生产线仿真软件 Robcad 介绍

一、问题的提出 随着汽车行业的快速发展，对汽车的生产周期、制造成本，提出了更高的要 求。汽车制造业也在寻求最快最好的生产方式，以适应市场的需要。另外随着精 益生产的逐渐深入进行，对生产线的要求也更高。在 CSPS 制造管理体系中工程 制造模块达级评估的最高级别是 L5 级。在生产线设计时要考虑绿色设计，还要考 虑用虚拟软件对生产线进行仿真，以缩短制造周期，降低设计成本和制造成本， 减少劳动强度。 Robcad 就能满足我们的设计要求。

二、 Robcad 历史回顾 Robcad 又叫 em-Workplace ，是以色列 Tecnomatix 公司开发的一款仿真软件, 现在 Robcad 已在工业生产中得到了广泛的应用。如美国福特、德国大众、意大利菲亚特等多家 汽车公司。包括美国洛克希德宇航局都使用了 Robcad 进行生产线的布局设计、仿真和离线 编程。 2004 年 Tecnomatix 公司被美国 UGS 收购， 2007 年西门子公司又将 UGS 收购，这样 Robcad 成为了西门子完整的产品生命周期管理软件 -Siemens PLM Software 中的一个重要 组成部分。其版本经历了以下几个重要的阶段： V 3.3 July 1996 V April 1997 V December 1997 V December 1998 V December 1999 V 4.0 December 2000 V December 2002 V December 2004 V 7.5 October 2005 V July 2006 V February 2007 V 8.0 December 2007 V 9.0

三、软件介绍 （功能介绍） 功能介绍 1 ： Robcad 是一款集 3D 建模，工厂布局，资源管理，点焊、弧焊、装配、激光切割、喷涂等等工艺仿真验证，线平衡分 析，人因工程（结合生理学、心理学、教育学、电脑、工业设计、工业安全等）分析等功能，且可输出不同厂家机器人 可识别的离线程序的强大的工程软件。 Robcad 主要应用于产品生命周期中的概念设计和结构设计两个前期阶段。 Robcad 可对一个完整的工厂 —— 从生产线、加工单元到工序操作的所有层次进行仿真设计、仿真物流和优化物流。是制 造过程管理 (MPM) 解决方案领域的先驱者、数字化工厂的倡导者。（哈尔滨工业大学、北京工业大学、南京理工大学等 学院进行离线编程的研究，有不少焊接专业的研究生用来写论文）其它离线编程软件 : Workspace, ROBCAD, IGRIP 等。 eM-Workplace(Robcad) 可与 Catia 、 UGS 、 Pro/E 等软件系统无缝集成，这种独特的多 CAD 集成技术避免了数据的转换与 复制。（注：不同软件之间需进行数据转换才能应用） 特点： 1 、与主要 CAD (Catia 、 UGS 、 Pro/E 、 IDEAS) 系统无逢集成。 2 、对生产线和工作单元进行交互设计。（让生产线和工位之间有更合理的互动结合） 3 、机器人、设备和人的三维运动的 3D 可视化。 4 、仿真生产单元，对机 器人及手动任务的设置和编程进行测试、校验和优化。 5 、离线编程并下载到机器人控制系统。 6 、提高产品质量，缩短产品的生产周期，减少布局、工装等等设计缺陷，减少和优化投资，加快产品上市时间。

Robcad 功能介绍 Ⅰ、 Workcell ： ROBCAD 可以按照 2D LAYOUT 图精确的布置生产设 施，并实现在三维的环境下直观的进行生产仿真，以及工 艺验证，同时对生产资源进行方便的管理和编排。 Ⅱ、 Modeling ： ROBCAD 的 Modeling 功能模块体现了数字化样机的便 捷性， Modeling 不仅可以方便我们绘制出复杂的曲面模型， 还可以绘制出机器人，四连杆工装等等复杂的运动机构体， 并精确仿真结构运动过程。 在概念设计阶段，使用 ROBCAD Modeling 模块我们可以 轻松的建立生产设备资源三维模型，帮助我们更快捷，更 直观的完成生产线布局、验证和规划，加快布局规划的速 度。

Robcad 功能介绍 Ⅲ、 OLP 模块： 随着国际市场竞争日趋激烈，对企业产品的生产周期、 制造成本，提出了更高的要求，尤其汽车行业，其自身更 是饱受产能提升，混线生产，产品多元等等带来的各种压 力。为了适应这种形势，机器人焊接生产中，国内外汽车 主机厂都已经成功应用或尝试应用离线编程，来提高焊接 质量及稳定性，提高生产的安全性，提高生产线的利用率， 保证生产节拍，降低故障率及停车时间。 Robcad OLP ：机器人焊接系统的柔性优势正是解决这种 矛盾的良好方案。 使用 OLP 功能模块进行离线编程具有如下优点 : a. 提高生产线上机器人等生产资源的利用率。 b. 实现自动化生产，提高焊接质量及稳定性。 c. 便于修改机器人程序。 d. 编程人员可以在电脑前完成机器人程序，有效降低了 事故率。 e. 便于和 CADICAM 系统结合，做到 CAD/CAM/Robotics 一 体化。 ROBCAD 是一款集 3D 建模，工厂布局，资源管理，点 焊、弧焊、装配、激光切割、喷涂等等工艺仿真验证，线 平衡分析，人因工程分析等功能，且可输出各厂家机器人 可识别的离线程序的强大的工程软件。 它可以帮助企业减少布局规划的工作量，提前发现工作 失误，提高布局规划和生产的一次成功率和可靠性，降低 生产成本，优化投资，缩短产品上市时间。

软件介绍 （功能介绍） 功能介绍 2 ： 1 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Line ：对白车身生产线进行设计、管理 和信息控制。要点： · 集中管理控制焊点和卡点数据工艺卡片。 · 具有操作序列（ SOP ）工具，可在同一环境下建立、执行对机器人与 人、 零部件流与机械操作的仿真。 · 具有快速搜索工具，可以快速、有效地从 eM-Workplace(ROBCAD) 库或以前项目中检索出装配体单元。 · 绘制生产线和单元图。 2 ． eM-Workplace(ROBCAD)/ Spot and OLP ：完成点焊工艺设计和离 线编程。要点： · 自动放置机器人。 · 自动建立焊点。 · 具有机器人和零部件模型库。 · 自动从库中选择理想的焊枪装配体。 · 自动检测干涉范围。 · 内置优化器。 · 焊接分析。 · 对机器人及其他运动部件的操作序列的仿真。 · 自动生成机器人程序。 3 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Man ：对半自动加工操作进行设计、仿 真和分析。要点： · 符合精确的人体运动学原理的人体模型。 · 可进行人体工程学分析以校验是否符合有关标准。 · 具有强大的逆向运动算法以考察设计的可实现性及对其进行仿真。 · 优化单元布局及工序。并可输出 HTML 及 VRML 格式的人机工程报告。 4 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Fixture ：对卡具工作过程进行设计、仿 真和测试。要点： ·2D 及 3D 实体模型。 · 具有快速的检索工具，可以从 eM-Workplace(ROBCAD) 和 CAD 库中 迅速搜索到标准零部件。 · 可赋予运动学特征并进行仿真。 · 可在 CAD 系统中存储数据。 5 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Bodyshop ：在一个单一环境下设计所 有的工程工艺。 要点： 包含 eM-Workplace(ROBCAD)/Line ， eM-Workplace(ROBCAD)/spot ， eM-Workplace(ROBCAD)/Man ， eM-Workplace(ROBCAD)/Fixtures 的所有功能的完整的解决方案。 6 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Onsite ：适合于在车间离线编制和维护 程序。 要点： · 基于 PC 的 Windows NT 解决方案。 ·3D 仿真和干涉探测。 · 具有实现标准化、布局修改和程序编辑功能。 · 特定控制器的下载 / 上载及示教。

软件介绍 （功能介绍） 功能介绍 2 ：（打开软件介绍） 7 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Paint ：对喷漆和覆盖工艺的 设计、优化和离线编程。 要点： · 自动创建喷漆路径。 · 对漆的覆盖厚度可用多种不同颜色进行仿真。 · 仿真喷漆工艺以校验和优化。 · 对不同颜色及粘度，程序极易修改。 · 对机器人、喷漆机生产线和轨迹仿真。 8 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Arc ：对弧焊、密封、抛光 及其他循迹工艺进行设计和离线编程。要点： · 自动定义接合处及参数。 · 可实现性和干涉检查。 · 自动产生机器人程序。 9 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Drill ：自动钻孔和铆接，适 用于飞机机架制造。要点： · 在飞机机架结构上定义钻孔点及铆接点。 · 自动生产可实现的、无干涉的程序。 10 ． eM-Workplace(ROBCAD)/Laser ：对自动激光切割机 进行离线编程。要点： · 定义大型激光切割机的轨迹。 · 测试切割工具的可实现性。 · 碰撞干涉检查和周期优化。

离线编程 离线编程不影响焊接机器人的正常生产。而且离线编程系 统可以进行自动编程，焊枪位置点的选取及焊枪姿态的过 渡会很平滑，编程精度很高。编程人员通过仿真系统，可 以直观地检查编程结果，并进行人工修正。 采用这样的离线编程系统，能够提高编程效率，减轻 编程员的劳动强度，提高产品的生产率及产品的焊接质量。 视频 :( 大规模焊接生产线 ) 示教编程和离线编程的比较 示教编程 离线编程 需要实际机器人系统和工作环境 需要机器人系统和工作环境模型 编程时机器人停止工作 编程不影响机器人工作 在实际系统上试验程序 通过仿真试验程序 编程的质量取决于编程者的经验 用规划技术可进行最佳路径规划 很难实现复杂路径机器人轨迹路径 可实现复杂运动轨迹的编程

四、软件仿真介绍 看几个视频文件： 弯道超车仿真（其它领域） 喷漆仿真应用

四、软件仿真介绍 看几个视频文件： 人机混合工位仿真 撞车仿真（其它领域）

四、软件仿真介绍 看几个视频文件： 人机仿真

四、软件仿真介绍 看几个视频文件： 实际生产线工作情况 喷涂仿真

五、 Robcad 基础知识 1 、 Robcad 数据类型 Robcad 有两种数据格式： ce 和 co ， 如下图： ce 和 co 都是文件夹形式，里面包含许多个数据文件，其中 有个文件是预览图。预览图需要手动添加。添加方法后叙 介绍。 ce 数据相当于 CATIA 的 product 文件，只包含装配信息。 co 数据相当于 CATIA 的 part 文件，包含三维数据。 2 、 Robcad 数据存放结构 项目文件夹中必须包含 project 和 library 两个文件夹 project 文件夹存放 ce 数据； library 文件夹存放 co 数据，但 co 数据不能直接放到 library 文件夹中，必须再创建下一级 文件夹分类存放

Robcad 基础知识 3 、设置工作路径（打开软件） 设置工作路径有两种方式：临时设置 - 永久设置。 临时设置：（每次使用时都要重新设置一遍） 1 ．设置 project 路径：点屏幕左上角的 Robcad 再点 Project 选项。 2 ．点 。 3 ．双击 “ ．． ” 返回上级目录， “ ． ” 是当前文件夹（没用）。 找到要模拟的项目文件夹，双击第三张图的 project 文件夹， 点 OK 。 1 2 3

Robcad 基础知识 4 ．设置 library 路径：按下图提示操作。 点屏幕左上方的 Setup  点屏幕右侧 Projects  点 Set library root  如果第四 步窗口中没有内容，点一下 Filter ，再双击选择 library 文件夹  OK 完成。

Robcad 基础知识 永久设置： 1 、点屏幕右侧 Projects  点下面的 Define  “Project name ： ” 项填入项目名称； “Path ： ” 项填入 project 文件夹的完整路径。路径格式为： “/E=/asdf/zxcv/project” 技巧：填 Path 项时，可以先复制好路径，回到 Define 窗口，左键点一下 Path 右边空白处，使黑色三角箭 头指向该项，再用中键点一下此处，就可以把路径粘贴上去。 1 2 3

Robcad 基础知识 2 ．点屏幕左上角的 Robcad  点 Project 选项  如 左图，出现一个以第一步定义的 Project name 为 名称的选项，点击该项。 3 ．临时设置的第四步。（ library 设置） 4 ．保存路径设置：点 Setup 选项卡的 Configuration  点 Store  点 User project 。 5 ．以后打开软件使用时，只需执行第二步即可。 屏幕操作 1 、屏幕移动：按住右键拖动。 2 、缩放：按住中键左右拖动。向右放大，向左缩 小。 3 、旋转视角：同时按住中键和右键拖动。 复制、粘贴：中键 最常用的快捷键： F11: 屏幕捕捉方式，在 snap 和 Where Picked 之间切换。 F12: 屏幕选择方式，在 Entity 和 Component 之间切 换。 见下图右侧的 PICK: Snap; Entity 保存路径设置

Robcad 基础知识 co 位置摆放 用 F12 键切换成 Component 选择方式。 在需要移动的物体上点右键，选择 Placement 。 World, Self, Other 是三种参考坐标系，点 X, Y, Z, 配合中键拖动就可以移动物体 ， Rx, Ry, Rz 是旋 转物体。点 View 返回屏幕操作。

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Robcad 操作介绍 1 、界面介绍 2 、数据导入 3 、仿真演示 4 、结束本课 谢谢！