[发明专利]一种智能产线可试验数字孪生体建模方法

说明书

本发明提出一种智能产线可试验数字孪生体建模方法，首先，利用数字化建模软件建立智能产线中设备的三维模型，并导入数字化产线仿真软件中得到智能虚拟产线；其次，规划设备的运动路径，对智能虚拟产线进行仿真，得到仿真节拍，直至遍历所有的运动路径，导出仿真节拍最小的运动路径以构建与智能虚拟产线相同的智能物理产线；最后，根据智能虚拟产线的仿真过程设置PLC控制逻辑方案，以驱动智能虚拟产线的设备进行生产动作仿真；使智能物理产线与智能虚拟产线的生产动作保持一致，完成智能产线可试验数字孪生体的构建。本发明通过运行智能虚拟产线能够实时反映智能物理产线的关键信息和运行数据，减少了产线搭建及调试时间，节约项目周期和成本。

技术领域

本发明涉及产线数字化、智能制造技术领域，特别是指一种智能产线可试验数字孪生体建模方法。

背景技术

随着“工业4.0”和智能制造的兴起，新的技术手段和工具不断涌现，这些新技术和工具助力传统制造业的转型升级，以此来推动制造业的高质量发展。智能化技术的应用对传统机械产品生产线的改造升级也提出了新的要求。数字孪生是近几年智能制造的新兴技术，也是智能制造落地应用的手段之一。

数字孪生技术是指利用数字技术对物理实体对象的特征、行为、形成过程和性能进行描述和建模，在虚拟空间中存在一个与物理空间中的物理实体对象完全一样的数字镜像，使得产品和生产系统的数字空间模型和物理空间模型处于实时交互中，使二者能够及时地掌握彼此的动态变化并实时地做出响应。数字孪生体是指与物理实体模型在几何参数和性能参数一模一样的数字化模型；在产品运行阶段，数字孪生体可与其实际物理模型形成实时动态的联动。可试验数字孪生体是指无需驱动智能物理实体就可以通过数字孪生体进行反复测试与实验以验证物理实体的功能与性能。为了达到能在运行阶段与物理实体的功能和性能一致，在设计阶段必须能完成数字孪生体的可试验性，也就是在生产前就能验证物理实体的几何尺寸、功能与性能。然而，经过对目前已有的相关专利和论文进行研究发现，目前可试验数字孪生体的实现在可视化、控制逻辑一致和数据实时交互方面仍有许多不足，尤其在智能产线数字孪生领域，往往只能做到外层相似，而在内层逻辑控制难以一致，数据流通不畅，且实际产线现场调试环节所需周期长，成本大。因此，目前缺乏针对智能产线的可试验数字孪生体的建模方法。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种智能产线可试验数字孪生体建模方法，解决了现有智能产线数字孪生技术存在内层逻辑不一致、数据流通不畅的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能产线可试验数字孪生体建模方法，其步骤如下：

S1、利用数字化建模软件建立智能产线中设备的三维模型；

S2、将步骤S1中设备的三维模型导入数字化产线仿真软件中，并设置设备的位置、设备的动作参数和设备的运动路径，得到智能虚拟产线；

S3、根据智能产线的生产过程对智能虚拟产线进行仿真，得到仿真节拍；

S4、重新规划设备的运动路径，循环执行步骤S3至步骤S4，直至遍历所有的运动路径，导出仿真节拍最小的运动路径以构建与智能虚拟产线相同的智能物理产线；

S5、根据智能虚拟产线和智能物理产线构建包括逻辑模型映射客户端和PLC控制硬件的逻辑模型，其中，逻辑模型映射客户端与智能虚拟产线相连接，逻辑模型映射客户端通过逻辑模型映射服务器与PLC控制硬件相连接，PLC控制硬件与智能物理产线相连接；

S6、根据智能虚拟产线的仿真过程设置PLC控制逻辑方案；

S7、通过在PLC控制硬件中运行PLC控制逻辑方案，并发出设备动作信号经逻辑模型映射客户端转化为驱动模型动作的信号，驱动智能虚拟产线中的设备进行生产动作仿真；