CN116873578A - 一种基于3d建模技术的码垛机器人数字孪生方法 - Google Patents
一种基于3d建模技术的码垛机器人数字孪生方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116873578A CN116873578A CN202310903089.1A CN202310903089A CN116873578A CN 116873578 A CN116873578 A CN 116873578A CN 202310903089 A CN202310903089 A CN 202310903089A CN 116873578 A CN116873578 A CN 116873578A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model
- robot
- actual
- software
- simulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 21
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 23
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G61/00—Use of pick-up or transfer devices or of manipulators for stacking or de-stacking articles not otherwise provided for
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Abstract
一种基于3D建模技术的码垛机器人数字孪生方法，在应用机器人的场合有一定的通用性。利用3D建模软件绘制出相应的模型，在仿真软件中加载3D模型，然后对机器人程序进行分析和拆解，并在3D模型中设置相应的路径程序，最后在模型中添加所需的信号并通过OPC服务器与设备进行通讯，在实际应用过程中，可以观察到3D模型与实际设备在相同的时刻，执行的码垛程序一致，并且在人为调整机器人工具夹紧度时，若工件发生脱落或在抓取点时未按要求正常抓取时，机器人与3D模型都将停止，3D模型按照预期要求正常抓取工件，此时便可快速判断出故障出自何处，有效得压缩了检修时间。本发明具有有效压缩检修时间、生产安全性好、生产效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及码垛机器人数字孪生方法，尤其涉及基于3D建模技术的码垛机器人数字孪生方法。属于工业机器人技术领域。
背景技术
在实体经济和快速发展的网络信息技术之间呈现为融合发展趋势下，工业行业中的数字化、网络化发展迅速。工业机器人作为自动化生产的设备被广泛应用与机械制造、物流运输等各个领域，机器人可以代替人去完成码垛、焊接、装配等可以节省人力物力的场合，同时在要求精度较高的和危险较大的场合，使用机器人代替人来完成这些工作，使得生产更为安全可靠。由于这些生产全部交于机器人来完成，管理者并不能直接了解到在某一时刻生产情况，以及不能直观的了解到机器人的工作情况，这都有可能会导致生产失控，严重时将产生重大安全事故。由此产生了新模式和新业态的制造业数字化转型方法——智能制造，而数字孪生技术是智能制造中一个重要的方法。
数字孪生技术作为智能制造的一个重要技术被广泛应用于工业制造、航空航天等领域，它可以在计算机中更为直观的反应位于生产中设备的位置以及各项生产参数，可以辅助管理者对生产过程的管控，从而有效的提高生产效率和生产的安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于3D建模技术的码垛机器人数字孪生技术方法，该技术应用了Tecnomatix Process Simulate工艺仿真软件，对与机器人连接的PLC进行信号采集，将3D模型与机器人进行数据交互，在仿真软件中可以观察机器人在生产的情况和以及生产数据，以及在发生故障停止时，可以提供更为准确的数据以供管理者对生产做出更为准确的决策。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
一种基于3D建模技术的码垛机器人数字孪生方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一、在软件中导入并调整3D模型：将所需的3D模型导入至工艺仿真软件中，并在软件中将3D模型分别定义为机器人、产品、资源等类型，最后将3D模型位置进行调整，使3D模型与实际中的布局相同；
步骤二、在软件中编辑路径程序：依据实际机器人和PLC的程序，将主程序按照所操作的第几个工件进行拆分为若干个较短的路径程序，并在工艺仿真软件的序列编辑器中将拆分的路径程序依次进行设置，为保证软件中工件在搬运码垛过程中的正常显示，需要在物料流窗口中进行配置，按照程序运行顺序将每一个工件与操作该工件的路径程序进行连接，最后对3D模型进行仿真调试；
步骤三、在软件中添加与实际运行相同的信号，并定义其信号的输入、输出类型：需要在机器人模型和周边设备模型中分别添加与实际运行相同的信号，并保证在3D模型中添加的信号与实际信号类型相同；
步骤四、通过在OPC建立实际工作站与3D模型之间的连接通讯：在OPC中添加与步骤3相同的信号，并定义信号的输入输出类型，在OPC中选择连接的PLC型号以及通讯类型，在运行时，实际工作站中的信号需先被计算机采集到OPC服务器中，然后通过OPC服务器与仿真软件建立通讯，此时才可以使机器人与3D模型建立信号通讯并保持同步；
步骤五、机器人执行码垛操作，并比较判断机器人信号与3D模型中的仿真信号：将仿真软件中3D模型和实际工作站同时启动，机器人开始码垛第一个工件，可以观测到实际机器人和3D模型在运行相同的流程，同时比较机器人信号和3D模型与之对应的仿真信号，仿真信号正常情况下按照机器人运行的预期效果进行对应变化，若当机器人未完成抓取或运行时抓取的工件脱落时，3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号出现不一致，返回数据并停机待修，若3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号一致，码垛完一个工件继续循环进行下一个工件码垛，当所有工件码垛完成时，停止机器人和3D模型工作；
步骤六、机器人与3D模型停机待修后故障查找：当3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号出现不一致导致停机待修时，比较机器人和3D模型的姿态和位置可以迅速判断出故障原因。
与现有技术比较，本发明具有如下特点：
1、在实际应用过程中，可以观察到3D模型与实际设备在相同的时刻，执行的码垛程序一致，并且在人为调整机器人工具夹紧度时，若工件发生脱落或在抓取点时未按要求正常抓取时，机器人与3D模型都将停止，3D模型按照预期要求正常抓取工件，此时便可快速判断出故障出自何处，有效得压缩了检修时间。
2、在软件中可以同时观察机器人所执行的程序流程和所用信号参数是怎么变化的，一定程度上提高生产的效率和安全性。
附图说明
本发明共有附图2幅。
图1是本发明的机器人和3D模型工作过程示意图；
图2是本发明的机器人和3D模型以OPC服务器为中介的通讯方式示意图。
具体实施方式
如图1、2所示的一种基于3D建模技术的码垛机器人数字孪生方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一、在软件中导入并调整3D模型：将所需的3D模型导入至工艺仿真软件中，并在软件中将3D模型分别定义为机器人、产品、资源等类型，最后将3D模型位置进行调整，使3D模型与实际中的布局相同；
步骤二、在软件中编辑路径程序：依据实际机器人和PLC的程序，将主程序按照所操作的第几个工件进行拆分为若干个较短的路径程序，并在工艺仿真软件的序列编辑器中将拆分的路径程序依次进行设置，为保证软件中工件在搬运码垛过程中的正常显示，需要在物料流窗口中进行配置，按照程序运行顺序将每一个工件与操作该工件的路径程序进行连接，最后对3D模型进行仿真调试；
步骤三、在软件中添加与实际运行相同的信号，并定义其信号的输入、输出类型：需要在机器人模型和周边设备模型中分别添加与实际运行相同的信号，并保证在3D模型中添加的信号与实际信号类型相同；
步骤四、通过在OPC建立实际工作站与3D模型之间的连接通讯：在OPC中添加与步骤3相同的信号，并定义信号的输入输出类型，在OPC中选择连接的PLC型号以及通讯类型，在运行时，实际工作站中的信号需先被计算机采集到OPC服务器中，然后通过OPC服务器与仿真软件建立通讯，此时才可以使机器人与3D模型建立信号通讯并保持同步；
步骤五、机器人执行码垛操作，并比较判断机器人信号与3D模型中的仿真信号：将仿真软件中3D模型和实际工作站同时启动，机器人开始码垛第一个工件，可以观测到实际机器人和3D模型在运行相同的流程，同时比较机器人信号和3D模型与之对应的仿真信号，仿真信号正常情况下按照机器人运行的预期效果进行对应变化，若当机器人未完成抓取或运行时抓取的工件脱落时，3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号出现不一致，返回数据并停机待修，若3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号一致，码垛完一个工件继续循环进行下一个工件码垛，当所有工件码垛完成时，停止机器人和3D模型工作；
步骤六、机器人与3D模型停机待修后故障查找：当3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号出现不一致导致停机待修时，比较机器人和3D模型的姿态和位置可以迅速判断出故障原因。
Claims (1)
1.一种基于3D建模技术的码垛机器人数字孪生方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一、在软件中导入并调整3D模型：将所需的3D模型导入至工艺仿真软件中，并在软件中将3D模型分别定义为机器人、产品、资源等类型，最后将3D模型位置进行调整，使3D模型与实际中的布局相同；
步骤二、在软件中编辑路径程序：依据实际机器人和PLC的程序，将主程序按照所操作的第几个工件进行拆分为若干个较短的路径程序，并在工艺仿真软件的序列编辑器中将拆分的路径程序依次进行设置，为保证软件中工件在搬运码垛过程中的正常显示，需要在物料流窗口中进行配置，按照程序运行顺序将每一个工件与操作该工件的路径程序进行连接，最后对3D模型进行仿真调试；
步骤三、在软件中添加与实际运行相同的信号，并定义其信号的输入、输出类型：需要在机器人模型和周边设备模型中分别添加与实际运行相同的信号，并保证在3D模型中添加的信号与实际信号类型相同；
步骤四、通过在OPC建立实际工作站与3D模型之间的连接通讯：在OPC中添加与步骤3相同的信号，并定义信号的输入输出类型，在OPC中选择连接的PLC型号以及通讯类型，在运行时，实际工作站中的信号需先被计算机采集到OPC服务器中，然后通过OPC服务器与仿真软件建立通讯，此时才可以使机器人与3D模型建立信号通讯并保持同步；
步骤五、机器人执行码垛操作，并比较判断机器人信号与3D模型中的仿真信号：将仿真软件中3D模型和实际工作站同时启动，机器人开始码垛第一个工件，可以观测到实际机器人和3D模型在运行相同的流程，同时比较机器人信号和3D模型与之对应的仿真信号，仿真信号正常情况下按照机器人运行的预期效果进行对应变化，若当机器人未完成抓取或运行时抓取的工件脱落时，3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号出现不一致，返回数据并停机待修，若3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号一致，码垛完一个工件继续循环进行下一个工件码垛，当所有工件码垛完成时，停止机器人和3D模型工作；
步骤六、机器人与3D模型停机待修后故障查找：当3D模型的仿真信号与实际机器人传输来的信号出现不一致导致停机待修时，比较机器人和3D模型的姿态和位置可以迅速判断出故障原因。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310903089.1A CN116873578A (zh) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | 一种基于3d建模技术的码垛机器人数字孪生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310903089.1A CN116873578A (zh) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | 一种基于3d建模技术的码垛机器人数字孪生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116873578A true CN116873578A (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=88254589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310903089.1A Pending CN116873578A (zh) | 2023-07-21 | 2023-07-21 | 一种基于3d建模技术的码垛机器人数字孪生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116873578A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117434884A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-01-23 | 石家庄学院 | 一种工业机器人制造领域数字孪生实现方法 |
-
2023
- 2023-07-21 CN CN202310903089.1A patent/CN116873578A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117434884A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-01-23 | 石家庄学院 | 一种工业机器人制造领域数字孪生实现方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110276147B (zh) | 一种基于数字孪生模型的制造系统故障溯源方法、系统 | |
| CN113110328B (zh) | 一种基于数字孪生技术的生产过程全周期智慧车间系统及解决方法 | |
| CN111061232A (zh) | 基于数字孪生的生产线设计与优化方法 | |
| CN110597162A (zh) | 面向智能制造加工的虚拟调试系统 | |
| CN109270899A (zh) | 一种基于数字孪生的船用柴油机关重件制造过程管控方法 | |
| CN116873578A (zh) | 一种基于3d建模技术的码垛机器人数字孪生方法 | |
| WO2019076231A1 (zh) | 一种电子产品生产线虚拟换产方法 | |
| CN113673104A (zh) | 基于数字孪生的制造业车间工艺规划系统 | |
| CN111538308B (zh) | 柔性换产生产线制造执行系统生产队列构建方法及系统 | |
| Huynh et al. | Discrete event simulation for manufacturing performance management and optimization: a case study for model factory | |
| CN106271260B (zh) | 一种机器人点焊中智能控制方法 | |
| CN107942723B (zh) | 一种基于工业机器人的仿真测试方法 | |
| CN111562773B (zh) | 一种制造执行系统与产线一体化虚拟调试的方法及系统 | |
| Wang | Research on design method of intelligent service system in product processing under PSS concept | |
| CN115146477B (zh) | 全自动裁断机协同控制方法、系统、介质、设备及终端 | |
| Liu et al. | The application of digital flexible intelligent manufacturing system in machine manufacturing industry | |
| CN115972303B (zh) | 一种基于数字孪生的全自动裁断机协同系统、介质及终端 | |
| CN114722623A (zh) | 一种智能工厂设计仿真快速布局系统及方法 | |
| KR20190093732A (ko) | Cnc 머신을 결합한 it융합형 자동화라인 모니터링 방법 | |
| CN111859543A (zh) | 一种船舶工业智能工厂数字化设计信息模型 | |
| Chaharbaghi et al. | The analysis of flexible manufacturing systems for reliability | |
| Yang et al. | On Simulation Control System of Automatic Production Line Based on PLC Data Drive | |
| Xia et al. | Intelligent Manufacturing Line Design Based on Parallel Collaboration | |
| CN111274680B (zh) | 一种数字化工厂物流运输仿真路径的获取方法 | |
| CN219582129U (zh) | 一种车辆阀体组合件自动化装配机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |