[发明专利]一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制方法及系统

权利要求书

1.一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：采用面向加工质量约束的制造单元物联网系统进行实时数据的采集、上行传输与下行控制指令的精准执行；

S2：采用STEP标准与XML描述语言，建立加工质量信息集成模型以集成多源异构数据；

S3：开发面向加工质量的孪生数据库的概念模型；

S4：依托加工质量追溯与动态控制系统，基于孪生数据库的支持，实现加工质量追溯与动态仿真优化；

S5：采用智能算法，融合孪生数据中的实测数据与历史数据，对加工质量进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制方法，其特征在于：所述S1中实时数据的采集、上行传输与下行控制指令的精准执行采用传感器组、智能检测仪、RFID以及外接协议接口、执行器实现的。

3.根据权利要求1所述的一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制方法，其特征在于：所述S2中加工质量信息集成模型的建模规则包括有信息建模与数据模型映射标准以及描述格式与语言，所述信息建模与数据模型映射标准选择STEP标准作为产品模型数据交互规范，建立质量信息与中性文件及关系数据库的映射关系；所述描述格式与语言采用满足STEP标准的EXPRESS语言及图形化方式建立信息描述模型，并采用了可扩展标记语言XML对装焊质量信息集成模型进行了语义化描述。

4.根据权利要求1所述的一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制方法，其特征在于：所述S2中加工质量信息集成模型的建模步骤具体包括以下步骤：

S2.1：选择STEP标准及对应服务器，作为标准化信息集成建模方法；

S2.2：设计质量数据类型的映射规则，采用满足STEP标准的EXPRESS语言及图形化方式建立信息模型；

S2.3：选择可扩展标记语言XML,作为目标信息模型的一致描述格式，实现信息在不同系统之间的传输和读写；

S2.4：开发对应的关系数据库和实现数据在特定业务中交流。

5.根据权利要求1所述的一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制方法，其特征在于：所述S3中开发面向加工质量的孪生数据库的概念模型具体包括以下步骤：

S3.1：建立数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制方法体系；

S3.2：确定加工质量信息的组织与管理方法，分析加工质量的影响因素，建立信息模型以表达与集成多源异构的加工质量数据，确定信息关联机制支持的加工质量追溯方法；

S3.3：执行基于数字孪生驱动的加工质量动态控制方法。

6.一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制系统，其特征在于：包括有物理制造单元、传输层、虚拟制造单元、数据层和服务层；

所述物理制造单元是数字孪生体对应的物理实体目标对象所处的现实物理域，是数字孪生技术的实体基础与制造活动的执行主体；

所述传输层由有线网络和无线网络组成；

所述虚拟制造单元用以实现多维度、多时间尺度的超写实描述与动态仿真其物理实体及加工过程；

所述数据层包括三维工艺设计数据、现场感知数据、虚拟仿真数据、应用数据、知识数据及其虚拟交互融合的衍生数据；

所述服务层包括数据前处理模块和功能模块。

7.根据权利要求6所述的一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制系统，其特征在于：所述物理实体目标对象包括有在制工件、加工设备、工装量具、操作人员与加工环境。

8.根据权利要求6所述的一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制系统，其特征在于：所述数据前处理模块负责对实时采集的数据进行在线监控、分析、统计与评估，提取加工数据的特征，针对制造阶段产生的质量缺陷，建立加工质量的影响因素的分析网络，并结合分析结果，建立支持加工质量追溯的集成信息模型。

9.根据权利要求6所述的一种数字孪生驱动的加工质量追溯与动态控制系统，其特征在于：所述功能模块负责对加工质量信息的可视化显示、基于虚拟制造单元的加工仿真与优化、加工质量追溯与预测。