智能装备三维数字化仿真系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了智能装备三维数字化仿真系统及其实现方法，特别是涉及仿真系统技术领域，智能装备三维数字化仿真系统包括：可编程控制器、仿真数据采集器、模块仿真器、虚拟仿真软件以及硬件实物平台，仿真数据采集器与可编程控制器连接，仿真数据采集器与模块仿真器连接，可编程控制器与硬件实物平台连接。该种智能装备三维数字化仿真系统及其实现方法，实现伺服、变频器、步进系统、编码器、数字量IO、模拟量IO的在环仿真，该系统通过仿真数据采集器调度，可实现多个载体、控制器、设备的联合仿真控制，解决了目前硬件在环虚拟调试只能采集总线数据、不能真实反映驱动传感信号的问题，提供了一种硬件在环调试方式的并行施工方法。了一种硬件在环调试方式的并行施工方法。了一种硬件在环调试方式的并行施工方法。

【技术实现步骤摘要】
智能装备三维数字化仿真系统及其实现方法


[0001]本专利技术涉及仿真系统
，特别是涉及智能装备三维数字化仿真系统及其实现方法。

技术介绍

[0002]在传统智能装备的生产调试过程中，设计人员在前期需要根据方案要求设计机械结构，交由工厂生产组装，最后由调试人员对设备进行编程调试。这种串行工程方式会给整个项目带来较长的周期，同时对设计人员的错误容忍率较低，无法提前验证方案可行性，以及预知实施过程中不可控因素。特别地现有虚拟调试方案存在不能完全仿真弊端。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供智能装备三维数字化仿真系统及其实现方法，解决了目前硬件在环虚拟调试只能采集总线数据、不能真实反映驱动传感信号的问题，提供了一种硬件在环调试方式的并行施工方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：智能装备三维数字化仿真系统，所述智能装备三维数字化仿真系统包括：可编程控制器、仿真数据采集器、模块仿真器、虚拟仿真软件以及硬件实物平台，所述仿真数据采集器与可编程控制器连接，所述仿真数据采集器与模块仿真器连接，所述可编程控制器与硬件实物平台连接，所述仿真数据采集器用于采集可编程控制器的数据，所述模块仿真器用于仿真数据采集器的数据仿真，所述可编程控制器用于控制硬件实物平台。
[0005]作为优选的，所述模块仿真器包括步进系统、数字量模块、伺服系统、模拟量模块、编码器、变频器系统，实现各设备信号仿真。
[0006]作为优选的，所述虚拟仿真软件连接在模块仿真器的一端，所述虚拟仿真软件输出结果可直接作用于硬件实物平台。
[0007]作为优选的，所述虚拟仿真软件包括标准化总线接口、调试面板，实现模块仿真器的数据交互，预调试。
[0008]智能装备三维数字化仿真系统的实现方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]步骤一、利用建模软件建立1：1三维模型；
[0010]步骤二、利用虚拟仿真软件赋予模型物理特性；
[0011]步骤三、根据模型进行实物生产；
[0012]步骤四、编程人员根据工艺流程在集成开发环境进行程序开发，在程序加载至可编程控制器中后，利用仿真数据采集器对可编程控制器进行数据采集，对采集数据进行分析并虚拟化；
[0013]步骤五、将虚拟化数据通过总线与步骤二的具有物理特性的三维模型进行数据交互；
[0014]步骤六、根据三维模型反映的真实效果，对程序、工艺流程、机械结构进行调整优
化。
[0015]作为优选的，所述步骤二、步骤三、步骤四、步骤五、步骤六可同步进行，步骤四可同时对总线驱动数据和普通数字模拟信号进行采集，步骤五通过虚拟仿真软件二次开发标准接口进行交互，步骤六可在未开发程序情况下采用调试面板进行预调试。
[0016]本专利技术的有益效果：该种智能装备三维数字化仿真系统及其实现方法，实现伺服、变频器、步进系统、编码器、数字量IO、模拟量IO的采集仿真，该系统通过仿真数据采集器调度，可实现多个载体、控制器、设备的联合仿真控制，并且该系统交互总线为基于以太网的通讯技术，具有自由组网特点，而且在虚拟仿真软件具备标准化总线接口与仿真采集器对接、具备调试面板可在未编写程序前进行预调试。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的系统实现工作流程图；
[0018]图2为现有硬件在环仿真方案与本专利技术方案优劣对比图；
[0019]图3、图4为虚拟仿真软件标准化接口示意图；
[0020]图5为虚拟仿真软件预调试示意图。
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]如图1
‑
图5所示，智能装备三维数字化仿真系统，所述智能装备三维数字化仿真系统包括：可编程控制器、仿真数据采集器、模块仿真器、虚拟仿真软件以及硬件实物平台，所述仿真数据采集器与可编程控制器连接，所述仿真数据采集器与模块仿真器连接，所述可编程控制器与硬件实物平台连接，所述仿真数据采集器用于采集可编程控制器的数据，所述模块仿真器用于仿真数据采集器的数据仿真，所述可编程控制器用于控制硬件实物平台，所述模块仿真器包括步进系统、数字量模块、伺服系统、模拟量模块、编码器、变频器系统，所述虚拟仿真软件连接在模块仿真器的一端，所述虚拟仿真软件输出结果可直接作用于硬件实物平台，所述虚拟仿真软件包括标准化总线接口、调试面板，实现模块仿真器的数据交互，预调试，该系统可通过不同的软硬件组合实现差异化的仿真，交叉对比仿真结果：
[0023]虚拟调试：实际可编程控制器+虚拟三维模型的硬件在回路仿真(硬件在环)；
[0024]虚拟仿真：虚拟可编程控制器+虚拟三维模型的纯系统动态仿真(软件在环)；
[0025]虚实同步：实际可编程控制器+虚拟三维模型/硬件实物同步仿真。
[0026]该系统具备以下特征：
[0027]机械结构：机械结构与实物具备1：1精度虚拟可视化建模；
[0028]物理特性：摩擦力、阻尼、重力、加速度、物体碰撞、空间坐标位移；
[0029]总线数据：包含行为仿真和数据仿真，其中通讯方式包含基于以太网的总线通讯技术(包括TCP/IP、UDP、OPC UA、OPC DA、PROFINET)、基于RS485的总线通讯技术、基于内存共享的总线通讯技术；
[0030]数据采集：包含变频器仿真(包括以太网、RS485、数字量、模拟量控制方式)、伺服仿真(包括以太网、RS485、数字量、模拟量控制方式)、编码器仿真(包括以太网、脉冲、RS485
通讯方式)、步进系统仿真(包括以太网、脉冲、RS485控制方式)、数字量输入输出仿真、模拟量输入输出仿真；
[0031]一致性：仿真结果(工艺程序、模型结构优化、工艺流程优化)可直接用于生产与硬件实物的运行。
[0032]智能装备三维数字化仿真系统的实现方法，所述方法包括以下步骤：
[0033]步骤一、利用建模软件建立1：1三维模型；
[0034]步骤二、利用虚拟仿真软件赋予模型物理特性；
[0035]步骤三、根据模型进行实物生产；
[0036]步骤四、编程人员根据工艺流程在集成开发环境进行程序开发，在程序加载至可编程控制器中后，利用仿真数据采集器对可编程控制器进行数据采集，对采集数据进行分析并虚拟化；
[0037]步骤五、将虚拟化数据通过总线与步骤二的具有物理特性的三维模型进行数据交互；
[0038]步骤六、根据三维模型反映的真实效果，对程序、工艺流程、机械结构进行调整优化。
[0039]特别的，所述步骤二、步骤三、步骤四、步骤五、步骤六可同步进行，在生产过程中可及时对机械结构进行优化、对程序进行编写，步骤四可同时对总线驱动数据和普通数字模拟信号进行采集，步骤五通过虚拟仿真软件二次开发标准接口进行交互，步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.智能装备三维数字化仿真系统，其特征在于，所述智能装备三维数字化仿真系统包括：可编程控制器、仿真数据采集器、模块仿真器、虚拟仿真软件以及硬件实物平台，所述仿真数据采集器与可编程控制器连接，所述仿真数据采集器与模块仿真器连接，所述可编程控制器与硬件实物平台连接，所述仿真数据采集器用于采集可编程控制器的数据，所述模块仿真器用于仿真数据采集器的数据仿真，所述可编程控制器用于控制硬件实物平台。2.如权利要求1所述的智能装备三维数字化仿真系统，其特征在于：所述模块仿真器包括步进系统、数字量模块、伺服系统、模拟量模块、编码器、变频器系统。3.如权利要求2所述的智能装备三维数字化仿真系统，其特征在于：所述虚拟仿真软件连接在模块仿真器的一端，所述虚拟仿真软件输出结果可直接作用于硬件实物平台。4.智能装备三维数字化仿真系统的实现方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国进，庞德周，缪国雄，王硕，庞德权，
申请(专利权)人：怡水智控科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：