[發(fā)明專利]基于BIM的洗衣機(jī)生產(chǎn)線數(shù)字孿生建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111409428.8
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN114115153A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙慧奇;丁肄朔;徐強(qiáng);張蓓;胡新彥;徐譽(yù)尹
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 北京八月瓜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 竇軍雷

基于BIM的洗衣機(jī)生產(chǎn)線數(shù)字孿生建模方法其特征在于，依次包括以下步驟：(1)收集與洗衣機(jī)生產(chǎn)線相關(guān)的數(shù)字信息，建立數(shù)字孿生關(guān)系；(2)洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線數(shù)字化設(shè)計(jì)；(3)基于BIM的洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線幾何模型輕量化；(4)基于輕量化數(shù)字孿生的洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字孿生方法，尤其涉及該一種基于BIM的洗衣機(jī)生產(chǎn)線數(shù)字孿生建模方法。

背景技術(shù)

憑借數(shù)字孿生技術(shù)許多國家將傳統(tǒng)生產(chǎn)線升級(jí)為了智能化生產(chǎn)線，因此BIM以及數(shù)字孿生技術(shù)也成為了學(xué)術(shù)界和企業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)。作為新興的技術(shù)，數(shù)字孿生智能化管控系統(tǒng)也成為了將傳統(tǒng)生產(chǎn)升級(jí)為智能化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。其中最重要的是，基于BIM的數(shù)字孿生系統(tǒng)的興起使智能化工業(yè)生產(chǎn)線管理和控制成為可能。該系統(tǒng)可擴(kuò)展性高，發(fā)展前景大，并且更容易與新一代信息技術(shù)相結(jié)合，可以隨互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而共同進(jìn)步，當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于基于BIM的數(shù)字孿生生產(chǎn)線管理與控制系統(tǒng)還在理論階段且技術(shù)研究也處于起步的階段，但近幾年來工業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能的興起，也為數(shù)字孿生系統(tǒng)的實(shí)施提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)前國內(nèi)數(shù)字孿生技術(shù)存在以下問題：

(1)企業(yè)工廠的尤其是大型企業(yè)的流水線的內(nèi)部構(gòu)造都是保密的，很難獲取到內(nèi)部精密結(jié)構(gòu)。

(2)工業(yè)生產(chǎn)線信息模型中包含的幾何模型繁多，在模型內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行精處理時(shí)存在難度。

(3)工業(yè)信息模型工程量大，在后續(xù)使用時(shí)電腦負(fù)荷太大，影響用戶使用。

本方法正式為了彌補(bǔ)當(dāng)前數(shù)字孿生缺陷，解決數(shù)字孿生輕量化的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述內(nèi)容的短板，提供了一種基于bim的工業(yè)數(shù)字孿生建模方法，滿足輕量化工業(yè)數(shù)字孿生的需求。

本發(fā)明的基于bim的工業(yè)數(shù)字孿生建模方法其特別之處在于，本方法包括了以下幾個(gè)步驟：(1)收集與洗衣機(jī)生產(chǎn)線相關(guān)的數(shù)字信息，建立數(shù)字孿生關(guān)系；(2)洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線數(shù)字化設(shè)計(jì)；(3)基于BIM的洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線幾何模型輕量化；(4)基于輕量化數(shù)字孿生的洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

在步驟(1)中，通過分析海爾公司提供的工業(yè)生產(chǎn)流水線數(shù)據(jù)，獲得了高精度的機(jī)器部件物理空間映射，并通過物理空間映射獲得數(shù)字化的模型尺寸、精度以及位置等關(guān)鍵信息，以此建立洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線數(shù)字孿生關(guān)系。

在步驟(2)中，將獲得的數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化虛擬模型設(shè)計(jì)，其模型主要包括：a.數(shù)字化操作臂設(shè)計(jì)；b.數(shù)字化主框架設(shè)計(jì)；c.數(shù)字化流水線設(shè)計(jì)；d.數(shù)字化操作倉設(shè)計(jì)。進(jìn)一步地，模型a的數(shù)字化機(jī)械臂是一種采用電磁撞針提供動(dòng)力的夾取式機(jī)械臂；模型b的主框架主要功能為固定機(jī)械臂，并滿足生產(chǎn)流水線的搭建；模型c的流水線分為洗衣機(jī)組件拼裝流水線和洗衣機(jī)底座拼裝流水線；模型d的操作倉主要控制上方機(jī)械臂做上下移動(dòng)。

在步驟(3)中，針對BIM的洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線物理信息模型輕量化處理，采用3DSMAX進(jìn)行建模，并在在建模過程中，刪除冗余點(diǎn)線，降低不可視部分的模型復(fù)雜度，通過減少物理模型的大小從而減少在計(jì)算機(jī)上的處理時(shí)間，因此既可以提高速度，也可以提高系統(tǒng)的顯示效果。

在步驟(4)中，采用Unity3D進(jìn)行數(shù)字孿生的洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)渲染，將輕量模型與傳統(tǒng)工業(yè)模型的多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，建立的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了保證輕量化后的數(shù)字孿生模型的正常運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對進(jìn)行量化分析來解決控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜和冗余問題。

本發(fā)明的基于BIM的洗衣機(jī)生產(chǎn)線數(shù)字孿生建模方法，所述步驟(1)中采用的海爾公司流水線數(shù)據(jù)具體為海爾公司的洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線數(shù)據(jù)，物理空間映射獲得數(shù)字化的模型尺寸、精度以及位置等關(guān)鍵信息，以此建立洗衣機(jī)工業(yè)生產(chǎn)流水線數(shù)字孿生關(guān)系。