機電產品數(shù)字孿生技術及應用(NX MCD) 課件全套 第1-9章 UG介紹、MCD介紹-工業(yè)機器人集成系統(tǒng)

機電產品數(shù)字孿生技術及應用《機電概念設計與仿真》針對機械電子工程本科專業(yè)開設，培養(yǎng)學生熟悉UG常用三維實體建模、裝配命令，綜合運用三維CAD技術、運動仿真技術、PLC控制技術，結合典型工程案例，循序漸進地掌握各類機構設計和分析方法，為今后的相關課程學習打下基礎。1課程介紹1課程介紹問：數(shù)字化孿生技術和UG之間有什么關系？答：UG軟件提供了一個基本虛擬產品開發(fā)環(huán)境，使產品開發(fā)從設計到真正的加工實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，可以較好的優(yōu)化企業(yè)的產品設計與制作；實現(xiàn)知識驅動和利用知識庫進行建模。問：智能制造系統(tǒng)和數(shù)字化雙胞胎技術之間的關系？答：智能制造系統(tǒng)首先需要感知、建模，然后才能分析推理。因此，如果沒有數(shù)字化雙胞胎技術對現(xiàn)實生產體系的準確模型化描述，則難以構建后續(xù)的智能制造系統(tǒng)。問：什么是數(shù)字孿生技術？答：數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。1課程介紹1教學項目學習目標簡單機械臂掌握UG創(chuàng)建三維實體模型的方法；掌握零件裝配方法；UG工程圖繪制方法；扭尾機械手運動仿真強化UG三維模型、裝配方法；MCD機電對象剛體、運動副設置方法；6軸機器人強化MCD機電對象剛體、運動副設置；運動控制器設置；機器人路徑規(guī)劃；控制面板彈簧阻尼器、顯示更改器設置；運行時表達式、仿真序列；機器人搬運站深化MCD機電對象剛體、運動副設置；深化運動控制器設置；路徑規(guī)劃；深化仿真序列；視覺檢測站深化對象源、對象收集器、對象變換器；深化運行時表達式；PLCSIM虛擬調試機器人沖壓站精通MCD機電對象設置；仿真序列；進圖PLC與MCD聯(lián)調技術。課程介紹1教學項目學習目標簡單機械臂掌握UG創(chuàng)建三維實體模型的方法；掌握零件裝配方法；UG工程圖繪制方法；扭尾機械手運動仿真強化UG三維模型、裝配方法；MCD機電對象剛體、運動副設置方法；6軸機器人強化MCD機電對象剛體、運動副設置；運動控制器設置；機器人路徑規(guī)劃；控制面板彈簧阻尼器、顯示更改器設置；運行時表達式、仿真序列；機器人搬運站深化MCD機電對象剛體、運動副設置；深化運動控制器設置；路徑規(guī)劃；深化仿真序列；視覺檢測站深化對象源、對象收集器、對象變換器；深化運行時表達式；PLCSIM虛擬調試機器人沖壓站精通MCD機電對象設置；仿真序列；進圖PLC與MCD聯(lián)調技術。課程介紹1教學項目學習目標簡單機械臂掌握UG創(chuàng)建三維實體模型的方法；掌握零件裝配方法；UG工程圖繪制方法；扭尾機械手運動仿真強化UG三維模型、裝配方法；MCD機電對象剛體、運動副設置方法；6軸機器人強化MCD機電對象剛體、運動副設置；運動控制器設置；機器人路徑規(guī)劃；控制面板彈簧阻尼器、顯示更改器設置；運行時表達式、仿真序列；機器人搬運站深化MCD機電對象剛體、運動副設置；深化運動控制器設置；路徑規(guī)劃；深化仿真序列；視覺檢測站深化對象源、對象收集器、對象變換器；深化運行時表達式；PLCSIM虛擬調試機器人沖壓站精通MCD機電對象設置；仿真序列；進圖PLC與MCD聯(lián)調技術。課程介紹1教學項目學習目標簡單機械臂掌握UG創(chuàng)建三維實體模型的方法；掌握零件裝配方法；UG工程圖繪制方法；扭尾機械手運動仿真強化UG三維模型、裝配方法；MCD機電對象剛體、運動副設置方法；6軸機器人強化MCD機電對象剛體、運動副設置；運動控制器設置；機器人路徑規(guī)劃；控制面板彈簧阻尼器、顯示更改器設置；運行時表達式、仿真序列；機器人搬運站深化MCD機電對象剛體、運動副設置；深化運動控制器設置；路徑規(guī)劃；深化仿真序列；視覺檢測站深化對象源、對象收集器、對象變換器；深化運行時表達式；PLCSIM虛擬調試機器人沖壓站精通MCD機電對象設置；仿真序列；進圖PLC與MCD聯(lián)調技術。課程介紹1教學項目學習目標簡單機械臂掌握UG創(chuàng)建三維實體模型的方法；掌握零件裝配方法；UG工程圖繪制方法；扭尾機械手運動仿真強化UG三維模型、裝配方法；MCD機電對象剛體、運動副設置方法；6軸機器人強化MCD機電對象剛體、運動副設置；運動控制器設置；機器人路徑規(guī)劃；控制面板彈簧阻尼器、顯示更改器設置；運行時表達式、仿真序列；機器人搬運站深化MCD機電對象剛體、運動副設置；深化運動控制器設置；路徑規(guī)劃；深化仿真序列；視覺檢測站深化對象源、對象收集器、對象變換器；深化運行時表達式；PLCSIM虛擬調試機器人沖壓站精通MCD機電對象設置；仿真序列；進圖PLC與MCD聯(lián)調技術。課程介紹1教學項目學習目標簡單機械臂掌握UG創(chuàng)建三維實體模型的方法；掌握零件裝配方法；UG工程圖繪制方法；扭尾機械手運動仿真強化UG三維模型、裝配方法；MCD機電對象剛體、運動副設置方法；6軸機器人強化MCD機電對象剛體、運動副設置；運動控制器設置；機器人路徑規(guī)劃；控制面板彈簧阻尼器、顯示更改器設置；運行時表達式、仿真序列；機器人搬運站深化MCD機電對象剛體、運動副設置；深化運動控制器設置；路徑規(guī)劃；深化仿真序列；視覺檢測站深化對象源、對象收集器、對象變換器；深化運行時表達式；PLCSIM虛擬調試機器人沖壓站精通MCD機電對象設置；仿真序列；進圖PLC與MCD聯(lián)調技術。課程介紹1教學項目學習目標簡單機械臂掌握UG創(chuàng)建三維實體模型的方法；掌握零件裝配方法；UG工程圖繪制方法；扭尾機械手運動仿真強化UG三維模型、裝配方法；MCD機電對象剛體、運動副設置方法；6軸機器人強化MCD機電對象剛體、運動副設置；運動控制器設置；機器人路徑規(guī)劃；控制面板彈簧阻尼器、顯示更改器設置；運行時表達式、仿真序列；機器人搬運站深化MCD機電對象剛體、運動副設置；深化運動控制器設置；路徑規(guī)劃；深化仿真序列；視覺檢測站深化對象源、對象收集器、對象變換器；深化運行時表達式；PLCSIM虛擬調試機器人沖壓站精通MCD機電對象設置；仿真序列；精通PLC與MCD聯(lián)調技術。課程介紹數(shù)字孿生介紹1教室1教室2實訓室1實訓室2物理世界數(shù)字孿生數(shù)據(jù)流決策流數(shù)字孿生的實質是建立現(xiàn)實世界物理系統(tǒng)的虛擬數(shù)字鏡像，包含產品數(shù)字化、設備數(shù)字化、工藝流程數(shù)字化、PLM、MES、TIA等從技術角度，數(shù)字孿生集成了建模與仿真、虛擬現(xiàn)實，物聯(lián)網(wǎng)、云邊協(xié)同以及人工智能等技術。謝謝您的聆聽!NX介紹UGNX軟件提供了一個基本虛擬產品開發(fā)環(huán)境，使產品開發(fā)從設計到真正的加工實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產品設計與制作；實現(xiàn)了知識驅動和利用知識庫進行建模，同時能自上而下進行設計子系統(tǒng)和接口，是完整的系統(tǒng)庫的建模。

UG基于特征的建模方法，采用參數(shù)控制。

1NX介紹

機電一體化概念設計解決方案（MCD）將機械自動化與電氣和軟件結合起來，包括機械，機電，傳感器，驅動等多個領域部件的概念設計，工程師們可用于新產品集成管理，機械設計，電氣，自動化等專業(yè)概念的3D建模和仿真，提供了機電設備設計過程中硬件在軟件環(huán)境中仿真調試，通過虛擬設備與PLC連接，對產品可靠性進行虛擬調試。MCD可加快機械、電氣和軟件設計等學科產品的開發(fā)速度，是工作領域中不可或缺的工具。設計迭代產生的誤差進一步降低，成為一個綜合各學科領域的研發(fā)平臺。

1NX介紹1NX介紹1問：問什么在有的教材或課程中稱呼該軟件為UG，有的則稱呼為NX，還有的稱之為UGNX？答：UG，NX和UGNX表征的都是同一款軟件，UG是經(jīng)過了多次被收購（最后被西門子收購），逐步演變成現(xiàn)在的UGNX或NX，所以UG跟NX本質上同一軟件，只是版本不一樣而已。問：MCD是什么，他和UG之間的關系是？答：MCD（機電一體化概念設計）是UG軟件中的一個模塊。該模塊可以將機械自動化與電氣和軟件結合起來，組包括機械、機電、傳感器、驅動等多個領域部件的概念設計，工程師們可以用于新產品集成管理，機械設計，電氣，自動化等專業(yè)概念的3D建模和仿真，提供了機電設備設計過程中硬件在環(huán)境中仿真調試，通過虛擬設備與PLC連接，對產品可靠性進行虛擬調試。NX介紹啟動UG通過雙擊桌面UG快捷方式圖表，或者單擊“開始”

“SiemensNX”

“NX”命令，即可啟動UG，進入開始界面。

1UG歡迎界面NX介紹新建零件文件單擊“文件”→“新建”命令，彈出“新建”對話框，新建模型文件。

1“新建”對話框NX介紹打開零件文件單擊“文件”→“打開”命令，彈出“打開”對話框，可以打開已有文件，支持的文件類型包括：部件文件.prt、用戶自定義特征文件.udf、SolidEdge裝配文件.asm、SlidEdge部件文件.par、SolidEdge鈑金文件.psm和書簽.bkm等。

1打開模型文件NX介紹11.標題欄4.導航欄2.工具欄3.菜單欄5.繪圖區(qū)6.狀態(tài)欄NX介紹文件——首選項——用戶界面——布局：定制修改部件顏色常用菜單命令菜單——工具——定制菜單——格式——圖層設置顯示/隱藏編輯截面選擇對象

1NX介紹11.用戶界面首選項單擊“文件”→“首選項”→“用戶界面”命令，彈出“用戶界面首選項”對話框，如下圖所示。用戶界面首選項對話框Tips:①用戶可以按照個人繪圖習慣對相關設置進行修正，例如可以在“主題”

“類別”改為“經(jīng)典”，則整體主題呈現(xiàn)出黑色—和低版本UG的操作界面相統(tǒng)一；②修正設置后，需要單擊“應用”才能設置的應用。NX介紹12.定制工具菜單定制工具菜單需要進入“定制”對話框（如下左圖所示），有兩種路徑可以進入此對話框，分別為：①單擊“菜單”

“工具”

“定制”命令；②單擊“繪圖區(qū)”右上角的“小三角”圖標。單擊定制對話框Tips:①可以定制菜單欄里面的按鈕內容；②可以定制快捷按鍵；②可以定制工具欄里面的工具內容；③可以定制圖標大小和工具是否顯示。NX介紹13.圖層圖層是為了便于我們在設計時對部件的管理，通常將各個部件放在不同的工作層中進行設計、編輯及保存等操作。如果要對某個部件進行編輯修改，只需將部件所在圖層設置為當前的工作圖層。圖層編輯路徑Tips:①也可以通過單擊“菜單”→“格式”→“圖層設置”命令，進入“圖層設置”對話框；NX介紹14.顯示與隱藏單擊“視圖”→“顯示和隱藏”命令或通過快捷鍵“Ctrl+W”，彈出“顯示和隱藏”對話框，在類型樹中顯示不同類型對象，單擊“+”按鈕顯示指定類型對象，單擊“-”按鈕，隱藏指定類型對象，單擊“關閉”按鈕，關閉對話框，Tips:當機構復雜，存在較多的部件相互交疊時，建議使用圖層，當重復交疊的部件較少時，建議使用隱藏與顯示；顯示與隱藏對話框NX介紹15.視圖剖視單擊“視圖”→“編輯截面”命令，彈出“視圖剖視”對話框，設置“截面名”，選擇截面方向，可以通過偏置數(shù)值來調節(jié)截面位置，單擊“確定”按鈕，生成截面。視圖剖切對話框NX介紹16.用戶默認設置“菜單”

“文件”

“實用工具”顏色詳細色號用戶默認設置對話框NX介紹鼠標左鍵：點選；左鍵是使用率最高的，打開軟件，選擇工具，選擇對象都用到它。在工作區(qū)點擊則彈出一組快捷鍵，可要據(jù)需要選擇使用，比再從菜單欄選用快多了；鼠標右鍵：點擊；在工作區(qū)點擊則會彈出更多的快捷菜單選擇，可據(jù)需要選擇使用；在菜單欄點擊，則會彈出自定義菜單選項，可進行菜單界面設置。長按右鍵則會彈熱鍵快捷鍵；鼠標中鍵：長按，在工作區(qū)內會旋轉對象視圖，這也是最常用的。滾動滾輪，工作區(qū)內的對象視圖會進行收縮；還有一種就是組合鍵。中鍵+左鍵（Ctrl），縮放視圖，中鍵+右鍵（Shift），移動視圖。Shift+左鍵，取消；

1左鍵（MB1）選擇和編輯圖形中鍵（MB2）縮放/旋轉/“OK”右鍵（MB3）顯示右鍵菜單三維建模/草圖繪制

21.創(chuàng)建草圖①電腦自帶三個互相垂直的面，即XY/XZ/YZ平面；②曲線-創(chuàng)建草圖，草圖屬于二維平面；③指定平面的時候可以創(chuàng)建一個平面和指定參考方向草圖創(chuàng)建對話框Tips:①點生線，線生面，面生實體，所以，草圖的創(chuàng)建與繪制常常作為前置工作出現(xiàn)在拉伸、旋轉特征創(chuàng)建中。②草圖方向是用來確定草圖中X軸的方向，該方向可以和基準坐標系的X軸方向不一致。1.繪圖工具2.約束工具3.捕捉工具進入草圖后的工具欄界面三維建模/草圖繪制

22.繪制草圖（直線和圓）①需要開啟“捕捉”，自動添加約束打開；②可以先繪制圖形，后標注尺寸，運用尺寸來驅動元素，稱為參數(shù)化；③尺寸可以輸入數(shù)值或者算式；④可以自定義添加約束關系；如何固定（直線和圓）:①通過尺寸表注，固定直線/圓到基準線的距離。②通過約束工具，將直線/圓通過多種范式的約束，進行固定。直線的繪圖與固定Tips:①如右圖所示，我們直接表注的尺寸，以“深藍色”進行表征；②自動尺表注的尺寸，則以“咖啡色”進行表征；③如右圖所示，當前直線在Y周方向仍然存在一個自由度。坐標/極坐標形式輸入點信息圓的兩種確定方式三維建模/草圖繪制

23.繪制草圖（約束工具）UG中有兩種范式的約束工具分別為：尺寸約束和幾何約束。①尺寸約束就是為草圖標注尺寸，使草圖滿足設計要求并讓草圖固定。②幾何約束一般用于定位草圖對象和確定草圖對象之間的關系。兩種約束的對話框如下圖所示。幾何約束對話框要約束（移動）的曲線約束到（相對固定）的曲線將鼠標放在特定約束工具上，會有提示約束方法和約束內容尺寸約束對話框三維建模/草圖繪制

24.繪制草圖（練習題）運用直線/圓工具、草圖約束工具繪制右側草圖；Tips:①優(yōu)先繪制基準線條；②優(yōu)先繪制具有確定位置和尺寸信息的曲線；③信息不全的曲線，借助草圖約束進行固定；④該練習題建議按照一定順序（上而下，左而右）繪制；三維建模/草圖繪制

2三維建模/草圖繪制25.拉伸特征拉伸命令用于沿著矢量拉伸截面來創(chuàng)建特征。在特征組中單擊拉伸按鈕，彈出拉伸對話框。①表區(qū)域驅動（截面）：截面是指拉伸特征的截面曲線，他可以是開放的曲線（拉伸成為片體），也可以是閉合曲線（拉伸成為體）；②方向：確定拉伸矢量方向及更改拉伸矢量方向；③限制：確定拉伸方式，拉伸方式包括“值”、“對稱值”，“直至選定”，“直至延伸部分”和“貫通”；三維建模/草圖繪制2三維建模/草圖繪制27.旋轉特征旋轉命令用于通過繞軸旋轉來創(chuàng)建特征。在“特征”組中單擊“旋轉”按鈕，彈出“旋轉”對話框，如下圖所示：旋轉需要提前繪制好旋轉軸，并且繪制草圖只需要繪制一半即可三維建模/草圖繪制2三維建模/草圖繪制2工程圖繪制24.二維工程圖繪制利用UG的Modeling功能構建的零件和裝配模型，可以被導引到UG制圖（工程圖）功能中，以快速地生成二維工程圖，由于UG工程圖是基于三維實體模型的二維投影所得到的二維工程圖，因此工程圖與三維實體模型是完全關聯(lián)的。也就是說，實體模型的尺寸、形狀和位置的任何改變，都會引起二維工程圖發(fā)生實時變化。①圖紙的創(chuàng)建裝配210.裝配UG裝配過程是在裝配中建立部件之間的鏈接關系，并通過裝配條件在部件之間建立約束關系來確定部件在產品中的位置。在裝配中，部件的幾何體是被應用到裝配中的，而不是復制到裝配中的。相關概念：①子裝配。子裝配是在高一級裝配中被用作組件的裝配，子裝配也擁有自己的組件。子裝配是一個相對的概念，任何一個裝配部件都可以再更高級的裝配中作為子裝配。②組件。組件是裝配中組件對象所指向的部件文件，組件可以是單個部件，也可以是一個子裝配。組件是被引用到裝配部件中的，而不是復制到裝配部件中的。③主模型。主模型是供UG軟件各模塊共同引用的部件模型。同一主模型可同時被工程圖、裝配、加工、機構分析和有限元分析等模塊引用，而主模型被修改時，相關應用會自動更新。謝謝您的聆聽!機電產品數(shù)字孿生技術及應用MCD環(huán)境介紹啟動MCD1.新建2.應用模塊常用菜單和工具條

2.1機電導航器：在MCD中創(chuàng)建的對象都添加到機電導航器中，在機電導航器中MCD對象被分在不同的文件夾中，例如剛體放在基本機電對象文件夾。通過機電導航器，我們可以：顯示part中存在的MCD對象根據(jù)名字或者類型排序對選中的對象進行操作通過Contianer組織MCD模型顯示MCD對象所屬的part

MCD環(huán)境介紹2.1運行時察看器：將MCD對象添加到運行時察看器中，在仿真的過程中，利用運行時察看器監(jiān)測值的變化。通過運行時察看器，我們可以：監(jiān)測對象參數(shù)值的變化修改對象參數(shù)值對整型和雙精度型數(shù)值進行畫圖，導出和錄制操作恢復快照

MCD環(huán)境介紹2.1

運行時表達式：在MCD中創(chuàng)建的運行時表達式都將添加到運行時表達式導航器中。注：1.運行時表達式導航器只顯示當前工作部件的運行時表達式。

MCD環(huán)境介紹2.1

仿真序列編輯器：仿真序列編輯導航器中顯示機械系統(tǒng)中創(chuàng)建的所有‘仿真序列’。用于管理‘仿真序列’在何時或者何種條件下開始執(zhí)行，用來控制執(zhí)行機構或者其他對象在不同時刻的不同狀態(tài)。復合仿真序列基于事件的仿真序列基于時間的仿真序列組基于事件的仿真序列與另一個仿真序列相連鏈接器暫停仿真序列

1245637MCD環(huán)境介紹2.1文件->實用工具->用戶默認設置首選項->機電概念設計首選項

MCD環(huán)境介紹2.1謝謝您的聆聽!機電產品數(shù)字孿生技術及應用建模裝配2部件4個：底座1，手臂2，銷釘3，手指4。4個部件通過裝配組成裝配體建模裝配21、底座1建模裝配21、底座1建模裝配21、底座1（1）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配21、底座1（2）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配21、底座1（3）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配21、底座1（4）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配21、底座1（5）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配21、底座1（6）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配21、底座1（7）孔選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【孔】命令。建模裝配

手臂建模建模裝配建模裝配22、手臂2（1）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配22、手臂2（2）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配22、手臂2（3）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配22、手臂2（4）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配22、手臂2（5）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配22、手臂2（6）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配23、銷釘3建模裝配23、銷釘3（1）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配23、銷釘3（2）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配23、銷釘3（3）拉伸再次單擊【拉伸】命令，選擇的曲線為下圖箭頭所示直徑為30的圓的邊，指定的矢量為Z軸，開始的距離為0，結束的距離為50，布爾選擇求和，偏置選擇單側，值為-6，單擊完成。建模裝配2手指建模建模裝配2手指建模建模裝配24、手指4（1）創(chuàng)建草圖選擇【菜單】→【插入】→【在任務環(huán)境中繪制草圖】命令。建模裝配24、手指4（2）拉伸選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【拉伸】命令。建模裝配24、手指4（3）再次拉伸

選擇曲線的類型為單條曲線，然后把后面的在連接處停止按鈕打開，指定的矢量為Z軸，開始值為0結束值為25，布爾選擇求和，如下圖所示。建模裝配24、手指4（4）陣列曲線

選擇【菜單】→【插入】→【設計特征】→【陣列特征】命令。建模裝配機械臂裝配部件4個：底座1，手臂2，銷釘3，手指4。4個部件通過裝配組成裝配體建模裝配24、機械臂裝配（1）添加部件選擇【裝配】→【添加】命令，打開部件底座，選擇放置的位置為絕對原點。建模裝配24、機械臂裝配（2）裝配約束選擇【插入】→【裝配】→【組件位置】→【裝配約束】命令，選擇的類型為固定，要約束的幾何體為底座，完成后單擊“確定”按鈕。建模裝配24、機械臂裝配（1）手臂裝配單擊【添加】，打開部件手臂，選擇放置的位置為通過約束，單擊“確定”。建模裝配24、機械臂裝配選擇的裝配約束為同心，選擇的對象為箭頭所示的兩個圓，完成后單擊“確定”。建模裝配24、機械臂裝配（2）銷釘裝配單擊【添加】，打開部件銷釘2，選擇放置的位置為通過約束，選擇的裝配約束為同心，操作過程同（1）手臂裝配。繼續(xù)添加手臂和銷釘（后面的銷釘都為銷釘1），直到最后得到如圖所示的裝配圖。建模裝配24、機械臂裝配（3）手指裝配單擊【添加】，打開部件手指，選擇放置的位置為通過約束，單擊“確定”按鈕，選擇的裝配類型為同心，選擇箭頭所示的兩個圓，完成；同樣的操作完成另一手指裝配。建模裝配24、機械臂裝配選擇【移動組件】，選擇的組件為剛剛添加的兩個手指，選擇的運動為角度，指定的矢量為Y軸指定的軸點為箭頭所示的點的圓心，角度為-90，單擊“確定”按鈕。數(shù)字化雙胞胎機電對象1.剛體幾何零件通過定義為剛體組件，賦予質量等物理屬性，從而在外部力驅動下進行運動，如受到重力落下，如果幾何體沒有定義為剛體，是無法移動的。剛體具有以下物理屬性：重心位置和方向平移和轉動速度質量和慣性

2.2機電對象1.剛體2.2參數(shù)定義選擇對象選擇被定義為剛體的幾何對象（可選擇多個）質量屬性自動：根據(jù)對象屬性自動計算剛體的重量和慣性矩（自動方式下文本框為灰色不可輸入）用戶自定義：用戶在對應文本框中手工輸入質量和慣性矩剛體顏色指定顏色，可根據(jù)需要指定剛體顏色無，剛體顯示為白色標記選擇對應的標記表單，在仿真時可通過讀寫設備命令修改物料屬性名稱設置剛體名稱運動副2.固定副自由度為零的固定關節(jié)，一般用于以下操作：將剛體連接到地面上；將兩個剛體固定連接到一起，被連接剛體跟隨連接件一起運動。注意：若組件中全為剛體，必須定義一個固定副。

3運動副2.固定副

3參數(shù)定義選擇連接件選擇需要連接到固定約束的剛體選擇基本件選擇連接件連接到的剛體，若為空，則連接件連接到背景名稱設置固定副名稱運動副3.鉸鏈副組成鉸鏈副的兩關節(jié)繞某一軸進行相對轉動，不允許兩者在任何方向進行平移運動。

3參數(shù)定義選擇連接件選擇需要連接到鉸鏈關節(jié)的剛體選擇基本件選擇連接件連接到的剛體，若為空，則連接件連接到背景指定軸矢量指定鉸鏈副旋轉軸指定錨點指定旋轉軸中心點起始角仿真開始時連接件相對基本件的初始角度限制可在文本框中輸入旋轉運動的上下限制角度名稱設置鉸鏈副名稱運動副4.滑動副定義為滑動副的兩個構件只能沿一個方向相對線性移動，不允許旋轉運動。

3參數(shù)定義選擇連接件選擇被滑動副約束的剛體選擇基本件選擇連接件連接到的剛體，如果為空，連接件連接到背景軸和偏置指定軸矢量：定義滑動副運行的方向矢量。偏置：定義連接件相對基本件的初始位置限制使能并定義滑動副運動的上下限距離名稱設置滑動副名稱運動副5.齒輪副使用齒輪副命令連接兩個軸運動副，使它們以固定的比例傳遞運動。

對于齒輪副：所選擇的兩個軸運動副必須共有同一個基本件齒輪副的傳動比為軸運動副的速度比齒輪副并未考慮接觸力，例如齒輪齒之間的摩擦力

3運動副5.速度控制

驅動運動副的剛體以指定的速度運動，既可以用于旋轉運動也可用于線性運動?？赏ㄟ^添加傳感器信號用于停止運動。為創(chuàng)建更真實的運動仿真，可采用以下方法：對驅動器添加加速度和力限制；通過信號控制速度控制驅動器的力或力矩；將速度控制用于傳輸面，通過信號進行啟停。

3運動副5.速度控制

3參數(shù)定義選擇對象選擇需要添加速度控制的運動副軸類型線性：當選擇的運動副為線性運動時選擇角度：當選擇的運動副為旋轉運動時選擇約束當線性運動時，在文本框中輸入速度約束值，單位為mm/s，并可勾選“限制加速度”和“限制力”。當旋轉運動時，在文本框中輸入速度約束值，單位為。/s，并可勾選“限制加速度”和“限制扭矩”名稱設置速度控制名稱運動副5.位置控制

驅動運動副的剛體以一定的速度運動到指定的位置，既可以用于旋轉運動，旋轉到指定角度；也可用于線性運動移動到指定位置。為創(chuàng)建更真實的運動仿真，可采用以下方法：應用到傳輸面，在指定位置停止；添加信號，控制位置控制器的力或扭矩；勾選“來自外部的數(shù)據(jù)”，停用位置和速度約束，從而使用反向運動學控制運動副運動。

3運動副5.位置控制

3運動副5.位置控制

3參數(shù)定義選擇對象選擇需要添加位置控制的運動副軸類型線性：當選擇的運動副為線性運動時選擇角度：當選擇的運動副為旋轉運動時選擇約束角路徑選項：當旋轉運動時顯示，選項包括：沿最短路徑、順時針旋轉、逆時針旋轉、跟蹤多圈源自外部的數(shù)據(jù)：勾選時取消激活“約束”組參數(shù)，通過外部控制器控制運動副運動目標：在文本框中指定目標位置，線性運動時單位為mm；旋轉運動時單位為。速度：在文本框中指定運動速度，線性運動時單位為mm/s，旋轉運動時單位為。/s線性運動時可勾選限制加速度和限制力；旋轉運動時，可勾選限制加速度和限制扭矩名稱設置位置控制名稱運動副6.柱面副使用柱面副命令在兩個剛體之間建立一個關節(jié)，允許兩個自由度：一個沿軸線的平移自由度和一個沿軸線旋轉的自由度。通過柱面副，兩個剛體可以沿軸線轉動和平移。37.球副使用球副命令在兩個剛體之間建立一個關節(jié)，允許三個轉動的自由度：X,Y,Z三個軸向的轉動。運動副8.運動曲線

使用運動曲線命令定義主軸和從軸的運動關系。運動曲線用來定義機械凸輪或者電子凸輪耦合副。

循環(huán)類型：3MasterSlaveOnecyclea.相對循環(huán)‘從軸’的起點和終點可以不重合，但是起點和終點的斜率和曲線必須一致MasterSlaveOnecycleb.循環(huán)‘從軸’的起點和終點的大小和曲率必須一致c.非循環(huán)只循環(huán)一次MasterSlaveOnecycle運動副9.機械凸輪機械凸輪連接主軸和從軸，主軸通過運動曲線定義的運動關系驅動從軸運動。從軸的作用力會通過機械凸輪反饋給主軸。

3機電產品數(shù)字孿生技術及應用機電對象1.碰撞體碰撞體定義了幾何對象發(fā)生碰撞的方式，只有兩個幾何對象都定義了碰撞體，才會發(fā)生碰撞，或者會互相穿透。碰撞體可以定義多種碰撞形狀和幾何精度，幾何精度越高，不穩(wěn)定性越高，為了降低不穩(wěn)定性和提高運行性能，建議使用簡單的碰撞形狀。2.2機電對象1.碰撞體2.2機電對象1.碰撞體2.2參數(shù)定義選擇對象選擇被定義為碰撞體的幾何對象（可選擇多個）碰撞形狀定義碰撞體形狀，選項包括：方塊、球、圓柱、膠囊、凸多面體、多個凸多么體、網(wǎng)格面形狀屬性設置定義碰撞屬性的方法：自動自動計算碰撞屬性參數(shù)用戶定義可在文本框中輸入需要的碰撞體尺寸等參數(shù)碰撞材料定義碰撞體的材料，可新建需要的碰撞體材料類別相同類別的碰撞體才會發(fā)生碰撞，默認類別“0”，與所有類別發(fā)生碰撞碰撞設置設置發(fā)生碰撞時，碰撞體是否高顯，以及是否粘連在一起名稱設置碰撞體名稱機電對象2.傳輸面通過添加傳輸面物理屬性，將平面轉換為傳送帶，沿直線或曲線路徑移動平面上的幾何對象。2.2參數(shù)定義選擇面選擇被定義為傳輸面的平面運動類型定義傳輸面運動類型，選項包括：直線，圓指定矢量定義傳輸面運動方向速度平行：定義指定方向的速度垂直：定義垂直于指定方向的速度起始位置平行：定義指定方向的起始位置垂直：定義垂直于指定方向的起始位置名稱設置傳輸面名稱機電對象3.碰撞傳感器通過添加碰撞傳感器，監(jiān)控仿真過程中的碰撞情況，可以選擇不同形狀作為檢測區(qū)域。碰撞傳感器一般用于以下操作：觸發(fā)仿真序列的啟動或停止；觸發(fā)運行時參數(shù)的更改。如：速度控制器的速度；觸發(fā)運行時表達式中的計數(shù)器；觸發(fā)剛體交換；觸發(fā)可視化特征變化。2.2機電對象4.碰撞傳感器2.2參數(shù)定義選擇對象選擇被定義為碰撞傳感器的幾何對象碰撞形狀定義碰撞檢測區(qū)域形狀，選項包括：方塊、球、直線、圓柱形狀屬性定義計算碰撞區(qū)域的方法，選項包括：自動：自動計算碰撞區(qū)域參數(shù)；用戶定義：可輸入需要的參數(shù)，如：指定點：定義碰撞區(qū)域的中心點；指定坐標系：定義碰撞區(qū)域的參考坐標系；尺寸參數(shù)：根據(jù)碰撞形狀變化而變化名稱設置碰撞傳感器名稱機電對象4.對象源利用對象源創(chuàng)建一個重復的部分來模擬生產線。使用對象可以根據(jù)時間延遲或者激活事件來復制特定的幾何圖形。對象源的觸發(fā)有兩種方式：基于時間：根據(jù)設定的時間間隔來復制幾何圖形每次激活時一次：對象源的屬性‘活動的’每變成true一次復制一次幾何圖形2.2機電對象5.對象變換器對象變換器提供了在仿真過程中將剛體的形狀由一個形狀改變成另外一個形狀的能力。6.對象收集器當對象源生成的對象接觸到對象收集器時，從當前場景中消除這個對象。2.2機電產品數(shù)字孿生技術及應用運動副3仿真知識點1.運動副2.位置控制什么是機器人？運動副3什么是機器人？運動副3什么是機器人？運動副3什么是機器人？運動副3什么是機器人？運動副3機器人定義機器人定義美國機器人協(xié)會(RIA)國際標準化組織(ISO)日本工業(yè)機器人協(xié)會(JIRA)運動副3機器人定義機器人特征仿生自動柔性智能運動副3工業(yè)機器人定義工業(yè)機器人是一種能模擬人的手、臂的部分動作,按照預定的程序、軌跡及其它要求,實現(xiàn)抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。運動副3工業(yè)機器人應用運動副3執(zhí)行機構一種具有和人手臂相似的動作功能，可在空間抓放物體或執(zhí)行其他操作的機械裝置，通常包括：機座、手臂、手腕和末端執(zhí)行器；運動副3執(zhí)行機構機座：工業(yè)機器人的基礎部件，承受相應的載荷，機座分為固定式和移動式兩類。手臂：支承手腕和末端執(zhí)行器的部件。它由動力關節(jié)和連桿組成，用來改變末端執(zhí)行器的空間位置。手腕：連接手臂和末端執(zhí)行器的部件，用以調整末端執(zhí)行器的方位和姿態(tài)。末端執(zhí)行器：是機器人直接執(zhí)行工作的裝置，可安裝夾持器、工具、傳感器等。運動副3自由度123456123456運動副31.固定副自由度為零的固定關節(jié)，一般用于以下操作：將剛體連接到地面上；將兩個剛體固定連接到一起，被連接剛體跟隨連接件一起運動。注意：若組件中全為剛體，必須定義一個固定副。

運動副31.固定副

運動副3運動副2.路徑約束運動副

通過創(chuàng)建一系列路徑上的點，控制剛體按指定姿態(tài)運動到指定位置上，應用于模擬機器人的運動路徑規(guī)劃。

3參數(shù)定義選擇連接件選擇需要添加路徑約束運動副的剛體路徑類型選擇所創(chuàng)路徑的坐標系類型，選項包括：基于坐標系、基于曲線選擇曲線當路徑類型為基于曲線時顯示，選擇指定曲線添加新集添加運動路徑上的點名稱設置路徑約束運動副名稱運動副3.反算機構驅動

自動創(chuàng)建一系列對象運動路徑，并進行優(yōu)化。

3參數(shù)定義選擇對象選擇需要添加反算機構驅動的剛體起始位置選擇剛體初始參考點和初始參考方位目標位置添加剛體運動路徑上的一系列點及對應的方位（歐拉角）避碰勾選時，計算路徑軌跡自動避障生產軌跡生成器勾選時，運動結束后生產運動軌跡線名稱設置反算機構驅動名稱機電產品數(shù)字孿生技術及應用仿真序列1.仿真序列仿真序列是MCD中的控制對象，幾乎可以控制MCD系統(tǒng)中的所有對象。在MCD定義的仿真對象中，每個對象都有一個或者多個參數(shù)，在仿真的過程中這些參數(shù)可以通過創(chuàng)建仿真序列在指定的時間點或特定激活事件時修改數(shù)值。

觸發(fā)對象參數(shù)更改；暫停仿真模擬。與PLC輸入、輸出信號綁定，實現(xiàn)聯(lián)調。4仿真序列1.仿真序列4123456參數(shù)定義序列類型設置創(chuàng)建序列的類型，選項包括：仿真序列、暫停仿真序列選擇對象選擇被仿真序列控制的對象時間仿真序列持續(xù)的時間運行時參數(shù)顯示可訪問的運行時參數(shù)列表設置：勾上表示可修改此參數(shù)選擇對象選擇用于創(chuàng)建控制仿真序列執(zhí)行的條件表達式對象，名稱設置仿真序列名稱仿真序列1.仿真序列4123456使用技巧：1)如果選擇的對象關聯(lián)到一個剛體上，例如選擇的對象是一個固定副，那用戶可以重新指定剛體，或者動態(tài)的從一個碰撞傳感器區(qū)域獲取一個剛體。2)如果修改的參數(shù)是一個數(shù)值或者布爾值，比如速度，那么用戶可以修改運算符來實現(xiàn)不同的運算效果?，F(xiàn)有的運算符號有a):=是覆蓋之前的值b)+=是添加等號后面的值c)-=是減去等號后面的值d)*=是乘以等號后面的值e)not取反機電產品數(shù)字孿生技術及應用運行時1.彈簧阻尼器彈簧阻尼器應用彈簧力對關節(jié)施加力或扭矩，設置“松弛位置”指定力為零的位置。5參數(shù)定義選擇對象選擇添加彈簧阻尼的運動副，可選擇鉸鏈副或滑動副參數(shù)彈簧常數(shù)：設置彈簧的剛度阻尼：設置阻尼系數(shù)松弛位置：設置不應有彈簧力的位置名稱設置彈簧阻尼器名稱運行時2.顯示更改器顯示更改器在模擬過程中，可以更改對象的顯示特性，如顏色、透明度、可見性等。5參數(shù)定義選擇對象選擇被更改顯示特性的對象執(zhí)行模式定義對象顯示特性變化的頻率顏色可在顏色對話框中設置顯示特性變化后，對象的顏色半透明設置顯示特性變化后，對象的透明度可見性設置發(fā)顯示特性變化后，對象是否可見名稱設置顯示更改器名稱運行時3.運行時表達式運行時表達式命令是用于創(chuàng)建仿真過程中用于定義某些特征的算術或者條件公式。運行時表達式一般可以用來：在仿真過程中為兩個運行時參數(shù)建立數(shù)學關系，例如：將軸1速度擴大兩倍賦值給軸2在仿真過程中建立的數(shù)學函數(shù)運算，例如：取最大，最小值。建立條件語句賦值5運行時3.運行時表達式5123要賦值的參數(shù)選擇需要賦值的對象，并在屬性列表中選擇要賦值的參數(shù)例如選擇一個速度控制，此時屬性列表中列出可改的參數(shù)如下輸入?yún)?shù)選擇輸入對象，并選擇輸入對象的參數(shù)名稱，點擊‘添加參數(shù)’則輸入?yún)?shù)會會添加到參數(shù)列表中。這里參數(shù)可以多次添加。表達式表達式名稱：創(chuàng)建的運行時表達式公式：輸入表達式的公式，這里的公式可以使用輸入?yún)?shù)列表和系統(tǒng)表達式的參數(shù)機電產品數(shù)字孿生技術及應用仿真序列機電對象4仿真序列機電對象4仿真序列仿真序列4開始取料軌跡取料放料軌跡放料結束仿真序列1.取料仿真4仿真序列2.傳輸仿真4仿真序列3.沖壓仿真4仿真序列4.放料仿真4機電產品數(shù)字孿生技術及應用虛擬調試6MCD內部信號PLC外部信號12輸入信號輸出信號虛擬調試1.信號主要用于將信號連接到MCD對象，以控制運行時參數(shù)或者輸出運行時參數(shù)狀態(tài)。你可以創(chuàng)建布爾型、整數(shù)型和雙精度型信號。利用信號可以在MCD內部控制機械運動，你也可以將這些MCD信號用于跟外部信號的數(shù)據(jù)交換。MCD信號與外部信號連接目前支持以下協(xié)議：OPCDA、OPCUA、PLCSIMAdv、Profinet、SHM、TCP、Matlab等。6虛擬調試1.信號6123連接運行時參數(shù)：勾選表示信號與MCD對象直接關聯(lián)，取消勾選表示信號不與任何MCD對象有直接關聯(lián)選擇機電對象：當1勾選上之后選擇機電對象，這里可以指定：參數(shù)名稱IO類型數(shù)據(jù)類型初始值名稱：用戶可以自己指定信號名稱，或者從下拉菜單中選擇信號名稱注：信號名稱不得重復從下拉菜單中選擇的信號名稱，信號的數(shù)據(jù)類型必須和對話框中的設置一致虛擬調試2.信號適配器主要用于將信號通過公式的計算連接到MCD對象，并在機電導航器中創(chuàng)建信號對象，用于連接OPC、PLCSIMAdv等外部服務器信號：6參數(shù)定義選擇機電對象選擇包含要添加到信號適配器的參數(shù)的機電對象參數(shù)名稱顯示選擇的機電對象包含的參數(shù)添加參數(shù)在參數(shù)列表中顯示添加的參數(shù)及其所有屬性值，并允許更改這些值信號在信號列表中顯示添加的信號及其所有屬性值，并允許更改這些值公式在公式列表中顯示為勾選“指派為”的信號和參數(shù)分配的公式，公式輸入方法包括：手動編輯、插入函數(shù)、條件語句、擴展文本名稱設置信號適配器名稱虛擬調試5.PLC指令

5.1掃描操作數(shù)的信號上升沿此指令當操作數(shù)1的信號狀態(tài)是否從“0”變?yōu)?，并與操作數(shù)2中保存的上一次掃描信號狀態(tài)進行比較。如圖所示，當“TagIn_1”、“TagIn_2”、“TagIn_3”、“TagIn_4”、“TagIn_5”為1，“TagIn_Out”為1。6虛擬調試5.PLC指令

5.2在信號上升沿置位操作數(shù)此指令當輸入線圈從“0”變?yōu)椤?”時，置為操作數(shù)1，操作數(shù)2保存輸入端的RLO邊沿存儲位。如圖所示，當“TagIn_1”和“TagIn_2”從“0”更改為“1”（信號上升沿），將操作數(shù)“TagOut”置位一個周期。6虛擬調試5.PLC指令

5.3掃描RLO的信號上升沿此指令當CLK端輸入端從“0”到“1”，“Q”端輸出一個掃描周期的能流，并比較能流（RLO）當前狀態(tài)與邊沿存儲位中上一次查詢的信號狀態(tài)。如圖所示，當“TagIn_3”從“0”到“1”時，程序跳轉到程序標簽“CAS1”處。6虛擬調試5.PLC指令

5.4移動值指令移動值指令，當“EN”端值為1時執(zhí)行指令，將“IN”端數(shù)據(jù)傳入“OUT”端，“ENO”輸出端為1。當滿足下列條件之一，“ENO”輸出端為0：1）使能輸入EN的信號狀態(tài)為0；2）IN參數(shù)數(shù)據(jù)類型與OUT參數(shù)的數(shù)據(jù)類型不對應。

6虛擬調試5.PLC指令

5.5生產接通延時指令此指令當“IN”端從“0”變?yōu)椤?”是，啟動計時器計時，當時間超出設定時間“PT”后，“Q”輸出端變?yōu)椤?”。只要“IN”端仍為“1”，“Q”輸出端保存置為，當“IN”端從“1”變?yōu)椤?”，復位Q”輸出端。如圖所示，當“Tag_Start”從“0”變?yōu)椤?”,計時超過“Tag_PresetTime”，“Tag_Status”置為1，并保持。當前時間存入“Tag_ElapsedTime”。6虛擬調試6.外部信號配置

外部信號配置命令可以建立多種協(xié)議類型，以便使用外部信號聯(lián)調仿真，包括：MATLAB、OPCDA、OPCUA、PLCSIMAdv、Profinet、SHM、TCP、UDP等。PLCSIMAdv協(xié)議用于實現(xiàn)“軟在環(huán)”，建立連接后，測試離散控制邏輯和運動控制程序，包含以下步驟：1）設置虛擬PLC環(huán)境和MCD信號表2）使用外部信號配置命令導入PLC外部信號3）使用信號映射命令映射MCD信號6虛擬調試6.外部信號配置

6參數(shù)定義實例顯示所有在PLCSIMAdv中注冊的PLC實例，從中選擇所需要的PLC實例實例信息實例信息包括：更新選項搜索特定標記信號區(qū)域指定所需的標記類型僅HMI可見過濾HMI可見的標記數(shù)據(jù)塊過濾器僅從用戶定義的數(shù)據(jù)塊中搜索標記，未指定是從所有數(shù)據(jù)塊中搜索更新標記更新特定實例，并在標記表中顯示所有標記信息。循環(huán)設置MCD信號與PLCSIMAdv信號同步的屬性虛擬調試7.信號映射

使用信號映射命令將MCD信號與外部信號手動映射或取消映射，并指定需要隱射的MCD信號和外部信號類型。可以使用“信號映射”命令執(zhí)行以下操作：1）打開“外部信號配置”對話框以創(chuàng)建新配置。2）檢查MCD信號表或外部信號映射的次數(shù)。3）搜索配置中的信號。4）同時連接和斷開多個信號。6虛擬調試7.信號映射6參數(shù)定義類型選擇所需映射外部信號類型，包括：MATLAB、OPCDA、OPCUA、PLCSIMAdv、Profinet、SHM、TCP、UDP等PLCSIMAdv實例選擇所需軟PLC實例信號包含MCD信號表和外部信號表：MCD信號表顯示MCD中創(chuàng)建信號的名稱、適配器名稱、IO類型、映射計數(shù)、所有者組件。外部信號表顯示所有可選的外部信號的名稱、適配器名稱、IO類型、映射計數(shù)、路徑。映射的信號顯示MCD信號和外部信號之間建立的連接，包括以下信息：連接名稱、MCD信號名稱、方