[發明專利]一種基于數字孿生的機床切削工藝參數優化方法

在審

• 申請號: 202210280090.9
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114758064A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 羅志勇;袁榜富;董鑫;邱卓;錢昊;田鈾
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F30/10;G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/04
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種基于數字孿生的機床切削工藝參數優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過三維建模軟件和虛擬平臺實現機床實際切削過程的特性、功能、行為在內的多維度的表達；

基于JSON格式的文本數據傳輸，減少底層代碼的復雜程度，對機床的在切削過程中的工藝數據進行實時采集，并通過灰色關聯理論分析工藝數據對切削力的影響權重；

基于unity3D的可視化映射方式調用封裝好的數字孿生切削力預測模型，進行實時調用分析切削力動態變化情況；

根據影響因子權重和數字孿生預測模型對切削力波動情況實時生成優化方案，并通過工藝參數來實現切削力的相對穩定，確保加工過程中機械產品的質量。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的機床切削工藝參數優化方法，其特征在于，所述通過三維建模軟件和虛擬平臺實現機床實際切削過程的特性、功能、行為在內的多維度的表達，具體包括：

通過三維建模軟件建立機床數字孿生虛擬模型；

對機床數字孿生虛擬模型進行輕量化處理，即對監控零部件即工件、刀具切削過程減少網格數量的同時保證模型的精度，避免渲染過程中的失真；對非監控部件降低模型精度要求并減少網格數量；

將輕量化后的模型導入unity3D仿真平臺的同時對虛擬模型賦予和實體一致的物理屬性和貼圖效果，保證虛擬模型結構、屬性與實體保持一致，確保在切削加工中可視化效果。

3.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的機床切削工藝參數優化方法，其特征在于，所述基于JSON格式的文本數據傳輸，減少底層代碼的復雜程度，對機床的在切削過程中的工藝數據進行實時采集，并通過灰色關聯理論分析工藝數據對切削力的影響權重，具體包括：

采用OPC UA數據交互架構進行數據采集。同時將集成好的OPC UA客戶端封裝到數字孿生虛擬模型中，通過OPC UA客戶端訪問已在服務器上注冊過的機床設備的服務器，獲得終端服務器；同時創建客戶端和服務端的連接機制，通過瀏覽服務器的地址空間讀取數據并將所得到的數據存入到數據庫中；

在融合機床動態信息之前對采集到的信號進行預處理、清洗、降噪及濾波；以JSON格式作為數字孿生中機床實體到虛擬模型的傳輸格式；

客戶端通過訂閱的方式來獲得數據，當服務器收到客戶端訂閱請求之后，會對數據庫進行查詢，將搜索出機床切削數據即進給速度、轉速、進給量反饋到服務器端，實現數據的抓取，保證其實時性；最后將采集到實際運行數據經轉換為腳本之后對虛擬模型進行初始化并更新。