[發(fā)明專(zhuān)利]一種機(jī)電一體化仿真平臺(tái)及其設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910072235.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109799730A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊浩;王永興;鄒鯤;王生澤;李姝佳;馬勛勛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 上海申匯專(zhuān)利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本發(fā)明提供了一種機(jī)電一體化仿真平臺(tái)，包括：用于虛擬機(jī)械部件的機(jī)械虛擬樣機(jī)；待仿真的控制系統(tǒng)硬件及控制系統(tǒng)軟件；用于連接所述機(jī)械虛擬樣機(jī)和所述待仿真的控制系統(tǒng)硬件及控制系統(tǒng)軟件的仿真接口板。本發(fā)明還提供了機(jī)電一體化仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明將控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試與機(jī)械虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，不受工況、場(chǎng)地、安全性、時(shí)間等限制，設(shè)計(jì)工程師可通過(guò)本仿真平臺(tái)將產(chǎn)品的機(jī)械、控制系統(tǒng)硬件和軟件潛在的問(wèn)題消除在設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電虛實(shí)并行設(shè)計(jì)，同時(shí)相互修正及細(xì)化完善，極大縮短機(jī)電產(chǎn)品研發(fā)周期，提升了產(chǎn)品綜合性能，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)電一體化仿真平臺(tái)及其設(shè)計(jì)方法，屬于機(jī)電仿真技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

機(jī)電一體化產(chǎn)品一般由機(jī)械部件、控制系統(tǒng)硬件及軟件組成，在進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的研發(fā)流程是：在機(jī)械方案設(shè)計(jì)完成后，才引入電氣控制設(shè)計(jì)；在機(jī)械部件制造裝配成真實(shí)樣機(jī)后，才聯(lián)機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件及軟件的調(diào)試。

上述機(jī)電產(chǎn)品的研發(fā)流程采用串行設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)，這種方式時(shí)間周期長(zhǎng)，隔裂了機(jī)電一體化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的有機(jī)聯(lián)系，并且實(shí)物調(diào)試存在受工況條件、場(chǎng)地條件、經(jīng)濟(jì)成本和安全性等限制的問(wèn)題。這種先機(jī)械、后電氣調(diào)試的研發(fā)模式，因考慮不完善，會(huì)導(dǎo)致對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的反復(fù)修改，造成產(chǎn)品的研發(fā)周期延長(zhǎng)，且研發(fā)成本增加。因此，目前的機(jī)電產(chǎn)品串行設(shè)計(jì)的研發(fā)流程與創(chuàng)新型產(chǎn)品研發(fā)和快速市場(chǎng)反應(yīng)的社會(huì)需求不相適應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何將機(jī)電一體化產(chǎn)品的機(jī)械和電氣控制并行設(shè)計(jì)，相互修正及細(xì)化完善，使產(chǎn)品的機(jī)械與控制系統(tǒng)軟硬件的潛在問(wèn)題消除在設(shè)計(jì)階段，從而極大縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種機(jī)電一體化仿真平臺(tái)，其特征在于：包括

用于虛擬機(jī)械部件的機(jī)械虛擬樣機(jī)；

待仿真的控制系統(tǒng)硬件及控制系統(tǒng)軟件；

用于連接所述機(jī)械虛擬樣機(jī)和所述待仿真的控制系統(tǒng)硬件及控制系統(tǒng)軟件的仿真接口板。

優(yōu)選地，所述待仿真的控制系統(tǒng)硬件為真實(shí)硬件設(shè)備，包括但不限于控制柜、PLC、單片機(jī)件。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)軟件為真實(shí)軟件，包括但不限于運(yùn)行于PC機(jī)、工控機(jī)或觸摸屏上的上位機(jī)軟件。

優(yōu)選地，用機(jī)械虛擬樣機(jī)來(lái)代替真實(shí)機(jī)械，用真實(shí)的控制系統(tǒng)硬件及控制系統(tǒng)軟件來(lái)控制機(jī)械虛擬樣機(jī)，將控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試與機(jī)械虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，實(shí)現(xiàn)機(jī)電虛實(shí)并行設(shè)計(jì)，同時(shí)相互修正及細(xì)化完善。

優(yōu)選地，所述仿真接口板將控制系統(tǒng)軟件發(fā)送給控制系統(tǒng)硬件的輸出信號(hào)采集并傳輸?shù)剿鰴C(jī)械虛擬樣機(jī)中，同時(shí)將所述機(jī)械虛擬樣機(jī)的反饋信息采集并發(fā)送給所述控制系統(tǒng)硬件和控制系統(tǒng)軟件。

更優(yōu)選地，所述輸出信號(hào)包括電機(jī)信號(hào)、I/O輸出信號(hào)和I/O輸入信號(hào)(如虛擬樣機(jī)中的限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等傳感器反饋信號(hào))。

優(yōu)選地，所述仿真接口板采用NImyRIO 1900板卡。

本發(fā)明還提供了一種上述的機(jī)電一體化仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟為：

步驟一：利用SolidWorks軟件建立用于模擬機(jī)電產(chǎn)品機(jī)械部分的機(jī)械虛擬樣機(jī)；

步驟二：在LabVIEW軟件中添加SolidWorks軟件里建立好的機(jī)械虛擬樣機(jī)；

步驟三：使用LabVIEW軟件中的NISoftMotion模塊建立機(jī)械虛擬樣機(jī)與LabVIEW軟件之間的數(shù)據(jù)接口；

步驟四：使用LabVIEW軟件中的NImyRIO模塊建立仿真接口板與LabVIEW軟件之間的數(shù)據(jù)接口；