机床数字孪生系统

本发明属于数字孪生，具体涉及一种机床数字孪生系统。

背景技术：

1、数字孪生作为一种新型的智能制造技术，通过实现物理产品与数字孪生体之间的虚实交融，实现信息的全程可视化，保证信息的时效性以及反馈的及时性，被广泛利用于智能制造领域。

2、数控机床具有加工精度高、生产效率高、柔性化程度高、自动化程度高等优点，被广泛应用于工业各领域，有“工业母机”的美誉。在当今制造业朝着高端化、信息化、服务化、智能化方向不断发展的过程中，数控机床的复杂度和信息化程度不断提升，利用率不断增加，但机床监测效率低，故障率不断攀升。一旦机床发生故障，轻则导致零件的报废，重则导致企业生产的停滞，造成不可挽回的经济损失。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明目的在于提供一种机床数字孪生系统。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种机床数字孪生系统，包括：

4、机床；

5、数据采集模块，用于采集机床的静态属性数据和实时加工数据；

6、数据通讯模块，用于将采集到的静态属性数据和实时加工数据传输到数据处理模块；

7、数据处理模块，用于消除采集到的静态属性数据和实时加工数据中的噪声成分和冗余信息，并将处理后的静态属性数据和实时加工数据进行融合处理，将其按照部件分类并格式化变量类型及单位；

8、数字孪生模块，用于建立数字孪生模型，并将机床参数绑定到数字孪生模型。

9、优选地，机床数字孪生系统还包括：

10、数据存储模块，用于将处理后的静态属性数据和实时加工数据转换为设定格式存储至本地；

11、监控模块，用于从数据存储模块读取数据，并对读取的数据进行状态监控和预警分析；

12、可视化模块，用于显示数字孪生模型、状态监控结果和预警分析结果。

13、优选地，所述数据采集模块包括多个不同视角的图像采集单元，图像采集单元用于采集机床的图像信息，图像信息包括连续的视频帧，数据处理模块通过图像采集单元的图像进行异常分析，异常分析方法包括：对每相邻的两帧视频帧进行相似度计算处理，得到的相似度与预先设置的相似度阈值进行比较，若相似度小于相似度阈值则判定为待定异常帧；读取待定异常帧的拍摄时间，调取其他视角相同拍摄时间的视频帧，若调取的视频帧至少包括一个待定异常帧，则将待定异常帧判定为异常帧。

14、优选地，所述数据采集模块包括噪音采集单元，噪音采集单元用于采集机床的噪音信息，若噪音信息的分贝值大于预先设置的噪音分贝值，则采集噪音信息，数据处理模块通过噪音判定模型判断采集的噪音信息是否属于异常噪音。

15、优选地，所述数据采集模块包括电控单元和传感器。

16、优选地，所述传感器包括位置传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器和振动传感器。

17、优选地，所述电控单元和传感器通过导线与交换机相连，交换机与数据通讯模块相连，数据通讯模块为有线通讯模块和/或无线通讯模块。

18、本发明的有益效果为：

19、1.本发明所提供的机床数字孪生系统，可以实现了五轴数控机床加工过程和状态参数的绑定映射，形成五轴数控机床的数字孪生模型，可以动态、实时的反映五轴数控机床中设备的真实状态。

20、2.本发明所提供的机床数字孪生系统，通过在五轴数控机床的使用中引入数字孪生技术，对五轴数控机床的实时加工数据进行采集，根据实时加工数据进行预警分析，实现对可能发生故障的五轴数控机床进行预警分析结果输出，避免五轴数控机床重大故障的发生，提高了五轴数控机床运行整体性能。

技术特征：

1.一种机床数字孪生系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的机床数字孪生系统，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的机床数字孪生系统，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的机床数字孪生系统，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的机床数字孪生系统，其特征在于：所述数据采集模块包括多个不同视角的图像采集单元，图像采集单元用于采集机床的图像信息，图像信息包括连续的视频帧，数据处理模块通过图像采集单元的图像进行异常分析，异常分析方法包括：对每相邻的两帧视频帧进行相似度计算处理，得到的相似度与预先设置的相似度阈值进行比较，若相似度小于相似度阈值则判定为待定异常帧；读取待定异常帧的拍摄时间，调取其他视角相同拍摄时间的视频帧，若调取的视频帧至少包括一个待定异常帧，则将待定异常帧判定为异常帧。

6.根据权利要求1所述的机床数字孪生系统，其特征在于：所述数据采集模块包括噪音采集单元，噪音采集单元用于采集机床的噪音信息，若噪音信息的分贝值大于预先设置的噪音分贝值，则采集噪音信息，数据处理模块通过噪音判定模型判断采集的噪音信息是否属于异常噪音。

7.根据权利要求1所述的机床数字孪生系统，其特征在于：所述数据采集模块包括电控单元和传感器。

8.根据权利要求7所述的机床数字孪生系统，其特征在于：所述传感器包括位置传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器和振动传感器。

9.根据权利要求7所述的机床数字孪生系统，其特征在于：所述电控单元和传感器通过导线与交换机相连，交换机与数据通讯模块相连，数据通讯模块为有线通讯模块和/或无线通讯模块。

10.根据权利要求1所述的机床数字孪生系统，其特征在于：所述机床为五轴数控机床。

技术总结
本发明属于数字孪生技术领域，公开了一种机床数字孪生系统，包括：机床；数据采集模块，用于采集机床的静态属性数据和实时加工数据；数据通讯模块，用于将数据传输到数据处理模块；数据处理模块，用于消除采集到的数据中的噪声成分和冗余信息，并将处理后的数据进行融合处理，将其按照部件分类并格式化变量类型及单位；数字孪生模块，用于建立数字孪生模型，并将机床参数绑定到数字孪生模型。本发明所提供的机床数字孪生系统，可以实现了五轴数控机床加工过程和状态参数的绑定映射，形成五轴数控机床的数字孪生模型，可以动态、实时的反映五轴数控机床中设备的真实状态。

技术研发人员：洪建明,刘舒宇,周红海
受保护的技术使用者：深圳职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13