[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法與系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811257485.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109445305A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田富君;周紅橋;陳興玉;張紅旗;魏一雄;陳亮希;郭磊;周金文;張燕龍;蘇建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

1.一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)孿生數(shù)據(jù)采集、表達(dá)與處理

對(duì)關(guān)鍵裝配工序物理裝配現(xiàn)場(chǎng)的孿生數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并將孿生數(shù)據(jù)信息進(jìn)行表達(dá)存儲(chǔ)，使其具備根據(jù)孿生數(shù)據(jù)和孿生模型對(duì)實(shí)際物理裝配過(guò)程進(jìn)行模擬的能力；

(2)裝配工序?qū)\生模型構(gòu)建

從三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)中獲取裝配工序模型，并基于孿生數(shù)據(jù)，對(duì)裝配工序模型進(jìn)行重構(gòu)，生成融合裝配現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際裝配情況和實(shí)際測(cè)量信息的裝配工序?qū)\生模型；

(3)裝配工序精度仿真分析與靈敏度計(jì)算

將構(gòu)建的裝配工序?qū)\生模型導(dǎo)入到商品化裝配公差分析軟件中，定義裝配工序?qū)\生模型的裝配約束，確定仿真分析目標(biāo)，依據(jù)實(shí)際裝配順序確定零部件裝配順序，并進(jìn)行仿真分析，確定仿真目標(biāo)尺寸的概率分布圖，并檢查靈敏度數(shù)據(jù)；

(4)裝配過(guò)程的在線補(bǔ)償

依據(jù)裝配工序精度仿真分析結(jié)果，對(duì)裝配過(guò)程進(jìn)行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步驟(1)中，孿生數(shù)據(jù)包括裝配過(guò)程信息、關(guān)鍵特征的測(cè)量信息、工裝信息，孿生數(shù)據(jù)的表達(dá)包括裝配過(guò)程信息的表達(dá)、關(guān)鍵特征的測(cè)量信息表達(dá)、工裝信息表達(dá)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述裝配過(guò)程信息的表達(dá)采用基于關(guān)鍵特征和有向圖對(duì)物理裝配過(guò)程進(jìn)行描述：節(jié)點(diǎn)表示關(guān)鍵特征，邊表示尺寸、幾何公差或裝配約束，其中邊的起點(diǎn)表示基準(zhǔn)特征，終點(diǎn)表示目標(biāo)特征，虛線表示零件內(nèi)部或已經(jīng)完成裝配的子裝配體內(nèi)部的尺寸、幾何公差或裝配約束，實(shí)線表示本道裝配工序完成后所要實(shí)現(xiàn)的尺寸、幾何公差或裝配約束。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述關(guān)鍵特征為對(duì)本道裝配工序裝配質(zhì)量有顯著影響的零件或零部件的幾何特征，或?qū)Ρ镜姥b配工序裝配質(zhì)量有顯著影響的定位、裝夾的相關(guān)基準(zhǔn)幾何特征。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述關(guān)鍵特征測(cè)量信息通過(guò)數(shù)字化測(cè)量設(shè)備和分析系統(tǒng)對(duì)關(guān)鍵特征進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)噪聲點(diǎn)處理、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)的分析處理后，得到預(yù)處理后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，從而獲取關(guān)鍵特征的測(cè)量孿生數(shù)據(jù)，并采用基于模型定義技術(shù)，將測(cè)量獲得尺寸公差、幾何公差、表面結(jié)構(gòu)信息定義在裝配工序?qū)\生模型中。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述工裝信息的表達(dá)通過(guò)建立工裝孿生模型，并將工裝的實(shí)際幾何尺寸信息，定位、裝夾精度信息定義在工裝孿生模型中。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步驟(2)中，裝配工序模型是由三維裝配工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生的，是本道裝配工序完成后所形成的在制裝配體所對(duì)應(yīng)的三維模型。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步驟(2)中，裝配工序?qū)\生模型是以本道裝配工序的在制裝配體的物理實(shí)體為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集，將物理空間中的在制裝配體模型通過(guò)同步虛實(shí)映射，利用孿生數(shù)據(jù)在信息空間中對(duì)三維裝配工序模型進(jìn)行重構(gòu)而形成三維模型。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字孿生的裝配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步驟(2)中，對(duì)裝配工序模型的重構(gòu)包括：

(21)按照裝配車間本道工序零部件的實(shí)際裝配順序?qū)ρb配工序模型結(jié)構(gòu)樹零部件節(jié)點(diǎn)順序進(jìn)行調(diào)整，使其能反映裝配過(guò)程信息；

(22)對(duì)原先用理想尺寸產(chǎn)生的零件幾何模型和裝配體模型，利用實(shí)際的測(cè)量孿生數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)零件幾何模型和裝配體模型重新生成；

(23)加入本道裝配工序所采用的工裝夾具及其精度信息，即將工裝孿生模型加入到裝配工序模型中，通過(guò)以上處理，構(gòu)建裝配工序?qū)\生模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化虛擬環(huán)境下三維裝配工序?qū)\生模型與現(xiàn)實(shí)物理模型的深度融合。