[发明专利]一种机床数字孪生系统

说明书

本发明公开了一种机床数字孪生系统，包括：机床、数据采集模块、数据通讯模块和数字孪生模块，其中，所述机床包含MODBUS接口；所述数据采集模块包括状态数据采集子模块和运动数据采集子模块；所述数据通讯模块，用于将所述状态数据和所述运动数据通讯到所述数字孪生模块；所述数字孪生模块包括机床模型确定子模块、运动与加工模拟子模块和显示子模块。本发明在数字孪生体中实现了实体机床的运动映射、铣削映射、状态映射、参数预测和反馈控制。

技术领域

本发明属于数控领域，具体的，涉及一种机床数字孪生系统。

背景技术

数字孪生作为一种新型的智能制造技术，通过实现物理产品与数字孪生体之间的虚实交融，实现信息的全程可视化，保证信息的时效性以及反馈的及时性，被广泛利用于智能制造领域。同时数控机床作为目前智能制造核心领域之一，却面临着加工过程信息的闭塞，加工反馈不及时，加工质量难以得到保证的难题。因此将数字孪生技术与数控机床领域相结合，打造基于数控机床的数字孪生体，将对于提高生产质量，减少生产成本，规避加工风险，验证加工过程的合理性等都具有重要的作用。

因此，需要提供一种机床数字孪生系统来实现对机床的加工进行实时可视化、工件的加工过程的模拟以及机床状态的实时显示与监测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种机床数字孪生系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种机床数字孪生系统，其特征在于，包括：机床、数据采集模块、数据通讯模块和数字孪生模块，其中，

所述机床包含MODBUS接口；

所述数据采集模块，包括：

状态数据采集子模块，用于获取所述机床的状态数据；

运动数据采集子模块，用于通过所述MODBUS接口获取所述机床的运动数据；

所述数据通讯模块，用于将所述状态数据和所述运动数据传输到所述数字孪生模块，其中，所述状态数据的传输包括TCP通讯，所述运动数据的传输包括MODBUS RTU RS 485通讯；

所述数字孪生模块，包括：

机床模型确定子模块，用于确定机床模型；

运动与加工模拟子模块，用于模拟所述机床和工件的运动和加工过程；

显示子模块，用于对所述机床模型、所述机床和工件的运动和加工过程以及所述状态参数进行可视化。

进一步，所述机床为数控五轴铣床。

进一步，所述状态数据通过使用传感器获取所述机床的温度、电流、振动、噪声中的至少一个。

进一步，所述数字孪生体模块是基于Unity 3D实现的。

进一步，所述状态数据通过数据采集卡传输到labview进行监测，所述labview和所述 Unity 3D之间的通讯为TCP通讯。

进一步，所述数据通讯模块还包括一个RS485转USB子模块，用于将RS485信号转换成USB信号。

进一步，所述加工模拟通过布尔运算对所述工件的加工进行可视化。

本发明的有益效果是：

1.运用数字孪生技术，实现了机床运动、加工过程、状态参数的映射、工件参数的预测、实体机床状态的实时监测、反馈控制，可以优化加工过程；

2.通过实时获取多维数据源，解决了数控机床加工过程中信息单一、滞后的问题；