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[焊接(连接)] 仿真中影响焊枪可达性精度的探究

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发表于 2016-2-6 22:21:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本文主要阐述影响焊枪仿真可达性精度的因素,并结合实际验证焊枪可达性的仿真软件,从软件机理和实际应用角度深入剖析了影响焊枪可达性检查精度的因素,并结合这些影响因素给出相应的应对措施。
        汽车白车身工程领域,制造工程和产品工程的同步工程是指:一款新车型,产品设计工程师开始其产品设计后,制造工程部门就需要参与其中,检验其产品设计的可制造性和易制造性。在同步工程中,焊枪可达性的验证也是重要一环。下面我们通过实例进行分析,找出仿真中影响焊枪可达性精度的因素及应对方法。
        影响仿真软件干涉检查的因素
        白车身焊枪可达性的虚拟评估,经历了从早期的人工目视检查,到使用NX等3D软件进行静态可达性检查,如今更是已经实现使用仿真软件动态自动检查进行虚拟评估。在熟练应用仿真软件自动分析焊枪可达性的同时,深入了解仿真软件自动检查焊枪可达性的机理,保证其运算准确性,不断优化其计算方法,是本次研究的重点。
        要确定影响焊接可达性的原因,首先必须明确影响仿真软件干涉检查的因素。以西门子Tecnomatix软件Process Simulation仿真软件为例,影响自动选枪精度的因素主要有四点,即仿真时间间隔、运动的速度和加速度、实体的显示和隐藏以及实体的显示精度。
        1.仿真时间间隔
        干涉检查是在每次图形显示刷新的时间点检查实体与实体之间的干涉状态。如果实体与实体之间的干涉发生在干涉检查的时间点,则干涉可以被检查出来;如果干涉发生在两个检查干涉的时间点之间,意味着干涉将不会被发现。检查干涉的时间间隔越小,干涉被检查漏掉的可能性就越小。干涉检查与干涉间隔的关系如图1所示。
       

仿真中影响焊枪可达性精度的探究

仿真中影响焊枪可达性精度的探究

        图1  干涉检查与干涉间隔的关系

        2.速度和加速度
        Tecnoamtix仿真软件中,物体移动的速度和加速度也会影响干涉检测的结果。如果物体移动的速度和加速度设置得非常高,会使得干涉检查的时间间隔设置变长,就容易漏掉某个时间点的某些干涉。
        3.显示和隐藏
        Tecnoamtix仿真软件中,只能发现显示或者可视的对象之间的干涉,没有显示的对象之间的干涉不检查。
        4.实体的显示精度
        Tecnoamtix仿真软件中,软件是基于图形显示的实体,计算实体与实体之间的距离,再来判断是否存在干涉。实体显示的精度会影响实体之间距离的计算,可以从该实体的IGES/CADLINK等3D设计软件导出jt文件的时候进行设置,精度越高越接近于实体的数学模型。当然,设置的显示精度越高,实体的线形和表面显示越好,仿真软件软件需要的计算时间越长,运行的越慢。
        影响焊枪可达性计算精度的因素
        1.影响焊枪可达性计算精度的一般因素
        前文提到的影响仿真软件干涉检查的因素,同样也会影响焊枪可达性的计算精度。
        (1)仿真时间的设置的影响:如果仿真时间的设置过长,将会降低焊枪可达性计算的精度。
        (2)实体显示与隐藏的影响:仿真软件在计算焊枪可达性的时候,要显示所有希望检查与焊枪之间干涉的实体,隐藏所有不希望检查与焊枪之间干涉的实体。显示了不该显示的实体,会造成计算时间增加,计算出的干涉冗余;隐藏了不该隐藏的实体,会造成焊枪不可达的位置漏报,后果较为严重。
        (3)实体显示精度的影响:在零件转化的过程中,从prt等格式转化为jt的过程中,可能把零件设计时使用的辅助线,中心线等也转化为jt做为零件的一部分。在仿真软件中,线体也是实体的一部分(见图2)。辅助线、中心线等与其他实体的干涉也会被软件默认为是干涉的一种,在焊枪可达性检查的时候,如果焊枪实体与零件的中心线干涉,仿真软件则会认为焊枪不可达。对于这类焊枪不可达问题,需要人工检查,焊枪确实可以达到的焊点,取消报错,给予焊枪可达性通过。
       

仿真中影响焊枪可达性精度的探究

仿真中影响焊枪可达性精度的探究

        图2  焊枪可达性与辅助线/中心线

        影响焊枪可达性计算精度的特殊因素
        1.工具设置对焊枪可达性的影响
        要让仿真软件系统识别一个资源是一把焊枪,并能够自动选焊枪,必须对焊枪进行工具设置。工具设置对话框,要把焊枪的性质定义为“焊枪”。不定义为焊枪的焊枪,因为软件无法识别出来这是一把焊枪,将不能够进行焊枪可达性的自动检查。其次还要定义焊枪的TCP坐标与Mount坐标。把焊枪移动到焊点的位置,检查与周围零件、设备的干涉,就是依靠焊枪的TCP坐标和焊点在零件上的投影坐标对齐实现的。最后还要定义不检查焊枪可达性的零件。电极帽作为在焊点位置和零件直接接触的零件,需要定义为不检查焊枪可达性的零件,否则将会不停报焊枪不可达。
        由定义不检查焊枪可达性的零件引出两个问题:第一,焊枪数模制作问题,导致焊枪臂或者其他零件与电极帽不可拆分,定义为不检查焊枪可达性的零件后,该零件范围过大,造成真正的焊枪可达性问题漏报;第二,空间狭小区域,零件与焊枪电极帽干涉,但由于仿真软件系统不检查电极帽与其他实体的干涉,造成焊枪可达性问题漏报。
        针对问题一,需要在严格检查焊枪数模,有问题的焊枪修复后使用,或者人工检查焊枪可达性;针对问题二,此类问题较少发生,但一旦发生,很难查找,建议狭小空间焊枪可达性人工检查,对于可疑区域人工复查。
       

仿真中影响焊枪可达性精度的探究

仿真中影响焊枪可达性精度的探究

        图3  焊枪可达性自动检查设置

        2.自动焊枪可达性检查的步长影响
        在Tecnomatix仿真软件中,配有自动选枪的功能检查焊枪的可达性。使用该功能时,可对焊枪可达性检查的参数进行设置(见图3)。焊枪状态对话框,可以设置焊枪的可达性检查时要检查的焊枪姿态,共有焊枪关闭状态、焊枪完全打开状态、焊枪半开状态和焊枪Home状态可供选择。焊枪旋转对话框,可以设置焊枪可达性检查时是否翻转焊枪,焊枪绕法线旋转的步长。步长越大速度越快,而精度越低;步长越小速度越慢,但精度越高。
        结语
        焊枪可达性验证作为白车身设计同步工程的重要内容,其结果对车身产品设计和车身工艺开发有着重要的影响。本文结合实际验证焊枪可达性的仿真软件,从软件机理和实际应用角度深入剖析了影响焊枪可达性检查精度的因素,并结合这些影响因素给出相应的应对措施。对整车厂进行白车身焊枪可达性同步工程验证有重要指导意义。
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