基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统及方法，所述系统包括：五轴联动机床数控系统主控单元、五轴联动机床映像数字孪生体、数字孪生学习模块、数字孪生结构模块；所述方法包括：S1:获取五轴联动机床数控系统主控单元；S2:将五轴联动机床数控系统主控单元经过预设五轴联动机床映像数字孪生体判断五轴联动机床数控系统主控单元是否发生故障，若是，则推送预警信息。本发明专利技术通过引入数字孪生技术，对可能发生故障五轴联动机床进行故障预警输出，达到根据机床当前状态是否会发生故障的前期预警输出，避免机床重大故障发生，提高机床运行整体性能的效果。提高机床运行整体性能的效果。提高机床运行整体性能的效果。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及智能制造领域，具体而言，本专利技术涉及一种基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统及方法。

技术介绍

[0002]五轴联动机床作为制造业母机，机床性能高低对制造业是至关重要的。在传统五轴联动机床中，只有机床使用部件或控制真正发生故障后，方报警产生报警信息及限制机床相关动作，此时部件往往已经破损或者性能完全失去，会造成机床性能恢复周期长、精度保持性低等缺点。

技术实现思路

[0003]为了克服上述技术缺陷和不足，本专利技术提供了一种基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统及方法，通过在五轴联动机床的设计和使用中引入数字孪生技术，对可能发生故障五轴联动机床进行故障预警输出，从而达到根据机床当前状态是否会发生故障的前期预警输出，避免机床重大故障发生，提高了机床运行整体性能。
[0004]方案一：
[0005]提供一种基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统，包括：五轴联动机床数控系统主控单元、五轴联动机床映像数字孪生体、数字孪生学习模块、数字孪生结构模块，
[0006]所述五轴联动机床数控系统主控单元，其一方面与检测组件相连接，对五轴联动机床的运行状态数据进行采集；另一方面与所述五轴联动机床映像数字孪生体相连接，用于判断五轴联动机床数控系统主控单元是否发生故障；
[0007]所述五轴联动机床映像数字孪生体与所述五轴联动机床数控系统主控单元相对应，能反映所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态；
[0008]所述数字孪生学习模块，用于对所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态数据进行预警分析；其一方面与所述五轴联动机床映像数字孪生体相连接，用于对所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态数据进行数据采集；另一方面与所述数字孪生结构模型相连接，用于输出预警结果；
[0009]所述数字孪生结构模型，一方面与所述数字孪生学习模块相连接，用于接收所述预警结果；另一方面与所述五轴联动机床映像数字孪生体相连接，用于将所述预警结果传送给所述五轴联动机床数控系统主控单元。
[0010]优选地，所述检测组件包括：伺服系统监控检测组件、液压状态监控检测组件、气动状态监控检测组件、水路状态监控检测组件、主轴状态监控检测组件、AC摆头状态监控检测组件；
[0011]所述伺服系统监控检测组件，用于对五轴联动机床的伺服系统运行状态进行监控检测；所述液压状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的液压状态进行监控检测；所述气
动状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的气动状态进行监控检测；所述水路状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的水路状态进行监控检测；所述主轴状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的主轴状态进行监控检测；所述AC摆头状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的AC摆头状态进行监控检测。
[0012]优选地，所述数字孪生学习模块包括：
[0013]运行状态数据读取单元、正常运行状态数据库、报警信息及状态数据库、故障判断单元、预警输出单元；
[0014]所述运行状态数据读取单元与所述五轴联动机床数控系统主控单元相连接，用于对五轴联动机床的运行状态数据进行采集读取；
[0015]所述运行状态数据读取单元，一方面与所述正常运行状态数据库连接，用于存储五轴联动机床处于正常运行状态时的各项数据；另一方面与所述报警信息及状态数据库相连接，用于存储五轴联动机床处于异常状态的各项数据，及存储五轴联动机床处于异常状态时对应的报警信息；
[0016]所述故障判断单元，一方面与所述正常运行状态数据库连接，另一方面与所述报警信息及状态数据库相连接，用于将所述实际运行状态数据与所述正常运行状态数据库和报警信息及状态数据库中的数据进行比对，对五轴联动机床运行状态进行预警分析生成预警结果；
[0017]所述预警输出单元与所述故障判断单元相连接，用于输出预警结果。
[0018]优选地，所述数字孪生结构模型包括：
[0019]机构功能部件单元、电气单元、伺服单元、液压/水路/气路单元、主轴单元、AC摆头单元、状态监控单元、输出接口单元；
[0020]所述机构功能部件单元，用来模拟五轴联动机床机构功能部件的运行；所述电气单元用来模拟五轴联动机床电气部件的运行状态；所述伺服单元，用来模拟五轴联动机床伺服系统的运行状态；所述液压/水路/气路单元，用来模拟五轴联动机床液压、水路、气路的运行状态；所述主轴单元，用来模拟五轴联动机床主轴的运行状态；所述AC摆头单元，用来模拟五轴联动机床AC摆头的运行状态；所述状态监控单元，用来监控五轴联动机床整体的运行状态；所述输出接口单元，用于输出预警结果。
[0021]方案二：
[0022]提供一种基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警方法，包括：
[0023]S1:获取五轴联动机床数控系统主控单元；
[0024]S2:将五轴联动机床数控系统主控单元经过预设五轴联动机床映像数字孪生体判断五轴联动机床数控系统主控单元是否发生故障，若是，则推送预警信息。
[0025]优选地，步骤S2包括如下步骤：
[0026]建立五轴联动机床映像数字孪生体，所述五轴联动机床映像数字孪生体与所述五轴联动机床数控系统主控单元相对应，能反映所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态；
[0027]建立数字孪生学习模块，用于通过所述五轴联动机床映像数字孪生体对所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态数据进行数据采集，根据所述实际运行状态数据进行预警分析并输出预警结果；
[0028]建立数字孪生结构模型，用于模拟所述五轴联动机床数控系统主控单元的运行状态，接收所述预警结果，并将所述预警结果通过所述五轴联动机床映像数字孪生体传送给所述五轴联动机床数控系统主控单元；
[0029]对所述预警结果进行显示、预处理、信息输出。
[0030]优选地，步骤S1所述的五轴联动机床数控系统主控单元，用于对五轴联动机床进行数字控制及检测预警，与其连接的组件包括伺服系统监控检测组件、液压状态监控检测组件、气动状态监控检测组件、水路状态监控检测组件、主轴状态监控检测组件、AC摆头状态监控检测组件。
[0031]优选地，所述建立数字孪生学习模块包括：
[0032]建立运行状态数据读取单元，对所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态数据进行采集读取；
[0033]建立正常运行状态数据库，存储五轴联动机床处于正常运行状态时的各项数据；
[0034]建立报警信息及状态数据库，存储五轴联动机床处于异常状态的各项数据，及存储五轴联动机床处于异常状态时对应的报警信息；
[0035]建立故障判断单元，将所述实际运行状态数据与所述正常运行状态数据库和报警信息及状态数据库中的数据进行比对，对五轴联动机床运行状态进行预警分析生成预警结果；
[0036]建立预警输出单元，输出所述预警结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统，其特征在于，包括：五轴联动机床数控系统主控单元、五轴联动机床映像数字孪生体、数字孪生学习模块、数字孪生结构模块，所述五轴联动机床数控系统主控单元，其一方面与检测组件相连接，对五轴联动机床的运行状态数据进行采集；另一方面与所述五轴联动机床映像数字孪生体相连接，用于判断五轴联动机床数控系统主控单元是否发生故障；所述五轴联动机床映像数字孪生体与所述五轴联动机床数控系统主控单元相对应，能反映所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态；所述数字孪生学习模块，用于对所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态数据进行预警分析；其一方面与所述五轴联动机床映像数字孪生体相连接，用于对所述五轴联动机床数控系统主控单元的实际运行状态数据进行数据采集；另一方面与所述数字孪生结构模型相连接，用于输出预警结果；所述数字孪生结构模型，一方面与所述数字孪生学习模块相连接，用于接收所述预警结果；另一方面与所述五轴联动机床映像数字孪生体相连接，用于将所述预警结果传送给所述五轴联动机床数控系统主控单元。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统，其特征在于，所述检测组件包括：伺服系统监控检测组件、液压状态监控检测组件、气动状态监控检测组件、水路状态监控检测组件、主轴状态监控检测组件、AC摆头状态监控检测组件；所述伺服系统监控检测组件，用于对五轴联动机床的伺服系统运行状态进行监控检测；所述液压状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的液压状态进行监控检测；所述气动状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的气动状态进行监控检测；所述水路状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的水路状态进行监控检测；所述主轴状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的主轴状态进行监控检测；所述AC摆头状态监控检测组件，用于对五轴联动机床的AC摆头状态进行监控检测。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统，其特征在于，所述数字孪生学习模块包括：运行状态数据读取单元、正常运行状态数据库、报警信息及状态数据库、故障判断单元、预警输出单元；所述运行状态数据读取单元与所述五轴联动机床数控系统主控单元相连接，用于对五轴联动机床的运行状态数据进行采集读取；所述运行状态数据读取单元，一方面与所述正常运行状态数据库连接，用于存储五轴联动机床处于正常运行状态时的各项数据；另一方面与所述报警信息及状态数据库相连接，用于存储五轴联动机床处于异常状态的各项数据，及存储五轴联动机床处于异常状态时对应的报警信息；所述故障判断单元，一方面与所述正常运行状态数据库连接，另一方面与所述报警信息及状态数据库相连接，用于将所述实际运行状态数据与所述正常运行状态数据库和报警信息及状态数据库中的数据进行比对，对五轴联动机床运行状态进行预警分析生成预警结果；所述预警输出单元与所述故障判断单元相连接，用于输出预警结果。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的五轴联动机床在线诊断预警系统，其特征在于，所述数字孪生结构模型包括：机构功能部件单元、电气单元、伺服单元、液压/水路/气路单元、主轴单元、AC摆头单元、状态监控单元、输出接口单元；所述机构功能部件单元，用来模拟五轴联动机床机构功能部件的运行；所述电气单元用来模拟五轴联动机床电气部件的运行状态；所述伺服单元，用来模拟五轴联动机床伺服系统的运行状态；所述液压/水路/气路单元，用来模拟五轴联动机床液压、水路、气路的运行状态；所述主轴单元，用来模拟五轴联动...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴俊朋，刘士孔，刘星明，
申请(专利权)人：意特利上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：