基于NX MCD的数控机床虚拟调试

为有效提高数控机床设计、研发和调试的效率,借助虚拟调试技术节省机床调试的成本并降低实物调试的风险.提出了一种基于NX MCD的数控机床软件在环虚拟调试方法.通过PLCSIM Ad-vanced构建虚拟PLC,运用TIA博图作为数据通讯和实时监测的虚拟验证手段,并以数控机床的模型和PLC控制程序的联合仿真为应用案例,验证...     

螺旋桨叶测量装置及质量评估技术研究

螺旋桨叶片作为工业领域核心零件,该类工件表面形状常包含多种复杂面型,传统测量手段存在精度与时效缺陷。针对这一问题,基于螺旋桨叶自动测量装置提出一种面向多面型曲面的区域特征差异质量评估方法。首先,基于机电一体化平台搭建测量装置并设计仿真属性;其次,提出一种特征矢量驱动的区域能量聚类分割方法,划分表面测量区域解决螺旋桨叶片的多面型集中问题;然后,依据分割结果,获取局部最优测点并规划测点布局;接着,提出非线性区域精度差异层级配准方法,通过测量区域间精度差异进行数据层级配准完成位姿变换,并结合非线性计算优化效率,实现快速高效质量评估;最后通过联合仿真与实物测试验证方法的可行性。     

基于NX MCD与TIA的机器人打磨联合虚拟调试研究

针对工业机器人在生产现场调试时间较长且风险较高的问题,以机器人打磨叶片为例,设计了一种基于NX软件机电一体化概念设计(Mechatronics Concept Designer, MCD)解决方案与全集成自动化入口(Totally Integrated Automation Portal, TIA Portal)的机器人打磨联合虚拟调试系统。首先基于NX MCD设计并建立机器人打磨虚拟调试平台;其次采用等残留高度法规划叶片打磨轨迹,并约束打磨时机器人末端位姿;然后采用TIA Portal软件进行PLC程序设计和HMI组态,并下载到硬件设备;最后通过OPC UA通信协议实现机器人打磨叶片系统软/硬件联合虚拟调试。仿真结果表明,该系统有效验证和优化了机器人打磨轨迹,同时可以缩短生产现场调试周期,降低了设计阶段电气硬件的调试风险和成本投入。     

基于NX MCD的物料装配及分拣设备设计

为实现机电成套设备的优化设计,提出一种基于NX MCD环境建模,联合TIA博途自动控制设计,实现系统仿真与调试的方法。以物料自动化装配及分拣系统的研发为例,在NX MCD中完成机械建模、物理属性定义,构建虚拟样机;在TIA博途中完成PLC控制程序与HMI设计。借助PLCsimAdvanced建立虚拟PLC与虚拟样机的信号映射,通过仿真调试对模型和程序进行验证。继而搭建硬件设备,以PROFINET工业以太网集成控制变频、伺服系统,实现实体整机运行。最后通过OPCUA通信使虚拟样机与硬件PLC进行数据交换,从而达到虚实协同运行。结果表明：装配分拣单元的虚拟模型与硬件设备运行动作逻辑一致,且实时同步。基于NX MCD的数字孪生设计方案为复杂机电产品的研发提供了行之有效的技术方案。     

碳纤维螺旋桨自动铺放成形轨迹规划方法

螺旋桨曲面为高阶自由曲面,故以四丝束碳纤维螺旋桨曲面铺放装置为平台,进行了碳纤维铺放成形轨迹规划的研究。依据船用定距桨桨叶曲面轨迹规划的要求,针对传统曲面网格和轨迹铺放法的低精度缺陷,提出了基于拉普拉斯网格优化、等弧长曲面分层的轨迹优化铺放算法,并完成了算法仿真和实物验证。结果表明,该轨迹规划方法能满足碳纤维螺旋桨的铺放要求。     

基于数字孪生的机电系统虚拟调试应用

简述数字孪生的基本概念.依托数字孪生的基本知识,介绍NX12.0机电一体化概念设计器(MCD)包含的基础构件及基本机电仿真功能.通过机械手的实例进行MCD的仿真;基于OPC通过三菱PLC对MCD进行虚拟调试,检测结构设计的合理性、信号配置的正确性及各动作之间的连贯性.     

基于数字孪生的数控机床自动上下料系统设计

为提高机油泵壳体加工的自动化程度,提升生产效率,需要对数控车床进行升级改造,增加C轴功能和动力刀架,并配套上下料机器人和自动料库.基于数字孪生技术,对自动上下料系统进行机电一体化设计.基于NX软件的MCD模块,建立了桁架式机器人的三维数字模型,并通过SIMIT软件实现该三维模型与控制程序的信号交换,并在此数字孪生模型的基础上,完成了上下料系统的机电一体化仿真和虚拟调试,缩短了新产品开发周期,降低了开发成本.     

基于NX MCD的机电概念设计与虚拟验证协同的研究

Mechatronics Concept Design是西门子计算机辅助设计软件UG NX嵌入的机电一体化概念设计模块。提出一种基于MCD的并行概念设计理念,运用OPC(OLE for Process Control)通讯技术作为实时虚拟验证的实现手段,并用某数控机床的概念设计过程作为实例验证,为机电一体化产品的设计提供了一种思路。     

基于MCD和TIA的翻转机械手虚拟调试系统研究

为加快智能制造单元的研发速度，更好地满足客户定制化要求和快速交货需求，以翻转机械手为例，提出了一种基于机电一体化概念设计平台MCD和全集成自动化工程平台TIA博图的联合虚拟调试方法。通过功能分解、物理及电气属性定义、仿真序列设定，建立起翻转机械手的MCD概念模型，利用PLCSIM Advanced设置虚拟PLC并与机械手MCD模型进行信号映射，从而构建了软件在环虚拟调试系统。该虚拟调试系统不依赖任何硬件设备，在实物设备制造前就能快速调试PLC控制程序并验证机械设计的合理性，能大幅缩短实物设备的调试时间，降低调试成本，极大地加快定制化智能制造单元的研发速度，提高市场竞争力。     

基于NXMCD的全自动注塑机的虚拟调试

以全自动注塑成型机为例,将注塑机整体构造及其工作过程移至虚拟环境中,再利用NX软件中的机电概念设计(MCD)模块对注塑机模型进行基本机电对象、信号适配器、外部信号配置和信号映射等设置。S7-PLCSIM Advanced软件作为高级虚拟控制器,是连接MCD模型和TIA博途软件的纽带,通过创建虚拟PLC将博途软件中的PLC程序和MCD模型连接起来,PLC的选型和程序的编写是在博途软件中完成的,最终通过PLC程序来完成注塑机模型工作过程的仿真。该试验为注塑机和其他自动化设备的设计与调试提供了一种思路,能够缩短机电设备设计调试过程中所需要的时间,提高现场调试的效率,降低调试风险,节约成本。对注塑机的整体构造和其注塑过程也进行了充分的分析,有利于对其进一步研究开发。     

基于线性微分系统的曲线曲面构造

根据线性微分系统和曲面构建的相关知识,以参数化建模的思想为依托,提出了一种新的基于点云数据的自由曲面的常微化与目标曲面整体高精度获取的方法,重点讨论了利用一阶线性常微分方程构建曲线和曲面的过程,并基于计算机仿真对所提出的方法进行了实验验证。实验结果表明该方法能够满足机械加工的精度要求,提高了运算效率和拟合精度。     

高功率激光装置中靶的定位调试

为了提高高功率激光装置中靶定位调试的效率和精度,提出了一种仿真初调和实验误差分析相结合的靶定位调试方法。该方法采用3-CCD传感器进行定位监测,利用OpenGL成像技术实现CCD仿真图像的采集,并对目标靶、送靶机构等进行虚拟构建。基于仿真实验分析了实际系统中靶定位的误差来源,包括图像检测误差、3-CCD传感器的装校误差及送靶机构的定位误差等。靶定位算法的调试和初步验证在仿真系统中独立进行,实现了理想条件下的零误差定位调整;调试后的算法在实际系统中的靶定位精度小于±5μm,角度误差为±0.015°。由于仿真初调可脱离实验平台进行,故有效地提高了工程效率。提出的调试方法在实际系统中的定位精度满足高功率激光打靶的要求。     

基STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP-NC的非均匀有理B样条曲面加工方法.基于STEP-NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和加工工艺信息的STEP-NC程序.详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性.     

基于设计公差约束的螺旋桨配准问题

针对螺旋桨加工过程中叶面和叶背加工余量分布不均匀的问题,提出了一种公差约束条件下螺旋桨毛坯与设计曲面快速配准的方法,用以保证螺旋桨叶面和叶背加工余量均匀。在螺旋桨设计过程中,分析了半径、纵斜、轴向位置和桨叶夹角对设计曲面空间位置的影响,确定了基于设计公差变动范围的螺旋桨形貌变化约束条件。建立了约束条件下螺旋桨曲面配准数学模型,并基于模拟退火算法快速求解得到全局最优解。螺旋桨毛坯曲面与设计曲面的匹配验证结果表明,该算法能实现螺旋桨毛坯曲面和设计曲面的快速匹配。     

基于NX与VERICUT转轮体五轴高效加工方案研究与实践

介绍了一种基于NX和VERICUT的转轮体五轴高效加工方案。首先,通过NX软件建立转轮体的三维模型,并进行CAD/CAM预处理,得到数控加工程序。其次,通过VERICUT虚拟加工系统进行仿真验证,优化加工策略。最后,在GS200五轴高速机床上对零件进行高效加工验证。文中的研究结果对于提高零件加工精度和效率具有一定的借鉴价值。     

复杂曲面零件在线检测与误差补偿方法

复杂曲面零件的高精度加工与精密检测一直是数字化制造领域的研究热点。为提高复杂曲面零件的加工精度、检测精度,提出一种集数控机床在线检测、加工误差分解与补偿加工为一体的集成化方法。介绍集成化在线检测方法及补偿系统的基本原理,分析数控加工后曲面零件测点数据的误差组成,提出一种基于空间统计分析的加工误差分解方法,在建立基于B样条曲面的确定性曲面回归模型的基础上,对回归模型残差进行空间独立性分析,分解出系统误差和随机误差,进而通过数控代码的修改,实现零件加工过程的系统误差补偿。列举一个曲面零件的加工与检测实例,进行方法有效性验证。通过加工工件的在线检测、误差分解、代码修改及补偿加工等环节,实例零件的加工精度有了大幅提高,而该系统的检测精度也通过与三坐标测量机(Coordinate measuring machine, CMM)检验结果的对比,得到了有效验证。     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补技术的研究

为提高曲面的加工效率和精度,提出了一种基于STEP—NC的非均匀有理B样条曲面加工方法。基于STEP—NC的数控系统能够直接处理包括完整的非均匀有理B样条曲面几何信息和1力Ⅱ工工艺信息的STEP—NC程序。详细讨论了非均匀有理B样条曲面插补算法的实现,并通过仿真试验,验证了该方法的有效性。     

基于模糊死区补偿的曲面加工机器人PD控制研究

针对曲面加工机器人中的死区,提出了一种基于模糊补偿的PD控制算法,该算法用模糊死区补偿器实现机器人中的死区补偿,PD控制算法用于机器人关节的轨迹控制,从而消除死区对机器人轨迹控制的影响;为了验证该算法的有效性,在MATLAB仿真平台进行了数字化仿真,仿真结果表明:与传统的PD控制算法相比,本文所提出的基于模糊死区补偿的PD控制算法能够有效的对机器人中的死区进行补偿,提高了曲面加工机器人的位置精度,减少了位置误差,从而提高了加工精度。     

船用螺旋桨的逆向建模研究

为了缩短船用螺旋桨的再设计周期,降低再设计难度,针对船用螺旋桨提出了一种基于逆向设计软件Geomagic Design X和三维建模软件UG的逆向建模方法。详细介绍了螺旋桨的逆向建模过程和主要操作流程,通过比较放样和面片拟合生成叶片NURBS曲面的方法和原理,得到一种合适的叶片曲面作为叶片重构的基础。采用Geomagic Quality软件对螺旋桨进行整体精度分析,结果发现螺旋桨重构模型和螺旋桨点云数据之间的偏差在允许范围之内,验证了此螺旋桨逆向建模方法的可行性,同时为类似的逆向建模提供了思路。     

船用螺旋桨桨叶五轴数控虚拟制造

螺旋桨的桨叶是一种典型的自由曲面,形状复杂,三轴数控加工技术不能达到加工精度。过去螺旋桨桨叶的加工基本依靠工人手工加工或者半机械加工,其效率低,桨叶质量不高。随着制造业技术的发展,现大多采用五轴联动数控加工技术来加工船用螺旋桨桨叶,提高桨叶加工的精度和效率。在分析桨叶的数控加工工艺的基础上,模拟五轴数控加工过程,为实际数控加工螺旋桨桨叶提供基础。