智能制造数字孪生虚拟仿真系统
智能制造数字孪生虚拟仿真系统,工业4.0制造虚实结合应用实训仿真软件集成了PLC仿真、机器人仿真、智能工厂仿真等功能。提供用户自主建模与自主布局功能，并开放底层接口，支持用户二次开发。
小编
1、系统简介
该系统是一款三维（3D）智能制造虚拟拟真系统，基于海量元素模型，以拖拽方式快速搭建拟真工程。虚拟设备与真实设备具有相同特性，以实际的plc程序、机器人程序、机床数控程序等驱动虚拟设备运行，在虚拟场景中完成整个工程的调节测试与检验。经过力学物理引擎、达到实际的运行效果。
系统包括了PLC拟真、机器人拟真、智能工厂拟真等功能。提供用户自主建模与自主布置功能，并开放底层连接口，支持用户二次研发。是一套工业4.0自动化的综合设计拟真检验平台，并提供了丰富的教学资源。
工业领域应用，在生产线设计的初级概念阶段就可以对整个系统实行完整的解析，包括虚拟调节测试、节拍检验、风险评估，方案改进，降低项目技术风险。教育领域应用，经过对象虚拟化，解决了工程实训成本高，场景少的问题。可用来大学生竞赛，开放性实训，毕业设计等。
推荐硬件系统配备
为了保证系统流畅地使用，计算机系统的配备要求：
实操系统：Windows 7 SP1 及以上版本
系统类型：64位实操系统
处置整理器(CPU)：≥2.5Ghz（如果使用VR眼镜，≥3.2Ghz）
内部存储：≥8GB
硬盘：≥5GB
显存： ≥1GB（使用VR眼镜，显存 ≥6GB，如GTX1070）
.Net框体结构版本：V4.6.2及以上版本
系统特色功能
1.工业4.0系统虚拟包括
含有自主研发模型、自动布置、电气连接设计、编程、虚拟调节测试，整个系统包括过程。
2.多品牌PLC虚实集合拟真
支持各种主流品牌PLC的半实物拟真（虚实集合）、全虚拟拟真。
3.多品牌机器人虚实集合拟真
支持各种主流品牌工业机器人的半实物拟真（虚实集合）、全虚拟拟真。
4.智能制造虚实集合拟真
除了PLC与工业机器人，拓展了数控机床、机器视觉、AGV、RFID等智能制造所需的元素。
5.MES系统接入
虚拟智能工厂具有MES数值收集连接口，能无缝接入工业级MES系统，组建虚拟智能工厂。
6.智能工厂数字孪生
按1:1研发的虚拟生产线与现场生产线就地实时交换数值，同步运行，包括数字孪生系统。
7.丰富教学资源
研发了PLC、机器人、智能制造系列教学资源，教师授课省时省力。
2、系统主要功能
1.自主布置
面向三维（3D）图形，无需编程，用户以拖拽方式快速搭建工程。可以对模型实行位移、旋转、编辑、装配等实操，布置完成后的模型可被各种外设驱动。
2.物理引擎
内置物理引擎，创建的三维（3D）模型具有物理属性，能模仿现实生活中的物理现象，如：动作、旋转和弹性碰撞等。在发生碰撞、摩擦、受力的动作模仿中，不一样的物理属功能得到不一样的动作效果。
3.人机交互
虚拟设备作业由控制设备经过程序驱动，虚拟传感器能反馈场景的状态，赋予了虚拟设备与实际设备相同的特性，还能经过外部真实的控制面板或虚拟设备上的控制面板对虚拟设备实行实操。
4.场景三维（3D）实操
经过键鼠能完成平移、旋转、缩放等实操，可快速变换视角。具有三视图功能，支持顶视图、前视图、左视图，可多视角同时查看三维（3D）场景。
2、系统主要功能
1.自主布置
面向三维（3D）图形，无需编程，用户以拖拽方式快速搭建工程。可以对模型实行位移、旋转、编辑、装配等实操，布置完成后的模型可被各种外设驱动。
2.物理引擎
内置物理引擎，创建的三维（3D）模型具有物理属性，能模仿现实生活中的物理现象，如：动作、旋转和弹性碰撞等。在发生碰撞、摩擦、受力的动作模仿中，不一样的物理属功能得到不一样的动作效果。
3.人机交互
虚拟设备作业由控制设备经过程序驱动，虚拟传感器能反馈场景的状态，赋予了虚拟设备与实际设备相同的特性，还能经过外部真实的控制面板或虚拟设备上的控制面板对虚拟设备实行实操。
4.场景三维（3D）实操
经过键鼠能完成平移、旋转、缩放等实操，可快速变换视角。具有三视图功能，支持顶视图、前视图、左视图，可多视角同时查看三维（3D）场景。
5.拟真场景实操向导
具有设备简介功能，点击设备，能显露设备的详细信息，设备信息可编辑。具有实操引导功能，引导使用者逐步完成实操，每一步实操全部有相应提醒，实操步骤可编辑。
6.VR眼镜体验
完成沉浸式虚拟现实3D体验，含有逼真工业现场3D音效拟真，使体验者身临其境。经过手柄可与场景实行互动实操。
7.多授权模式
支持互联网授权模式与加密狗授权模式。
8.在线更新
系统从云端检验测试是否有新版本，并提醒相应实操。3D模型支持云端更新，系统可查看云端模型并可在拟真场景内使用。
9.海量模型
含有一组完整而且典型的工业设备的模型库，在拟真场景中可直接拖拽使用，并可设定模型的功能数值。含有主流品牌工业机器人、传送带、气动件、电动机、按钮开关、传感器、视觉相机、数控机床、立体仓库、AGV、机器人夹具等。
10.模型研发
从外部CAD文件导入3D部件，在系统里赋予其功能数值和动作特性，生成用户自主研发的虚拟设备，虚拟设备能被外部控制器驱动，如PLC、机器人示教器等。导入3D文件格式支持： STEP、STP、OBJ、FBX、STL等。
11.外设端口映射
拟真场景的虚拟设备经过多种通讯协议与外部控制器实行数值交换，支持Modbus-RTU、Modbus-TCP、OPC UA、S7等总线通讯协议。经过设备数值映射表，把外部控制器端口与三维（3D）模型的内部端口建立映射关系，因此外部控制器能驱动虚拟设备作业，用户可自行修改数值映射表。
12.电气系统包括
用来电气信号连接图设计，拟真场景的电气主控器件与被控制器件全部有一个对应的电气符文号，电气符文号用图形表示，有名称与内部端口号。用画线方式连接不一样端口，不一样类型端口用不一样颜色线条表示，完成电气信号连接图后可导出Excel格式的IO表。
13.自动考评
系统具有数值就地实时收集与解析、自动评定分数功能。先由教师在系统上出题，自动生成评定分数规则，学生在考核过程中，系统就地实时记录学生的实操过程、执行成果、异常事件，并按照考试评定分数规则计算*终成绩，减轻教师批改作业量，提升教学重量。
15.硬件PLC拟真
系统支持三菱、西门子等主流品牌的硬件PLC，与硬件PLC总线通讯，就地实时读取PLC信号，硬件PLC就地实时驱动拟真场景的虚拟设备运行。
16.虚拟PLC拟真
系统支持三菱、西门子等主流品牌的虚拟PLC拟真器，虚拟PLC就地实时驱动拟真场景的虚拟设备运行，PLC编程研发系统能下载PLC程序、就地实时监视虚拟PLC的程序运行。
17.组态系统调节测试
组态系统研发的模仿人机界面，可控制虚拟PLC，对拟真场景的虚拟设备实行实操。
18.基于CAD数值轨迹设计
机器人动作轨迹可基于CAD数值，简化轨迹生成过程，提升精度，运用工件模型可直接生成动作轨迹。支持通用CAD文件：stp、step等。
19.机器人离线编程
支持ABB、KUKA、Funac、安川、以及国内外主流品牌的工业机器人的离线编程实操。可导入工件三维（3D）模型并实行轨迹规划，应用优化的空间正逆解算法拟真动作过程，一键即可完成复杂的编程过程。经过后置代码功能，直接生成各品牌的机器人代码，简化工业机器人编程过程。
20.碰撞检验测试
能检验测试机器人两个部件之间的碰撞，碰撞时两个部件颜色自动变成红色，同时记录碰撞日志，日志包括碰撞设备名称、位置、时间。
21.轨迹优化
离线编程时提供多种轨迹优化工量具：碰撞检验测试工量具查验拟真运行时是否发生过碰撞，防止真实应用时发生危险；轨迹解析工量具对工业机器人的可达性、姿态奇异点、轴超限、节拍估算实行查验，便利设计人员对机器人轨迹实行调节，避免实际运行时无故停机；机器人3D作业界限球能直观显露机器人的作业界限和*小作业界限，提升调节测试效率。
22.丰富的工序技艺工量具包
提供了多种工序技艺工量具包：按照需求自定义工量具模型和坐标功能数值，适用个性化作业站设计要求。经过多点智能匹配算法完成虚拟设计环境与真实应用环境的坐标变换，在轨迹轮廓不变的现象下对全部标识点实行变换，提升适应性。包括了机器人码垛、机器人上下料、机器人焊接等典型工序技艺应用。
23.机器人拖动示教
支持拖动机器人法兰末端或工量具末端实行平移实操与旋转实操获取空间点位，空间点位可打开或关闭显露，并可位移点位。
24.虚拟示教器编程
内置机器人虚拟示教器，功能、界面与真实的示教器一致。虚拟示教器程序驱动机器人动作与IO实操，完成机器人编程、动作拟真、机器人工序技艺实训等功能。
25.硬件示教器编程
真实示教器经过以太网总线接入系统，在硬件示教器上完成机器人编程并控制虚拟机器人动作，完成各种机器人虚实集合拟真。在保证实操安全的--不影响实操体验。
26.多机器人同时拟真
支持多种类型机器人，如直角机器人、SCARA机器人、4轴串联机器人、6轴串联机器人，每台机器人全部有单独的动作控制器，分别编程，单独运行。支持多品牌、多类型的机器人同时拟真运行。
27.机器视觉拟真
拟真场景中的虚拟相机，能与外部机器视觉系统就地实时数值交换，构成机器视觉系统，完成对虚拟工件的在线视觉检验测试。机器视觉系统与虚拟机器人总线通讯，把工件坐标传给虚拟机器人，引导虚拟机器人抓取工件。
28.AGV拟真
虚拟AGV小车具有与实体AGV小车相同的特性，支持AGV循迹，站点停靠等实操。
29.RFID拟真
具有虚拟RFID读卡器与虚拟RFID标签，RFID读卡器能对RFID标签读取与写入实操。PLC能读取虚拟RFID读卡器信息。
30.数控切削拟真
支持数控机床切削拟真，包括车加工和铣加工。工件按照实际的G代码执行动态切削加工，并辅以切屑、冷却液等效果。协作虚拟测头，支持虚拟在线测量。
31.MES系统接入
MES系统是智能制造生产系统的核心构成部分，与生产线系统就地实时数值交互。虚拟生产线与物理生产线具有相同的连接口，虚拟生产线的机器人、PLC、机床、作业站、立体仓库等设备运行状态能被MES系统就地实时收集，并接收MES生产指令，组建完整的工业4.0智能制造研发拟真环境。
32.数字孪生功能
按实际设备特性研发的虚拟设备，按1:1布置生产线，虚拟生产线与实际生产线经过端口映射设定就地实时交互数值，并保持同步运行，包括数字孪生功能。可以在虚拟生产线中完成功能解析与优化。
33.支持云端实训
可与配套的教学资源网站完成在线实训，步骤包括但不限于：课件学习掌控把握、视频学习掌控把握、在线做拟真实训、工程下载、工程打开、开始考试、完成考试自动考评、上传考试成果。
34.课程资源一体化包括
基于系统平台研发的课程资源，包括知识点、课件、微课视频、三维（3D）场景、参考程序、自动考核试卷等，经过标准格式导入到系统平台上，形成新形态互动一体化教学资料及实训指导书。相比传统教学资料及实训指导书，经过知识点，微课视频，三维（3D）场景互动实操等，提升学习掌控把握效率。
35.拟真实训资源
提供PLC基础实训拟真项目21个，工业机器人作业站拟真项目4个，智能制造生产线拟真实训10个。
36.用电安全与触电急救虚拟拟真系统
系统应用二维与三维（3D）集合的虚拟画面，教导学生用电的安全和急救方法，系统内设定有一相触电、两相触电、跨步触电、低压触电急救、高压触电急救、人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法等原理讲解与教学，一相触电分维修带电断线、维修插座触电、室外触电等原理演示。低压触电和高压触电教学主要为学生讲解演示如何解救处于低压触电或者高压触电时的人，人工呼吸救护法、牵手呼吸救护法、胸外心脏按压就护法应用应用3D虚拟拟真技术展示，经过渲染和润色，使模型看起来与真实部件一般无二，画面逼真。经过实训能够对学生实行实训室安全用电教育，提升学生的安全意识，使学生学会一些自救的方法，让学生在遇到危险时能采取一定的安全措施，保护自己，以及熟悉各种电气事故产生的原因和处置整理电气事故的实用实操措施，减少电气事故的发生。
37.机械装配与钳工装配虚拟拟真系统
基于unity3d设计，用户自行按照电脑配备选用不一样的交互界面大小，可选六级画质等级。可选圆柱齿轮轴系部件4种、锥齿轮轴系部件4种、蜗杆轴系部件6种实行装配、拆卸、装配、零部件测量（分为轴测量与底座测量）、考核等。零件拆卸装配的步骤过程中有智能提醒，由学生手动选用对应的零件并位移至轴系构造上，选用顺序正确零件才能装配上去，系统内的模型均应用3D模型，由3Dmax制作而成，并经过渲染和润色，使模型看起来与真实部件一般无二，设定有非标零件库（8种零件）、标准零件库（12种零件）、测量工量具库（钢直尺、游标卡尺）供拆卸装配选用。系统内配备有实训的目的、步骤、要求等包括的电子实训考核题及指导书。使用考核功能时，出题供学生回答，当学生答完题目时给出考核分数，共12题，每道题目设为8分（其中一题为多选题，占12分），只有选用了答案才能实行下一题。系统需能实行全方位旋转、放大、缩小观看其细节。系统须为整体同一平台，不得以单独的资源展现。
38.机械实训安全教育虚拟拟真系统：本系统基于unity3d研发，可布置到云服务器端，也可在本地环境使用，系统应用三维（3D）漫游的形式，可经过键盘控制位移，鼠标控制镜头方向，设定有机械安全距离实训，机械安全保护装置实训、机械安全防护设计基础考核，实训实行时，三维（3D）漫游画面应用箭头与脚印图案提醒位移至实训位置，机械对象周围圆圈显露了作业半径，实训过程伴有三维（3D）机器人的对话框提醒。
A、机械安全距离实训内容包括防止上下肢触及危险区的安全距离实训（内分2种围栏高度与开口大小），选用进入后，镜头前弹出GB23821-2009《机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离》要求，错误示范：实训过程为人体进入机械对象作业半径受到伤害后，血色画面与语音提醒收到机械伤害，并回至原位并实行下一实训，*终一步为正确做法。
B、机械安全保护装置实训分为安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪等保护装置实训，可选类别（安全写入、安全控制、安全输出、其他）、生产厂家、产品清单（安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、安全护栏）。装配位置有蓝色闪烁框体结构提醒，实训流程：选用安全护栏并装配、选用安全连锁开关（或选用安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪）并装配、选用安全控制器并装配至电气控制箱式模型块、选用安全继电器并装配至电气控制箱式模型块、点击电气控制箱式模型块上的启动按钮。若进入危险区域时，系统将提醒报警音，而且机械对象停止作业，选用电气控制箱式模型块上的复位按钮可停止。
C、机械安全防护设计基础考核要求完成机械安全系统的装配，正确装配安全护栏、安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、24V电源、信号灯及急停按钮，考核分为十个考核点，部分考核点有3个选项，由学生自由选用，*终10项考核点选好后，提供并上交确认，系统自动得出总分数以及各考核点的得分现象。
D、系统须为整体同一平台，不得以单独的资源展现。
