[發(fā)明專利]一種用于多軸數(shù)控機床的數(shù)字孿生體建模與虛實同步方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110059639.7
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112904805B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雷;王勇;高翔;吳曉強
• 申請（專利權(quán)）人: 天津商業(yè)大學(xué);天津市天森智能設(shè)備有限公司;內(nèi)蒙古民族大學(xué)
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 重慶以知共創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50226
• 代理人: 高建華

本發(fā)明涉及數(shù)控機床技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于多軸數(shù)控機床的數(shù)字孿生體建模與虛實同步方法，包括如下步驟：S1，建立多軸進給系統(tǒng)的時變耦合機理模型，首先獲取多軸進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)屬性，得到進給系統(tǒng)的多自由度剛?cè)狁詈蟼鬟f函數(shù)模型；S2，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，在幾何層，針對進給系統(tǒng)反向間隙的躍變性，借助伺服驅(qū)動器采集得到各軸的位移、速度、加速度數(shù)據(jù)，采用機器學(xué)習(xí)方法，表征反向間隙對多軸進給系統(tǒng)位姿變化的影響關(guān)系；S3，建立信號接口模型；S4，數(shù)字孿生體集成；S5，虛實同步。本發(fā)明意在提供一種用于多軸數(shù)控機床的數(shù)字孿生體建模與虛實同步方法，以解決在復(fù)雜情況下，模型描述不全面的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控機床技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于多軸數(shù)控機床的數(shù)字孿生體建模與虛實同步方法。

背景技術(shù)

目前有關(guān)數(shù)控機床的建模方法多局限于某一方面的建模方法，例如中國專利文獻CN104483900A公開了一種半閉環(huán)控制數(shù)控機床滾珠絲杠進給系統(tǒng)定位誤差建模方法，該方法主要解決了因環(huán)境溫度與絲杠工作溫度的變化導(dǎo)致進給系統(tǒng)定位誤差預(yù)測的問題，其關(guān)鍵之處在于考慮了絲杠不同的安裝支承方式對進給系統(tǒng)熱誤差的影響，通過多元線性回歸理論建立了數(shù)控機床滾珠絲杠進給系統(tǒng)定位誤差預(yù)測模型。再比如中國專利文獻CN102478786A公開了一種五軸數(shù)控機床建模和裝配方法，該方法對單個零件進行三維建模步驟，即按照五軸數(shù)控機床的零件的實際尺寸，畫出三維圖形；裝配步驟，即在對五軸數(shù)控機床的所有零件進行三維建模后，利用UG三維平臺進行虛擬裝配，在裝配圖的環(huán)境下，分別調(diào)入需要裝配的環(huán)境以及需要裝配的零部件，通過約束條件對各零件進行位置方向約束，然后再對五軸數(shù)控機床的各部件進行虛擬裝配，最后對機床總體進行裝配。

在上述基礎(chǔ)上，中國專利文獻CN108107841B公開了一種針對多領(lǐng)域、面向?qū)ο蟮摹⒒诮M件的機床數(shù)字模型建模方法，具體為一種數(shù)控機床數(shù)字孿生建模方法，包括物理空間、數(shù)字孿生數(shù)字空間和數(shù)字孿生映射模型，數(shù)字孿生數(shù)字空間通過數(shù)字孿生映射模型與物理空間進行連接；數(shù)據(jù)傳感器安裝在數(shù)控機床上，數(shù)據(jù)傳感器通過不同的數(shù)據(jù)接口與數(shù)控系統(tǒng)連接，數(shù)控系統(tǒng)通過數(shù)字孿生映射模型進行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與協(xié)議的解析；數(shù)字孿生數(shù)字空間包括數(shù)字孿生描述模型、數(shù)字孿生智能化模型，數(shù)字孿生智能化模型通過數(shù)據(jù)分析與決策，實現(xiàn)數(shù)控機床數(shù)字孿生的智能化服務(wù)。該建模方法采用多領(lǐng)域統(tǒng)一建模語言Modelica，使得所建立的數(shù)字孿生描述模型具有多領(lǐng)域統(tǒng)一建模、數(shù)學(xué)方程化、面向?qū)ο蟮奶攸c，可以更加真實的反映復(fù)雜機電系統(tǒng)的本質(zhì)關(guān)系。

上述數(shù)據(jù)模型包括物理接口層、協(xié)議驅(qū)動抽象層、數(shù)據(jù)解析層和信息模型映射層；物理接口層實現(xiàn)不同傳感器數(shù)據(jù)接口的兼容，協(xié)議驅(qū)動抽象層事項不同協(xié)議的傳感器的驅(qū)動，數(shù)據(jù)解析層對各個傳感器的數(shù)據(jù)進行解析與處理，信息模型映射層實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。但是在實際應(yīng)用過程中，上述數(shù)據(jù)模型存在未充分考慮其他相關(guān)因素對數(shù)據(jù)模型的影響，尤其是相關(guān)非線性干擾會改變系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，未充分的考慮系統(tǒng)輸入的時變和動態(tài)的特點。即上述建模方法存在未充分的考慮系統(tǒng)輸入的時變和動態(tài)的特點，導(dǎo)致在復(fù)雜情況下，模型描述不全面的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種用于多軸數(shù)控機床的數(shù)字孿生體建模與虛實同步方法，以解決在復(fù)雜情況下，模型描述不全面的問題。

本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

一種用于多軸數(shù)控機床的數(shù)字孿生體建模與虛實同步方法，包括如下步驟：