可伸缩矢量图形（SVG)工具、虚拟现实建模语言（VRML)工具和其他工具一一 来执行可视化550。上述工具中的每一个都将其自身的数据结构和信息格式带入设计过程。 对于集成设计和验证环境的挑战是将多个信息组合成能被用于将部件调和成快速原型制 作环境的共用信息交换结构。
[0036] 在图5中，示出了集成系统的示例性信息流。实体建模阶段540产生要控制 的机械系统的三维表示。实体模型可被转换成两个信息元素：运动学仿真和图形组件。 SolidWorks?工具提供了插件以生成作为MATLAB?仿真的数据文件和VRML导出文件 二者。
[0037] 由Rockwell Automation有限公司提供的Studio5000?工具是用于创建以基于国 际电工委员会（IE061131编程语言编写的控制算法的工业控制编程设计工具510。该控制 程序被部署在工业控制器系统520内的虚拟控制器中。
[0038] 将运动学仿真下载到MATLAB?工具以用于在特定负载条件下对机器进行仿 真。仿真模型530在运行时间与控制器520进行交互，以利用在动态加载和控制配置文件 的的压力下给出的机器响应来激励控制算法。图形组件将进一步被处理成变为能够在可视 化工具 550中进行动画的图形描述的分层数据结构。可视化工具收集在控制器与仿真交互 中所生成的实时数据。
[0039] 可以使用不同的技术来连接该信息流的每个阶段。在一个实现中，利用I/O接 口在仿真模型530与控制器520之间传递控制程序参数。MATLAB?向CAD软件 Solidworks?提供SimMechanicsLinks插件以将在实体建模阶段540中所产生的CAD模型 传送至仿真模型530。仿真模型530包含CAD绘图中所描述的机器的每个部件部分的质量 和惯性特性。该信息对于生成机械系统的准确动画是必不可少的。
[0040] 可以使用仿真模型530的运动学和动态信息以生成逼真的模型条件，因为在仿真 计算中包括模型的实际物理属性。如上所讨论的，可以通过任何合适的可视化工具一一例 如，可伸缩矢量图形（SVG)工具、虚拟现实建模语言（VRML)工具或任何其他仿真建模工 具--来执行可视化550。在至少一个实现中，可以利用导出的VRML模型、以任何VRML兼 容的工具来产生高品质且逼真的动画。VRML提供了开源、平台独立的图形语言来创建和查 看三维模型。VRML是基于文本的语言，因此能够利用任何文本编辑器来容易地编辑VRML。 为了将VRML工具引入该工作流，有必要将API附接至VRML工具，使得它能够与系统的其他 部分进行通信。当然，除了 VRML之外的其他工具可以为此而被利用并且其落入本公开内容 的范围内。
[0041] 基于该工作流，可以在一个平台下使用这些不同的系统来创建应用。在工业自动 化应用中广泛使用机器人并且系统工程师开发了其控制算法。在一个示例中，可以使用六 轴多关节型机器人模型。在控制程序510中使用命令位置配置文件来建立用于机器人端部 执行器位置的期望运动配置文件。
[0042] 命令位置是用于端部执行器的期望运动轨迹的点。为了实现端部执行器的期望位 置，必须由在链接接合点处的驱动电机将机器人的不同部分（链接）放置在适当位置。这 些电机由转矩信号来驱动，该转矩信号要由控制驱动器来计算。然而，控制转矩取决于系统 响应端部执行器处的转矩和负载的知识。在经典设计方法中，这些信息是通过反复尝试已 知的或者由有经验的设计师已知的。此处的目的在于捕获信息流以用于使生成用于驱动器 和控制器的反馈信息的过程自动化。基于驱动器的转矩信号，每个接合点将会移动并且端 部执行器将会在空间中移动至目标位置。对于闭环控制，当前位置是对驱动器和控制器的 反馈。
[0043] 已经介绍了使得能够建立虚拟设计工程环境的工作流、验证框架和过程。环境使 得实体模型设计、控制器、仿真和可视化工具能够互操作成为集成开发环境。结果表明，可 以在自动化系统中组装所选择的工作流和信息交换。虚拟设计工程环境部署使得能够实时 观察控制算法在由运动指令激励和控制的机器原型上的效果。本公开内容使得能够早期验 证用于复杂工业自动化项目和制造厂的控制逻辑。益处包括减小在工业自动化机械的设计 和原型制作期间的工程成本、时间和资源。另外，虚拟设计工程环境提供了如下新的机会： 在无需实际机器的物理存在的情况下，培训控制机器方面的工程师和操作员。
[0044] 应当指出，本发明可以在两个主要阶段中使用：设计阶段运行时间和委托阶段运 行时间。在设计阶段运行时间期间，工业控制设备可以是真实的或者模拟的。任一封装连 接至仿真。在委托阶段运行时间期间，工业控制设备和仿真与真实控制器并行执行。另 外，该系统的另一益处在于帮助系统工程师创建优化的工业控制程序。例如，由Rockwell Automation提供的Studio5000?工具使得能够在线编辑控制程序，并且可以在虚拟设计中 逐步改善设计。
[0045] 图6是示出示例性实现中的计算系统600的框图。计算机系600提供了计算系统 100或者可用于便利对工业自动化中所使用的机器进行仿真的任何系统的示例，然而能够 执行本文所公开的技术的其他系统可以使用替选配置，包括计算系统100。计算系统600代 表可以在任何计算装置、系统或设备或其组合中采用的计算系统。例如，可以在服务器计算 机、云计算平台、数据中心、任何物理或虚拟计算机器以及其任何变型或组合中采用计算系 统600。另外，可以在台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话等中采用计算系统 60 〇
[0046] 计算系统600包括处理系统601、存储系统603、软件605、通信接口 607和用户接 口 609。处理系统601在操作上与存储系统603、通信接口 607以及用户接口 609耦接。处 理系统601从存储系统603加载并执行软件605。软件605包括应用606,该应用606自身 包括仿真过程200。仿真过程200可以可选地与应用606分开地被实现。软件605在通常 由计算系统600执行并且特别地由处理系统601执行时，指示计算系统600如本文所描述 的那样针对仿真过程200或其变型而操作。计算系统600可以可选地包括为了简洁起见此 处未讨论的附加设备、特征或功能。
[0047] 计算系统600可以代表任何计算设备、计算系统或可以在其上可以适当地实现应 用606和仿真过程200或其变型的系统。计算系统600的示例包括移动计算设备，例如移 动电话、平板计算机、膝上型计算机、笔记本计算机和游戏设备以及任何其他类型的移动计 算设备和其组合或变型。要注意的是，还可以将计算系统600的特征和功能性应用于台式 计算机、服务器计算机和虚拟机器以及任何其他类型的计算系统、其变型或组合。
[0048] 仍然参照图6,处理系统601可以包括从存储系统603检索和执行软件605的微 处理器和其他电路。处理系统601可以在单个处理设备中被实现，但也可以横跨在执行程 序指令中协作的多个处理设备或子系统而分布。处理系统601的示例包括通用中央处理单 元、专用处理器和逻辑设备以及任何其他类型的处理设备、其组合或变型。
[0049] 存储系统603可以包括能够由处理系统601读取并且能够存储软件605的任何非 暂态计算机可读介质或存储介质，例如磁盘驱动器、闪存驱动器、数据存储电路或一些其他 硬件存储器装置。在一些示例中，计算机装置可以包括存储系统603和操作软件605。存储 系统603可以包括以任何方法或技术实现以用于存储信息的易失性和非易失性、可移除和 不可移除的介质，例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据。存储系统603可 以被实现为单个存储设备，但也可以被实现为横跨相对于彼此协同定位或分布的多个存储 设备或子系统，包括在不同地理区域中的设备。存储系统603还可以被嵌入各种类型的设 备中。存储系统603可以包括能够与处理系统601通信的附加元件，例如控制器。存储介 质的示例包括随机存取存储器、只读存储器、磁盘、光盘、闪存存储器、虚拟存储器和非虚拟 存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者能够用于存储所需信息并且 可以由指令执行系统访问的任何其它介质，以及其任何组合或变型，或者任何其他类型的 存储介质。存储介质在任何情况下都不是被传播的信号。
[0050] 在操作中，处理系统601加载并且执行软件605的一部分--例如仿真过程 200-一从而如本文所描述的进行操作。特别地，软件605可以以程序指令来实现，并且除 了其他