CN112446104A - 真实设备与其数字孪生之间的偏差的识别 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的方法和装置、以及包括该装置的自动化设备。传感器单元固定在加工材料体处并与加工材料体一起穿过自动化设备。在此，传感器单元连续记录至少一个测量量。将已记录的测量量的时间曲线与相应的模拟测量量的时间曲线比较。如果在这些时间曲线之间有偏差，则识别自动化设备中偏差出现的地点。

Description

真实设备与其数字孪生之间的偏差的识别

技术领域

本发明涉及用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的方法和装置、以及包括该装置的自动化设备。

背景技术

自动化技术尤其涉及在机械和电气工程的领域中的设备构造。自动化技术被应用以使机器、设备或技术系统中的技术流程自动化，并因此制造自动化设备。在自动化设备中使用不同的实施加工(例如制造加工或方法)的执行器。这些执行器由自动化设备的控制器控制，其中控制器通过传感器获得关于加工或设备状态的信息。

自动化设备越独立于人的干预，其自动化程度就越高。除了将人从改进质量的危险、辛苦或流水线工作中解放之外，自动化还用于提高自动化设备的性能。此外通过自动化可以降低人力成本。这里人的活动被显著精简为消除干扰、供应材料、运输成品、保养以及相似的工作。

自动化功能的设计和实施以及自动化设备的投产强烈地受方法引导。大多数开发的方法和解决方案是真实物理系统(自动化设备)的(抽象)模块化的结果。在此经常借助于计算机支持的虚拟成像或模块(所谓的数字孪生)对物理系统建模。基于这种数字孪生，可以因此开发用于设计和运行不同自动化功能的、基于知识的方法。通过基于知识的方法，然后产生例如包括由模块支持的控制和调节的自动化设备。

因此，借助于数字孪生实现生产设备的设计。在将数字孪生转变为真实自动化设备时会出现偏差。这种偏差可以例如由当地条件或不准确的安装参数导致。不(手动)升级数字孪生的真实设备的扩展和改造也导致数字孪生与真实自动化设备之间的偏差。即使在自动化设备运行时制造设备的与真实自动化设备比较的数字孪生存在，在真实自动化设备的运行中，在真实自动化设备处也会发生改变(例如优化、增加或减少部件)。因此，在运行一段时间后不再知道或不能理解数字孪生在多大程度上仍准确反映真实设备。

这导致了显著的人工耗费。例如，模拟专家必须通过亲临现场和/或通过与设备运行者沟通来搞明白真实自动化设备与数字孪生之间的一致性。

此外，可以借助激光扫描仪、无人机飞越或室内安装的相机来实现真实自动化设备的3D(三维)扫描。能够由3D扫描来计算真实自动化设备的2D(二维)或3D CAD(计算机辅助设计)模块。这些模块可以利用与数字孪生一致的2D/3D CAD模块(例如设备布局)由模拟专家手动比较。此外，可以借助于摄像机完成对自动化设备部件的真实移动的记录。然后可以在数字孪生中通过图像识别来实现移动识别。在上述两种情况下存在的问题是，自动化设备的元件通常拥有工作空间外壳，和/或不能从外部进入特定区域，从而不能看到元件内部并且不能观察准确的布置或过程。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的方法和用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的装置、以及包括该装置的自动化设备，解决或者至少部分限制该问题。

根据本发明的第一方面，用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的方法包括以下步骤：

a)将传感器单元固定在加工材料体处。

b)在由自动化设备对已固定有传感器单元的加工材料体进行加工期间，通过传感器单元连续记录至少一个测量量。

c)将至少一个已记录的测量量的时间曲线与利用数字孪生模拟的至少一个相应的模拟测量量的时间曲线相比较。

d)如果在至少一个已记录的测量量的时间曲线与至少一个相应的模拟测量量的时间曲线与之间有偏差，则识别自动化设备中的地点，在该地点处存在至少一个已记录的测量量与至少一个相应的模拟测量量之间的偏差。

根据本发明的第二方面，用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的装置被设计用于执行根据本发明的第一方面的方法。该装置包括传感器单元和控制单元。该传感器单元被设计成固定在加工材料体处。该传感器单元还被设计用于在由自动化设备对已固定有传感器单元的加工材料体进行加工期间连续记录至少一个测量量。控制单元被设计用于，将至少一个已记录的测量量的时间曲线与利用数字孪生模拟的至少一个相应的模拟测量量的时间曲线相比较。控制单元还被设计用于，如果在至少一个已记录的测量量的时间曲线与至少一个相应的模拟测量量的时间曲线与之间有偏差，则识别自动化设备中的地点，在该地点处存在至少一个已记录的测量量与至少一个相应的模拟测量量之间的偏差。

根据本发明的第三方面，自动化设备包括根据本发明的第二方面的装置。

在本发明的上下文中，术语“连续”被理解为在预定时间点并且尤其分别在预定时段后。因此，连续执行的步骤被理解为在特定的预定时间点或者分别在预定时段后执行的步骤。

加工材料体尤其可以是工件，例如毛坯(例如板坯等)。加工材料体也可以是材料流，例如粉末状材料的连续流。

传感器单元能够通过力配合、形状配合和/或材料配合固定在加工材料体处。此外，传感器单元能够可拆卸或不可拆卸地固定在加工材料体处。传感器单元例如可以包括磁性固定件(永磁体、电磁体等)，传感器单元借助于磁性固定件可拆卸地固定在磁性加工材料体(例如磁性金属块)处。传感器单元还可以包括粘接位置(例如粘接条)并且因此借助于粘接(根据粘接材料的类型可拆卸或不可拆卸地)安装在加工材料体处。还可以通过拧紧将传感器单元固定在加工材料体处。根据本发明还将“固定”理解为将传感器单元置入材料流中，以使传感器单元由材料流携带或与材料流共同移动。

固定在加工材料体处的传感器单元连续记录测量量。这里传感器单元连续确定测量量并将其储存，从而在加工结束后得到在由自动化设备加工具有固定的传感器单元的加工材料体期间的测量量的时间曲线。在此，传感器单元与加工材料体一起穿过自动化设备并可以“从内部”观察加工尺寸和参数、以及自动化设备的元件的布置。因此，由传感器单元以连续记录的至少一个测量量的形式确定从外部看不到的、自动化设备的元件的加工和布置。

在此，测量量可以是例如物理量(例如温度、压力、加速度等)、在传感器单元穿过自动化设备期间自动化设备中的传感器单元的位置等等。为此，传感器单元可以具有能检测物理量的、合适的传感器元件或测量探测器。此外，传感器单元可以具有存储器单元和/或通信单元，在该存储器单元中可以缓存至少一个测量量，通过该通信单元能将至少一个测量量的时间曲线发送到控制单元。

将由传感器单元记录的至少一个(真实)测量量的时间曲线与至少一个相应的模拟测量量的时间曲线比较。至少一个相应的模拟测量量的时间曲线由数字孪生模拟或在模拟自动化设备运行期间从数字孪生读出。自动化设备的数字孪生是自动化设备的计算机支持的模拟模块。该模块由真实自动化设备的硬件在环(HiL)的模拟组成并且可以包括不同模拟模块的耦联(例如利用运动学模拟的3D机械结构和传感器/执行器功能、详细的物理模拟等)。

首先检测已记录的至少一个(真实)测量量的时间曲线与至少一个相应的模拟测量量的时间曲线之间是否存在偏差。为此，在时间曲线的每个时间点将已记录的测量值与相应的模拟的测量值相比较。通过将真实传感器单元的测量值与虚拟传感器单元的测量值相比较，可以自动识别出在真实自动化设备与数字孪生在时间曲线方面的差异。在这些部位或这些时间点存在真实自动化设备与数字孪生之间的偏差。

如果在至少一个已记录的测量量的时间曲线与至少一个相应的模拟测量量的时间曲线之间存在偏差，则识别自动化设备中的数字孪生的偏差出现的地点。例如可以经过一个运行时间来识别该地点。为此确定：在时间曲线中的、至少一个已记录的测量量出现偏差的时间点，具有固定的传感器单元的加工材料体在自动化设备中前进了多远。因此，例如在加工材料体在自动化设备中的推进速度恒定的情况下，利用一个直至偏差出现的运行时间和恒定速度通过乘法能够识别偏差出现的地点。

一旦识别了出现偏差的地点，则可以在自动化设备中的该地点处寻找偏差的原因，并且将自动化设备匹配数字孪生，或反之亦然。

数字孪生可以在单独的计算机系统中实施，并且控制单元可以经由无线或有线接口与数字孪生连接。可替换地，控制单元和数字孪生可以在同一计算机系统上实现。

通过本发明，可以在每个时间点安全地自动检查：真实自动化设备是否与数字孪生适配。此外，如果不是这种情况，则能自动识别偏差存在于哪个部位并将其相应排除。这减少了将所述偏差找到并排除的耗费和时间。

根据本发明的改进方案，该方法还包括步骤：

i1)在数字孪生内为在虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模。

i2)模拟至少一个相应的测量量，其中，在由数字孪生对具有虚拟传感器单元的虚拟加工材料体进行加工期间，通过虚拟传感器单元记录至少一个相应的测量量。

根据本发明的另一改进方案，控制单元被设计成与数字孪生通信连接。该通信单元还被设计用于在数字孪生内为在虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模。此外，控制单元被设计用于模拟至少一个相应的测量量。在此，在由数字孪生对具有虚拟传感器单元的虚拟加工材料体进行加工期间，通过虚拟传感器单元记录至少一个相应的测量量。

通过对在数字孪生中与真实传感器单元对应的虚拟传感器单元建模，至少一个相应的模拟测量量的时间曲线由数字孪生来模拟。类似于真实传感器单元，虚拟传感器单元与具有虚拟加工材料体一起(换句话说“安装在虚拟加工材料体处”)被输送通过数字孪生，从而在加工数字加工材料体期间使虚拟传感器单元与真实传感器单元类似地穿过数字孪生。在此，虚拟传感器单元连续记录至少一个相应的模拟测量量。

通过借助于虚拟传感器单元模拟至少一个相应的模拟测量量来确保相应的模拟测量量完全对应于真实测量量。此外，这种模拟提供了一种特别简单和高效的、产生至少一个相应的模拟测量量的方式。

根据本发明的改进方案，通过传感器单元将传感器单元的至少一个位置作为测量量来记录。可选地，还通过虚拟传感器单元将虚拟传感器单元的至少一个虚拟位置作为相应的模拟测量量来记录。这里基于已记录的位置通过评估传感器单元的轨迹来识别至少一个已记录的测量量与至少一个相应的模拟测量量之间的偏差出现的地点。可选地，通过基于已记录的位置评估传感器单元的轨迹，并且通过基于模拟的虚拟位置评估虚拟传感器单元的虚拟轨迹，识别至少一个已记录的测量量与至少一个相应的模拟测量量之间的偏差出现的地点。

根据本发明的另一改进方案，传感器单元被设计用于将传感器单元的位置作为测量量来记录。

传感器单元在其在加工其所处的加工材料体时穿过自动化设备期间检测其在自动化设备中的位置。传感器单元为此能包括GPS(全球定位系统)传感器和/或至少一个加速度传感器和/或光学传感器元件(例如相机、光学标记)，从该加速度传感器检测的加速度值推导出位置的时间曲线。

位置的时间曲线给出(真实)传感器单元沿着自动化设备的(真实)轨迹。可选地，虚拟传感器可以类似地记录其在数字孪生中的虚拟位置。虚拟位置的时间曲线给出虚拟传感器单元沿着数字孪生的虚拟轨迹。

能够由(真实)轨迹推导出至少一个已记录的测量量(在此是真实传感器单元的位置)与至少一个相应的模拟测量量(在此是模拟的位置)之间偏差产生的地点。为此比较：记录的(真实)位置在时间曲线中的哪个时间点与相应模拟测量量或模拟的位置不对应一致。

如果虚拟传感器单元也投入使用并且模拟了虚拟传感器单元的虚拟位置和由此推导的虚拟轨迹，则将真实轨迹与虚拟轨迹比较，以识别真实传感器单元的位置与虚拟传感器单元的虚拟位置之间的偏差出现的地点。为此可以使用两个轨迹的比较功能。

通过将真实传感器单元的位置或轨迹与虚拟传感器单元的模拟位置或虚拟轨迹比较，可以自动识别自动化设备的元件的布置与数字孪生中相应元件的偏差并且自动识别该偏差的地点。

根据本发明的改进方案，步骤b)、步骤i2)和步骤c)同时实时地执行。

根据另一改进方案，传感器单元与控制单元通信连接。传感器单元还被设计用于将至少一个已记录的物理量实时地传输至控制单元。

在为自动化设备供应具有安装传感器单元的加工材料体的同时启动使用数字孪生的模拟，以使虚拟传感器单元与(真实)传感器单元穿过自动化设备一样地穿过数字孪生。这里(真实)传感器单元与虚拟传感器单元同时开始穿过，但如果真实自动化设备与数字孪生之间存在偏差，则(真实)传感器单元的穿过和虚拟传感器单元的穿过会在不同的时间点结束。

可以在展示设备(例如显示器)上为使用者(例如模拟专家)实时展示至少一个已记录的测量量(这里例如是位置和/或至少一个其他物理量)、和/或其时间曲线(这里例如是至少一个其他物理量的轨迹和/或时间曲线)、连同至少一个相应的模拟测量值(这里例如是虚拟位置和/或至少一个其他相应的模拟物理量)、和/或其时间曲线(这里例如是至少一个其他相应的模拟物理量的虚拟轨迹和/或时间曲线)。

在传感器单元和虚拟传感器单元穿过自动化设备以及穿过数字孪生穿越的同时，将至少一个已记录的测量值的时间曲线与至少一个相应的模拟测量值的时间曲线比较。这里可以在展示设备上为使用者实时展示自动化设备和/或数字孪生中的偏差及其地点。

由此可以对自动化设备与其数字孪生的偏差进行即时评估，这有助于特别快地识别和消除偏差。此外，使用者(模拟专家)可以即时确定：每个地点的时间曲线是否是实际的。

根据本发明的一个改进方案，传感器单元将温度、压力、加速度、速度、光强度、声压和/或图像作为测量量来记录，并且可选的虚拟传感器单元将温度、压力、加速度、速度、光强度、声压和/或图像作为相应的模拟测量量来记录。

根据另一改进方案，传感器单元被设计用于将温度、压力、加速度、速度、光强度、声压和/或图像作为测量量来记录。

真实自动化设备与数字孪生之间的比较的质量可以通过检测(除了位置外)多个测量量得到进一步改善。在数字孪生中可以在特定地点识别特别的特征。例如，如果在自动化设备和数字孪生中的地点进行铣加工，可以经由数字孪生的模拟参数(例如刀具数量和铣床转速)确定特征频率。这可以作为该地点的期望值被储存。如果在该处实际记录的声压的频率有偏差，则可以确定该地点的偏差(例如铣加工移到自动化设备中的另一处)。

因此提高了对出现偏差的地点的识别的说服力和准确性。

根据本发明的改进方案，该方法还包括以下初始步骤：

j1)在数字孪生内为在虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模，其中，虚拟传感器单元具有能参数化的传感器几何量，传感器几何量记录部位的相对位置，在该部位处由传感器几何量检测物理量。

j2)模拟至少一个相应的测量量，其中，在由数字孪生对具有虚拟传感器单元的虚拟加工材料体进行加工期间，通过具有能参数化的传感器几何量的虚拟传感器单元来记录至少一个相应的测量量和相对位置。

j3)根据已记录的相对位置来提供传感器单元。

根据本发明的另一改进方案，按照步骤j1)至步骤j3)来提供传感器单元。

在模拟中围绕虚拟传感器单元设置能参数化的传感器几何量。传感器几何量的目的在于，利用数字孪生进行模拟时识别所有元件和/或元件的物理量，该物理量在穿过时接触传感器几何体，或在传感器几何体的部位处检测其物理量(例如光栅的光辐射线)。将元件接触传感器几何体和/或用于识别物理量的、得出的部位与相应的物理量并行记录。

根据已记录的部位来制造和提供真实传感器单元，在模拟中识别的物理量与真实传感器单元必须能被容纳在真实自动化设备中。因此，可以在传感器单元处尝试识别例如光栅在特定高度上的光信号。

以该方式能提供用于记录期望的测量量的、最优设计的真实传感器单元。这提高了识别自动化设备与数字孪生之间的偏差的可靠性和准确性。

接下来参照附图更详细地阐述本发明以及技术领域。要注意的是，本发明不应局限于所示实施例。只要未明确以其他方式表示，尤其可以提取在附图中解释的事实的各方面并将其与本说明书和/或附图的组成部分和知识结合。尤其要注意的是，附图以及尤其所示的大小关系仅为示意性的。相同的参考标记代表相同的对象，从而必要时能够考虑其他附图的解释。

附图说明

图1示出用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的方法的流程示意图；

图2示出沿着自动化设备的真实轨迹和沿着自动化设备的数字孪生的虚拟轨迹的示意图；

图3示出自动化设备的示意图，其具有用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的装置。

具体实施方式

在图1中示意性地示出用于确定自动化设备与该自动化设备的数字孪生之间的偏差的方法。该方法包括以下步骤：a)固定1传感器单元，b)连续记录2至少一个测量量，c)比较3，d)识别4地点，i1)对虚拟传感器单元建模5，以及i2)模拟6。该方法可选地还包括初始化步骤：j1)对虚拟传感器单元建模l1，j2)模拟l2，以及j3)提供l3传感器单元。

在步骤a)中，将传感器单元固定在加工材料体处。这里传感器单元包括：位置传感器(例如呈用于三个空间方向的三个加速度传感器的形式)，温度传感器(例如高温计)，以及光传感器(光电探测器，例如光电二极管)。传感器单元还包括：用于将已记录的测量量缓存的存储器单元(例如磁性存储模块)，传输已记录的测量量的通信单元，以及呈永磁体形式的固定件。加工材料体是呈磁性金属块形式的工件。传感器单元借助于永磁体固定在工件处。

在步骤b)中，实时记录传感器单元的测量量(在三个空间方向上)的位置、温度和光强度。这里连续确定位置、温度和光强度并将其缓存在存储器模块中。由此记录了三个测量量的时间曲线。这三个测量量或者可以由通信单元实时传输或者可以将时间曲线从存储器模块随后通过通信模块传输或者经由其读出。在传感器单元与工件通过自动化设备移动期间连续实时记录这三个测量量的位置、温度和光强度。

在步骤i1)中，在数字孪生内为在虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模。为虚拟传感器单元建模使其可以像真实传感器单元一样在模拟自动化设备的运行期间记录相同的(虚拟)测量量。

步骤i2)与步骤b)同时执行，但可以早于其或晚于其结束，这里步骤i2)与步骤b)同时开始，但是早于其结束。在步骤i2)中实时模拟三个相应的模拟测量量的虚拟位置、虚拟温度和虚拟光强度。在通过数字孪生移动虚拟加工材料体与虚拟传感器单元期间实时记录三个相应的模拟测量量。这里例如具有安装的虚拟传感器单元的虚拟加工材料体的通过数字孪生的加工比具有安装的虚拟传感器单元的真实工件的通过真实自动化设备的加工更早结束。

步骤c)与步骤b)和i2)同时执行，其中步骤c)的持续时间与步骤b)和步骤i2)中较长的一个相同。这里步骤c)例如与步骤b)持续时间相同。在步骤c)中将已记录的测量值和相应的模拟测量值或它们的时间曲线实时相互比较。

在步骤d)中，如果在已记录的测量值与相应的模拟测量值之间有偏差，则识别自动化设备中偏差出现的地点。对此在一个时间点识别出真实传感器单元的位置，在该时间点记录的位置与虚拟位置和/或记录的温度与虚拟温度和/或记录的光强度与虚拟光强度之间出现偏差。传感器单元的位置对应于找到的偏差地点。

在可选步骤j1)中，在模拟中围绕虚拟传感器单元设置能参数化的传感器几何量。传感器几何量的目的在于在可选步骤j2)中在利用数字孪生进行模拟时识别所有元件和/或元件的物理量，该物理量在穿过时接触传感器几何体或在传感器几何体的位置被检测。将元件接触传感器几何体和/或用于识别物理量的、得出的部位与相应的物理量并行记录。

在可选步骤j3)中，根据已记录的部位来构造和提供真实传感器单元，从而必须能够容纳在模拟中识别出的真实自动化设备中的物理量和真实传感器单元。

在图2中示意性地示出沿着自动化设备100的真实轨迹101和沿着自动化设备100的数字孪生200的虚拟轨迹201。这里真实自动化设备100具有模块102、103和104。数字孪生具有虚拟模块202、203和204。

在真实传感器单元穿过自动化设备100期间，根据在步骤b)中记录的真实传感器单元的位置来生成作为时间曲线的真实轨迹101。在虚拟传感器单元穿过数字孪生期间，根据在步骤i2)中模拟的虚拟传感器单元的虚拟位置来生成作为时间曲线的虚拟轨迹201。在此，模块104在自动化设备100中的设置偏离相应的虚拟模块204在数字孪生200中的设置。虚拟传感器单元在数字孪生200中从虚拟模块202到虚拟模块204穿过的路程比真实传感器单元在自动化设备100中从模块102到模块104的路程短。原因可能在于，在自动化设备100中在安装或改装时模块104设置在与数字孪生200中与原本位置不同的位置。

在步骤c)中，将真实轨迹101和虚拟轨迹201相互比较。在自动化设备100中的模块104的设置与在数字孪生中的虚拟模块204的设置(通过虚线示出)的偏差通过真实轨迹101和虚拟201的比较即时可见。以类似的方法可以记录其他测量量的偏差的时间曲线并识别其地点。如果例如两个地点的温度分别偏离相应的模拟虚拟温度，使得在第一偏差的地点记录了实际上在第二偏差的地点期望的温度，并且反之亦然，则两个模块(例如第一热量处理单元和第二热量处理单元)很可能已交换或有其他设置。

在图3中示意性地示出具有用于确定自动化设备100和自动化设备100的数字孪生200之间的偏差的装置110的自动化设备100。装置110设计用于执行图1的方法。为此，装置110包括传感器单元111和控制单元112。传感器单元111设计为固定在加工材料体处，其在这里是呈磁性金属块形式的工件。为此，传感器单元111具有永磁体形式的固定机构。传感器单元111还设计为在加工材料体与固定的传感器单元111由自动化设备100加工期间连续记录三个测量量，即三个空间方向上的位置、温度和光强度。传感器单元111为此具有三个加速度传感器(即每个空间方向各有一个)、温度传感器(高温计)和光传感器(光电探测器，例如光电二极管)。传感器单元111还包括通信单元，通过通信单元能够实时把三个已记录的测量量例如经由无线电连接传输至控制单元112。

这里按照根据图1的方法的步骤j1)到j3)来提供传感器单元111。

控制单元112通信连接到数字孪生200和传感器单元111。这里在自动化设备的计算机系统上实施控制单元112与数字孪生200。控制单元112设计为在数字孪生200内对虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模并模拟三个相应的测量量，即虚拟位置、虚拟温度和虚拟光强度。在虚拟加工材料体与虚拟传感器单元由数字孪生200加工期间，三个相应的测量量由虚拟传感器单元记录。控制单元112还设计为将三个已记录的测量量(位置、温度、光强度)的时间曲线与用数字孪生200模拟的三个相应的模拟测量量(即虚拟位置、虚拟温度和虚拟光强度)的时间曲线比较。控制单元112还设计为，如果三个已记录的测量量中的至少一个的时间曲线与相应的模拟测量量的时间曲线有偏差，则识别自动化设备100的地点，三个已记录的测量量中的至少一个的时间曲线与相应的模拟测量量的时间曲线之间的偏差位于该地点。

虽然这里示出并描述了特殊实施方式，但对于专业人员来说很明显有多个替代和/或同等实施方案。值得注意的是，示例设计方案或实施方式仅为示例，并且不以任何方式限制保护范围、可用性或结构。前述摘要和详细说明还为专业人员提供了实施至少一个优选实施方式的充分提示，其中应理解为，在示例设计方案中描述的元件的功能和设置中的不同改变不能从同等应用领域得出。一般该申请意图覆盖对这里讨论的特殊实施方式的所有适应和变型方案。

在前述详细说明书中在一个或多个示例中总结了不同的特征，以使公开保持清楚。应理解，上述说明书应为解释性的而不是限制性的。其应覆盖可能涵盖在本发明中的替代方案、变化方案以及类似方案。在学习上述公开时，很多其他示例对专业人员是显而易见的。

为了能够充分理解本发明，使用在前述公开中已经应用的特殊专门术语。但是鉴于特殊性，对专业人员显而易见的是特殊细节对使用该发明不是必需的。因此出于说明和描述目的示出本发明的特殊实施方式。其意图不在于穷尽或以上述精确实施方式来限制本发明；在上述教导方面很多修改和变型方案明显是可能的。选择并描述实施方式，以最好地解释本发明的原则和其实际应用，并因此允许其他专业人员最好地应用本发明并且具有不同修改的实施方式以及对于相应应用适合的方案。在整个说明书中，术语“包括”和“其中”与相应的术语“包含”或“在其中”类似地应用。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅作为标记使用并且不意图用于物体的数字要求或预先给出特定的排序。在本发明的上下文中，连接术语“或者”应作为包括“和/或”理解并且不能仅作“要么...要么”理解。

Claims (13)

1.一种用于确定自动化设备(100)与所述自动化设备(100)的数字孪生(200)之间的偏差的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将传感器单元(111)固定(1)在加工材料体处；

b)在由所述自动化设备(100)对已固定有所述传感器单元(111)的所述加工材料体进行加工期间，通过所述传感器单元(111)连续记录(2)至少一个测量量；

c)将至少一个已记录的测量量的时间曲线与利用所述数字孪生(200)模拟的至少一个相应的模拟测量量的时间曲线相比较(3)，并且

d)如果在至少一个所述已记录的测量量的时间曲线与至少一个所述相应的模拟测量量的时间曲线与之间有偏差，则识别(4)所述自动化设备(100)中的地点，在该地点处存在至少一个所述已记录的测量量与至少一个所述相应的模拟测量量之间的偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

i1)在所述数字孪生(200)内为在虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模(5)；并且

i2)模拟(6)至少一个相应的测量量，其中，在由所述数字孪生(200)对具有所述虚拟传感器单元的所述虚拟加工材料体进行加工期间，通过所述虚拟传感器单元记录至少一个所述相应的测量量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述传感器单元(111)将所述传感器单元(111)的至少一个位置作为测量量来记录，并且在引用权利要求2的情况下通过所述虚拟传感器单元将所述虚拟传感器单元的至少一个虚拟位置作为相应的模拟测量量来记录，并且其中，通过评估所述自动化设备(100)的轨迹(101)，基于已记录的所述位置来识别至少一个所述已记录的测量量与至少一个所述相应的模拟测量量之间的偏差出现的地点，并且在引用权利要求2的情况下基于模拟的虚拟位置来识别所述虚拟传感器单元的虚拟轨迹(201)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，步骤b)、步骤i2)和步骤c)同时实时地执行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传感器单元(111)将温度、压力、加速度、速度、光强度、声压和/或图像作为测量量来记录，并且在直接或间接地引用权利要求2的情况下，所述虚拟传感器单元将温度、压力、加速度、速度、光强度、声压和/或图像作为相应的模拟测量量来记录。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括以下初始步骤：

j1)在所述数字孪生(200)内为在虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模(11)，其中，所述虚拟传感器单元具有能参数化的传感器几何量，所述传感器几何量记录部位的相对位置，在该部位处由所述传感器几何量检测物理量；

j2)模拟(12)至少一个相应的测量量，其中，在由所述数字孪生(200)对具有所述虚拟传感器单元的所述虚拟加工材料体进行加工期间，通过具有能参数化的传感器几何量的所述虚拟传感器单元来记录至少一个所述相应的测量量和所述相对位置；

j3)根据已记录的所述相对位置来提供(13)所述传感器单元(111)。

7.一种用于确定自动化设备(100)与所述自动化设备(100)的数字孪生(200)之间的偏差的装置(110)，所述装置被设计用于执行根据权利要求1所述的方法，所述装置包括：

传感器单元(111)，所述传感器单元被设计成固定在所述加工材料体处，并且所述传感器单元被设计用于在由所述自动化设备(100)对已固定有所述传感器单元(111)的所述加工材料体进行加工期间连续记录至少一个测量量；

控制单元(112)，所述控制单元被设计用于，将至少一个已记录的测量量的时间曲线与利用所述数字孪生(200)模拟的至少一个相应的模拟测量量的时间曲线相比较，并且如果在至少一个所述已记录的测量量的时间曲线与至少一个所述相应的模拟测量量的时间曲线与之间有偏差，则识别所述自动化设备(100)中的地点，在该地点处存在至少一个所述已记录的测量量与至少一个所述相应的模拟测量量之间的偏差。

8.根据权利要求7所述的装置(110)，所述装置还被设计用于执行根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制单元(112)被设计成与所述数字孪生(200)通信连接，还在所述数字孪生(200)内为在虚拟加工材料体处的虚拟传感器单元建模，并且模拟至少一个相应的测量量，其中，在由所述数字孪生(200)对具有所述虚拟传感器单元的所述虚拟加工材料体进行加工期间，通过所述虚拟传感器单元记录至少一个所述相应的测量量。

9.根据权利要求7或8所述的装置(110)，所述装置还被设计用于执行根据权利要求3所述的方法，其中，所述传感器单元(111)被设计用于将所述传感器单元(111)的位置作为测量量来记录。

10.根据权利要求9所述的装置(110)，所述装置还被设计用于执行根据权利要求4所述的方法，其中，所述传感器单元(111)与所述控制单元(112)通信连接，并且所述传感器单元被设计用于将至少一个已记录的物理量实时地传输至所述控制单元(112)。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置(110)，所述装置还被设计用于执行根据权利要求5所述的方法，其中，所述传感器单元(111)被设计用于将温度、压力、加速度、速度、光强度、声压和/或图像作为测量量来记录。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(110)，其中，根据权利要求6的方法的步骤j1)至步骤j3)来提供所述传感器单元。

13.一种自动化设备(100)，包括根据权利要求7至12中任一项所述的装置(110)。

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