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虚拟遇见现实——贝加莱数字孪生缩短机器开发周期

虚拟遇见现实——贝加莱数字孪生缩短机器开发周期

为了在调试之前及早发现新机器设计中的缺陷,OEM厂商正在越来越多地依赖使用数字孪生的仿真。

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戴上VR或AR头显设备,机器开发人员可以直接与他们的模型进行交互,而且不会分散注意力。

 

当您在没有进行全面测试的情况下就匆匆完成新机器的构造时,存在在调试之前忽视设计中基本缺陷的风险。到那时,对已完成机器的任何更改都是极其昂贵和费时的。这就是为什么有越来越多的机器制造商正在使用仿真模型——数字孪生——来快速、经济地测试和实施新机器设计的原因。

 

在设计新机器时,OEM厂商的一大主要关注点是如何尽快将其制造出来并上市。项目延迟、复杂化和原型失败都会迅速威胁到项目的经济可行性。使用机器开发和部署的常规方法已不再能够完成这项任务。而这恰恰是数字孪生发挥作用的地方。数字孪生伴随着机器的整个生命周期 – 从概念规划到售后服务。它的开发、调整、改进和测试与真实机器同步进行。通过仿真可以及早发现任何设计缺陷或必要的更改,从而避免以构建物理原型为代价。

 

对生产过程进行仿真

除了对机器的硬件和软件进行仿真之外,数字孪生还必须提供逼真的生产过程的实时表示。例如,对传送带上的产品运动进行仿真,有助于尽早发现潜在的碰撞。“仿真工具需要结合实际控制器来显示高速过程,”贝加莱仿真与数字孪生技术研发团队负责人Kurt Zehetleitner指出道。“因此,除了性能强劲之外,它还必须提供实时能力。”industrialPhysics完全满足这两个标准。借助集成的实时物理引擎,该软件可以对动态机器行为进行三维仿真。影响物料流的所有作用力都可以通过数字孪生进行测试。机器开发人员可以即时获得视觉反馈,以了解不同的机器组件组合会如何影响机器行为。不必要的停机也可以得到迅速识别和排除。

 

导入CAD数据

industrialPhysics使用机器的CAD数据生成数字孪生。开发人员只需以STEP格式导入此数据,即可快速轻松地创建数字孪生。然后,数字孪生可以用来测试不同的运动布置、组件配置和代码更改将如何影响机器。贝加莱已将industrialPhysics集成到其Automation Studio工程环境中。“仿真工具和Automation Studio之间的直接链接意味着,开发人员能够在PC上以硬件在环或软件在环配置的方式运行机器的虚拟模型,并连接到控制器上,”Zehetleitner说道。

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3D仿真软件industrialPhysics使用CAD数据来创建数字孪生。开发人员只需以STEP格式导入此数据,即可快速轻松地创建数字孪生。

虚拟现实

为了使开发人员能够直接与仿真的机器进行交互而不受外界干扰,模型需以三维呈现。industrialPhysics提供在虚拟现实或增强现实头显中查看数字孪生的选项。开发人员可以在三维空间中体验设计的机器,甚至是四维的运动仿真。“借助VR头显设备,开发人员可以在仿真运行时评估生产过程。还可以连接到真实控制器或测试处理,”Zehetleitner说道。与VR头显不同,AR头显可以将数字孪生叠加在机器的真实环境上。这样就可以在计划和开发具有移动物体的机器时测试假设情景。信息可以从控制器中实时获取,并结合仿真一起查看。仅需几分钟即可将VR和AR系统轻松地集成到软件中。然后,industrialPhysics仿真模型就可以直接显示在VR或AR头显中,而不是PC屏幕上。

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贝加莱研发团队负责人 – 仿真和数字孪生 Kurt Zehetleitner

“industrialPhysics基于高精度的实时物理引擎,该软件可以对生产过程进行实时逼真的仿真。”

 

虚拟调试

在开发完机器的硬件和软件,并对生产过程进行测试后,就该进行虚拟调试了。借助数字孪生,调试过程可以不断重复进行,直到所有一切达到最佳工作状态为止。只有在虚拟调试中一切进展顺利,才会构建第一个物理原型。“虚拟调试与真实调试相比非常便宜。因此,你可以使用数字孪生排除尽可能多的错误,并在构建和调试真实机器之前进行必要的原型迭代,”Zehetleitner解释道。这对投资回报率会产生积极的影响。

 

控制柜中的数字分身

然而,数字孪生的益处并不会随着调试而结束。工业物联网下的互联工厂会产生和处理大量运行数据。数字孪生可以很好地利用这些数据。“通过提供机器的实时数据,数字孪生可以像控制柜中机器的虚拟副本一样运行,”Zehetleitner解释道。如果实际机器的行为与数字孪生的行为有所偏离 – 例如,由于轴承磨损 – 则会立即检测到差异。收集到的数据可用于预测性维护、故障报告或远程维护系统。

 

数字孪生在机器需要升级或扩展的时候也可以提供帮助。在操作过程中获得的洞见可以反馈回开发过程中。机器制造商可以使用仿真模型来测试计划的修改。这样可以最大限度地减少机器停机以实施更改所需的时间。

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数字孪生的开发、调整、改进和测试与真实机器同步进行。这有助于及早发现任何设计缺陷、不一致或必要的更改。

 

数字孪生作为服务

为了支持希望创建数字孪生的客户,贝加莱提供了专门的服务包。贝加莱开发人员使用现有的CAD数据建立机器的复杂模型 – 这是使开发项目顺利启动的一种快捷经济的方式。在贝加莱的工程工具Automation Studio中,数字孪生用于初始验证和集成测试。这使整个开发项目立刻变得更具可预测性,并能实现高效管理。数字孪生还可以立即用于各个开发团队内部的沟通交流。

 

关于贝加莱

 

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业,2017年7月,贝加莱成为ABB集团全球机器与工厂自动化业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者,贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力,为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大的Automation Studio软件开发环境,贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱保持持续的创新精神,为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。

 

更多信息请访问: http://www.br-automation.com

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李娜
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