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专利号: 2020109148175
申请人: 江西农业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于数字孪生的零件-工艺-设备关联关系拓扑视图生成方法,其特征在于,首先构建物理空间工厂端、物理空间客户端、虚拟空间、实时数据库及管理系统,而后根据实时获取的孪生数据以及零件、工艺、设备间的关联关系由管理系统生成面向不同对象的可视化管理视图,具体步骤如下:

1)获取基于数字孪生的生产过程实时信息

物理空间工厂端包括工厂原材料、仓库、零件、工作人员、设备的库存信息,设备与工作人员的状态信息,当前的生产计划信息,生产过程中设备故障、插单生产零件的信息,并将获取的实时信息输入至实时数据库保存;

物理空间客户端包括客户及客户购买的产品,客户提出的相关产品需求信息,客户对已购买产品的售后需求信息,并将获取的实时信息存储在实时数据库中;

2)对获取的信息进行数字化处理

虚拟空间用于对物理空间工厂端和物理空间客户端获取的信息进行数字化处理,并建立有零部件的属性模型、关系模型、三维模型;同时虚拟空间还建立有为生产管理过程作出决策的检索模型与生产调度模型,并将决策信息反作用至物理空间工厂端;

3)实时调用参数生成面向不同对象的可视化管理视图

实时数据库用于对整个生产管理工程中所需要的实时数据与孪生数据进行储存,并供物理空间工厂端、物理空间客户端、虚拟空间、管理系统按需调用;

管理系统调用实时数据库的实时数据,为不同对象提供不同类型的可视化交互管理界面,生成可视化的零件-工艺-设备关联关系拓扑视图,同时提供检索功能,并将检索结果存入实时数据库中;

在上述所有步骤中,物理空间与虚拟空间实时交互产生的各项数据,均需及时地在可视化管理视图中进行更新,进而保证所展示信息的时效性。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的零件-工艺-设备关联关系拓扑视图生成方法,其特征在于,步骤3)中,所述生成面向不同对象的可视化管理视图,具体流程如下:步骤a:对零件-工艺-设备关联关系建模

由数组表达式对零件、工艺以及设备间的关联状态进行表达建模,该数组表达式包括零件、工艺、设备及零件的加工特征、加工特征在加工设备上的耗时;

步骤b:构建零件-工艺-设备之间两两关联关系矩阵

根据步骤a)构建的零件-工艺-设备关联关系模型对零件、工艺、设备之间有无关联进行定义,存在关联即将矩阵对应的元素记为1,不存在关联即将其记为0;只要零件存在某种加工工艺,则在对应矩阵中记该零件与工艺对应的元素值为1,反之则为0;同理只要某工艺能在某机床上加工,则在对应矩阵中记该工艺与设备对应的元素值为1,反之则为0;只要某零件需要在某机床上加工,则在对应矩阵中记该零件与设备对应的元素值为1;反之则为0;

步骤c:构建零件-工艺-设备关联关系邻接矩阵

在步骤b)构建的零件-工艺-设备之间两两关联关系矩阵基础上将零件与设备间的关联关系去掉,构建以工艺为纽带达到建立零件与设备间联系的零件-工艺-设备关联关系邻接矩阵;

步骤d:生成零件-工艺-设备关联关系拓扑视图

根据步骤c)构建的零件-工艺-设备关联关系邻接矩阵,生成零件-工艺-设备关联关系拓扑视图,同时分别为零件、工艺、设备设置标志符,通过标志符使零件、工艺、设备能以不同的节点形状在拓扑视图中显示,并在各节点显示名称标签;

步骤e:基于广度优先遍历算法生成面向不同对象的拓扑子图

在步骤d)基础上,根据某一工作时间区间内生产过程所涉及的零件对生成的零件-工艺-设备关联关系拓扑视图规模进行缩减,同时基于广度优先遍历算法生成面向不同对象的零件-工艺-设备关联关系拓扑子视图。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的零件-工艺-设备关联关系拓扑视图生成方法,其特征在于,步骤e)中,所述零件-工艺-设备关联关系拓扑子视图生成步骤如下:定位到需要查看分析的零件并将其作为出发节点,进行广度优先遍历寻找与其存在关联的邻层节点,再根据邻层节点继续遍历至下一层节点,最终完成遍历得到规模缩减后的零件-工艺-设备关联关系拓扑子视图,并核对零件-工艺-设备关联关系拓扑子视图中的关联关系同时剔除冗余路径。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的零件-工艺-设备关联关系拓扑视图生成方法,其特征在于,所述生成的零件-工艺-设备关联关系拓扑子视图包括面向零件的关联关系拓扑视图、面向工艺的关联关系拓扑视图、面向设备的关联关系拓扑视图三类可视化管理视图。

5.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的零件-工艺-设备关联关系拓扑视图生成方法,其特征在于,步骤a)中,所述数组表达式如下:P={Pi|i∈[1,I]}

Pi={(Aj,Tik,Ms,tiks)|j∈[1,J],k∈[1,K],s∈[1,S]}其中,Pi表示零件i,Aj表示工艺j,Ms表示设备s,Tik表示零件i的第k个加工特征,tiks表示零件i的第k个加工特征在设备s上的加工耗时。