[發明專利]一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置、系統及方法

在審

• 申請號: 202210525032.8
• 申請日: 2022-05-14
• 公開（公告）號: CN114879595A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 石瑩
• 申請（專利權）人: 申思（上海）科技發展有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;G09B9/00
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 吳少均

本發明公開了一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置、系統及方法，涉及數字孿生技術領域。本發明包括實訓桌、集成運動控制系統和設置在實訓桌上的控制面板；執行機構為三軸伺服運動裝置；執行結構內置有多個處理器，用于接收可編程自動化控制器和上位機下發的順序控制和過程控制指令；執行機構與控制面板電性連接；控制面板內置有多個預定功能指令，用于直接控制執行機構執行指令對應的運動功能。本發明通過實訓桌上部署集成運動控制系統，利用上位機或者可編程自動化控制器進行運動方案定制，根據選擇的方案控制三軸伺服運動裝置的進行實訓，提高實訓效果和多樣性。

技術領域

本發明屬于數字孿生技術領域，特別是涉及一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置、系統及方法。

背景技術

數字孿生機電一體化設計平臺的核心是：數字制造，數字化制造是指在數字化技術和制造技術融合的背景下，并在虛擬現實、計算機網絡、快速原型、數據庫和多媒體等支撐技術的支持下，根據用戶的需求，迅速收集資源信息，對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規劃和重組，實現對產品的設計、功能的仿真以及原型制造整個制造全過程，進而快速生產出達到用戶性能要求的產品，因此，數字化制造是智能制造的基礎，沒有數字化制造的基礎，智能化就是空中樓閣，數字化制造在我國制造業由自動化向智能化的轉型中，具有極其重要的戰略意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置、系統及方法，通過實訓桌上部署集成運動控制系統，利用上位機或者可編程自動化控制器進行運動方案定制，根據選擇的方案控制三軸伺服運動裝置的進行實訓，解決了現有的運動控制實訓方案少、實訓效果不佳的問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置，包括實訓桌、集成運動控制系統和設置在實訓桌上的控制面板；

所述集成運動控制系統包括可編程自動化控制器、SERCOS接口、數字式運動控制模塊、伺服驅動器、電機和執行機構；所述可編程自動化控制器通過SERCOS接口依次與數字式運動控制模塊、伺服驅動器和電機連接；

所述上位機通過SERCOS接口與伺服驅動器連接，SERCOS為串行實時通信系統，避免了冗長的程序和雜亂的信號線,使系統具有高效、精確的運動控制能力；SERCOS為一種專門門用于數字伺服和傳動系統的現場總線接口和數據交換協議,能夠實現工業控制計算機與數字伺服系統、傳感器和可編程控制器之間的實時數據通信。

所述執行機構為三軸伺服運動裝置；所述執行結構內置有多個處理器，用于接收可編程自動化控制器和上位機下發的順序控制和過程控制指令；所述執行機構與控制面板電性連接；所述控制面板內置有多個預定功能指令，用于直接控制執行機構執行指令對應的運動功能。

作為一種優選的技術方案，所述三軸伺服運動裝置有X軸、Y軸和Z軸組成；所述X軸、Y軸和Z軸均由伺服電機、聯軸器和絲杠組成；所述伺服電機通過聯軸器與電機相連的絲杠和導向桿電性連接。

作為一種優選的技術方案，所述X軸固定在實訓桌桌面上；所述X軸為兩個平行軸X1軸和X2軸；所述Y軸垂直于X軸，且固定在隨X軸旋轉而沿X軸方向運動的兩個滑塊上；所述Z軸垂直于X軸和Y軸構成的平面，并固定在沿Y軸運動的滑塊上。

作為一種優選的技術方案，所述Z軸上安裝有隨Z軸移動的滑塊，且該滑塊上安裝有夾具，可以用來固定畫筆或刻刀等來模擬繪圖儀或雕刻機等多種設備；這樣的綜合控制X、Y、Z三軸電機的旋轉即可實現三自由度空間的定位。

本發明為一種基于數字孿生的運動控制實訓系統，包括實訓桌和上位機；