[发明专利]一种基于虚拟制造的工装方法、系统及设备

说明书

本发明公开了一种基于虚拟制造的工装方法、系统及装置，包括：实时监测零件加工过程中刀具、工装、零件的位置信息数据并传输给上位机，上位机对加工现场环境进行重构，并且实现零件装夹、机床的虚拟加工工序，并对虚拟加工工序进行评价与优化，根据优化的虚拟加工工序生成调整信息，对零件的工序编排、工装进行调整，上位机根据调整信息生成并发出控制指令，根据控制指令实现零件的自动装夹、工装的自动调整。本发明实施例能够增强柔性工装的操作简便性，基于零件加工过程的仿真预测实现对工艺进行优化，利用信息化技术实现对零件加工过程的实时监测与控制。

技术领域

本发明属于虚拟制造领域，涉及一种基于虚拟制造的工装方法、系统及设备。

背景技术

虚拟制造(Virtual Manufacturing)技术是通过计算机虚拟模型来仿真和预测产品功能、性能及加工性能等各方面问题的技术。它可以提供零件产品从设计到制造全过程的三维可视效果及人机交互环境，解除制造过程必须依赖于经验的传统束缚，达到全方位仿真预测的新高度。虚拟制造技术是依靠高性能计算机和高速通信网络实现的，采用计算机仿真与虚拟现实技术、采用群组协同工作，在计算机上实现零件产品制造的全过程，包括产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析并进行过程管理与控制。以三维CAD/CAE/CAM为核心的计算机辅助设计、工程分析、辅助制造技术，已经成为实现智能制造不可缺少的新型技术手段。计算机辅助设计CAD伴随着该零件产品的整个开发过程。通过精确绘制机床模型及其相关附件模型，使用计算机软件模拟实际加工过程，从毛坯进料，按工艺安排摆放工件到上机床加工，整个过程通过计算机仿真，模拟实际加工过程中可能出现的各种问题，制定预防措施，将项目实施风险降至最低，评估加工难点，预测加工风险。

从加工制造角度考虑，制定一个零件的加工工艺路线及加工方法并非唯一，即使存在一个传统常规的工艺方案，也还存在某些具有可替换性和高质量的备选工艺方案。因此，选择一种适合机体加工的工艺方案是进行零件产品生产的前提。尤其是在柔性工装领域，工装的定位支撑单元的动态调整方案不胜枚举，零件使用柔性工装的装夹操作需要人工调整，迫切需要虚拟制造技术的使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于虚拟制造的工装方法、系统及设备，该方法能够增强柔性工装的操作简便性，基于零件加工过程的仿真预测实现对工艺进行优化，利用信息化技术实现对零件加工过程的实时监测与控制。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于虚拟制造的工装方法，包括以下步骤：

实时监测零件加工过程中刀具、工装、零件的位置信息数据并传输给上位机；

上位机对加工现场环境进行重构，并且实现零件装夹、机床的虚拟加工工序，并对虚拟加工工序进行评价与优化；

根据优化的虚拟加工工序生成调整信息，对零件的工序编排、工装进行的调整，上位机根据调整信息生成并发出控制指令；

根据控制指令实现零件的自动装夹、工装的自动调整。

本发明进一步的改进在于：

上位机通过Unity 3D将重构的场景进行可视化展示，实现对加工现场的远程实时监控与反馈。

控制指令，一部分由仿真平台的优化结果产生，另一部分由通过Unity 3D虚拟场景对零件装夹过程进行人机交互进行的操作控制产生。

零件的自动装夹是由机械手完成，上位机中人机交互产生的装夹操作由上位机计算相应的运动参数，机械手执行相应的运动指令。

控制指令驱动伺服电机，伺服电机驱动柔性工装的定位支撑单元在X轴、Y轴、Z轴三方向上进行运动调整，所述的定位支撑单元X轴、Y轴、Z轴三方向的运动依靠各自的导轨实现。

一种基于虚拟制造的工装系统，包括：