生产线的标准设备和非标准设备进行全局布置;所述的模拟仿真模块规划机器人运动轨迹和非标工装运动轨迹;所述的模拟仿真模块通过连接机器人控制器模块与机器人控制器连接,将规划后的机器人运动轨迹送入机器人控制器中,所述的机器人控制器控制机器人按照规划轨迹联动查看是否存在干涉。查看确认运动轨迹是否顺畅圆滑。
还包括信号创建模块,所述的信号创建模块用于在电脑中创建虚拟信号,虚拟信号用于控制机器人或非标工装进行运动。
该系统还包括连接物理PLC模块,所述的连接物理PLC模块与电脑连接,用于将编写好的控制程序与虚拟信号结合,控制机器人或非标工装运动,以验证编程是否存在漏洞。
所述的3D虚拟模块将生产线的标准设备和非标准设备进行全局布置后判断全局布置中设备间、设备与厂房立柱间是否有干涉。
机器人运动轨迹为机器人起始点、机器人过渡点、机器人作业点最后回到起始点形成的闭环轨迹。
一种汽车焊装生产线虚拟试生产方法,包括
CAD环境创建:根据白车身工艺和技术参数,确定机器人、焊钳数量、机器人与工装夹具的位置信息,形成初步的布局图;
虚拟3D环境生产:将初步形成的2D创建的布局图导入到3D虚拟环境中,将各个设备分别调入,形成虚拟的3D环境,查看静态下各设备间、设备与厂房之间是否有干涉;
模拟仿真:在虚拟的3D环境中,规划机器人的轨迹,规划完毕后,将机器人进行联动,查看机器人间的干涉区;规划非标设备的轨迹,设置非标设备按照规划的轨迹运动。
信号创建模块在电脑中创建虚拟信号,用于在虚拟信号被激活后,机器人或非标工装工作;
生产线的逻辑控制程序与电脑连接,逻辑控制程序按预设逻辑激活虚拟信号,以控制机器人、非标工装运动,查看机器人的运动、非标工装的运动的先后次序是否符合工艺要求。
破坏验证:在生产线正常生产情况下,人为增加异常情况,验证生产线是否停机保护。
在机器人联动中存在机器人间的干涉区,调节设备间的相对位置,得出机器人的最优轨迹,将机器人及设备的相关参数进行设置。
汽车白车身工艺及技术参数包括焊点数量、车身分总成的大小、生产节拍、车身分总成的传送方式等。
本发明的优点在于:提前验证生产线是否满足要求,对生产线的程序和布置提前进行调试,大大的缩短了焊装生产线集成时间,符合现场市场对白车身开发时间越来越短的要求;及早验证整个生产线的功能;及早发现程序的问题和差错;缩短生产线生产准备时间;破坏性试验,验证生产线是否能够按照预设停机保护。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
图1为本发明虚拟试生产系统结构原理图。
具体实施方式
下面对照附图,通过对最优实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统包括:3D虚拟模块、模拟仿真模块、连接机器人控制器模块、信号创建模块、连接物理PLC模块。
3D虚拟模块是将生产线的标准设备和非标工装进行合理布置,体现生产线的全局;
模拟仿真模块是轨划机器人运动轨迹和非标工装运动轨迹;
连接机器人控制器模块是将生产好的机器人轨迹与真实的机器人控制器进行连接,在真实的机器人控制器运行机器人轨迹,使机器人的轨迹精度更高。
信号创建模块是在电脑中创建虚拟信号,一旦这个虚拟信号被激活,机器开始工作或者非标工装开始动作;
连接物理PLC模块是将生产线逻辑控制程序与电脑相连,将程序员编写好的程序与电脑里面虚拟信号相结合,验证生产线的程序编写的是否有漏洞。
虚拟试生产技术一般包含以下几步:
⑴CAD环境创建;
⑵虚拟3D环境生产;
⑶模拟仿真;
⑷信号创建;
⑸连接物理PLC;
⑹破坏验证;
CAD环境创建
根据白车身工艺及相关的技术参数(如:焊点数量、车身分总成的大小、生产节拍、车身分总成的传送方式等),确定机器人、焊钳数量、机器人与工装夹具的大致位置等相关信息。形成初步的布局图,初步的布局图要尽量避免设备间干涉,设备与厂方立柱之间的干涉等。
虚拟3D环境生产
虚拟3D环境生产是直接将2D创建的布局图导入3D模拟环境中,将各个设备分别调入,形成虚拟的3D环境。进一步查看静态下的设备间、设备与厂房之间是否有干涉;
模拟仿真在虚拟的3D环境中,规划机器人的轨迹,如:机器人起始点、机器人过渡点以及机器人作业点,最后回到起初点,使机器人轨迹形成一个闭环。规划完毕后,将机器人进行联动,查看机器人间的干涉区,合理的挪动设备间的相对位置,分析出每台机器人的最优轨迹。机器人按照这样的轨迹进行运动效率是最高的。最后将机器人及设备的相关参数进行设置。分析非标设备的运动原理,设置非标设备按照规划的路径进行运动。
信号创建模块是在电脑中创建虚拟信号,如:非标工装夹爪的打开和关闭都分别创建虚拟信号,主要我们触发虚拟信号,非标工装的夹爪就会打开或者关闭;
连接物理PLC模块是将生产线逻辑控制程序与电脑相连,将程序员编写好的程序与电脑里面虚拟信号相连接,机器人的运动、非标工装的运动的先后次序是否符合工艺要求。
破坏验证是特殊情况下试验,如:生产线在正常生产的情况下,维修人员将安全门打开,验证机器人是否停止工作。A/B台机器人交叉作业时,A机器人先运动,B机器人才能运动。验证A机器人出现故障,B机器人是否回运动。
综上虚拟试生产技术就是将生产线程序调试提前到项目前期进行。这样可以避免现场碰撞风险,对生产系统进行虚拟运动以及场景预演。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统,其特征在于:包括3D虚拟模块、模拟仿真模块、连接机器人控制器模块,所述的3D虚拟模块将生产线的标准设备和非标准设备进行全局布置;所述的模拟仿真模块规划机器人运动轨迹和非标工装运动轨迹;所述的模拟仿真模块通过连接机器人控制器模块与机器人控制器连接,将规划后的机器人运动轨迹送入机器人控制器中,所述的机器人控制器控制机器人按照规划轨迹联动查看是否存在干涉。
2.如权利要求1所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统,其特征在于:还包括信号创建模块,所述的信号创建模块用于在电脑中创建虚拟信号,虚拟信号用于控制机器人或非标工装进行运动。
3.如权利要求2所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统,其特征在于:该系统还包括连接物理PLC模块,所述的连接物理PLC模块与电脑连接,用于将编写好的控制程序与虚拟信号结合,控制机器人或非标工装运动,以验证编程是否存在漏洞。
4.如权利要求1所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统,其特征在于:所述的3D虚拟模块将生产线的标准设备和非标准设备进行全局布置后判断全局布置中设备间、设备与厂房立柱间是否有干涉。
5.如权利要求1所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产系统,其特征在于:机器人运动轨迹为机器人起始点、机器人过渡点、机器人作业点最后回到起始点形成的闭环轨迹。
6.一种汽车焊装生产线虚拟试生产方法,其特征在于,包括
CAD环境创建:根据白车身工艺和技术参数,确定机器人、焊钳数量、机器人与工装夹具的位置信息,形成初步的布局图;
虚拟3D环境生产:将初步形成的2D创建的布局图导入到3D虚拟环境中,将各个设备分别调入,形成虚拟的3D环境,查看静态下各设备间、设备与厂房之间是否有干涉;
模拟仿真:在虚拟的3D环境中,规划机器人的轨迹,规划完毕后,将机器人进行联动,查看机器人间的干涉区;规划非标设备的轨迹,设置非标设备按照规划的轨迹运动。
7.如权利要求6所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产方法,其特征在于:还包括,信号创建模块在电脑中创建虚拟信号,用于在虚拟信号被激活后,机器人或非标工装工作;
生产线的逻辑控制程序与电脑连接,逻辑控制程序按预设逻辑激活虚拟信号,以控制机器人、非标工装运动,查看机器人的运动、非标工装的运动的先后次序是否符合工艺要求。
8.如权利要求6或7所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产方法,其特征在于:还包括破坏验证,在生产线正常生产情况下,人为增加异常情况,验证生产线是否停机保护。
9.如权利要求7所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产方法,其特征在于:在机器人联动中存在机器人间的干涉区,调节设备间的相对位置,得出机器人的最优轨迹,将机器人及设备的相关参数进行设置。
10.如权利要求6所述的一种汽车焊装生产线虚拟试生产方法,其特征在于,汽车白车身工艺及技术参数包括焊点数量、车身分总成的大小、生产节拍、车身分总成的传送方式。
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