一种汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法，包括以下内容：首先提出了汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架，然后根据实际采集的机床和生产线设备参数、工艺参数及加工参数，搭建汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统模型，制作机床和生产线的数字孪生可视化显示界面，并通过代码对参数进行处理与调用，实现了监测系统的实时数据通信，基于此，搭建了一种汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统。生产线数字孪生监测系统。生产线数字孪生监测系统。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法


[0001]本专利技术属于数字孪生
，具体涉及一种车间生产线的数字孪生监测系统搭建方法。

技术介绍

[0002]为满足和适应信息技术的社会化、个性化、服务化、智能化、绿色化等需求和趋势，各个国家相继提出了制造发展战略，其共同目标之一就是要实现制造的物理世界和信息世界的互联互通和智能化制造，其中数字孪生技术作为关键技术之一，近年来受到国内外广泛关注和大量研究。
[0003]生产线是制造业组织生产的基本单位，数字孪生生产线的技术进步对推动整个制造业的虚实融合具有重要意义。随着市场竞争日益剧烈以及产品需求日趋复杂，生产线作业面临产品交付期更短、可靠性和产品质量要求更高等压力，企业需要及时掌握生产线现场情况，及时合理调整生产计划和工艺参数，提高生产效率和可靠性。
[0004]因此搭建生产线数字孪生监测系统以管理和应用生产线中的实时数据，并在此基础上实现生产车间直观、透明、实时的可视化监控，是企业亟需解决的工程问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法。
[0006]为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，即汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法，包括以下内容：
[0007]步骤1：构建汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架；
[0008]步骤2：根据实际采集的机床和生产线设备参数、工艺参数及加工参数，搭建汽车发动机缸体生产线数字孪生系统模型；r/>[0009]步骤3：基于步骤2采集的参数及搭建的数字孪生系统模型，制作机床和生产线的数字孪生可视化显示界面；
[0010]步骤4：基于步骤2和步骤3的数字孪生系统模型和可视化显示界面，通过代码进行监测系统的实时数据通信。
[0011]优选地，步骤1中汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架的具体构建过程如下：
[0012](1)如图1所示，汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架主要由三部分组成，即汽车发动机缸体生产线、孪生数据库和虚拟缸体生产线，三者相互连接、互联互通，其中：
[0013]所述汽车发动机缸体生产线，包含生产线所有设备的属性信息和行为动作，属性信息即生产线所有设备的设备参数，行为动作即设备运行时的机床加工、刀具切削、缸体运输、机器人抓夹码垛、清洗机清洗动作；
[0014]所述孪生数据库，主要用作在汽车发动机缸体生产线上获取到的静态数据和动态
数据的存储，静态数据即设备加工和运输过程中的基本参数信息，动态数据则由汽车发动机缸体生产线上所有设备的驱动数据和制造数据组成，包括工艺参数和加工参数；
[0015]所述虚拟缸体生产线，包含了生产线上设备的三维模型、数据模型和仿真模型，通过对汽车发动机缸体生产线实体设备的映射，可实现汽车发动机缸体制造过程的动态仿真和生产线可视化。
[0016]优选地，步骤2搭建汽车发动机缸体生产线数字孪生系统模型，具体搭建过程如下：
[0017](1)如图2所示，针对汽车发动机缸体制造特性，根据实际采集的机床和生产线设备参数、工艺参数及加工参数，联合三维建模软件SolidWorks、3ds Max和虚拟现实开发引擎Unity 3D，搭建了汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统模型，系统模型主要由三维模型、数据模型、动力学模型以及行为模型构成，具体叙述如下：
[0018]EC
‑
DTW＝(TM,KM,DM,BM)
[0019]式中，EC
‑
DTW代表所搭建的汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统模型；
[0020]其中：
[0021]1)TM指三维模型，描述汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统设备模型的几何参数、装配关系和位置关系。汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统三维模型采用三维建模软件SolidWorks和3ds Max进行基础模型的建立，并导入虚拟现实开发引擎Unity 3D中对材质、贴图和光照进行调整实现对虚拟缸体生产线的渲染；
[0022]2)KM指动力学模型，其在三维模型的基础上添加了层次结构、约束条件、特征信息。在汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统中体现为通过虚拟现实开发引擎Unity 3D的刚体属性、碰撞检测、层级关系功能，为缸体、机床、机器人、运输机和其他设备模型赋予对应的物理属性，以使其具备动力学特征；
[0023]3)DM指数据模型，通过搭建汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统的数据类型、传输格式、通讯流程，可实现对系统的实时驱动和映射提供数据支撑；
[0024]4)BM指行为模型，是内外部环境对汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统的共同作用。汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统通过虚拟现实开发引擎Unity 3D的状态机建模方法，可实现对设备模型的行为建模。
[0025]优选地，步骤3机床和生产线的数字孪生可视化显示界面具体制作过程如下：
[0026](1)基于步骤2采集到的设备及生产线的设备参数、工艺参数、加工参数和设备所需展示的加工过程在绘图软件Photoshop中制作出对应的设备展示界面；
[0027](2)通过虚拟现实开发引擎Unity 3D的UI组件将界面赋予对应设备和生产线，监测系统再将各自设备的参数信息实时显示在其界面上实现机床和生产线的数字孪生可视化。
[0028]优选地，步骤4进行汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统的实时数据通信，具体实现如下：
[0029](1)基于Unity 3D的代码功能模块编写数据传输、信息显示、数据实时更新程序；
[0030](2)通过将网络助手软件与监测系统连接起来，把采集到的设备参数、工艺参数、加工参数实时传输给监测系统，通过程序实现监测系统的实时数据通信。
附图说明
[0031]图1汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架
[0032]图2生产线数字孪生模型开发流程图
[0033]图3机床模型图
[0034]图4汽车发动机缸体生产线层次结构图
[0035]图5数据传输流程图
[0036]图6汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统整体模型图
[0037]图7汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统生产线界面
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施案例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。
[0039]本案例以重庆某动力公司(汽车)的四冲程发动机缸体生产线为参照，构建了一种汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架，确定框架由汽车发动机缸体生产线、孪生数据库和虚拟缸体生产线三部分组成。
[0040]其中从汽车发动机缸体生产线采集的静态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：构建汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架；步骤2：根据实际采集的机床和生产线设备参数、工艺参数及加工参数，搭建汽车发动机缸体生产线数字孪生系统模型；步骤3：基于步骤2采集的参数及搭建的数字孪生系统模型，制作机床和生产线的数字孪生可视化显示界面；步骤4：基于步骤2和步骤3的数字孪生系统模型和可视化显示界面，通过代码进行监测系统的实时数据通信。2.根据权利要求1所述的汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法，其特征在于：步骤1构建汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统框架，由汽车发动机缸体生产线、孪生数据库和虚拟缸体生产线三部分组成，三者之间属于互联互通状态。3.根据权利要求1所述的汽车发动机缸体生产线数字孪生监测系统搭建方法，其特征在于：步骤2搭建汽车发动机缸体生产线数字孪生系统模型，过程如下：(1)基于PROFIBUS、MODBUS工业级通讯协议、传感器和设备信息采集卡采集汽车发动机缸体生产线的设备参数、工艺参数及加工参数，并通过TCP/IP网络结构结合无线和有线通信方式传至孪生数据库进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聪波，张登永，吴少卿，张友，周峰，乐庾忻，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：