一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法技术

本发明专利技术公开了一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法，涉及包装设备技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法


[0001]本专利技术涉及包装设备
，具体为一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法
。

技术介绍

[0002]数字孪生是充分利用物理模型
、
传感器更新
、
运行历史等数据，集成多学科
、
多物理量
、
多尺度
、
多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程
。
数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的
、
彼此依赖的装备系统的数字映射系统
。
数字孪生技术帮助人们在新产品开发和系统调试的过程进行仿真
。
在智能制造的时代
、
在强调“快速响应”的时代
、
在工业互联网广泛应用的时代
、
在强调研发和服务的时代，这两种场景会越来越多，仿真可能会变得越来越重要
。
[0003]单包装线上需要多工位协同合作，多工位管理的目标包括提高产能利用率
、
降低生产成本
、
优化生产计划与排程
、
改善产品质量和确保操作安全等，为了实现这些目标，单包装线运行管理需要采取一系列管理策略
、
技术工具和方法，如采用数字孪生实时联动，通过有效的工厂运行管理，企业可以提高生产效率和盈利能力，增强竞争力，并满足日益变化的市场需求
。
而当下数字孪生仿真应用场景中几何模型缺乏语义化描述，即实体对象的数字孪生体并没有全属性要素构建，无法准确有效的通过虚拟模型反馈实体的多方面状态，且多工位上的多传感器数据普遍缺乏时序
、
位置属性，使得生产计划和资源调度的精度差
。

技术实现思路

[0004]解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法，解决了现有的视觉检测设备仅仅能够对包装外观进行检测，对于包装的体积以及重量分析还需要结合其他传感器进行分析的问题
。
[0006]技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法，包括以下步骤：
[0008]S1
：获取单包装线多工位上的各包装设备的设备实体数据，建立单包装线多工位在信息空间中的数字孪生模型，并建立各包装设备实体与数字孪生模型内的孪生设备之间的虚实映射关系；
[0009]S2
：对各包装设备标记为
N
，
N
为大于1的自然数；
[0010]S3
：通过多传感器获取包装设备的动作路径，将动作路径传输至数字孪生模型中，通过数字孪生模型对动作路径进行效率分析，得到实际动作效率；
[0011]S4
：对包装路径的动作路径进行分析，得到初始动作位置和末态动作位置，通过数字孪生模型对包装设备进行孪生模拟效率分析，得到模拟动作效率；
[0012]S5
：根据实际动作效率和模拟动作效率进行效率差分析，根据效率差分析结果在
数字孪生模型中生成减少误差的新动作路径，输出最小效率差前提下的新动作路径
。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，建单包装线多工位在信息空间中的数字孪生模型的方法如下：
[0014]Sa、
获取单包装线多工位上的各包装设备的设备实体数据，其中设备实体数据包括包装设备的位点信息和各包装设备型号；
[0015]Sb、
对设备实体数据进行量化分析，自设备实体数据中抽象出静态常量数据和动态变量数据，根据静态常量数据和动态变量数据构建数字孪生模型
。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，对物体实体数据进行量化分析的具体方法如下：
[0017]S
①
、
确定物体实体数据所包括的属性数据，其中属性数据包括设备位点的特征值数据集合以及设备型号特征值的数据集合；
[0018]S
②
、
针对设备型号特征值，获取各设备型号的动作数据，其动作数据包括额定的初始动作位置和额定的末态动作位置；
[0019]S
③
、
针对额定的初始动作位置和额定的末态动作位置提取对应的特征值数据，根据各个特征值数据的分布参数确定对动作数据进行调整，以使得调整后的动作数据在多个属性数据中的分布为正态分布
。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案，通过多传感器获取包装设备的动作路径的方式为在各包装设备的动作对象处设置位移传感器和红外摄像仪，通过位移传感器记录动作对象的位移数据，通过红外摄像仪记录动作对象的动作路径
。
[0021]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述
S3
中的实际动作效率
η
，其值按照以下公式计算：
[0022][0023]式中：
η
表示包装设备的实际动作效率；
[0024]Tja
和
Tjb
分别表示单包装线上多工位中第
j
个包装设备的动作开始时间和动作结束时间；
[0025](Xja,Yja)
和
(Xjb,Yjb)
分别表示单包装线上多工位中第
j
个包装设备的初始动作位置和末态动作位置；
[0026]M
表示当前时间
t
下单包装线上多工位的实际包装数量
。
[0027]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述
S4
中的模拟动作效率
θ
，其值按照以下公式计算：
[0028][0029]式中：
θ
表示包装设备的模拟动作效率；
[0030]Tja
和
Tjc
分别表示单包装线上多工位中第
j
个包装设备的动作开始时间和动作结束时间；
[0031](Xja,Yja)
和
(Xjc,Yjc)
分别表示单包装线上多工位中第
j
个包装设备的初始动作位置和末态动作位置；
[0032]L
表示当前时间
t
下单包装线上多工位的预设包装数量
。
[0033]作为本专利技术的一种优选技术方案，根据效率差分析结果在数字孪生模型中生成减少误差的新动作路径的具体方法如下：
[0034]S(1)、
采用前向学习算法对包装设备的动作路径历史数据进行学习，得出基于动作路径的隐马尔可夫模型参；
[0035]S(2)、
依据所建立的隐马尔可夫模型，将当前时间
t
下包装设备上动作对象的初始动作位置和理想状态下的末态动作位置作为模型输入进行求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：获取单包装线多工位上的各包装设备的设备实体数据，建立单包装线多工位在信息空间中的数字孪生模型，并建立各包装设备实体与数字孪生模型内的孪生设备之间的虚实映射关系；
S2
：对各包装设备标记为
N
，
N
为大于1的自然数；
S3
：通过多传感器获取包装设备的动作路径，将动作路径传输至数字孪生模型中，通过数字孪生模型对动作路径进行效率分析，得到实际动作效率；
S4
：对包装路径的动作路径进行分析，得到初始动作位置和末态动作位置，通过数字孪生模型对包装设备进行孪生模拟效率分析，得到模拟动作效率；
S5
：根据实际动作效率和模拟动作效率进行效率差分析，根据效率差分析结果在数字孪生模型中生成减少误差的新动作路径，输出最小效率差前提下的新动作路径
。2.
根据权利要求1所述的一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法，其特征在于：建单包装线多工位在信息空间中的数字孪生模型的方法如下：
Sa、
获取单包装线多工位上的各包装设备的设备实体数据，其中设备实体数据包括包装设备的位点信息和各包装设备型号；
Sb、
对设备实体数据进行量化分析，自设备实体数据中抽象出静态常量数据和动态变量数据，根据静态常量数据和动态变量数据构建数字孪生模型
。3.
根据权利要求2所述的一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法，其特征在于：对物体实体数据进行量化分析的具体方法如下：
S
①
、
确定物体实体数据所包括的属性数据，其中属性数据包括设备位点的特征值数据集合以及设备型号特征值的数据集合；
S
②
、
针对设备型号特征值，获取各设备型号的动作数据，其动作数据包括额定的初始动作位置和额定的末态动作位置；
S
③
、
针对额定的初始动作位置和额定的末态动作位置提取对应的特征值数据，根据各个特征值数据的分布参数确定对动作数据进行调整，以使得调整后的动作数据在多个属性数据中的分布为正态分布
。4.
根据权利要求1所述的一种数字孪生驱动的单包装线多工位联动方法，其特征在于：通过多传感器获取包装设备的动作路径的方式为在各包装设备的动作对象处设置位移传感器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡引娣，
申请(专利权)人：江苏寰科智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：