【正文】 則剛剛起步與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品以期在十五后期立于世界先進(jìn)行列之中 發(fā)展和研究方向 在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱(chēng)為工業(yè)機(jī)械手工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分這種新技術(shù)發(fā)展很快逐漸成為一門(mén)新興的學(xué)科機(jī)械手工程機(jī)械手涉及到力學(xué)機(jī)械學(xué)電器液壓技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù) 工業(yè)機(jī)器人不斷向著高 速度高精度高可靠性便于操作和維修等性能提高而單機(jī)價(jià)格卻不斷下降 機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化可重構(gòu)化發(fā)展例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)減速機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化由關(guān)節(jié)模塊連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展便于標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)化器件集成度提高控制柜日見(jiàn)小巧且采用模塊化結(jié)構(gòu)大大提高了系統(tǒng)的可靠性易操作性和可維修性 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要除采用傳統(tǒng)的位置速度加速度等傳感器外裝配焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)力覺(jué)等傳感器而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)聲覺(jué)力覺(jué)觸覺(jué)等多傳 感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段美國(guó)發(fā)射到火星上的索杰納機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)第二章 ProENGINEER 軟件介紹 21 ProENGINEER 產(chǎn)品 介紹 1985 年美國(guó)參數(shù)化技術(shù)公司 PTC Parametric Technology Corporation 公司成立于美國(guó)波士頓開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究 1988 年 V10 的 ProENGINEER 誕生了經(jīng)過(guò) 10 余年的發(fā)展 ProENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊 PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能還包括對(duì)大型裝配體的管理功能仿真制造產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等 ProE 是一套機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)它是新一代 CADCAM 軟件實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品零件或組件從概念設(shè)計(jì)到制造全過(guò)程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化提供了以參數(shù)化為基 礎(chǔ)基于特征的實(shí)體造型技術(shù)主要用于汽車(chē)及運(yùn)輸機(jī)械宇航和飛機(jī)制造電子及計(jì)算機(jī)設(shè)備行業(yè)以及其他行業(yè)同時(shí) ProENGINEER 還提供了目前所能達(dá)到的最全面集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境它采用基于特征的參數(shù)化技術(shù)具有產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)分析仿真加工和二次開(kāi)發(fā)等功能該軟件已廣泛應(yīng)用于機(jī)械電子家電模具等行業(yè)是目前國(guó)內(nèi)使用最廣泛的三維設(shè)計(jì)軟件之一 22 ProENGINEER 概述 PROENGINEER 軟件包的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境在支持并行工作它通過(guò)一系列完全相關(guān)的模塊表述產(chǎn)品的外形裝配及其他功能 PROE 能夠讓多個(gè)部門(mén)同時(shí)致力于單一的產(chǎn)品模 型包括對(duì)大型項(xiàng)目的裝配體管理功能仿真制造數(shù)據(jù)管理等 ProE 可謂是個(gè)全方位的 3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件集合了零件設(shè)計(jì)產(chǎn)品組合模具開(kāi)發(fā) NC加工飯金件設(shè)計(jì)鑄造件設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)逆向工程自動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)仿真應(yīng)力分析產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理于一體其模塊眾多主要由以下六大主模塊組成工業(yè)設(shè)計(jì) LAID 模塊機(jī)械設(shè)計(jì) CAD 模塊功能仿真 CAE 模塊制造 CAM 模塊數(shù)據(jù)管理 PDM 模塊和數(shù)據(jù)交換 Geometry Translator 模塊 1 工業(yè)設(shè)計(jì) CAID 模塊 工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)以前在零件未制造出時(shí)是無(wú)法觀看零件 形狀的只能通過(guò)二維平面圖進(jìn)行想象現(xiàn)在用 3DS 可以生成實(shí)體模型但用 3DS 生成的模型在工程實(shí)際中是中看不中用用 PROE 生成的實(shí)體建模不僅中看而且相當(dāng)管用事實(shí)上 PROE 后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴(lài)于實(shí)體建模所生成的數(shù)據(jù) 包括 PRO3DPAINT 3D 建模 PROANIMATE 動(dòng)畫(huà)模擬 PRODESIGNER 概念設(shè)計(jì) PRONETWORKANIMATOR 網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫(huà)合成 PROPERSPECTASKETCH 圖片 轉(zhuǎn)三維模型 PROPHOTORENDER 圖片渲染 幾個(gè)子模塊 2 機(jī)械設(shè)計(jì) CAD 模塊 機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面如自由曲面等隨著人們生活水平的提高對(duì)曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加用 PROE生成曲面僅需 2步～ 3步操作 PROE生成曲面的方法有拉伸旋轉(zhuǎn)放樣掃掠網(wǎng)格點(diǎn)陣等由于生成曲面的方法較多因此PROE 可以迅速建立任何復(fù)雜曲面 它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來(lái)使用它支持 GBANSIISO 和 JIS 等標(biāo)準(zhǔn)包括 PROASSEMBLY 實(shí)體裝配 PROCABLING 電路設(shè)計(jì)PROPIPING彎管鋪設(shè) PROREPORT應(yīng)用數(shù)據(jù)圖形顯示 PROSCANTOOLS物理模型數(shù)字化 PROSURFACE 曲面設(shè)計(jì) PROWELDING 焊接設(shè)計(jì) 3 功能仿真 CAE 模塊 功能仿真 CAE 模塊主要進(jìn)行有限元分析我們中國(guó)有句古話畫(huà)虎畫(huà)皮難畫(huà)骨知人知面不知心主要是講事物內(nèi)在特征很難把握機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的有限元仿真使我們有了一雙慧眼能看到零件內(nèi)部的受力狀態(tài)利用該功能在滿(mǎn)足零件受力要求的基礎(chǔ)上便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)著名的可口可樂(lè)公司利用有限元仿真分析其飲料瓶結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20％而其功能絲毫不受影響 僅此一項(xiàng)就取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益 包括 PROFEM POST 有限元分析 PROMECHANICA CUSTOMLOADS 自定義載荷輸入PROMECHANICA EQUATIONS 第三方仿真程序連接 PROMECHANICA MOTION 指定環(huán)境下的裝配體運(yùn)動(dòng)分析 PROMECHANICA THERMAL 熱分析 PROMECHANICA TIRE MODEL車(chē)輪動(dòng)力仿真 PROMECHANICA VIBRATION 震動(dòng)分析 PROMESH 有限元網(wǎng)格劃分 4 制造 CAM 模塊 在機(jī)械行業(yè)中用到的 CAM 制造模塊中 的功能是 NC Machining 數(shù)控加工 說(shuō)到數(shù)控功能就不能不提八十年代著名的東芝事件當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)從日本東芝公司引進(jìn)了一套五坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件 CAM 加工出高精度低噪聲的潛艇推進(jìn)器從而使西方的反潛系統(tǒng)完全失效損失慘重東芝公司因違反巴統(tǒng)協(xié)議擅自出口高技術(shù)受到了嚴(yán)厲的制裁在這一事件中出盡風(fēng)頭的 CAM 軟件就是一種數(shù)控模塊 PROES 的數(shù)控模塊包括 PROCASTING 鑄造模具設(shè)計(jì) PROMFG 電加工PROMOLDESIGN 塑料模具設(shè)計(jì) PRONCCHECKNC 仿真 PRONCPOSTCNC 程序生成PROSHEETMETAL 鈑金設(shè)計(jì) 5 數(shù)據(jù)管理 PDM 模塊 PROE 的數(shù)據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生它在計(jì)算機(jī)上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試仿真找出造成產(chǎn)品各種故障的原因幫助你對(duì)癥下藥排除產(chǎn)品故障改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)它就像 PROE 家庭的一個(gè)大管家將觸角伸到每一個(gè)任務(wù)模塊并自動(dòng)跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫(kù)中零件的數(shù)據(jù)這個(gè)管家通過(guò)一定的機(jī)制保證了所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便 它包括 PROPDM 數(shù)據(jù)管理 PROREVIEW 模型圖紙?jiān)u估 6 數(shù)據(jù)交換 Geometry Translator 模塊 在實(shí)際中還存在一些別的 CAD 系統(tǒng)如 UGⅡ EUCLIDCIMATRTONMDT 等由于它們門(mén)戶(hù)有別所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對(duì)方所識(shí)別但在實(shí)際工作中往往需要接受別的 CAD 數(shù)據(jù)這時(shí)幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用 PROE 中幾何數(shù)據(jù)交換模塊有好幾個(gè)如 PROCATPROE 和 CATIA 的數(shù)據(jù)交換PROCDT 二維工程圖接口 PRODATA FOR PDGSPROE 和福特汽車(chē)設(shè)計(jì)軟件的接口PRODEVELOPPROE軟件開(kāi)發(fā) PRODRAW二維數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)輸入 PROINTERFACE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式擴(kuò)充 PROINTERFACE FOR STEPSTEPISO180303 數(shù)據(jù)和 PROE 交換PROLEGACY 線架曲面維護(hù) PROLIBRARYACCESSPROE 模型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)入PROPOLTHPGLPOSTSCRIPTA 數(shù)據(jù)輸出 23 ProENGINEER 的特點(diǎn) ProE 所采用的造型技術(shù)和加工處理技術(shù)與其它同類(lèi)型軟件相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)它具有基于特性全參數(shù)全相關(guān)單一數(shù)據(jù)庫(kù)全自動(dòng)數(shù)控編程 DNC 直接數(shù)控加工多軸的聯(lián)動(dòng)并且加工精度高適合復(fù)雜幾何造型三維模具設(shè)計(jì) G 代碼檢驗(yàn)仿真模擬外接掃描儀三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可實(shí)現(xiàn)反求工程數(shù)據(jù)光順在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)被測(cè)零件的外形等特點(diǎn) 基于特征的參 數(shù)化造型 ProENGINEER 使用用戶(hù)熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改例如設(shè)計(jì)特征有弧圓角倒角等等它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的因而易于使用 裝配加工制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)不但包括幾何尺寸還包括非幾何屬性然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)宏觀世界是基于特征的實(shí)體造型軟件基于特征的意思是零件模型的構(gòu)造是由各個(gè)特征來(lái)生成的零件的設(shè)計(jì)過(guò)程就是特征的累積過(guò)程而所謂特征是指可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型通常 特征應(yīng)滿(mǎn)足以下條件 1 特征必須是一個(gè)實(shí)體或零件的具體構(gòu)成之一 2 特征能對(duì)應(yīng)某一形狀 3 特征的性質(zhì)是可以預(yù)料的 全相關(guān)性 ProENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔包括裝配體設(shè)計(jì)圖紙以及制造數(shù)據(jù)全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改卻沒(méi)有任何損失并使并行工程成為可能所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用 數(shù)據(jù)管理加速投放市場(chǎng)需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品為了實(shí)現(xiàn)這