CN115270402A - 基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机电教学技术领域，公开了基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，S1：将模拟目标需要的3D模型对应数字孪生仿真软件导入，并结合数字孪生仿真软件进行3D模型处理；S2：通过客户端连接PLC，通过读取其中变量使得数字孪生仿真软件和PLC的通讯和数据交换，进而通过数字孪生仿真软件的仿真模型进行逻辑运动。通过虚拟仿真的方式，通过数字孪生仿真软件结合3D模型完成装置的搭建，并分别结合PLC编程、软件开发工具包、触摸屏和模型搭建，完成对PLC编程控制成果、机器人控制、触摸屏控制和机械装调，有利于避免不会出现真实设备中损坏的损失，学员可以大胆试验，对教学的效果有很大的提升，降低大部分的资源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及机电教学技术领域，具体为基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法。
背景技术
虚拟仿真：仿真技术，或称为模拟技术，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。虚拟仿真实际上是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统；此种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是构想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。
目前在教学实训中，由于学员对设备或技术的不熟练以及对数据不够敏感，对设备中数据范围缺乏明显的概念，即对数据缺乏一定判断性，而错误的数据已经操作不够线束，可能会损伤学员的人身安全或设备安全事故，而设备造价高，制作成本大，且反复尝试对设备会消耗大量能源，形成资源浪费。
因此，我们提供基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，根据不同生产线或加工设备的缩略版教学仪器，进行数字孪生仿真开发，在电脑中进行虚拟仿真，实时模拟出真实设备的运行情况，其中包括物料的运输，物料的组装，机器人的运行，产品的工艺处理，产品的打包和分类，合格产品的检查等，通过虚拟仿真不会出现真实设备中损坏的损失，学员可以大胆试验各种数据，对教学的效果有很大的提升，降低大部分的资源消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，解决了背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法：
S1：将模拟目标需要的3D模型对应数字孪生仿真软件导入，并结合数字孪生仿真软件进行3D模型处理；
S2：通过客户端连接PLC，通过读取其中变量使得数字孪生仿真软件和PLC的通讯和数据交换，进而通过数字孪生仿真软件的仿真模型进行逻辑运动；
S3：通过客户端连接软件开发工具包，再连接机器人虚拟示教器，进而使得虚拟示教器和数字孪生仿真软件之间完成通讯，再将示教器的变量输入客户端，再由数字孪生仿真软件通过客户端读取软件开发工具包的数据，软件开发工具包再对示教器的数据完成数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，进而数字孪生仿真软件内的机器人模型运动；
S4：在触摸屏编程软件内搭建触摸屏和PLC之间的连接，再对触摸屏的程序进行编写，将plc的io点对应，通过PLC的运行，远程监控和操作PLC设备；
S5：通过将机械模型导入数字孪生仿真软件，通过将机械模型完成装配，并对其机械装调模拟；
S6：根据数字孪生仿真软件内数据参数进行上机实操。
作为本发明的一种优选实施方式，在模型搭建过程中需要增加模型的运动属性，以及模型的传感器的信号和检测途径。
作为本发明的一种优选实施方式，PLC编程过程中，通过数字孪生仿真软件对其PLC运行的效果形成体现。
作为本发明的一种优选实施方式，通过软件开发工具包对虚拟示教器的数据读取，并通过数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，使得数字孪生仿真软件内机器人模型根据示教器的提供数据进行模拟运动。
作为本发明的一种优选实施方式，通过触摸屏编程软件内对应PLC编程，并将PLC程序和触摸屏之间建立连接，完成触摸屏的程序变成，并通过数字孪生仿真软件完成触摸屏编程演示。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过虚拟仿真的方式，通过数字孪生仿真软件结合3D模型完成装置的搭建，并分别结合PLC编程、软件开发工具包、触摸屏和模型搭建，完成对PLC编程控制成果、机器人控制、触摸屏控制和机械装调，根据不同生产线或加工设备的缩略版教学仪器，进行数字孪生仿真开发，在电脑中进行虚拟仿真，实时模拟出真实设备的运行情况，其中包括物料的运输，物料的组装，机器人的运行，产品的工艺处理，产品的打包和分类，合格产品的检查等，有利于避免不会出现真实设备中损坏的损失，学员可以大胆试验，对教学的效果有很大的提升，降低大部分的资源消耗。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法的示意图
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种技术方案：基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法：S1：将模拟目标需要的3D模型对应数字孪生仿真软件导入，并结合数字孪生仿真软件进行3D模型处理；
S2：通过客户端连接PLC，通过读取其中变量使得数字孪生仿真软件和PLC的通讯和数据交换，进而通过数字孪生仿真软件的仿真模型进行逻辑运动；
S3：通过客户端连接软件开发工具包，再连接机器人虚拟示教器，进而使得虚拟示教器和数字孪生仿真软件之间完成通讯，再将示教器的变量输入客户端，再由数字孪生仿真软件通过客户端读取软件开发工具包的数据，软件开发工具包再对示教器的数据完成数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，进而数字孪生仿真软件内的机器人模型运动；
S4：在触摸屏编程软件内搭建触摸屏和PLC之间的连接，再对触摸屏的程序进行编写，将plc的io点对应，通过PLC的运行，远程监控和操作PLC设备；
S5：通过将机械模型导入数字孪生仿真软件，通过将机械模型完成装配，并对其机械装调模拟；
S6：根据数字孪生仿真软件内数据参数进行上机实操。
本实施例中，在模型搭建过程中需要增加模型的运动属性，以及模型的传感器的信号和检测途径。
本实施例中，PLC编程过程中，通过数字孪生仿真软件对其PLC运行的效果形成体现。
本实施例中，通过软件开发工具包对虚拟示教器的数据读取，并通过数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，使得数字孪生仿真软件内机器人模型根据示教器的提供数据进行模拟运动。
本实施例中，通过触摸屏编程软件内对应PLC编程，并将PLC程序和触摸屏之间建立连接，完成触摸屏的程序变成，并通过数字孪生仿真软件完成触摸屏编程演示。
将模拟目标需要的3D模型对应数字孪生仿真软件导入，并结合数字孪生仿真软件进行3D模型处理，其中3D模型需要包括机械部件、基础装置设备和传感器模块，在模型搭建过程中需要增加模型的运动属性，以及模型的传感器的信号和检测途径；
通过客户端连接PLC，通过读取其中变量使得数字孪生仿真软件和PLC的通讯和数据交换，进而通过数字孪生仿真软件的仿真模型进行逻辑运动，PLC编程过程中，通过数字孪生仿真软件对其PLC运行的效果形成体现，通过数字孪生仿真软件结合PLC程序，将PLC程序结合数字孪生仿真软件的虚拟生产线或者装置进行虚拟运动，使得生产线完成若干生产周期，或者装置完成多个循环运行；
S3：通过客户端连接软件开发工具包，再连接机器人虚拟示教器，进而使得虚拟示教器和数字孪生仿真软件之间完成通讯，再将示教器的变量输入客户端，再由数字孪生仿真软件通过客户端读取软件开发工具包的数据，软件开发工具包再对示教器的数据完成数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，进而数字孪生仿真软件内的机器人模型运动，通过软件开发工具包对虚拟示教器的数据读取，并通过数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，使得数字孪生仿真软件内机器人模型根据示教器的提供数据进行模拟运动，通过数字孪生仿真软件搭建虚拟机器人的模型，再通过虚拟示教器和数字孪生仿真软件之间完成通讯，再将示教器的变量输入客户端，再由数字孪生仿真软件通过客户端读取软件开发工具包的数据，软件开发工具包再对示教器的数据完成数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，使得机械人按照示教器进行运动，并周期性重复动作；
在触摸屏编程软件内搭建触摸屏和PLC之间的连接，再对触摸屏的程序进行编写，将plc的io点对应，通过PLC的运行，远程监控和操作PLC设备，通过触摸屏编程软件内对应PLC编程，并将PLC程序和触摸屏之间建立连接，完成触摸屏的程序变成，并通过数字孪生仿真软件完成触摸屏编程演示；
通过将机械模型导入数字孪生仿真软件，通过将机械模型完成装配，并对其机械装调模拟，根据不同生产线或加工设备的缩略版教学仪器，进行数字孪生仿真开发，在电脑中进行虚拟仿真，实时模拟出真实设备的运行情况，其中包括物料的运输，物料的组装，机器人的运行，产品的工艺处理，产品的打包和分类，合格产品的检查等；
根据数字孪生仿真软件内数据参数进行上机实操
通过对以上虚拟模拟的流程，其中包括PLC编程、软件开发工具包、触摸屏和模型搭建，完成对PLC编程控制成果、机器人控制、触摸屏控制和机械装调，可对多方面的机电技术形成一定的操作基础，对机械参数和实际操作具有初步影响，面对实际操作时，结合虚拟的参数已经虚拟操作步骤对实机完成操作，其需要采用虚拟操作中最完美状态数据完成上机操作，保证第一次上机的成功性。
在基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法使用的时候，需要说明的是，本发明为基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，各个部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，包括，其特征在于：S1：将模拟目标需要的3D模型对应数字孪生仿真软件导入，并结合数字孪生仿真软件进行3D模型处理；
S2：通过客户端连接PLC，通过读取其中变量使得数字孪生仿真软件和PLC的通讯和数据交换，进而通过数字孪生仿真软件的仿真模型进行逻辑运动；
S3：通过客户端连接软件开发工具包，再连接机器人虚拟示教器，进而使得虚拟示教器和数字孪生仿真软件之间完成通讯，再将示教器的变量输入客户端，再由数字孪生仿真软件通过客户端读取软件开发工具包的数据，软件开发工具包再对示教器的数据完成数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，进而数字孪生仿真软件内的机器人模型运动；
S4：在触摸屏编程软件内搭建触摸屏和PLC之间的连接，再对触摸屏的程序进行编写，将plc的io点对应，通过PLC的运行，远程监控和操作PLC设备；
S5：通过将机械模型导入数字孪生仿真软件，通过将机械模型完成装配，并对其机械装调模拟；
S6：根据数字孪生仿真软件内数据参数进行上机实操。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，其特征在于：在模型搭建过程中需要增加模型的运动属性，以及模型的传感器的信号和检测途径。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，其特征在于：PLC编程过程中，通过数字孪生仿真软件对其PLC运行的效果形成体现。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，其特征在于：通过软件开发工具包对虚拟示教器的数据读取，并通过数字孪生仿真软件与示教器的数据交换，使得数字孪生仿真软件内机器人模型根据示教器的提供数据进行模拟运动。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟仿真的机电一体化综合实训考核教学方法，其特征在于：通过触摸屏编程软件内对应PLC编程，并将PLC程序和触摸屏之间建立连接，完成触摸屏的程序变成，并通过数字孪生仿真软件完成触摸屏编程演示。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115828577A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-21 | 广东工业大学 | 基于dts软件的仿真plc虚拟实训系统的搭建方法 |
| CN117496786A (zh) * | 2024-01-02 | 2024-02-02 | 南昌菱形信息技术有限公司 | 基于数字孪生的运动控制实训方法及系统 |
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2022
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