一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法，包括：(1)确定真实装配车间的组成；(2)映射、构建孪生装配车间；(3)通过RFID、UWB等智能感知元件对真实装配车间庞大的多源异构信息进行采集并进行降噪处理，基于实测数据通过欧几里得距离算法、马尔可夫方法等进行仿真计算，形成孪生数据；(4)对孪生数据进行整合、封装后发送到SQL SERVER数据库供装配车间管控系统调用；(5)装配车间管控系统实时调用孪生数据，基于完整信息数据和明确机理对当前装配状态进行分析、判断、预警并提供解决方案；(6)循环(3)—(5)步骤，直至整个产品保质保量装配完成。本发明专利技术通过虚实融合、以虚控实，实现复杂产品装配车间高效、动态管控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法
本专利技术涉及智能装配
，特别是涉及一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法。
技术介绍
飞机、导弹、航天器等复杂产品装配是产品功能和性能实现的最终阶段和关键环节，是影响复杂产品质量和使用性能的重要因素。据统计，在现代制造中装配所需工时占整个产品生产研制总工时的40％以上，尤其像飞机、航天器等装备重量、尺寸均偏大，在实际装配过程中定位、调整都不易，装配作业往往需要多人协作进行，而一旦出现漏装、错装或装配误差过大的情况，则必须返工重装，需要付出较大的代价与成本，对产品质量、生产周期和生产成本都有较大的影响。从现阶段的专利公开以及文献资料显示，已有学者通过采用产品理论模型进行装配工艺的仿真与规划，划分装配单元并设计较优的装配序列，得到较优的装配工艺参数。然而，在实际装配过程中，虽然使用了大量的数字化检测设备与装配工装，但是往往需要一个部件甚至整个产品装配完成才进行质量检测，存在滞后性，由于产品形变、工装设备定位误差等物理量的存在及其状态变化不断累积等原因，使得产品的实际装配状态与理论数值之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法，其特征在于：基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法技术架构分为五个部分，即真实装配车间、孪生装配车间、装配车间孪生数据、数据服务平台、装配车间管控系统，包括以下步骤：(1)根据复杂产品装配车间实际情况，分析和判断对装配质量、装配效率产生影响的因素，确定真实装配车间的组成；(2)对真实装配车间进行建模和映射，包括车间模型、工位模型、设备模型、规则，形成孪生装配车间；(3)通过包括RFID无线射频识别、UWB超宽带、振动监控标签、电流监控标签、三坐标测量仪、物联网螺丝刀、物联网扳手、过程监控铆枪、工业传感器对真实装配车间庞大的多源异构信息进行采集并进...

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法，其特征在于：基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法技术架构分为五个部分，即真实装配车间、孪生装配车间、装配车间孪生数据、数据服务平台、装配车间管控系统，包括以下步骤：(1)根据复杂产品装配车间实际情况，分析和判断对装配质量、装配效率产生影响的因素，确定真实装配车间的组成；(2)对真实装配车间进行建模和映射，包括车间模型、工位模型、设备模型、规则，形成孪生装配车间；(3)通过包括RFID无线射频识别、UWB超宽带、振动监控标签、电流监控标签、三坐标测量仪、物联网螺丝刀、物联网扳手、过程监控铆枪、工业传感器对真实装配车间庞大的多源异构信息进行采集并进行异常值去除和数据去噪处理，并且在孪生装配车间基于真实装配车间的实测数据利用欧几里得距离算法、马尔可夫方法、曼哈顿距离算法进行仿真计算，产生仿真数据，最终将真实装配车间的实测数据和孪生装配车间的仿真数据进行整合，形成装配车间孪生数据；(4)数据服务平台是真实装配车间与孪生装配车间进行实时交互的平台，主要包括现场总线、数据接口、智能网关，通过对装配车间孪生数据进行整合、分类、封装后发送到SQLSERVER数据库进行存储，供装配车间管控系统调用；(5)装配车间管控系统从数据库中实时调用装配车间孪生数据，通过包括物联网、AI监控平台、多维仿真技术基于完整信息数据和明确机理对当前装配状态进行分析、判断、预警并提供解决方案，实现以虚控实；(6)根据装配车间管控系统提供的解决方案，调整即将对装配质量和装配效率产生负面影响的操作，然后循环(3)—(5)步骤，直至整个产品保质保量装配完成。


2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法，其特征在于：步骤(2)中孪生装配车间是真实装配车间里物料、人员、运输设备、工装、工具及装配过程中行为规则在数字空间的映射集合，采用Unity3D软件进行孪生装配车间装配资源的渲染与交互动作建模，并通过包括软件中粒子特效、三维漫游、场景切换功能模块实现数字孪生体的构建和人机交互功能。


3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法，其特征在于：步骤(3)中通过RFID和UWB实现综合定位，即对物料、工装、工具这些不经常改变位置的装配资源用RFID进行区域定位，对人员、运输设备、零部件这些频繁改变位置且需要追踪移动轨迹的装配资源用UWB进行精确定位，保障装配资源充分定位且避免定位设备浪费。


4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的复杂产品装配车间管控方法，其特征在于：步骤(3)中电流监控标签通过与耗电装配资源串联可以实现资源定位以及设备占用状态检测，振动监控标签基于装配资源在使用时的振动信号强度明显高于装配资源在待命时的振动信号强度的事实，通过给非耗电装配资源安装振动监控标签可以对其占用状态进行检测，三坐标测量仪主要用于形位公差和装配变形误差的检测，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明阳，郝博，徐东平，张力，于青峰，吕超，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：河北;13