【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，属于焊接。
技术介绍
1、在焊接领域，数字孪生系统的实时性、保真度、可视化和虚实映射等特点备受关注。针对存在的三维动态化演示模型缺乏多维度焊接特征关注的问题。目前现有技术有对实时仿真焊缝成型以及对于不同焊接工件参数的预测，达到全方位监测焊缝成型过程并且对于非焊接研究人员也可以轻松找到合适工艺参数，实现焊接效率以及质量的提高。还有设计了工业机器人故障预测的基本架构，利用数字孪生技术构建了虚实映射的工业机器人的物理模型，实现了故障的实时预测。以四台kuka机器人为研究对象，旨在利用数字孪生技术来提高机器人的效率和精度，达到虚实映射。依据焊接机器人的需求和体系构建焊接机器人数字孪生体，融合ads通讯协议实现数字化转型模式。最终的效果是提高了kuka机器人的工作效率和精度，减少了生产过程中的错误率，从而提高了生产线的整体运行效率。该过程如何获取四台机器人数据，如何将四台西门子plc数据传输到一个倍福plc进行管理针对这个方法的实现需要加入这段文字描述：“四台kuka机器人底层数据采用了profinet通讯协议，该协议基于以太网技术，旨在提供高性能、实时性和可靠性的通讯方案，用于控制系统、传感器和执行器之间的通讯，实现了焊接自动化设备之间的互联互通。随后通过串联的方式转为js格式传给倍福的plc统一管理，服务器通过ads通讯协议从twincat软件采集数据，分析及计算，从而控制焊接机器人孪生体与物理实体机器人相互映射”，如何解决根据读取的数据更新unity中物体的位置和旋转、平滑过渡
技术实现思路
1、本专利技术以四台kuka机器人作为物理实体，构建数字孪生体。分别采集四台机器人六轴角度、焊接电流、焊接电压、送丝速度、填丝速度数据。此过程需要克服的问题是如何去构建六轴之间的关节运动，以及如何获取四台机器人的数据并传输到服务器。其次针对在数字孪生系统中如何自动识别不同焊接工件的焊缝中心线，并把结果反馈于工作人员进行适时调整。最后根据真实场景的焊缝成形，如何实现孪生系统的焊缝成型过程的仿真。让工作人员在虚拟环境中进行仿真操作，可以降低实际操作过程中的风险，提高整体焊接效率和质量。
2、本专利技术提出一种利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，首先，利用solidworks建立1：1实际工厂设备模型；其次，将此模型导入unity3d，以建立统一坐标系，并模拟焊接机器人各关节的协调运动，结合ads通讯协议实现数字化转型。接着，根据不同工件识别焊缝中心线，动态调整焊枪与中心线的位置关系，并及时反馈给工作人员进行调整。最后，通过仿真软件实时模拟焊接过程，让工作人员能够在焊接操作中实现更高的精准性和安全性，并进行工艺参数的优化分析。本专利技术使工作人员能够在虚拟环境中进行仿真操作，从而降低实际操作过程中的风险，提高整体焊接效率和质量。
3、具体技术方案为：
4、利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，包括以下步骤：
5、s1、硬件选型；
6、mag焊接机器人工作站1：kr1608hw焊接机器人，ariston350焊接电源，wf12-50p送丝机构，350a焊枪，1.5x0.8x0.8工作台
7、mag焊接机器人工作站2：kr1608hw焊接机器人，ariston350焊接电源，wf12-50p送丝机构，350a焊枪，l-50的l型变位机
8、tig焊接机器人工作站1：kr1608hw焊接机器人，tetrix352焊接电源，wf12-50p送丝机构，300a焊枪，l-50的l型变位机，wf-100的填丝机构
9、tig焊接机器人工作站2：kr1608hw焊接机器人，tetrix551焊接电源，wf12-50p送丝机构，300a焊枪，1.5x0.8x0.8工作台，wf-100的填丝机构
10、s2、建模；
11、基于上述硬件，可以选择诸如catia、ug、solidworks等三维设计软件来进行1：1建模或通过3d扫描建立模型。本方法选用solidworks专业三维设计软件，它具有单位精度设置、草图工具、尺寸标注、检查工具为需要高精度和可靠性的工程师的理想选择。但此类软件的渲染效果较差，且无法实现从硬件获取数据并驱动数字模型运动，而unity3d是一款跨平台游戏引擎，可用于创建视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等互动内容，具有良好的平台可移植性和人机交互性，可利用其内置的物理引擎模拟实际的物理现象。
12、数字模型转换：unity3d软件识别.fbx文件格式，而一般的机械制图软件所创建的文件是不能被unity3d软件所接受的，因此需要将机械设计软件创建的文件通过3dmax软件转换成unity3d所识别的文件格式最后导入到unity3d的开发环境中。
13、调整模型位于unity中心坐标：
14、1) 在unity的项目面板中拖入.fbx文件，将模型拖入场景。
15、2) 在hierarchy面板右击模型，选择prefab，点击unpack。
16、3) 选中所有装配体零件，在inspector面板中找到transform中的reset按钮，点击以将模型置于unity坐标的中心位置。
17、s3、关节定义；
18、在unity3d中，为了定义物理实体的焊接机器人模型的6个关节，创建名为joint_1至joint_6的六个对象，并按顺序排列。在每个对象的“transform”组件中，将后一个对象作为子对象放置到前一个对象的“child”字段中。如关节1（joint_1）的父级是base，子级是a1；关节2（joint_2）的父级是a1，子级是a2，依此类推，建立从基座base到末端执行器a6的关节父子关系。移动joint_1时，其他关节会相应跟随移动，模拟物理实体模型的运动方式。
19、s4、采集数据；
20、在unity3d中通过脚本文件获取从plc传上来的数据，采用的是ads通讯协议，ads（automation device specification）即自动化设备规范，它为设备之间的通讯提供路由。ads通讯是倍福公司定义的一种专门协议，用于twincat系统中的非周期性通讯，既可以用在控制器内部通讯、控制器跟控制器之间通讯，也可以用于控制器和pc高级语言通讯。定义通讯ip地址和端口号，创建句柄。
21、adsclient = new tcadsclient();
22、adsclient.connect("xxx.xxx.xxx.xxx.1.1", 851);
23、structhandle = adsclient.createvariablehandle("main.all_1");
24、通过通讯协议中的数据结构体中将物理实体机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于，首先，利用SolidWorks建立1：1实际工厂设备模型；其次，将此模型导入Unity3D，以建立统一坐标系，并模拟焊接机器人各关节的协调运动，结合ADS通讯协议实现数字化转型；接着，根据不同工件识别焊缝中心线、动态调整焊枪与中心线的位置关系，并及时反馈给工作人员进行调整；最后，通过仿真软件实时模拟焊接过程，用于工作人员能够在焊接操作中，并进行工艺参数的优化分析。
2.根据权利要求1所述的利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于， S1的硬件选型包括：
4.根据权利要求2所述的利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于，S2中选用SolidWorks专业三维设计软件，采用Unity3D进行内置的物理引擎模拟实际的物理现象；
5.根据权利要求2所述的利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于，S6的可视化管理设计具体包括以下子步骤：
6.根据权利要求2所述的利用
7.根据权利要求2所述的利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于，S8具体包括以下子步骤：
...【技术特征摘要】
1.利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于，首先，利用solidworks建立1：1实际工厂设备模型；其次，将此模型导入unity3d，以建立统一坐标系，并模拟焊接机器人各关节的协调运动，结合ads通讯协议实现数字化转型；接着，根据不同工件识别焊缝中心线、动态调整焊枪与中心线的位置关系，并及时反馈给工作人员进行调整；最后，通过仿真软件实时模拟焊接过程，用于工作人员能够在焊接操作中，并进行工艺参数的优化分析。
2.根据权利要求1所述的利用数字孪生技术实现焊接机器人的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的利用数字孪生技术实现焊接机器...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫慧，李铜，任曦远，李福川，李元杰，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：
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