【愚公系列】《生产线数字化设计与仿真》004-颜色分类站仿真（基础概念）

最新推荐文章于 2025-05-31 16:51:52 发布

愚公搬代码

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🚀前言

在智能制造浪潮席卷全球的今天，颜色分类作为产品质量控制的关键环节，正经历着从人工经验判断向数字化、智能化转型的深刻变革。传统生产线中，颜色检测依赖人工目视或简单机械装置，存在效率低、误差率高、柔性不足等痛点。当产品颜色种类超过三种，或需要应对小批量、多品种的生产需求时，传统模式的局限性愈发凸显。而颜色分类站仿真技术的诞生，正是以数字化手段破解这一难题的核心工具。

在消费升级与智能制造的双重驱动下，颜色已从产品属性演变为品牌竞争力。通过仿真技术实现颜色分类的数字化重构，不仅是技术升级，更是企业构建质量壁垒、抢占高端市场的战略选择。本专栏将陪伴您踏上这场色彩与数字交织的变革之旅。

🚀一、颜色分类站仿真

🔎1.项目描述

颜色分类站是自动化生产线中常用的装置，通过NX软件MCD模块的内部逻辑可以仿真控制颜色分类站的工作流程，对颜色分类站进行虚拟调试。本项目重点介绍了定义基本机电对象的方法，创建运动副、传输面、碰撞传感器的步骤以及仿真序列模拟工艺流程等内容。通过本项目的学习和训练，读者能够仿真非标自动化设备的动作，设计设备的控制逻辑关系，实现颜色分类站的虚拟仿真。颜色分类站如图所示。
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🔎2.职业技能证书要求

图片展示的是“1+X生产线数字化仿真应用证书”对应的技能点。

编号	技能点描述
1.1.1	能够根据初始工艺要求，描述产品在生产线上的生产过程
1.1.3	能够根据生产线工艺流程，描述设备与设备、设备与产品之间的协同关系
1.2.1	能够根据生产线的功能原理，描述生产线上各个设备的功能及运动特性
1.2.2	能够根据设备机构的运动特性及特点，分析相关运动关系
2.2.2	能根据设备的运动要求，定义各个设备运动机构的运动姿态
2.2.3	能根据设备的运动要求，定义各个运动机构的运动参数及位置极限
3.2.2	能够根据生产线工艺及运动机构的运动关系，建立仿真顺序

🔎3.学习目标

掌握颜色分类站的工艺流程以及各结构的功能，并能分析出本站点的运动构件。
掌握“刚体”和“碰撞体”指令的定义方法，并能完成颜色分类站刚体和碰撞体的创建。
掌握滑动副的定义方法，并能实现料仓气缸和推料气缸的伸出缩回动作。
掌握位置控制的定义方法，并能实现对料仓气缸和推料气缸运动行为的控制。
掌握“传输面”指令的定义方法，并能实现传送带传输物料的功能。
掌握“碰撞传感器”指令的定义方法，并能实现电感、电容和颜色传感器的功能。
掌握仿真序列的定义方法，并能实现颜色分类站的虚拟仿真。
通过资源学习，养成自主学习的习惯。

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🦋3.1 颜色分类站设备配置

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☀️3.1.1 颜色分类站工艺流程

🌈3.1.1.1 颜色分类站工艺流程概述

颜色分类站用于分拣红色金属块、绿色铝块、白色塑料块和黄色塑料块。工作流程如下：

启动过程：设备启动后，料仓推出机构将物料推出到传送带上。
物料输送：物料通过传送带输送到分拣区域。
物料识别：传送带上方的三种传感器识别不同物料，并触发相应的推料气缸。
分拣操作：推料气缸将物料推到不同的分拣道口，完成四种物料的分拣任务。

🌈3.1.1.2 颜色分类站设备组成

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颜色分类站主要由以下部分组成：

料仓推出机构
- 构成：料仓和气缸组件。
- 工作原理：设备启动后，物料从料仓掉落，气缸组件执行伸出动作，将物料推出至传送带上。当物料到达指定位置后，气缸回缩，完成推出动作。

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传送带
- 构成：皮带、电动机和支架。
- 工作原理：设备启动后，皮带持续旋转，实现物料的输送。

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推料下线机构1
- 构成：传感器、气缸和分拣道口。
- 工作原理：当物料通过传送带到达此处，传感器检测物料类型（例如铁块）。如果是红色金属块，气缸伸出将其推出至分拣道口。

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推料下线机构2
- 构成：与推料下线机构1相似，差异在于传感器。
- 工作原理：传感器检测是否为绿色铝块，若是，气缸将其推出至分拣道口。

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推料下线机构3
- 构成：颜色传感器、两组气缸和两组分拣道口。
- 工作原理：传感器检测物料颜色。若为黄色塑料块，气缸1伸出，将物料推向分拣道口1；若为白色塑料块，气缸2伸出，将物料推向分拣道口2。

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🌈3.1.1.3 颜色分类站的特点

连续、大批量分拣
颜色分类站可以连续处理多种物料，无论供料数量和排序如何，都能持续分拣。
低误差率
采用三种传感器，能够精准地将四种物料分拣到不同的道口，分拣误差率低。
基本实现无人化
物料输送、识别与分类均由设备自动完成，无需人工参与，实现了自动化操作。

☀️3.1.2 颜色分类站工艺流程

颜色分类站的主要执行机构是气缸，本节需要掌握气缸的工作过程和气缸在NX MCD模块中的仿真方法。

本项目中的气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。在无杆腔内输入压缩空气，从有杆腔排气，使无杆腔气压大于有杆腔气压，气压差产生的推力作用在活塞上，活塞发生运动，从而推动活塞杆伸出；反之，则活塞杆缩回，如图所示。气缸通常由电磁阀控制空气的通断及流向。
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在NX MCD模块中，要实现气缸的仿真，首先需要确定气缸中伸出和缩回的部分，并将其设置为刚体，然后再将其设置为滑动副，这样气缸便创建完成了。另外，在仿真的时候要对气缸加以控制，如伸出的位置等，这时便需要用到执行器位置控制，从而在仿真中实现气缸的伸出缩回运动。
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☀️3.1.3 软件术语及指令应用

本任务中主要使用的软件术语及指令有刚体、碰撞体、滑动副、位置控制和传输面。
以下是整理后的结构化内容，采用分类目录+功能对比形式呈现，关键信息已做加粗突出：

1、基础物理属性定义

指令名称	图标	路径导航	核心功能	物理特性
刚体		主页→机械组	定义可移动元件	▶ 赋予质量属性 ▶ 响应重力/外力 ▶ 模拟真实运动轨迹
碰撞体		主页→机械组	赋予碰撞属性	▶ 同类型碰撞体产生接触力 ▶ 异类型碰撞体无干涉 ▶ 构建物理交互基础

2、运动约束组件

指令名称	图标	路径导航	约束类型	典型应用场景
滑动副		主页→机械组→基本运动副	单轴平移自由度	▶ 活塞运动 ▶ 直线导轨系统 ▶ 伸缩机构模拟

3、运动控制模块

指令名称	图标	路径导航	控制方式	关键参数
位置控制		主页→电气组	目标位置驱动	▶ 运动速度设定 ▶ 目标坐标输入 ▶ 停止条件配置
传输面		主页→电气组	平面运动执行器	▶ 直线/圆形轨迹切换 ▶ 运输速度调节 ▶ 方向矢量定义