許多工程組織在設計和交付新產品時面臨重大挑戰。 這些挑戰包括在開發週期後期發現關鍵設計問題，這些問題引入了未列入預算的成本和延遲，尤其是在原型設計過程中出現設計問題或涉及真實硬件的集成階段時。 對於製造業中的公司而言，保持競爭力將需要顯著降低成本，提高生產力和創新，以及快速採用新技術以實現這些目標。 通過適當的建模和虛擬調試工具，公司可以探索，測試和驗證新設計，同時減少花在產品開發上的時間和金錢。

經濟有效的電機尺寸

一家領先的注塑成型製造商向Maplesoft尋求虛擬調試專業知識。他們的目標是開發一種新設計，承諾以比以往更低的新價格提供可靠的性能。然而，該設計必須滿足對電機尺寸的嚴格要求，並且需要專門的控制器以確保其客戶期望的相同可靠性。為了確保精確尺寸的電機和精確的控制器設計，該公司使用MapleSim和貝加萊Automation Studio在設計過程中獲得基於模型的反饋。通過虛擬調試，公司可以使用其新設計的精確，基於物理的模型，以了解其新機器的動態，並為電機尺寸和控制設計做出明智的選擇。

通過將公司現有的CAD信息導入MapleSim，基於物理的模型在幾天內就建立並定制，從而使電機尺寸的開始比公司傳統工藝允許的更早。

運動曲線在MapleSim中實現，仿真結果被制定成一個共同的速度 - 扭矩圖。 在該圖中，機器的工作週期被認為完全符合公司的電機要求。 這向公司保證，在機器提出的運動曲線的每個點上，電機都將在安全極限內運行，並且電機本身的尺寸沒有不必要的大誤差範圍。

控制策略測試
新機器通過使用雙軸關閉機構將電機負載分成兩半，有助於降低單個更大電機的成本。設計的關鍵要求是在打開和關閉模具期間兩個軸保持平行。任何一個軸的不對中都會對機器造成嚴重損壞;因此，控制策略必須確保在各種條件下的軸對準。為了降低機器損壞的風險，使用虛擬調試技術根據先前創建的基於物理的模型測試控制器性能。

為了準備虛擬調試模型，它經過精心設計，以反映新的雙軸設計。新機制被複製並連接到模具子系統，模具子系統將模具建模為彈簧 - 阻尼系統。該子系統在機構關閉模具並經歷注塑材料的後推時在機構上提供所需的力。然後將MapleSim模型導出為功能模擬單元（FMU），它作為獨立的可執行模型，可用於各種其他設計工具。 FMU被導入貝加萊自動化工作室，在那裡它可以作為各種輸入（電機轉矩）和輸出（傳感器數據），可以實時運行以進行控制測試。

進入貝加萊自動化工作室後，對新模型和控制器的準確性進行了測試，以確保它們能夠為公司的目標提供有意義的結果。在運動曲線測試後的幾週內，該公司創建了他們新的雙軸機構的物理原型。雖然這個原型能夠為他們提供一些測試信息，但關鍵的信息 - 控制器堅固性以保持軸對齊 - 會對意外機器造成損害，使重複測試成為物理原型上極其昂貴的選擇。通過最初使用虛擬模型，可以避免這些風險。現實主義測試的結果可以在圖3中看到，它顯示了模型性能和物理原型性能之間非常緊密的匹配。通過針對虛擬模型測試控制器，可以在物理機器所花費的時間的一小部分內運行無數模擬，從而節省時間和金錢以確保穩健可靠的機器。

作為加速開發和降低開發新型創新產品的固有風險的不斷增長的需求的一部分，虛擬調試正迅速成為一項必不可少的技術。有了正確的工具，許多組織現在可以為其機器設計項目採用虛擬調試技術。他們可能會使用虛擬調試來減少整體調試時間，降低開發成本，或者為聲譽目的創建更可靠的上市時間。雖然應用程序和細節可能有很大差異，但典型的虛擬調試過程有許多共性。在這種情況下，該公司能夠使用新的雙軸設計和更小，更便宜的電機創建具有成本競爭力的注塑機。

通過使用MapleSim等工具，可以模擬電機的精確加載要求，確保公司為工作選擇了合適的電機。為了避免損壞控制器測試原型的成本和延遲，他們能夠通過使用虛擬調試來確保控制器的穩健性。總而言之，這些技術為該公司提供了一套強大的新設計工具，幫助他們在競爭激烈的市場中繼續保持領先一步。

圖文參考：DesignNews