基于Demo3D的虚拟模型模块化控制的实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 设计目的及意义

随着新一代信息技术与制造的融合和落地应用，世界各国相继提出了各自国家层面的制造发展战略。为了实现制造的物理世界和信息世界的互联互通与智能化操作，其共同瓶颈之一是如何实现制造的物理世界和信息世界之间的交互与共融。针对这一难题，基于仿真模拟应用数字孪生，提出并尝试解决各类交互问题。由于ge、西门子等公司的推广, 数字孪生技术近年来在工业制造领域同样发展迅速。ge基于predix平台构建资产、系统、集群级的数字孪生, 生产商和运营商可以分别利用数字孪生来表征资产的全寿命周期, 以便更好地了解、预测和优化每个资产的性能。西门子公司提出了“数字化双胞胎”的概念, 致力于帮助制造企业在信息空间构建整合制造流程的生产系统模型, 实现物理空间从产品设计到制造执行的全过程数字化 ^[1]。

本设计目的在于利用demo3d、西蒙子plc和vs软件，根据已有的虚拟模型实现与实际机器人工作站一致的功能，且将模型进行模块化分类，达到能够使用用按钮触发模块的功能。

1.2 国内外研究现状

最近几年，伴随着工业机器人产业的持续增长，其逐渐使用在制造业的众多领域。尤其在汽车制造、3c 等批量制造行业，越来越多的工厂大量采用工业机器人，这种方式减少了人力的成本，提高了生产效率，提升了产品质量，使得产品的成本开始下降，使工业机器人产业得到进一步的发展

2. 研究的基本内容与方案

本设计基本内容包括学习数字孪生技术的基本理论和内容，掌握demo3d、西门子plc和vs软件的使用。编写qlp程序实现拼图、注塑、七巧板和焊接功能，并实现独立控制。用虚拟模型仿真实际机器人工作站，再将各个功能分块连接实现既可模拟又可控制的工作站功能。

本设计包括拼图、注塑、七巧板和焊接功能。拼图操作主要的工艺包括其正面的拼图与背面的涂胶。瓷砖的一面属于光面，而另一面是不平整的粗糙面。在光面提取到我们所需要的轮廓信息，完成拼图的操作，之后再进行另一面的涂胶操作

注塑机机器人将注塑成型后的塑料制品从模具内腔中取出，并放置到固定位置或者传送带中，控制将机械抓手运动到注塑机模腔上方等待抓取，并向注塑机控制器发送可开模信号。注塑机模具开模后，向机器人发出开模完成信号，机器人的三个轴开始动作，运动到模具内腔中，并向注塑机发送信号。注塑机将模具顶出后，机器人接收到信号，机械抓手到达取物位置，并将其抓取放到特定位置，机械抓手运动到待机点，进行下一次工作循环。机器人焊接是指机器人代替手工作业，即利用焊接机器人系统完成焊接作业，获得合格焊件的过程，按照机器人所用焊接工艺方法不同，可将其分为点焊机器人、弧焊机器人、搅拌摩擦焊机器人及激光焊机器人等类型。

3. 研究计划与安排

第1－4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第5－6周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉相关工具软件的使用。

第7－9周：建立具有物理属性的虚拟模型，完成四个基础功能的qlp程序编写，完成wpf面板的设计与添加。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘大同,郭凯,王本宽,彭宇.数字孪生技术综述与展望[j].仪器仪表学报,2018,39(11):1-10.

[2] 张红.基于小型plc机械手臂设计及控制系统研究[j].机械设计与制造工程,2018,47(07):60-64.

[3]韩雪峰,刘壮,高长水,毛光华.基于demo3d的某冰箱门体摩擦配送线仿真[j].机械制造与自动化,2016,45(04):90-92.