[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010161152.5
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111230887B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柏瑩;李紅;盛鵬;張貫虹
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥學(xué)院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00;B25J19/00
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)監(jiān)測方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比解決了難以針對工業(yè)涂膠機器人進行運行狀態(tài)預(yù)測的缺陷。本發(fā)明包括以下步驟：獲取傳感器所采集的工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的預(yù)處理；構(gòu)建數(shù)字孿生設(shè)備驅(qū)動模型；設(shè)備運行狀態(tài)的初期評價；數(shù)字孿生設(shè)備驅(qū)動模型的修正；工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)的監(jiān)測。本發(fā)明通過利用數(shù)字孿生驅(qū)動的設(shè)備運行模型，實現(xiàn)了工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)的實時評價，從而獲得更為精準(zhǔn)的操作建議、運維建議，實現(xiàn)設(shè)備運行的生命周期有效管理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備運行監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

智能制造行業(yè)是立國之本、強國之基，從根本上決定著一個國家的綜合實力和國際競爭力，我國經(jīng)濟進入新常態(tài)，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級進入關(guān)鍵時期。運用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、機器人等新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式，大力改造提升傳統(tǒng)制造業(yè)，將是我國從制造大國走向制造強國的重要一步。在利用智能機器人作業(yè)時，設(shè)備的穩(wěn)定運行與準(zhǔn)確的設(shè)備狀態(tài)預(yù)測是保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對產(chǎn)業(yè)升級與企業(yè)經(jīng)濟效益的提升具有重大意義。

工業(yè)涂膠機器人在作業(yè)時，由于需要進行重物抓取、涂膠界面自我識別、噴涂、對接安裝、放回、歸位等復(fù)雜環(huán)節(jié)，長時間連續(xù)作業(yè)可能引起作業(yè)手臂的物理偏移。而目前的作業(yè)臂故障預(yù)警，往往是在出現(xiàn)較大設(shè)備故障或出現(xiàn)產(chǎn)線質(zhì)量殘次時的報警，這對產(chǎn)線正常生產(chǎn)及智能工廠效率總體提升產(chǎn)生不良影響。同時，復(fù)雜環(huán)節(jié)的作業(yè)臂操作所受的影響因素較多，難以利用簡單的分析手段實現(xiàn)耦合數(shù)據(jù)的綜合性能分析。

在已有的壽命預(yù)測技術(shù)中，多采用運行時間作為評價指標(biāo)，量化指標(biāo)單一，對于具有復(fù)雜、多維狀態(tài)的工業(yè)機器人作業(yè)臂，難以實現(xiàn)準(zhǔn)確的預(yù)判；且壽命預(yù)測后的健康指標(biāo)評價對產(chǎn)線設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)意義重大。通過智能化軟件服務(wù)系統(tǒng)及其輔助裝置，可以實現(xiàn)設(shè)備在運行工況生命周期內(nèi)的高效管控，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的自適應(yīng)與動態(tài)響應(yīng)。

數(shù)字孿生技術(shù)是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生思想是高維空間中的復(fù)雜系統(tǒng),在數(shù)字孿生思想的背景下，需要解決耦合數(shù)據(jù)融合，量化不確定性，設(shè)計和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，同時處理大而嘈雜數(shù)據(jù)等諸多問題。

目前國內(nèi)外對產(chǎn)品數(shù)字孿生體的系統(tǒng)性研究成果較少,產(chǎn)品數(shù)字孿生體的實現(xiàn)主要分布在產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品服務(wù)、產(chǎn)品報廢回收等階段，用于模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測和控制產(chǎn)品在現(xiàn)實環(huán)境中的形成過程和行為。盡管已經(jīng)初步探索了數(shù)字孿生的相關(guān)應(yīng)用，但數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)在與智能制造生產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)研究方面尚不成熟，主要表現(xiàn)在：1、在模型構(gòu)建、信息物理數(shù)據(jù)融合、交互與協(xié)同等方面的理論與技術(shù)比較缺乏；2、針對獨立的生產(chǎn)、裝配設(shè)備，難以適應(yīng)不同產(chǎn)品生產(chǎn)周期的變化等問題，構(gòu)建完善的實物與裝配模型的關(guān)聯(lián)機制方面缺乏深度融合與應(yīng)用；3、故障捕捉，虛實自主交互方面，由于實際干擾因素的影響，難以獲得精準(zhǔn)判斷。

因此如何利用數(shù)字孿生思想，實現(xiàn)設(shè)備與模型的虛實交互，預(yù)測設(shè)備在生產(chǎn)運行階段生命周期內(nèi)的疲勞狀態(tài)、運維狀態(tài)已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中難以針對工業(yè)涂膠機器人進行運行狀態(tài)預(yù)測的缺陷，提供一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)監(jiān)測方法來解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)監(jiān)測方法，所述的工業(yè)涂膠機器人包括往復(fù)運動關(guān)節(jié)組件，往復(fù)運動關(guān)節(jié)組件的關(guān)聯(lián)部位安裝有用于獲取位置信息三維數(shù)值的傳感器，往復(fù)運動關(guān)節(jié)組件的作業(yè)臂前端安裝有姿態(tài)傳感器，圖像采集裝置的圖像采集范圍位于作業(yè)臂前端，位差監(jiān)測終端的監(jiān)測范圍位于作業(yè)臂前端，所述的工業(yè)涂膠機器人運行狀態(tài)監(jiān)測方法包括以下步驟：