灵图互动-数字孪生,虚拟仿真解决方案优质提供商

灵图互动是数字孪生虚拟仿真平台软件优质企业

基于Unity3D的模块化生产线故障仿真系统

发布时间:2023-01-30

编辑人:灵图互动

阅读量:348

在实际工业生产中,当某一环节出现故障则会影响整个系统的运行和产出,会对重要设备和人身安全造成不可逆的损害。保障此类设备以低频率故障运行,并在故障发生时采取相应措施及时处理,能最大程度减少损失与维修成本,提高企业的生产效益。模块化生产线故障仿真系统通过可视化的操作模式,从故障现象出发,指明导致故障出现的原因,锻炼员工诊断故障和排除故障的能力,不但能提高员工培训时的专业化程度与参与度,也能减少企业培训时间与成本,规避了线下培训中存在的风险,为企业降低生产损耗,保障设备安全运行。

1. 模块化生产线故障类型

在模块化生产线中,以故障发生的具体功能区块(子模块),可分为物流运输系统故障、机器人分拣码垛系统故障、高架库出入库搬运系统故障。

1.1 物流运输系统故障

主要为环形输送带故障(如输送带链条脱轨跑偏、输送带链条断裂、输送带打滑与输送带托辊轴承故障)、推料气缸故障(推送物 料时活塞无力度或力度不够)、物料检测各类传感器故障等(如物料检测中电容、 电感及光电传感器故障)。

1.2 机器人分拣码垛系统故障

主要为码垛机器人故障(如内部电路故障、机械故障、控制器、执行器故障等)、变频器故障、三相异步电机故障、RFID阅读器故障等。

1.3 高架库出入库搬运系统故障

主要为出入库链机故障(如定位装置失效)、高架库搬运手故障等(如附属气动夹爪故障、旋转气缸故障)。

模块化生产线故障仿真系统

2. 模块化生产线故障仿真系统需求分析

2.1 生产线故障特征分析

模块化物流生产线组成样式复杂且功能多样,不仅需要使用大量机械设备,还涉及到传感器技术、PLC控制技术、气动与电机驱动等技术。结合每个零部件的工作特性和实时工作状态,尤其组成耦合系统时,更容易发生隐形故障和反复性故障,如因输送带轴承磨损导致运输性能逐渐下降和控制信号输入错误导致机器人工作异常。往往物流生产线往往会因参数指标不同,即使同类型故障其表现形式也不尽相同,这就是故障的工况时效性,不仅故障复杂程度高,且难以排除。因此系统会对生产线的故障特征进行分析。

2.2 故障数据库分析

系统有关模块化生产线的故障信息都存储在数据库当中,Unity平台与故障数据库相连后可读取所存的各类故障信息,并在用户界面上进行显示。结合企业对员工在生产线相应岗位的具体要求,依据员工实际需要掌握的故障排除技术,广泛收集故障资料,在故障数据库中建立各模块的故障表、如各功能系统与所含设备及代码表、排故方式方法及代码表、故障发生原因及代码表、故障类型及代码表等。

模块化生产线故障仿真系统需求分析

3. 故障仿真虚拟场景的构建与优化

3.1 UI界面的搭建

UI界面是故障仿真虚拟场景构建的基础,并且能不依附于三维模型单独创建,是让培训人员能正常使用故障仿真系统的接口,类似于电脑的操作界面,它集成了窗口、文字、图像、按钮等一系列画布功能。UI界面的搭建可以使用Unity的UGUI实现软件界面的设计。

故障仿真虚拟场景的构建与优化

3.2 模块化物流生产线建模

(1)建模内容的规划

根据对设备故障现象的仿真需求,需要建模的内容主要包括虚拟场景的整体空间环境(天空盒子)、物流生产线设备的实体模型和一些用于虚拟调试的工具。

(2)获取模型的几何信息和运动属性

对模型几何信息及运动属性的获取方式主要包括查阅书籍、询问专家和对设备进行实地考察等。

(3)收集和制作贴图

利用相机对现实设备的外在纹理和颜色材质进行拍摄,通过Photoshop对所得照片的像素进行处理,完成贴图的制作。

(4)建立模型

做好内容规划、信息整理和收集素材后,用建模工具进行物流生产线的实际建模工作,渲染以后以FBX格式导入Unity3D即可进行模型的进一步编辑和脚本的挂载。

3.3 三维场景漫游的实现

为了在虚拟场景中能完全的展示模块化物流生产线设备结构,故障仿真系统设计过程中将建立好的三维模型整体存放在一个独立的环境空间里。培训人员能凭借第一人称即观察者视角对虚拟场景中的生产线设备进行自由查看并与之交互,为了实现上述功能,就需要在Unity中建立漫游机制。

3.4 故障关键帧动画

故障关键帧动画,就是指设备故障发生后,某一时刻所表现出来的具体故障现象的展示动画,针对难以用数学模型描述或性状复杂的非控制类故障,生产线故障仿真通过Unity3D系统中的Animation动画机,以搭建的三维模型为基将每帧按先后顺序与频率进行播放,所形成的帧相序列就能完整地进行故障仿真模拟,演示故障现象的全过程。


优秀案例推荐:

  • 1
分享 标签
创建于2023-01-18
行业知识库

灵图互动(武汉)科技有限公司版权所有Copyright © 2015-2023

鄂ICP备16014868号-1

虚拟仿真 数字孪生