【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械加工制造、工业数字孪生应用，具体涉及一种基于数字孪生监控测模型的焊接加工系统和方法。
技术介绍
1、焊接是重要的基础制造加工技术，其过程和结果涉及复杂的物理化学变化，行业
细分复杂多样。焊接加工的效率和质量始终是制造环节中的主要制约因素之一；批量焊接目前已普遍采用不同程度的自动化焊接设备作业，批次抽检的方式生产。由于焊接加工过程的不可逆，存在产品批次质量风险和损失；目前自动化焊接系统生产的监控主要是设备关键参数的设置和监控，不能对设备和工件共同作用的焊接过程和结果进行监控和判断，批量加工的质量风险仍然存在。
2、数字孪生模型和数据驱动、虚实映射交互的特点可用于加工过程中生产要素相互作用和过程的描述和计算。目前面向生产制造领域中的数字孪生应用其系统组成下下，由于缺少系统和方法的约束，相关模型构建和应用方式冗余复杂，事实上难于工程实践和技术落地，不能针对具体产品和生产场景实际有效的解决企业生产中的问题和需要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对目前生产制造领域数字孪生系统维度冗余复杂、难于工程实践和技术落地、不能实际有效解决企业生产中的需要和问题，提供了一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统和方法，以目前普遍出现的自动焊接设备提供的精准重复、智能化功能为基础，对于批量工件的焊接加工，根据工件技术特征、工艺技术要求和生产场景，聚焦焊接过程中影响产品质量性能指标的关键因素，构建相应的数字孪生焊接监测模型和控制关联的应用系统，对焊接过程要素实时监
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，包括：
4、定位上料系统，用于输送或控制待焊接工件且保持相同位置姿态；
5、焊料加工系统，与定位上料系统连接，由控制系统控制，保持或调整加工工艺过程、功能动作、条件参数，用于对工件进行焊接加工；
6、数字孪生监测控制系统，包括数字孪生监测模型系统和控制系统，用于通过设备和传感器数据采集，实时获取并计算焊接加工时的焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态，并基于与数字孪生监测模型状态阈值对比的结果，驱动控制系统控制焊接加工系统做出相应的动态稳定调整，使加工过程中保持在稳定值内；
7、监测传感器，用于监测采集焊接加工状态的数据，为数字孪生监测控制系统中的数字孪生监测模型系统计算提供数据；
8、定位出料系统，与焊接加工系统连接，用于以相同位置姿态输送或控制焊接后工作。
9、进一步的，所述数字孪生监测模型系统为对设备、工件和传感器数据进行焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场采集计算的功能系统；所述控制系统可按状态值变化保持和改变焊接加工系统设备、装置、仪器参数和功能动作，可由数字孪生监测模型输出状态数据驱动控制。
10、进一步的，所述焊接加工系统包括自动夹持设备和自动焊接设备，上料至出料的加工过程采用自动化作业的系统中的一种或多种。
11、进一步的，所述定位上料系统为使工件进入焊接加工系统前位置和姿态保持一致的系统中一种或多种，包括人工和自动化装置设备。
12、进一步的，所述定位出料系统为使焊接加工系统以相同设备动作、工件位置姿态，输送和控制焊接后工件的系统中的一种或多种，包括人工和自动化设备。
13、进一步的，所述焊接加工状态的数据包括设备和工件的焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态。
14、本专利技术还包括一种基于数字孪生监测模型的焊接加工方法，其特征在于，用于控制一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统的方法，包括：
15、构建描述计算自动焊接过程要素的数字孪生监测模型；
16、构建包括数字孪生监测模型系统和设备控制系统的数字孪生监测控制系统；
17、定位上料系统使待焊工件以相同的位置姿态进入焊接加工系统；
18、焊接加工系统以相同的工序流程和设备动作执行焊接加工；
19、加工完成后焊接加工系统以相同设备动作、工件位置姿态将焊后工件转移至定位出料系统；
20、加工过程中，数字孪生监测控制系统，用于通过设备和传感器数据采集实时获取并计算焊接加工时设备和工件的焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态，并基于与监测模型状态阈值比对的结果驱动控制系统控制焊接加工系统作出相应的动态稳定调整，使得加工过程中保持在稳定值内。
21、进一步的，所述加工方法为采用自动化控制执行焊接作业过程的方法，包括工件取放、装配、夹持、焊接的工序、流程、动作，加工设备包括自动夹持装配设备、焊接机器人。
22、进一步的，所述数字孪生监测控制系统包括数字孪生监测模型系统和控制系统；数字孪生监测模型系统为针对焊接过程中设备和工件位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态进行实时计算的数字孪生模型功能系统；控制系统为可按值变化保持和改变焊接加工系统设备、装置、仪器等参数和功能动作的焊接加工控制系统；数字孪生监测模型与控制系统为状态值变化驱动关系。
23、进一步的，所述数字孪生监测控制系统包括数字孪生监测模型系统的模型状态阈值基于模型理论计算、生产历史数据、质检数据，由机器学习和智能算法动态修正。
24、与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：
25、1、一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统和方法，针对批量焊接的加工生产，从传统设备参数的监控提升为针对焊接过程本身综合要素的监测，确保了生产质量和效率；
26、2、一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统和方法，对焊接加工中的设备和工件实现对温度、位置、气体保护的模型化综合描述评价，保障加工过程中焊接质量要素的稳定连续管理，从而降低批量生产的风险；
27、3、一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统和方法，针对具体生产，通过系统设计的焊接全过程精准重复和聚焦关键因素，可大幅简化降低数字孪生模型和应用的复杂程度、技术难度和算力要求，切实改善了企业需求的同时，也加速了技术落地应用。
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1.一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述数字孪生监测模型系统为对设备、工件和传感器数据进行焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态采集计算的功能系统；所述控制系统可按状态值变化保持和改变焊接加工系统设备、装置、仪器参数和功能动作，可由数字孪生监测模型系统输出状态数据驱动控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述焊接加工系统包括自动夹持设备和自动焊接设备，上料至出料的加工过程采用自动化作业的系统中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述定位上料系统为使工件进入焊接加工系统前位置和姿态保持一致的系统中一种或多种，包括人工和自动化装置设备。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述定位出料系统为使焊接加工系统以相同设备动作、工件位置姿态，输送和控制焊接后工件的系统中的一种或多种，包括人工和自动
6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述焊接加工状态的数据包括设备和工件的焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态。
7.一种基于数字孪生监测模型的焊接加工方法，其特征在于，用于控制根据权利要求1-6所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统的方法，包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工方法，其特征在于，所述加工方法为采用自动化控制执行焊接作业过程的方法，包括工件取放、装配、夹持、焊接的工序、流程、动作，加工设备包括自动夹持装配设备、焊接机器人。
9.根据权利要求7所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工方法，其特征在于，所述数字孪生监测控制系统包括数字孪生监测模型系统和控制系统；数字孪生监测模型系统为针对焊接过程中设备和工件的焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态进行实时计算的数字孪生模型功能系统；控制系统为可按值变化保持和改变焊接加工系统设备、装置、仪器等参数和功能动作的焊接加工控制系统；数字孪生监测模型系统与控制系统为状态值变化驱动关系。
10.根据权利要求7所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工方法，其特征在于，所述数字孪生监测控制系统包括数字孪生监测模型系统的模型状态阈值基于模型理论计算、生产历史数据、质检数据，由机器学习和智能算法动态修正。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述数字孪生监测模型系统为对设备、工件和传感器数据进行焊接位置状态、焊接热场状态、保护气体流场状态采集计算的功能系统；所述控制系统可按状态值变化保持和改变焊接加工系统设备、装置、仪器参数和功能动作，可由数字孪生监测模型系统输出状态数据驱动控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述焊接加工系统包括自动夹持设备和自动焊接设备，上料至出料的加工过程采用自动化作业的系统中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述定位上料系统为使工件进入焊接加工系统前位置和姿态保持一致的系统中一种或多种，包括人工和自动化装置设备。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述定位出料系统为使焊接加工系统以相同设备动作、工件位置姿态，输送和控制焊接后工件的系统中的一种或多种，包括人工和自动化装置设备。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生监测模型的焊接加工系统，其特征在于，所述焊接加工状...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈超，崔海，李森，张学华，梁志强，熊开放，王斌，保石珍，王雅婕，戍品臣，张慧，
申请(专利权)人：云南昆船设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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