一种全自动化生产线数字孪生系统、方法及设备技术方案

本发明专利技术涉及一种全自动化生产线数字孪生系统、方法及设备，所述全自动化生产线的数字孪生系统通过机器人巡检子系统实时还原生产线现场的生产设备布局，并高度精准地对生产设备进行三维建模，再通过生成设备孪生子系统按照生产设备布局和生产设备的三维成像，形成了生产设备的孪生模型，这种孪生方式不需提取录入大量的设备数据，在生产现场发生改变后，不用对设备数据进行手动修改，直接利用机器人巡检子系统和生产设备孪生子系统进行再次建模即可。并且，通过加工流程分析子系统、生产环节监控子系统和动态生产模拟子系统的配合，实现了对生产线的各环节进行实时孪生，模拟生产线的实际生产过程，使用户能够准确地掌握生产线的生产状态。的生产状态。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动化生产线数字孪生系统、方法及设备


[0001]本申请实施例涉及数字孪生
，尤其涉及一种全自动化生产线数字孪生系统、方法及设备。

技术介绍

[0002]数字孪生技术是指利用数字化方式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，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析等技术手段，在数字空间中建立物理实体的数字镜像，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。
[0003]由于全自动化生产线的环节众多，因此对于全自动化生产线的数字孪生处理是非常复杂的，现有的对全自动化生产线的数字孪生技术仍需事先录入大量的基础数据，并且难以高效、实时地还原生产场景的各个环节，致使无法准确地掌握自动化生产线的生产状态。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种全自动化生产线数字孪生系统、方法及设备，可以解决全自动化生产线的数字孪生的准确性低且实时性差的问题，所述技术方案如下：
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种全自动化生产线数字孪生系统，包括：
[0006]机器人巡检子系统、生产设备孪生子系统、加工流程分析子系统、生产环节监控子系统和动态生产孪生子系统；
[0007]所述机器人巡检子系统包括工勘部署模块、机器人控制模块和三维成像模块；
[0008]所述工勘部署模块用于获取生产线现场的工勘数据，绘制机器人巡检地图；其中，所述机器人巡检地图中包括机器人的预设拍摄路径；所述机器人控制模块用于控制机器人按照所述预设拍摄路径移动；所述三维成像模块用于在所述机器人移动过程中，获取生产设备的表面成像，并根据所述生产设备的表面成像，重建所述生产设备的三维成像；
[0009]所述生产设备孪生子系统将所述生产设备的三维成像进行融合拼接，形成所述生产设备孪生模型；
[0010]所述加工流程分析子系统用于获取生产线各个环节的输出产品，并对所述输出产品进行建模，得到所述生产线各个环节的产品模型；
[0011]所述生产环节监控子系统控制激光扫描器实时扫描第一目标位置处的所述输出产品，每扫描到一个所述输出产品，发送一个所述输出产品对应的控制信号至所述动态生产模拟子系统；其中，所述激光扫描器为放置于各个生产环节对应的所述第一目标位置处的激光扫描器；
[0012]所述动态生产模拟子系统根据所述控制信号，添加对应的产品模型至所述生成设备孪生模型中的第二目标位置处，动态模拟各个设备的生产状态；其中，所述第一目标位置
和所述第二目标位置一一对应。
[0013]可选的，所述三维成像模块包括结构光子模块和重建分析子模块；
[0014]所述结构光子模块用于控制投影仪发射结构光至所述生产设备的表面，并控制相机拍摄所述结构光在所述生产设备表面的成像；其中，所述投影仪和所述相机均搭载在所述机器人上；
[0015]所述重建分析子模块根据所述结构光在所述生产设备表面的成像，获取所述生产设备表面对应的绝对相位图，并根据所述绝对相位图、所述机器人在所述预设拍摄路径上的停留点坐标以及所述相机和投影仪的标定几何参数，获取所述生产设备的三维成像。
[0016]可选的，所述全自动化生产线的数字孪生系统还包括：生产设备监控子系统；所述生产设备监控子系统包括生产设备分析模块和仿真加工模拟模块；
[0017]生产设备分析模块，用于获取所述生产设备的加工部件，并对所述加工部件进行建模，得到每台所述生产设备中的部件模型；
[0018]仿真加工模拟模块，用于在所述生产设备的工作过程中，获取所述生产设备内的加工部件控制参数，根据所述加工部件控制参数，控制对应的所述部件模型模拟进行仿真动作。
[0019]可选的，所述全自动化生产线的数字孪生系统还包括：智能监控子系统；
[0020]所述智能监控子系统用于根据接收所述输出产品对应的控制信号的间隔时间，对所述生产线的各个环节进行监控，并对所述生产设备的故障进行预警。
[0021]可选的，所述全自动化生产线的数字孪生系统还包括：人机交互子系统；
[0022]所述人机交互子系统用于接收用户在系统显示屏的触摸操作，根据所述触摸操作，远程调节对应的所述生产设备的控制参数。
[0023]可选的，所述全自动化生产线的数字孪生系统还包括：智能分拣子系统；
[0024]所述智能分拣子系统包括产品质检模块、仿真分拣模拟模块和质量管控模块；
[0025]所述产品质检模块用于获取所述生产线的最终产品的技术参数，根据所述技术参数判断所述最终产品是否通过质检；
[0026]当所述最终产品通过质检时，仿真分拣模拟模块将所述最终产品对应的产品模型，模拟分拣至合格区域，当所述最终产品未通过质检时，仿真分拣模拟模块将所述最终产品对应的产品模型，模拟分拣至未合格区域；
[0027]所述质量管控模块根据所述产品模型的分拣模拟结果，动态生成质量管控监测图。
[0028]第二方面，本申请实施例提供了一种全自动化生产线的数字孪生方法，包括步骤：
[0029]获取生产线现场的工勘数据，绘制机器人巡检地图；其中，所述机器人巡检地图中包括机器人的预设拍摄路径；
[0030]控制机器人按照所述预设拍摄路径移动；
[0031]在所述机器人移动过程中，获取生产设备的表面成像，并根据所述生产设备的表面成像，重建所述生产设备的三维成像；
[0032]将所述生产设备的三维成像进行融合拼接，形成所述生产设备孪生模型；
[0033]获取生产线各个环节的输出产品，并对所述输出产品进行建模，得到所述生产线各个环节的产品模型；
[0034]控制激光扫描器实时扫描第一目标位置处的所述输出产品，每扫描到一个所述输出产品，发送一个所述输出产品对应的控制信号至所述动态生产模拟子系统；其中，所述激光扫描器为放置于各个生产环节对应的第一目标位置处的激光扫描器；
[0035]根据所述控制信号，添加对应的产品模型至所述生成设备孪生模型中的第二目标位置处，动态模拟各个设备的生产状态；其中，所述第一目标位置和所述第二目标位置一一对应。
[0036]可选的，所述在所述机器人移动过程中，获取生产设备的表面成像，并根据所述生产设备的表面成像，重建所述生产设备的三维成像，包括步骤：
[0037]控制投影仪发射结构光至所述生产设备的表面，并控制相机拍摄所述结构光在所述生产设备表面的成像；其中，所述投影仪和所述相机均搭载在所述机器人上；
[0038]根据所述结构光在所述生产设备表面的成像，获取所述生产设备表面对应的绝对相位图，并根据所述绝对相位图、所述机器人在所述预设拍摄路径上的停留点坐标以及所述相机和投影仪的标定几何参数，获取所述生产设备的三维成像。
[0039]可选的，所述全自动化生产线的数字孪生方法，还包括步骤：
[0040]获取所述生产设备的加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全自动化生产线的数字孪生系统，其特征在于，包括：机器人巡检子系统、生产设备孪生子系统、加工流程分析子系统、生产环节监控子系统和动态生产孪生子系统；所述机器人巡检子系统包括工勘部署模块、机器人控制模块和三维成像模块；所述工勘部署模块用于获取生产线现场的工勘数据，绘制机器人巡检地图；其中，所述机器人巡检地图中包括机器人的预设拍摄路径；所述机器人控制模块用于控制机器人按照所述预设拍摄路径移动；所述三维成像模块用于在所述机器人移动过程中，获取生产设备的表面成像，并根据所述生产设备的表面成像，重建所述生产设备的三维成像；所述生产设备孪生子系统将所述生产设备的三维成像进行融合拼接，形成所述生产设备孪生模型；所述加工流程分析子系统用于获取生产线各个环节的输出产品，并对所述输出产品进行建模，得到所述生产线各个环节的产品模型；所述生产环节监控子系统控制激光扫描器实时扫描第一目标位置处的所述输出产品，每扫描到一个所述输出产品，发送一个所述输出产品对应的控制信号至所述动态生产模拟子系统；其中，所述激光扫描器为放置于各个生产环节对应的所述第一目标位置处的激光扫描器；所述动态生产模拟子系统根据所述控制信号，添加对应的产品模型至所述生成设备孪生模型中的第二目标位置处，动态模拟各个设备的生产状态；其中，所述第一目标位置和所述第二目标位置一一对应。2.根据权利要求1所述的全自动化生产线的数字孪生系统，其特征在于：所述三维成像模块包括结构光子模块和重建分析子模块；所述结构光子模块用于控制投影仪发射结构光至所述生产设备的表面，并控制相机拍摄所述结构光在所述生产设备表面的成像；其中，所述投影仪和所述相机均搭载在所述机器人上；所述重建分析子模块根据所述结构光在所述生产设备表面的成像，获取所述生产设备表面对应的绝对相位图，并根据所述绝对相位图、所述机器人在所述预设拍摄路径上的停留点坐标以及所述相机和投影仪的标定几何参数，获取所述生产设备的三维成像。3.根据权利要求1所述的全自动化生产线的数字孪生系统，其特征在于，还包括：生产设备监控子系统；所述生产设备监控子系统包括生产设备分析模块和仿真加工模拟模块；生产设备分析模块，用于获取所述生产设备的加工部件，并对所述加工部件进行建模，得到每台所述生产设备中的部件模型；仿真加工模拟模块，用于在所述生产设备的工作过程中，获取所述生产设备内的加工部件控制参数，根据所述加工部件控制参数，控制对应的所述部件模型模拟进行仿真动作。4.根据权利要求1所述的全自动化生产线的数字孪生系统，其特征在于，还包括：智能监控子系统；所述智能监控子系统用于根据接收所述输出产品对应的控制信号的间隔时间，对所述生产线的各个环节进行监控，并对所述生产设备的故障进行预警。5.根据权利要求1所述的全自动化生产线的数字孪生系统，其特征在于，还包括：人机交互子系统；
所述人机交互子系统用于接收用户在系统显示屏的触摸操作，根据所述触摸操作，远程调节对应的所述生产设备的控制参数。6.根据权利要求1所述的全自动化生产线的数字孪生系统，其特征在于，还包括：智能分拣子系统；所述智能分拣子系统包括产品质检模块、仿真分拣模拟模块和质量管控模块；所述产品质检模块用于获取所述生产线的最终产品的技术参数，根据所述技术参数判断所述最终产品是否通过质检；当所述最终产品通过质检时，仿真分拣模拟模块将所述最终产品对应的产品模型，模拟分拣至合格区域，当所述最终产品未通过质检时，仿真分拣模拟模块将...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡丽华，龙小昂，吴必升，吴耿金，宋阳，王宏桥，
申请(专利权)人：深圳华龙讯达信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：