[发明专利]基于数字孪生的智能装配车间质量预测与控制系统及方法

权利要求书

1.基于数字孪生的智能装配车间质量预测与控制系统，其特征在于：该质量预测与控制系统包括平台模型建立模块、实时数据采集模块、数据处理中心、装配动态仿真模块和装配异常检测模块；

所述实时数据采集模块的输出端电性连接数据处理中心的输入端，所述数据处理中心的输出端电性连接平台模型建立模块的输入端；

所述平台模型建立模块用于建立装配设备和零件的静态模型，所述实时数据采集模块用于装配设备对零件进行装配过程中的实时数据进行采集，所述数据处理中心用于对装配过程中产生的数据进行集中处理，所述装配动态仿真模块用于对零件装配的整个过程进行实时模型仿真，所述装配异常检测模块用于对零件装配而成的产品进行异常检测；

所述平台模型建立模块包括装配设备扫描单元、设备参数输入单元、坐标系建立单元、零件扫描单元和零件位置确认单元；

所述装配设备扫描单元用于对装配设备整体数据进行扫描，所述坐标系建立单元用于对整个装配机床所在位置建立立体坐标系，用于对装配设备的每一个零件位置进行确定，所述设备参数输入单元用于将装配设备的参数输入装配设备扫描单元扫描之后的模型中，所述零件扫描单元用于对即将进行装配的零件外形进行扫描，获取零件的外形尺寸数据，所述零件位置确认单元用于对零件在坐标系中的坐标位置进行确认，输入建立之后的平台模型中；

所述实时数据采集模块包括零件参数采集、零件坐标数据采集、装配夹具数据采集、设备移栽数据采集和设备环境数据采集；

所述数据处理中心包括可编程控制器、数据分类单元和存储数据库；

所述零件参数采集是指装配设备在对零件进行装配的过程中，对零件的移动和角度变化数据进行实时采集，所述零件坐标数据采集是指装配设备在对零件进行装配的过程中，对零件的初始坐标位置、终止坐标位置以及在坐标系中的移动轨迹进行采集，所述装配夹具数据采集是指对装配夹具的夹持力度数据、坐标位置数据进行采集，所述设备移栽数据采集是指对装配设备移栽部件的起始坐标位置、终止坐标位置、移动轨迹以及移动距离数据进行采集，所述设备环境数据采集是指对装配设备装配时的温度数据、湿度数据、气压数据和扬尘数据进行采集；

所述可编程控制器用于对整个系统进行智能化控制，还用于对实时数据采集模块所采集的各项数据进行处理，所述数据分类单元用于对实时数据采集模块所采集的各项数据进行归一化处理并进行分类，所述存储数据库用于对数据分类单元分类处理之后的数据进行存储；

所述装配动态仿真模块包括移栽数据接收单元、移栽数据导入单元、设备模型驱动单元、零件夹取判断单元和零件坐标检测单元；

所述移栽数据接收单元用于对装配设备和零件移栽的坐标位置数据、角度变化数据、移栽距离数据进行接收，所述移栽数据导入单元是指将接收的装配设备和零件移栽的坐标位置数据、角度变化数据、移栽距离数据导入平台模型中，所述设备模型驱动单元用于根据导入的移栽数据驱动平台模型执行移栽操作，所述零件夹取判断单元用于根据夹具与零件之间的相对坐标位置关系判断夹具是否对零件进行了夹取，还根据夹具与零件移动的相对坐标位置关系进行判断，用于平台模型实现对零件的夹取和移载，所述零件坐标检测单元用于对零件的最终坐标位置进行检测，用于确定零件的装配位置是否正确，计算零件的装配精度；

所述移栽数据接收单元对移栽数据进行接收，所述移栽数据导入单元将移栽数据导入平台模型，所述零件夹取判断单元对零件是否被夹取进行判断，当零件判断被夹具夹取时，所述设备模型驱动单元根据移栽数据驱动平台模型移动，对零件进行夹取和装配，所述零件坐标检测单元对零件的最终坐标位置进行检测；

所述装配异常检测模块包括装配质量检测单元、连接缝隙检测单元、离心晃动检测单元、异常点标记单元和异常原因巡查单元；

所述装配质量检测单元用于对零件装配之后的产品总重量进行检测，所述连接缝隙检测单元用于对零件连接处的缝隙进行检测，以此来判断零件之间的装配是否符合装配标准，所述离心晃动检测单元用于在装配设备上对装配之后的产品进行离心检测，通过离心检测来判断零件的安装是否牢固，所述异常点标记单元用于对异常检测过程中出现的异常点所在坐标点进行标记，所述异常原因巡查单元用于根据异常点的坐标位置以及该零件的装配轨迹对其异常原因进行展示。