虛擬調試技術在汽車焊裝線上的應用

聞侃

摘要：隨著我國經濟、科技的快速發展，虛擬調試技術在汽車焊裝現場的應用十分廣泛，能夠有效縮短汽車生產周期減少實際現場焊接過程中的設備調試工作，利用虛擬調試技術為平臺搭建虛擬生產線，在自動化程度更高的虛擬環境下，能夠幫助設備在安裝前即可完成程序調試工作，以節省傳統安裝汽車過程中邏輯驗證過程，提高汽車虛擬調試的速率，帶來更好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：虛擬調試技術;汽車焊裝線;應用;推廣

一、前言

近些年來汽車的覆蓋面逐漸擴寬，大眾對于汽車多樣化的需求逐漸凸顯，汽車產品的更新換代速度隨之加快，改變了以往小眾化、中低端發展的現狀逐漸向高端化、個性化、時尚化轉變，各汽車廠商之間的競爭愈加激烈，在生產和推出新產品的過程中也盡可能地縮短生產周期和生產年限，迅速搶占汽車市場提高汽車產業的經濟效益，同時伴隨著我國綠色能源、節能減排等發展的推廣和落實，汽車行業也在環保健康等方面受到制約，在創新性發展的過程中汽車生產線正逐漸朝著自動化、虛擬化、數字化、智能化的方向發展，虛擬調試技術應運而生，汽車焊接線上的應用十分廣泛，覆蓋面積更廣。

二、虛擬調試技術簡介

2.1虛擬調試技術的概念

虛擬調制技術可以將仿真技術與控制技術相結合，而應用于汽車焊裝線上的生產制造環節，可以全面評估和檢驗汽車設備系統調試離線功能，降低設計誤差所帶來的技術風險，同時已完整的自動化控制邏輯進行提前調試，節省安裝時間，縮短安裝進程，提高項目實施效率，在整體汽車焊裝線上的應用十分廣泛。

2.2 虛擬調試技術的原理

虛擬調試技術的核心是自動化操作技術，主要將汽車焊裝線中的任務放置于虛擬環境中來完成，通過虛擬環境來搭建整個生產線與生產過程的評估，整個生產線的主要工作內容有工藝規劃、數據分析、制造仿真、布局制造這幾方面，在實施安裝前即可完成程序編制過程，并將整個虛擬生產線的模型投入到虛擬環境當中，使自動化設備相互連接互通互助，對整個生產服務程序進行預設和規劃，極大程度減少虛擬調試技術實際應用過程中的問題和難點，從而提高現場調試效率，降低生產風險。隨著我國現代化程度的不斷推進，虛擬調試技術已經成為一種較為復雜的系統性技術，需要綜合多方面的仿真技術，機器人使用PLC自動化工藝等相互結合來完成，不斷提高技術人員的操作能力和操作水準，帶來更好的發展效益。

三、虛擬調試技術應用流程

虛擬調試技術的應用流程主要分為三個方面，工藝仿真、配置程序、邏輯配置、外部PLC配置。首先，需要進行工藝仿真配置，工藝仿真配置的流程是需要確定生產資源的位置、路徑、參數、形式、規格、配置形式，在這個過程中能夠完成汽車生產制造的可行性和干涉驗證。其次，在進行程序邏輯配置的過程中需要確定程序、結構、信號、傳輸器的位點、設定方式、信號接口規范以及程序安裝互鎖等內容。最后，在進行外部PLC配置的過程中，需要保證汽車焊裝線的虛擬調試流程與軟硬件之間的連接相匹配，能夠實現同步調試驗證的效果。

3.1工藝仿真配置

虛擬的工藝仿真配置主要是根據汽車的生產流程制作與實際焊裝線完全一致的3D虛擬自動化生產線，在建立虛擬生產線的過程中，首先，需要在虛擬模塊中進行詳細的三維布局和工藝規劃，保證焊裝線的所有設備屬于基礎單元，電器柜、鋼結構、機器人、附屬零件控制柜等均容納其中。其次，在3D生產線中要做到運動仿真元素，保證工藝循環流程和服務程序的所有循環步驟都能夠在邏輯軌點中符合實際工藝的參數設置，要求參數設置符合規定的正常運行范圍內，可以輔助機器人在某個軌點上進行行動，其角度值在極限角度值之間，各個循環內部之間的操作不互相干涉。最后，在整個汽車焊裝線的工藝設計過程中，工藝仿真配置并非一蹴而就的，需要在多個循環相互往返中來，實現工藝方案的驗證，以提高方案布局的合理性、科學性和有效性，實現安全保障的目的，在進行充分論證的過程中需要通過仿真和系統仿真這兩個階段，更側重于方案驗證，而仿真更注重于整個仿真配置的空間規劃和動作設計，保證整體配置流程更加完善和科學。

3.2 程序邏輯配置

虛擬調試技術中的第二個步驟程序邏輯配置也可以被叫做為CEE仿真，是基于汽車焊裝線上的仿真模擬，它和實際操作工藝相比，區別在于能夠基于時間軸來進行任務執行和任務結束步驟，能夠在一定時間節點上執行相應動作，較為便捷，時間控制更為精準，同時實現信號控制功能，動作的執行力度取決于能否得到相應信號的控制，在CEE模式下時間觸發虛擬調試裝置的應用后可以保證資源的運動由邏輯來決定運動先后順序，只要沒有停止，就會一直進行下去。程序邏輯配置流程也分為四個步驟，創建信號、創建傳感器、創建邏輯塊、機器人配置、創建物料流這五方面。首先，創建信號，需要通過編制PLC程序來導出汽車焊裝線的交互式信號清單，將信號清單添加到自動化運動軌跡軟件當中，輸入的信號地址需要與輸入輸出類型保持完全一致。其次，創建傳感需要根據設備結構和整體汽車焊裝流程和原理來創造出仿真立體三維實體模型，在傳感過程中，根據對象范圍檢測過程來進行相應參數的落實和完善。再次創建邏輯塊，可以通過軟件添加輸入輸出運算公式，賦予邏輯會以虛擬模擬實時得到信號反饋。之后再進行機器人配置的過程中，需要根據之前所創建的信號傳感器添加到機器人編程指令當中，創建機器人運動路徑和測試程序，保證機器人與其他設備之間的交互式行動和發展。最后一個步驟是創建物料流，物料流是整個汽車焊裝線行駛的最終方向也是進行資源合理配置的信息記錄過程，主要是表示生產過程中物料的流向，在仿真工藝過程中由于是自動化體系，對于物料信息的獲取十分關鍵。

3.3外部PLC配置及運行

外部PLC配置及運行過程需要在整個程序邏輯配置以及工藝仿真配置完成之后才能進行虛擬汽車焊裝線的落實工作，與PLC交換機、電源等硬件設備連接后，確保無誤后方可啟動PLC程序，整個虛擬焊裝線可以直接代替實物生產線，自動化程度更高，使用過程中能夠有效避免問題和漏洞的發生，更為高效和快捷。

四、虛擬調試技術的優勢

在現代化發展過程當中虛擬調試技術針對項目周期短、風險較高、現場綜合性因素較多的情況下自動化技術具有顯著優勢，在虛擬調試技術落實的過程中，首先，可以縮短項目周期，通過前期虛擬調試解決實際程序運行過程中的邏輯問題，解除現場階段的邏輯驗證時長，節約電控調試周期和機器人調試周期時間，總體可以縮短30%左右。其次，有效降低風險，在設備安裝之前虛擬環境調控下就可以調節整個生產流程中的程序，在設計開發階段更能夠直接解決現存的問題，減少設計變更數量高達80%以上。最后，延長設備使用壽命，通過快捷直觀的虛擬設備運行狀態評估體系，能夠把握機器人的負荷能力，設計運算位置和余量，有效規避造成嚴重設備損耗和影響使用壽命的問題，降低生產成本，延長生命周期。

五、總結

總的來說，汽車焊接線上通過虛擬仿真技術的建立，可以全面模擬實際生產環境，完全反應真是現場狀況，以實現邏輯性調節，為企業帶來更好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]我國汽車裝配先進工藝及調試技術研究[J].王瑩.農業開發與裝備.2018（01）

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