机电产品数字孪生技术及应用

本书结合智能制造系统等典型案例，分3篇，通过9个典型项目，讲授三维建模、运动仿真和设备调试等典型工作任务。本书使读者能够了解产品全生命周期的概念，掌握机电一体化概念设计、基于物理特性的运动仿真的基础理论及应用，完成运动仿真、虚拟调试，实现机电产品数字孪生技术的应用。同时为参加相关的“1+X”职业技能等级证书考核和全国职业院校技能大赛奠定基础。 本书可作为高等职业教育本科和专科装备制造大类中机电设备类和自动化类等相关专业的教材，也可作为工业生产数字化应用中开发、调试与现场维护工程技术人员的参考教材和培训用书。

宋海潮，主要从事机械设计与制造方面的教学工作，主编教材1本，副主编教材2本。主持江苏省研究生创新工程项目1项；主持江苏省精密研发基金项目2项；参与江苏省科技厅项目1项，参与江苏省农机三新项目1项。第一作者发表论文20篇，其中中文核心期刊9篇（EI期刊2篇），统计源期刊11篇。第1发明人授权发明10项。2017南京林业大学硕士生导师；2016南京工业职业技术学院“黄炎培优秀青年教师”；2016江苏省333工程第三层次培养对象；2012江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师；2015江苏省轻工业科学技术奖技术发明奖二等奖；2015南京市第十一届自然科学优秀学术论文。

基 础 篇 项目1 简易机械臂3 任务1.1 软件环境设置3 1.1.1 NX软件基础操作3 1.1.2 MCD基础操作7 1.1.3 NX环境设置10 1.1.4 机电概念设计首选项15 任务1.2 三维设计16 1.2.1 底座建模16 1.2.2 手臂建模21 1.2.3 销钉建模24 1.2.4 手指建模26 1.2.5 销钉建模其他方法30 任务1.3 装配31 1.3.1 简易机械臂装配32 1.3.2 多种约束方式35 任务1.4 运动副仿真35 1.4.1 刚体对象设置36 1.4.2 固定副设置40 1.4.3 铰链副设置42 1.4.4 察看器监控仿真45 项目2 扭尾机械手47 任务2.1 运动副47 2.1.1 刚体对象设置47 2.1.2 运动副设置50 2.1.3 柱面副54 任务2.2 执行器56 2.2.1 速度控制器57 2.2.2 位置控制器58 2.2.3 察看器监控仿真59 2.2.4 球副60 项目3 简易传输带64 任务3.1 碰撞体64 3.1.1 碰撞体设置64 3.1.2 碰撞体形状67 任务3.2 传输面及碰撞传感器69 3.2.1 传输面设置69 3.2.2 碰撞传感器设置71 3.2.3 距离传感器72 任务3.3 对象源及标记表74 3.3.1 对象源设置74 3.3.2 标记表单和标记表设置76 3.3.3 对象变换器80 项目4 六轴机器人82 任务4.1 机电对象设置82 4.1.1 刚体设置82 4.1.2 铰链副设置85 4.1.3 手爪机电对象设置88 任务4.2 运动执行器设置91 4.2.1 速度控制设置91 4.2.2 位置控制设置93 4.2.3 手爪控制器设置96 4.2.4 位置控制器角路径选项97 任务4.3 机器人路径规划98 4.3.1 路径约束运动副98 4.3.2 反算机构驱动设置101 提 高 篇 项目5 视觉检测站104 任务5.1 机电对象设置104 5.1.1 刚体、碰撞体设置104 5.1.2 传输面设置108 5.1.3 碰撞传感器设置109 5.1.4 传输面运动类型110 任务5.2 检测机构仿真序列设置112 5.2.1 检测机构设置113 5.2.2 仿真序列设置113 5.2.3 凸轮运动副设置117 项目6 控制面板123 任务6.1 机电对象123 6.1.1 弹簧阻尼器设置123 6.1.2 线性弹簧副设置126 任务6.2 面板仿真128 6.2.1 显示更改器设置129 6.2.2 运行时表达式设置131 6.2.3 仿真序列设置134 项目7 机器人搬运站136 任务7.1 路径规划136 7.1.1 机电对象设置136 7.1.2 运动副设置139 7.1.3 运动路径规划141 7.1.4 取放料仿真142 7.1.5 运动曲线设置145 任务7.2 信号适配器149 7.2.1 信号适配器设置149 7.2.2 仿真序列设置151 7.2.3 简易机械手控制面板仿真设置153 项目8 虚拟调试156 任务8.1 检测站MCD设置156 8.1.1 信号适配器设置156 8.1.2 仿真序列设置159 8.1.3 检测站输入/输出信号162 任务8.2 检测站PLC编程162 8.2.1 程序变量设置163 8.2.2 控制程序编写164 8.2.3 PLC基础指令167 任务8.3 检测站虚拟调试168 8.3.1 PLCSIM设置169 8.3.2 MCD设置170 8.3.3 HMI组态编程173 8.3.4 HMI虚拟调试177 强 化 篇 项目9 机器人系统集成仿真179 任务9.1 工业机器人集成系统的设计179 9.1.1 工业机器人集成系统的组成179 9.1.2 工业机器人集成系统的控制180 9.1.3 工业机器人集成系统的工艺流程180 9.1.4 PLC的选型原则183 任务9.2 仓储单元运动仿真184 9.2.1 仓储单元机电对象设置184 9.2.2 仓储单元出入库信号设置189 9.2.3 仓储单元控制程序编写194 9.2.4 仓储单元程序优化201 任务9.3 打磨加工单元运动仿真201 9.3.1 打磨加工单元机电对象设置201 9.3.2 打磨加工单元信号设置206 9.3.3 打磨加工单元控制程序编写210 9.3.4 位置传感器分类211 任务9.4 视觉检测单元运动仿真211 9.4.1 视觉检测单元机电对象设置212 9.4.2 视觉检测单元信号设置227 9.4.3 视觉检测单元控制程序编写237 9.4.4 欧姆龙FH/FZ5工业相机应用238 任务9.5 WinCC开发及虚拟调试239 9.5.1 WinCC系统开发240 9.5.2 MCD虚拟调试243 9.5.3 WinCC介绍245.5.2 MCD虚拟调试243 9.5.3 WinCC介绍245