一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端制造技术

本发明专利技术提供了一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端，包括机械实体模块、孪生模型模块、电气模块、系统操作与编程调试模块。本发明专利技术的实训执行终端，应用于数字孪生工业机器人中，通过机械实体模块、孪生模型模块、电气模块、系统操作与编程调试模块的设置，有利于可视化数据，能够全面展示六轴数字机械臂在生产加工过程中的运动轨迹、工作画面、承载状况等，使之在人员实训中有助于工人更加全面把握设备的运行状态，避免不合理加工参数造成的设备承载零部件的寿命加速缩短甚至是应力疲劳造成的零部件失效问题。造成的零部件失效问题。造成的零部件失效问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端


[0001]本专利技术涉及数字孪生
，具体涉及一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的发展，数据孪生的概念被逐渐应用于各种常见中。现在可以很容易地将传感器和执行器连接到物理对象，以获知所处环境和操作数据并从其数字孪生体控制物理对象；通常被表征为从物理对象到数字孪生体再到物理对象的双向数据流；但是，这只说明了一半；每个数字孪生将涉及多个信息线程，这不仅在物理对象及其孪生体之间，而且在孪生体与企业系统之间，这些系统有助于实时或近实时地创建初始模型并提供支持数据，以构建对象或资产的完整图像。
[0003]数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生实现了现实物理系统向虚拟空间数字化模型的反馈，可以真正在工厂制造的全生命周期范围内，保证数字与物理世界的协调一致；各种基于数字化模型进行的各类仿真、分析、数据积累、挖掘，甚至人工智能的应用，都能确保它与现实物理系统的适用性。
[0004]数字孪生对于生产与人员实训而言具有重大的意义，一方面能够节约生产和实训成本，另一方面，还能提高生产和人员实训时候的容错率，降低生产和人员实训过程中不慎误操作造成意外与故障发生的概率，更加清晰全面展示生产设计环节中各种因素对最终结果造成影响程度几何，如图2所示，为一般数字孪生运行机制的基础示意图，有必要将数字孪生技术应用于人员实训之中。
[0005]而作为应用的一环，如何更加全面展示六轴数字机械臂在生产加工过程中的运动轨迹、工作画面、承载状况等，使之在人员实训中有助于工人更加全面把握设备的运行状态，避免不合理加工参数造成的设备承载零部件的寿命加速缩短甚至是应力疲劳造成的零部件失效问题成为人员实训过程中需要改善的一环。
[0006]为了全方位的了解各个车间的实时生产状况，极大的方便生产过程的实时监控、信息反馈、离线编程和调试仿真数据，为此我们提出应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端。

技术实现思路

[0007]针对
技术介绍
中存在的技术缺陷，本专利技术提出了一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端，包括机械实体模块、孪生模型模块、电气模块、系统操作与编程调试模块；其中：所述机械实体模块包括六轴数字机械臂以及设于六轴机械臂末端的执行单元；
所述孪生模型模块用于从多时间尺度、多空间尺度对机械实体模块的几何、物理、行为、规则方面的特征进行刻画；所述电气系统用于给所述机械实体模块、孪生模型模块进行供电；所述系统操作与编程调试模块包括用于所述机械实体模块与所述孪生模型模块的进行人机交互的人机交互系统、用于监控并反馈执行单元工作画面的机器人视觉系统、用于离线编程和调试仿真数据的离线编程与仿真系统。
[0008]具体的，所述机械实体模块还包括扭矩感应单元、信号反馈单元，所述扭矩感应单元包括设置在所述六轴数字机械臂上各个旋转关节位置的扭矩传感器，通过所述扭矩传感器对所述六轴数字机械臂上各个旋转关节的扭转力矩感知，将扭力的物理变化转换成精确的电信号，并配合所述信号反馈单元，将电信号反馈至系统操作与编程调试模块，利用所述系统操作与编程调试模块进行电信号统计以及质量仿真计算，实现待抓取物品的质量检测。
[0009]具体的，所述机械实体模块还包括视觉检测单元，所述视觉检测单元包括设置在所述执行单元一侧的CCD摄像头，所述视觉检测单元用于对工作画面进行监控，并通过所述机器人视觉系统处理以及并传送至相应的显示屏中显示工作画面。
[0010]具体的，所述系统操作与编程调试模块还包括物料筛选系统，完成质量检测后，通过所述物料筛选系统判断出物料的外观是否完好、质量是否合格，从而判断出良品和不良品，再通过所述机械实体模块选择性地将物料筛选至下一工位或次品集料槽。
[0011]具体的，所述执行单元为机械夹手。
[0012]具体的，所述机械实体模块还包括补光单元，所述补光单元包括设置在所述执行单元一侧的环形LED，所述补光单元用于监控时对工作画面进行补光。
[0013]具体的，所述机械实体模块还包括信息采集单元，所述信息采集单元由多个的位置传感器、声音传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器组成，围绕于所述机械实体模块所处的工作环境进行设置。
[0014]具体的，所述机械实体模块还包括数据采集单元，通过数据采集单元采集所述六轴数字机械臂的实时运动数据，输送到所述系统操作与编程调试模块绘制运动轨迹，得到校正信息，反馈到用于控制所述六轴数字机械臂各个旋转关节的伺服控制单片机，纠正所述六轴数字机械臂的动作，实现准确控制所述六轴数字机械臂在动态时的空间动作及精度。
[0015]本专利技术具有的有益效果在于：本申请的实训执行终端，应用于数字孪生工业机器人中，通过机械实体模块、孪生模型模块、电气模块、系统操作与编程调试模块的设置，有利于可视化数据，能够全面展示六轴数字机械臂在生产加工过程中的运动轨迹、工作画面、承载状况等，使之在人员实训中有助于工人更加全面把握设备的运行状态，避免不合理加工参数造成的设备承载零部件的寿命加速缩短甚至是应力疲劳造成的零部件失效问题。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的机械实体模块工作过程的结构示意图。
[0017]图2为一般数字孪生运行机制的基础示意图。
[0018]附图标记为：六轴数字机械臂11、执行单元12、旋转关节13、视觉检测单元14、次品集料槽15、补光单元16、位置传感器17、输送台18、物料19、下一工位20。
具体实施方式
[0019]下面结合附图与相关实施例对本专利技术的实施方式进行说明，本专利技术的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本专利技术涉及本
的相关必要部件，应当视为本
内的公知技术，是本
所属的技术人员所能知道并掌握的。
[0020]参照图2所示，一般的物理车间是车间客观存在的实体集合，主要负责接收WSS下达的生产任务，并严格按照虚拟车间仿真优化后预定义的生产指令，执行生产活动并完成生产任务；虚拟车间是物理车间的忠实的、完全数字化镜像，主要负责对生产计划/活动进行仿真、评估及优化，并对生产过程进行实时监测、预测与调控等；WSS是数据驱动的各类服务系统功能的集合或总称，主要负责在车间孪生数据驱动下对车间智能化管控提供系统支持和服务，如对生产要素、生产计划/活动、生产过程等的管控与优化服务等；车间孪生数据是物理车间、虚拟车间和WSS相关的数据，以及三者数据融合后产生的衍生数据的集合，是物理车间、虚拟车间和WSS运行及交互的驱动。
[0021]在生产前，虚拟车间基于与物理车间实体高度逼近的模型，对WSS的生产计划进行迭代仿真分析，真实模拟生产的全过程，从而及时发现生产计划中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端，其特征在于，包括机械实体模块、孪生模型模块、电气模块、系统操作与编程调试模块；其中：所述机械实体模块包括六轴数字机械臂以及设于六轴机械臂末端的执行单元；所述孪生模型模块用于从多时间尺度、多空间尺度对机械实体模块的几何、物理、行为、规则方面的特征进行刻画；所述电气系统用于给所述机械实体模块、孪生模型模块进行供电；所述系统操作与编程调试模块包括用于所述机械实体模块与所述孪生模型模块的进行人机交互的人机交互系统、用于监控并反馈执行单元工作画面的机器人视觉系统、用于离线编程和调试仿真数据的离线编程与仿真系统。2.根据权利要求1所述的一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端，其特征在于，所述机械实体模块还包括扭矩感应单元、信号反馈单元，所述扭矩感应单元包括设置在所述六轴数字机械臂上各个旋转关节位置的扭矩传感器，通过所述扭矩传感器对所述六轴数字机械臂上各个旋转关节的扭转力矩感知，将扭力的物理变化转换成精确的电信号，并配合所述信号反馈单元，将电信号反馈至系统操作与编程调试模块，利用系统操作与编程调试模块进行电信号统计以及质量仿真计算，实现待抓取物品的质量检测。3.根据权利要求2所述的一种应用于数字孪生工业机器人的实训执行终端，其特征在于，所述机械实体模块还包括视觉检测单元，所述视觉检测单元包括设置在所述执行单元一侧的CCD摄像头，所述视觉检测单元用于对工作画面进行监控，并通过所述机器人视觉系统处理以及并传送...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳波仪，乐启清，廖卓，程美，赵橄培，姚千里，
申请(专利权)人：湖南汽车工程职业学院，
类型：发明
国别省市：