1.一种基于数字孪生的连铸机通用零件在线监控与追溯方法,其特征在于:具体包括如下步骤:步骤1:构建体系框架;
步骤2:基于步骤1构件的体系框架,对连铸机设备进行数字孪生;
步骤3:基于步骤2所得结果,对通用零件进行三维可视化监控;
步骤4:基于步骤3中的三维可视化监控,对通用零件跟踪追溯。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的连铸机通用零件在线监控与追溯方法,其特征在于:所述步骤1的具体过程如下:体系框架包括物理层、传输层、模型层、数据层和应用层;
物理层:包括生产设备、感知设备两类物理实体设备,通过物联网实现物理实体设备之间的互联互通;
传输层:数据通过通讯网络传输至服务器数据中心;服务器端通过解析程序,将感知设备采集的数据转化为规范数据格式存储至服务器的数据库;
数据层:数据层包括孪生数据,孪生数据包含物理层设备数据、算法库、编码规则库数据,孪生数据按照数据来源可分为运行数据、产品数据、组装数据和其他数据;
模型层:对连铸机、扇形段、辊组设备实体镜像生成的三维孪生模型,按照连铸机装配层级划分为连铸机模型、扇形段模型、辊组模型;
应用层:利用三维孪生模型,基于WebGL技术实现Web端可视化展示,同时以孪生数据为基础,设计、实现基于Web的连铸机通用零件在线监控与追溯系统,该系统主要包含连铸机运行状态监测、通用零件在线监测、通用零件追溯功能模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的连铸机通用零件在线监控与追溯方法,其特征在于:所述步骤2的具体过程如下:连铸机设备的数字孪生是物理设备、三维孪生模型、信息系统与孪生数据的集成融合,物理设备与三维孪生模型通过信息系统和孪生数据,进行实时虚实映射;
采用三维模型轻量化技术实现基于Web的三维模型浏览与展示,无缝集成在Web信息系统;采用服务端数据实时推送技术,实现孪生数据与三维模型的融合与集成,完成物理设备、三维孪生模型、信息系统、孪生数据的集成融合,进而实现连铸机设备数字孪生。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的连铸机通用零件在线监控与追溯方法,其特征在于:所述步骤3的具体过程如下:以连铸机的三维孪生模型作为信息载体,实现连铸机运行状态与通用零件在线信息三维可视化监测,具体包括:设备运行状态监测:涉及连铸机工作运行中功率、电流、电压、温度、拉坯速度、板坯厚度的实时监测;
通用零件在线监测包括对通用零件安装连铸机时间、工作时长、实时过钢量及累计过钢量信息的实时监测。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的连铸机通用零件在线监控与追溯方法,其特征在于:所述步骤4的具体过程如下:对连铸机通用零件编码标和每个安装位置进行编码;建立每个装配过程中零部件与装配位置之间的关联映射关系,实现连铸机通用零件跟踪追溯。
6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的连铸机通用零件在线监控与追溯方法,其特征在于:所述步骤4中通用零件的跟踪追溯过程具体如下:辊组组装:将具有物理编码的芯轴、辊筒、轴承座按照装配约束组装成辊组,每个芯轴、辊筒、轴承座在辊组中的位置用有序集合G表示:G={p1,p2,p3,…,pm};
其中,集合元素p表示对应的零件及其编码信息,下标m为辊组对应装配位置编码的列编码;
框架组装:将辊组分别组装成内外弧框架,将每个辊组在框架中装配位置用有序集合K表示:K={g1,g2,…gn};
其中,集合元素g表示为辊组及其编码,n为辊组安装在框架组编码;
扇形段组装:框架进行组装成扇形段,弧框架在扇形段装配位置有序集合为S,表示为:S={k0,k1};
其中,集合元素k表示框架及其编码信息,k的下标对应内、外弧类型编码;
扇形段上机:扇形段安装在连铸机扇形段位置可以表示为有序集合C:C={S0,S1,S2,..SR};
其中,集合元素s表示扇形段及其编码信息,s下标对应扇形段位置编码;
通用零件跟踪追溯:通过装配位置集合信息,自上向下G→K→S→C的层次集合映射推理,可跟踪通用零件的安装、工作位置信息;自下向上C→S→K→G的层次集合映射推理,可以追溯连铸机每个位置上在线、历史安装的零件信息。