[发明专利]基于插补数据的生产线多单元实时同步仿真方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于插补数据的生产线多单元实时同步仿真方法及系统，属于虚拟仿真与计算机辅助领域，包括：对生产线上的每个生产单元单独建立仿真模型，仿真模型用于描述生产单元的表面几何形状和运动状态；利用写入线程按照预设的写入频率向预先创建的公共缓存区写入插补数据；对于每一个生产单元，分别利用一个仿真线程在每次插补数据写入结束后从公共缓存区中读取插补数据，并导入对应的仿真模型，对该生产单元的运动状态进行仿真；通过对各生产单元的运动状态的仿真，实现对整个生产线的运动状态的仿真。本发明能够实现准确的、多单元可分离式的、实时同步的生产线仿真。

技术领域

本发明属于虚拟仿真与计算机辅助领域，更具体地，涉及一种基于插补数据的生产线多单元实时同步仿真方法及系统。

背景技术

为了提高数控生产线的加工技术的应用水平、降低生产线加工过程中的风险以及提高生产线同步控制的精准性，无论是国内还是国外对数控生产线的仿真技术做了大量的研究工作。在计算机中使用虚拟仿真技术对整个生产线的运动状态进行模拟仿真，可以帮助工程人员在正式加工前规避掉很多干涉碰撞的风险，同时还可以通过对工程的分析来对整个加工流程进行优化设计。因此，对生产线的同步虚拟仿真研究具有十分重要的理论意义和经济效益。

传统的生产线仿真模拟系统是将流水线的各个流程合在一起，以此来保证加工的同步性，但这样每个流水线的相互影响会较大，单独观察某个环节的难度也会加大。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于插补数据的生产线多单元实时同步仿真方法，旨在解决现有的生产线仿真方法中流水线的相互影响较大、独观察某个环节的难度大的技术问题，并实现仿真过程与现实过程时间同步来还原现场。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于插补数据的生产线多单元实时同步仿真方法，包括：

对生产线上的每个生产单元单独建立仿真模型，仿真模型用于描述生产单元的表面几何形状和运动状态；

利用写入线程按照预设的写入频率向预先创建的公共缓存区写入插补数据；

对于每一个生产单元，分别利用一个仿真线程在每次插补数据写入结束后从公共缓存区中读取插补数据，并导入对应的仿真模型，对该生产单元的运动状态进行仿真；

通过对各生产单元的运动状态的仿真，实现对整个生产线的运动状态的仿真。

本发明结合了计算机多线程技术以及面向对象思维，为生产线上的每一个生产单元单独建模，并利用独立的仿真线程执行对单个生产单元的仿真，通过控制写入线程的写入频率与位置来对整个仿真过程进行控制，使在读取数据时与实际工作场景同步。因此，本发明实现了准确的、多单元可分离式的、实时同步的生产线仿真。

进一步地，公共缓存区的大小为各生产单元运动所需的一组插补数据所占内存空间大小之和；写入线程每次写入插补数据都直接刷新公共缓存区，每个仿真线程每次读取插补数据都直接读取公共缓存区全部的插补数据；由此能够简化写入线程和仿真线程的执行逻辑。

进一步地，插补数据为从生产线现场采样得到的插补数据，或者为从生产单元实时获取的插补数据。

本发明中，设置插补数据为从生产线现场采样得到的插补数据，能够离线仿真还原生产线现场；设置插补数据为从生产单元实时获取的插补数据，能够实现实时现场仿真。因此，本发明既可以还原现场，也可以实现实时现场仿真，具有良好的适应性。

进一步地，本发明提供的基于插补数据的生产线多单元实时同步仿真方法，还包括：插补数据为从生产线现场采样得到的插补数据时，通过控制写入线程的写入频率与位置，实现对整个生产线仿真过程的控制。

进一步地，插补数据为从生产线现场采样得到的插补数据时，通过控制写入线程的写入频率与位置，生产线的运动状态的仿真与生产线实际的运动过程是等时比的关系。