虛擬調(diào)試技術(shù)在汽車焊裝線上的應(yīng)用

聞侃

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展，虛擬調(diào)試技術(shù)在汽車焊裝現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用十分廣泛，能夠有效縮短汽車生產(chǎn)周期減少實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)焊接過程中的設(shè)備調(diào)試工作，利用虛擬調(diào)試技術(shù)為平臺(tái)搭建虛擬生產(chǎn)線，在自動(dòng)化程度更高的虛擬環(huán)境下，能夠幫助設(shè)備在安裝前即可完成程序調(diào)試工作，以節(jié)省傳統(tǒng)安裝汽車過程中邏輯驗(yàn)證過程，提高汽車虛擬調(diào)試的速率，帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：虛擬調(diào)試技術(shù);汽車焊裝線;應(yīng)用;推廣

一、前言

近些年來汽車的覆蓋面逐漸擴(kuò)寬，大眾對(duì)于汽車多樣化的需求逐漸凸顯，汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度隨之加快，改變了以往小眾化、中低端發(fā)展的現(xiàn)狀逐漸向高端化、個(gè)性化、時(shí)尚化轉(zhuǎn)變，各汽車廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，在生產(chǎn)和推出新產(chǎn)品的過程中也盡可能地縮短生產(chǎn)周期和生產(chǎn)年限，迅速搶占汽車市場(chǎng)提高汽車產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)伴隨著我國(guó)綠色能源、節(jié)能減排等發(fā)展的推廣和落實(shí)，汽車行業(yè)也在環(huán)保健康等方面受到制約，在創(chuàng)新性發(fā)展的過程中汽車生產(chǎn)線正逐漸朝著自動(dòng)化、虛擬化、數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，汽車焊接線上的應(yīng)用十分廣泛，覆蓋面積更廣。

二、虛擬調(diào)試技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1虛擬調(diào)試技術(shù)的概念

虛擬調(diào)制技術(shù)可以將仿真技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合，而應(yīng)用于汽車焊裝線上的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，可以全面評(píng)估和檢驗(yàn)汽車設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試離線功能，降低設(shè)計(jì)誤差所帶來的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)已完整的自動(dòng)化控制邏輯進(jìn)行提前調(diào)試，節(jié)省安裝時(shí)間，縮短安裝進(jìn)程，提高項(xiàng)目實(shí)施效率，在整體汽車焊裝線上的應(yīng)用十分廣泛。

2.2 虛擬調(diào)試技術(shù)的原理

虛擬調(diào)試技術(shù)的核心是自動(dòng)化操作技術(shù)，主要將汽車焊裝線中的任務(wù)放置于虛擬環(huán)境中來完成，通過虛擬環(huán)境來搭建整個(gè)生產(chǎn)線與生產(chǎn)過程的評(píng)估，整個(gè)生產(chǎn)線的主要工作內(nèi)容有工藝規(guī)劃、數(shù)據(jù)分析、制造仿真、布局制造這幾方面，在實(shí)施安裝前即可完成程序編制過程，并將整個(gè)虛擬生產(chǎn)線的模型投入到虛擬環(huán)境當(dāng)中，使自動(dòng)化設(shè)備相互連接互通互助，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)服務(wù)程序進(jìn)行預(yù)設(shè)和規(guī)劃，極大程度減少虛擬調(diào)試技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中的問題和難點(diǎn)，從而提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。隨著我國(guó)現(xiàn)代化程度的不斷推進(jìn)，虛擬調(diào)試技術(shù)已經(jīng)成為一種較為復(fù)雜的系統(tǒng)性技術(shù)，需要綜合多方面的仿真技術(shù)，機(jī)器人使用PLC自動(dòng)化工藝等相互結(jié)合來完成，不斷提高技術(shù)人員的操作能力和操作水準(zhǔn)，帶來更好的發(fā)展效益。

三、虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)用流程

虛擬調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用流程主要分為三個(gè)方面，工藝仿真、配置程序、邏輯配置、外部PLC配置。首先，需要進(jìn)行工藝仿真配置，工藝仿真配置的流程是需要確定生產(chǎn)資源的位置、路徑、參數(shù)、形式、規(guī)格、配置形式，在這個(gè)過程中能夠完成汽車生產(chǎn)制造的可行性和干涉驗(yàn)證。其次，在進(jìn)行程序邏輯配置的過程中需要確定程序、結(jié)構(gòu)、信號(hào)、傳輸器的位點(diǎn)、設(shè)定方式、信號(hào)接口規(guī)范以及程序安裝互鎖等內(nèi)容。最后，在進(jìn)行外部PLC配置的過程中，需要保證汽車焊裝線的虛擬調(diào)試流程與軟硬件之間的連接相匹配，能夠?qū)崿F(xiàn)同步調(diào)試驗(yàn)證的效果。

3.1工藝仿真配置

虛擬的工藝仿真配置主要是根據(jù)汽車的生產(chǎn)流程制作與實(shí)際焊裝線完全一致的3D虛擬自動(dòng)化生產(chǎn)線，在建立虛擬生產(chǎn)線的過程中，首先，需要在虛擬模塊中進(jìn)行詳細(xì)的三維布局和工藝規(guī)劃，保證焊裝線的所有設(shè)備屬于基礎(chǔ)單元，電器柜、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)器人、附屬零件控制柜等均容納其中。其次，在3D生產(chǎn)線中要做到運(yùn)動(dòng)仿真元素，保證工藝循環(huán)流程和服務(wù)程序的所有循環(huán)步驟都能夠在邏輯軌點(diǎn)中符合實(shí)際工藝的參數(shù)設(shè)置，要求參數(shù)設(shè)置符合規(guī)定的正常運(yùn)行范圍內(nèi)，可以輔助機(jī)器人在某個(gè)軌點(diǎn)上進(jìn)行行動(dòng)，其角度值在極限角度值之間，各個(gè)循環(huán)內(nèi)部之間的操作不互相干涉。最后，在整個(gè)汽車焊裝線的工藝設(shè)計(jì)過程中，工藝仿真配置并非一蹴而就的，需要在多個(gè)循環(huán)相互往返中來，實(shí)現(xiàn)工藝方案的驗(yàn)證，以提高方案布局的合理性、科學(xué)性和有效性，實(shí)現(xiàn)安全保障的目的，在進(jìn)行充分論證的過程中需要通過仿真和系統(tǒng)仿真這兩個(gè)階段，更側(cè)重于方案驗(yàn)證，而仿真更注重于整個(gè)仿真配置的空間規(guī)劃和動(dòng)作設(shè)計(jì)，保證整體配置流程更加完善和科學(xué)。

3.2 程序邏輯配置

虛擬調(diào)試技術(shù)中的第二個(gè)步驟程序邏輯配置也可以被叫做為CEE仿真，是基于汽車焊裝線上的仿真模擬，它和實(shí)際操作工藝相比，區(qū)別在于能夠基于時(shí)間軸來進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行和任務(wù)結(jié)束步驟，能夠在一定時(shí)間節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，較為便捷，時(shí)間控制更為精準(zhǔn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制功能，動(dòng)作的執(zhí)行力度取決于能否得到相應(yīng)信號(hào)的控制，在CEE模式下時(shí)間觸發(fā)虛擬調(diào)試裝置的應(yīng)用后可以保證資源的運(yùn)動(dòng)由邏輯來決定運(yùn)動(dòng)先后順序，只要沒有停止，就會(huì)一直進(jìn)行下去。程序邏輯配置流程也分為四個(gè)步驟，創(chuàng)建信號(hào)、創(chuàng)建傳感器、創(chuàng)建邏輯塊、機(jī)器人配置、創(chuàng)建物料流這五方面。首先，創(chuàng)建信號(hào)，需要通過編制PLC程序來導(dǎo)出汽車焊裝線的交互式信號(hào)清單，將信號(hào)清單添加到自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)軌跡軟件當(dāng)中，輸入的信號(hào)地址需要與輸入輸出類型保持完全一致。其次，創(chuàng)建傳感需要根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和整體汽車焊裝流程和原理來創(chuàng)造出仿真立體三維實(shí)體模型，在傳感過程中，根據(jù)對(duì)象范圍檢測(cè)過程來進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的落實(shí)和完善。再次創(chuàng)建邏輯塊，可以通過軟件添加輸入輸出運(yùn)算公式，賦予邏輯會(huì)以虛擬模擬實(shí)時(shí)得到信號(hào)反饋。之后再進(jìn)行機(jī)器人配置的過程中，需要根據(jù)之前所創(chuàng)建的信號(hào)傳感器添加到機(jī)器人編程指令當(dāng)中，創(chuàng)建機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑和測(cè)試程序，保證機(jī)器人與其他設(shè)備之間的交互式行動(dòng)和發(fā)展。最后一個(gè)步驟是創(chuàng)建物料流，物料流是整個(gè)汽車焊裝線行駛的最終方向也是進(jìn)行資源合理配置的信息記錄過程，主要是表示生產(chǎn)過程中物料的流向，在仿真工藝過程中由于是自動(dòng)化體系，對(duì)于物料信息的獲取十分關(guān)鍵。

3.3外部PLC配置及運(yùn)行

外部PLC配置及運(yùn)行過程需要在整個(gè)程序邏輯配置以及工藝仿真配置完成之后才能進(jìn)行虛擬汽車焊裝線的落實(shí)工作，與PLC交換機(jī)、電源等硬件設(shè)備連接后，確保無誤后方可啟動(dòng)PLC程序，整個(gè)虛擬焊裝線可以直接代替實(shí)物生產(chǎn)線，自動(dòng)化程度更高，使用過程中能夠有效避免問題和漏洞的發(fā)生，更為高效和快捷。

四、虛擬調(diào)試技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

在現(xiàn)代化發(fā)展過程當(dāng)中虛擬調(diào)試技術(shù)針對(duì)項(xiàng)目周期短、風(fēng)險(xiǎn)較高、現(xiàn)場(chǎng)綜合性因素較多的情況下自動(dòng)化技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，在虛擬調(diào)試技術(shù)落實(shí)的過程中，首先，可以縮短項(xiàng)目周期，通過前期虛擬調(diào)試解決實(shí)際程序運(yùn)行過程中的邏輯問題，解除現(xiàn)場(chǎng)階段的邏輯驗(yàn)證時(shí)長(zhǎng)，節(jié)約電控調(diào)試周期和機(jī)器人調(diào)試周期時(shí)間，總體可以縮短30%左右。其次，有效降低風(fēng)險(xiǎn)，在設(shè)備安裝之前虛擬環(huán)境調(diào)控下就可以調(diào)節(jié)整個(gè)生產(chǎn)流程中的程序，在設(shè)計(jì)開發(fā)階段更能夠直接解決現(xiàn)存的問題，減少設(shè)計(jì)變更數(shù)量高達(dá)80%以上。最后，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，通過快捷直觀的虛擬設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估體系，能夠把握機(jī)器人的負(fù)荷能力，設(shè)計(jì)運(yùn)算位置和余量，有效規(guī)避造成嚴(yán)重設(shè)備損耗和影響使用壽命的問題，降低生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)生命周期。

五、總結(jié)

總的來說，汽車焊接線上通過虛擬仿真技術(shù)的建立，可以全面模擬實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，完全反應(yīng)真是現(xiàn)場(chǎng)狀況，以實(shí)現(xiàn)邏輯性調(diào)節(jié)，為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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