1、系统介绍
SFB-Robot是一款三维工业机器人虚拟仿真软件,软件包含了各品牌工业机器人及与外部设备的通讯手段。用户在仿真软件里完成机器人场景布局、系统集成、编程开发、及虚拟调试,并提供了多种常用工艺(搬运、码垛、焊接、上下料)应用,是一个学习工业机器人基础知识、离线编程、示教编程、系统集成开发的综合性平台。
系统可采用内部虚拟示教器,也可采用外接真实示教器实时驱动三维虚拟机器人。在工业机器人系统的方案设计阶段,通过工业机器人离线编程仿真,可以对机器人可达性、干涉碰撞、机器人奇异点、机器人轴超限等可能发生的问题进行验证,提前检查真实工程应用的危险工况。仿真验证后的机器人程序可下载到实体机器人工作站直接运行。
SFB-Robot软件不仅集成了机器人仿真,还支持PLC仿真、机器视觉仿真,并可扩展到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,如机器人控制算法开发、视觉系统开发等。是一套工业4.0自动化的综合设计仿真验证平台,并提供了丰富的教学资源。
2、软件特色功能
1.虚拟系统集成
用户可自主开发模型、自动布局、电气信号连接、虚拟调试,验证系统集成整个过程。
2.多品牌机器人虚实结合仿真
支持各种主流品牌工业机器人(国外四大品牌,国内主流品牌)的半实物仿真(虚实结合)、全虚拟仿真。
3.丰富教学资源
以机器人实验大纲为基础,基于SFB-Robot软件开发的教学资源,独立发布,网络下载。开发了适合中职、高职、本科的系列机器人教学资源,并不断丰富。
4.支持仿真实训自动考评
教师在软件上出题,设置评分规则,仿真实时采集运行数据,并根据规则自动评分。
5.二次开发功能
充分利用系统的开发性,机器人运动控制算法,机器视觉算法开发等。
3、软件主要功能
(1)基础仿真功能
1)自动布局
在3D场景下,用户以拖拽方式快换搭建工程。可以对模型进行移动、旋转、编辑、装配等操作,象搭积木一样完成工作场景部署。布局完成后的场景可被各种外设驱动。
2)物理效果
系统内建物理引擎,创建的虚拟模型具有物理效果,能模拟仿真现实生活中的物理现象,如:重力、弹性碰撞等。在发生碰撞、摩擦、受力的运动模拟中,不同的动力学属性能得到不同的运动效果。
3)人机交互
虚拟设备运动由编程驱动,虚拟传感器能反馈场景真实的状态,赋予了虚拟设备与实际设备相同的特性。并可通过虚拟设备上控制面板、HMI上的面板,外部的硬件面板对场景完成操作。对如真实的场景操作。
4)VR体验
SFB软件支持VR眼镜,实现沉浸式虚拟现实3D体验。包含逼真工业现场3D音效仿真,使体验者身临其境。通过手柄可与场景进行互动操作。
5)外设总线驱动
SFB支持通过总线与外部系统进行数据交换。如接入总线型外接硬件控制器,组成虚实结合仿真系统。或通过总线进行二次开发应用。支持有Modbus-RTU总线设备(如各种串口传感器、执行器),Modbus-TCP总线设备(如各种网口传感器、执行器),OPC总线设备(如OPC服务器、WinCC软件)。
6)电气连接与系统集成
SFB软件支持在虚拟场景中,完成对各种虚拟设备的集成,以及虚拟调试。虚拟集成主要通过端口映射操作:把模型中可控制的部分与一个特定的端口号关联起来,通过操作此端口号就可操作虚拟设备。如各种机器人工具、流水线、传感器等。端口包括:电平类端口,模拟量端口,脉冲类端口。通过端口的信号操作,完成机器人的系统集成,构建复杂的机器人应用系统。
7)虚实结合技术
控制虚拟设备运行,可以是软件控制器,也可以外部的硬件控制器。因此,可以建立全软件的虚拟仿真,或半实物的虚实结合仿真,丰富应用范围。
8)海量模型
系统包含一个完整且具有典型工业设备的部件库,并对库里组件提供对应的运动仿真与效果渲染,可根据工程需求选择相对应的组件进行设计。如各种传送带、气动缸、液压缸、伺服电机、丝杆、型材、按钮、开关、传感器、数控机床,加工中心、立体仓库、AGV等工业元素。
9)模型开发
系统开放通用接口进行CAD数据导入,为组件库中没有的非标机建立模型组件,并赋予其参数和运动。系统具有强大的模型读取功能,能读取igs、step、stp、OBJ、STL格式的3D建模。
10)开发环境生态
模型网是一个模型分享与交流网站。SFB用户之间可以分享设计的模型,技术讨论,也能进行模型交易,提高创作的积极性,构建开放的SFB生态环境。
11)自动考评
SFB软件具有操作数据采集与分析功能。基于SFB软件的自动考评系统,先由教师出题,自动生成判分规则。学员在考核过程中,系统将实时记录学员的操作过程、执行结果、异常事件,并根据考试评分规则计算考核评分。减轻教师批改工作量,提升教学质量。可用于课后测试、实验预习、课程考核,以及职业技术水平考试。
支持Python脚本语言编程控制虚拟设备,可用于快速功能验证。
(2)多品牌PLC虚实结合仿真
SFB软件集成各种执行器与传感器,如:传送带、气动器件、电机、按钮开关、传感器、数控机床,立体仓库、机器人夹具、定制执行机构等。这些设备可以被PLC驱动,因此SFB软件一套非常好的PLC训练软件。
SFB软件支持内置虚拟三菱PLC、虚拟西门子PLC、总线接入硬件西门子PLC、总线接入硬件三菱PLC。以及通过一个采集盒,支持任何类型的PLC、单片机等外设驱动仿真模型工作。
(3)机器人离线编程
1)多品牌工业机器人离线编程功能
SFB软件可以支持市面上主流品牌工业机器人的离线编程操作,模型库已有ABB、KUKA、Funac、安川、以及国内主流品牌的工业机器人模型,并可通过网络更新后继增加的各种模型。
可以导入三维模型并进行轨迹规划,采用通用化空间正逆解算算法真实仿真运动过程,一键即可完成复杂的程序编译过程,直接生成运行所需要的控制代码文件,简化工业机器人编程过程。
2)基于CAD数据的轨迹设计
SFB软件支持通用三维模型,如step、igs、stl、fxb、obj模型可以直接导入系统。工业机器人轨迹生成采用基于CAD模型数据技术,可通过实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹,简化轨迹生成步骤,提高轨迹精度。
3)轨迹优化功能
SFB软件提供了多种工具用来解决轨迹优化过程可能出现的问题:利用仿真实时碰撞检查工具可以检查编程结果在仿真运行过程中模型间的碰撞,防止真实应用时发生危险;利用轨迹分析工具可以对工业机器人的可达性、姿态奇异点和轴超限进行检查,以提示设计人员对轨迹进行调整,避免实际运行中的无故停机;机器人的3D工作范围球,方便完成机器人的最大工作范围和最小工作范围检查,提高调试效率。
4)丰富的工艺工具包
SFB软件提供了各种工艺工具包。可以根据需求自定义工具模型和坐标参数,满足个性化工作站设计要求;通过多点智能匹配算法可实现虚拟设计环境与真实应用环境的坐标变换,在轨迹轮廓不变的情况下对所有标志点进行变换,提高适应性;并集成了码垛、焊接、机床上下料等主要的工艺应用。
(4)工业机器人仿真
1)虚拟示教器功能
SFB软件内置机器人虚拟示教器,可以无需实际示教器硬件,完成机器人编程、运动仿真,机器人工艺训练等功能。降低硬件投资成本及机器人编程的方便性。
2)外接硬件示教器功能
SFB软件可通过网线接入真实硬件示教器,在硬件示教器上完成机器人编程并控制虚拟机器人运动,完成各种机器人虚拟结合仿真。在保证操作安全的同时,不影响操作体验感。可选四大品牌的机器人高仿示教器。
3)多机器人同时仿真
SFB软件支持多种类型机器人,如直角机器人、并联机器人、4轴串联机器人、6轴串联机器人。每台机器人都有独立的运动控制器,分别编程,独立运行。利用IO关联控制技术可以实现多个机器人之间的联动控制,完成多机器人的协同工作。
4)典型工站与实验台仿真
SFB软件为方便教学应用,提供了多套虚拟机器人工作站。学生先在SFB软件的虚拟场景里完成机器人的示教操作与编程操作,验证后的程序通过网络下载到实际机器人上验证。避免实际机器人操作时发生危险,降低设备损坏率。
5)机器人控制算法开发功能
SFB软件的虚拟机器人本体开放接口,每个关节能被外部访问。上位机通过网络接口可方便的控制机器人本体运动,并能显示本体未端的云运行轨迹,上位机可用如Matlab算法或ROS系统。因此SFB适合作为机器人运动算法开发的执行体,降低采用实际本体开发安全风险。同时系统也内置高性能运动控制器模块,可用于算法性能对比。
(5)视觉仿真
SFB软件的虚拟场景中的虚拟相机,能与外部视觉算法应用程序(如Halcon,OpenCV)数据交换。实现对虚拟工件的在线视觉检测,与实际的机器视觉功能相同。如虚拟工件的尺寸测量,位置定位等。因此可以在虚拟环境下完成机器视觉的应用开发。
机器视觉与虚拟机器人集成通讯,把工件定位参数传给工业机器人,从而引导工业机器人抓取工件。因此可以在虚拟仿真环境下,完成工业机器人与视觉的集成开发及应用。
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