[發明專利]一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制方法及系統

在審

• 申請號: 202011345868.7
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112488489A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 劉金鋒;曹旭武;周宏根;李磊;董建偉;杜晨曉;朱天虎;溫曉健;康超;陳宇;李炳強
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：采用面向加工質量約束的制造單元物聯網系統進行實時數據的采集、上行傳輸與下行控制指令的精準執行；

S2：采用STEP標準與XML描述語言，建立加工質量信息集成模型以集成多源異構數據；

S3：開發面向加工質量的孿生數據庫的概念模型；

S4：依托加工質量追溯與動態控制系統，基于孿生數據庫的支持，實現加工質量追溯與動態仿真優化；

S5：采用智能算法，融合孿生數據中的實測數據與歷史數據，對加工質量進行預測。

2.根據權利要求1所述的一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制方法，其特征在于：所述S1中實時數據的采集、上行傳輸與下行控制指令的精準執行采用傳感器組、智能檢測儀、RFID以及外接協議接口、執行器實現的。

3.根據權利要求1所述的一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制方法，其特征在于：所述S2中加工質量信息集成模型的建模規則包括有信息建模與數據模型映射標準以及描述格式與語言，所述信息建模與數據模型映射標準選擇STEP標準作為產品模型數據交互規范，建立質量信息與中性文件及關系數據庫的映射關系；所述描述格式與語言采用滿足STEP標準的EXPRESS語言及圖形化方式建立信息描述模型，并采用了可擴展標記語言XML對裝焊質量信息集成模型進行了語義化描述。

4.根據權利要求1所述的一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制方法，其特征在于：所述S2中加工質量信息集成模型的建模步驟具體包括以下步驟：

S2.1：選擇STEP標準及對應服務器，作為標準化信息集成建模方法；

S2.2：設計質量數據類型的映射規則，采用滿足STEP標準的EXPRESS語言及圖形化方式建立信息模型；

S2.3：選擇可擴展標記語言XML,作為目標信息模型的一致描述格式，實現信息在不同系統之間的傳輸和讀寫；

S2.4：開發對應的關系數據庫和實現數據在特定業務中交流。

5.根據權利要求1所述的一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制方法，其特征在于：所述S3中開發面向加工質量的孿生數據庫的概念模型具體包括以下步驟：

S3.1：建立數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制方法體系；

S3.2：確定加工質量信息的組織與管理方法，分析加工質量的影響因素，建立信息模型以表達與集成多源異構的加工質量數據，確定信息關聯機制支持的加工質量追溯方法；

S3.3：執行基于數字孿生驅動的加工質量動態控制方法。

6.一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制系統，其特征在于：包括有物理制造單元、傳輸層、虛擬制造單元、數據層和服務層；

所述物理制造單元是數字孿生體對應的物理實體目標對象所處的現實物理域，是數字孿生技術的實體基礎與制造活動的執行主體；

所述傳輸層由有線網絡和無線網絡組成；

所述虛擬制造單元用以實現多維度、多時間尺度的超寫實描述與動態仿真其物理實體及加工過程；

所述數據層包括三維工藝設計數據、現場感知數據、虛擬仿真數據、應用數據、知識數據及其虛擬交互融合的衍生數據；

所述服務層包括數據前處理模塊和功能模塊。

7.根據權利要求6所述的一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制系統，其特征在于：所述物理實體目標對象包括有在制工件、加工設備、工裝量具、操作人員與加工環境。

8.根據權利要求6所述的一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制系統，其特征在于：所述數據前處理模塊負責對實時采集的數據進行在線監控、分析、統計與評估，提取加工數據的特征，針對制造階段產生的質量缺陷，建立加工質量的影響因素的分析網絡，并結合分析結果，建立支持加工質量追溯的集成信息模型。

9.根據權利要求6所述的一種數字孿生驅動的加工質量追溯與動態控制系統，其特征在于：所述功能模塊負責對加工質量信息的可視化顯示、基于虛擬制造單元的加工仿真與優化、加工質量追溯與預測。