CN113946918A - 一种微组装产线布局及数字孪生管控方法 - Google Patents

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王亚松
邝小乐
许红祥
周慧敏
刘超
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Abstract

本发明提出了一种微组装产线布局及数字孪生管控方法，包括：根据工艺流程的约束条件布局微组装设备；根据数字孪生模型构建技术以及三维动态可视化技术，构建微组装数字孪生车间模型；以孪生数据实时互联技术为基础实现对微波组件微组装过程的孪生同步仿真与数据管控。本发明通过数字孪生控制系统将设备的运行数据、生产进度数据、质量数据和操作数据进行解析、储存，最终将这些数据与微波组件数字孪生模型和微组装设备的数字孪生模型进行关联映射，使之能够实现对微组装制造过程的精细化管控，避免微组装生产中数据信息反馈不及时，虚实不同步、虚实交互闭塞的问题。

Description

一种微组装产线布局及数字孪生管控方法
技术领域
本发明属于微纳电子器件技术领域，应用在微组装产线布局及数字孪生管控中。
背景技术
当前我国微组装产线数字孪生管控技术在国内还处于萌芽阶段，各科研院所还处于探索阶段，没有一套完善的微组装产线数字孪生管控系统，并且各科研院所研究的方向和采用的解决方案各不一致，影响微组装产线数字孪生管控技术的共同发展。北京机电研究所提出一种多级闭环协同运行的锻造智能管控平台，以环锻件热加工生产线中的先进成形装备、柔性物流设备和在线检测设备的互联互通为基础，形成工业网络环境下环锻件成形工艺设计、生产组织、过程控制和质量检测协同运行与管控体系。
现有的微组装产线数字孪生管控系统中，微组装硬件设备的物理层和仿真模拟层不能很好的实现数据实时同步和交互，需要研究微组装产线数字孪生管控系统，实现生产过程中的物料清单、生产信息、质量数据与模拟控制层的实时交互，达到对微组装产线的精细化管控。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种微组装产线布局及数字孪生管控方法。该方法可以实现对微组装制造过程的精细化管控，避免微组装产线中数据信息反馈不及时，虚实不同步、虚实交互闭塞的问题。
本发明的技术方案是：
一种微组装产线及数字孪生管控方法，包括：
步骤(1)：根据微波组件微组装工艺流程，将微组装设备及数据控制系统布局成微组装产线；
步骤(2)：通过数字孪生模型构建技术将微组装产线进行三维化建模，再将模型完成轻量化处理，达到可以在Web页面显示的要求，并构建智能微组装数字孪生车间模型，通过三维可视化技术将硬件设备数字模型与微波组件数字模型进行可视化处理；
步骤(3)：以数字孪生同步技术为基础实现对组装过程数据的实时感知、传输、存储、分析，最终实现微组装生产过程孪生同步仿真与数据管控。
进一步的，所述步骤1中工艺流程的约束条件包括工艺过程和工序节拍。
进一步的，上述过程还包括步骤4：通过对生产过程中产生的反馈数据和状态数据进行交互管控，实现对微组装生产过程中可能出现的问题进行信息反馈及预测报警，保证物理车间的稳定生产。
本发明有益效果：微组装产线的数字孪生管控解决了微组装产线中数据信息反馈不及时，虚实不同步、虚实交互闭塞的问题，完成微组装产线的设备运行数据、生产进度数据、质量数据和操作数据的解析、储存，使微组装生产过程数据与微波组件数字孪生模型和硬件设备数字孪生模型实现关联映射，使之能够实现精细化管控。
附图说明
图1微组装产线工艺流程图。其中：1是物料出库、2是通过上料机进行上料、3是芯片点胶、4是芯片粘结、5是芯片共晶、6是烘焙、7是检验、8是等离子清洗、9是键合、10 是AOI光学检测、11是通过下料机进行下料、12是产品入库。
图2微组装产线设备布局图。其中：A是货架、B是氮气柜、C是智能料塔、D是上料机、E是全自动点胶机、F是全自动共晶粘片机、G是等离子清洗机、H是全自动楔形键合机、 I是AOI光学检测设备、J是下料机、K是烘箱、L是AGV充电桩、M是中控台、N是AGV 小车。
图3模型可视化流程图。
图4微组装产线数字孪生管控流程图。
具体实施方式
图1为微组装产线工艺流程图，对应的微组装产线数字孪生管控图流程图如图4。下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案步骤作进一步的介绍。
步骤1、通过建模软件进行建模，由于建模软件所创建的模型的精细化程度太高导致模型中的点、线、面造成大量冗余。需要将模型在三维Web网页上显示，所以需要对模型进行轻量化处理，并以通用格式导出。
步骤2、将导出的模型，利用WebGL技术导入前端页面显示，以实现人机交互，达到仿真效果。其模型的加载过程如图3所示。服务器上面的模型文件以文本的方式进行存储，然后在前端系统中使用JavaScript的异步请求从浏览器上下载文本文件，把文件下载到本地再通过JavaScript解析模型文件，生成Mesh网格模型，最后将基于three.js文件的模型显示在前端网页中，实现孪生模型的三维显示。
步骤3、通过几何物理、属性信息、行为逻辑和约束规则四个维度的数字孪生模型，实现微组装生产过程的孪生同步。当生产线接到生产任务时，首先由RFID读写器、PLC、传感器数据采集部件对物理实体层的实时生产数据进行采集，并通过工业互联网将多源异构数据传输至孪生数据层的数据处理平台。数据处理平台对海量的多源异构数据进行清洗处理，再将清洗后的有效数据分类、解析，并将其存储至历史加工数据库中。有效数据传输至模拟层，行为逻辑模型根据接收的指令信息进入相应动作模块，实现行为映射；属性信息模型接收实时数据，改变动态映射信息中的参数变量，实现状态映射；以动态映射信息中的变量信息为实参，调用动作函数驱动几何物理模型做出相应动作，实现动作映射。该过程中，将实时映射与约束规则进行判断比较，当实时映射过程与规则发生冲突时，中止孪生同步过程并进行报警反馈。当实时映射过程与规则一致时，孪生同步过程中的仿真数据将通过工业互联网传输至系统仿真数据库中，为后续实现模拟层对物理实体层的孪生管控提供数据基础。
步骤4、通过孪生同步模块，实现模拟层与物理层的虚实交互管控。在数字孪生同步模块中，通过解析处理响应数据，获取各加工设备的工作状态以及各种物料的数量和所在工位，系统通过这些反馈数据以及实时控制数据实现与物理层的同步仿真。同时对生产过程中产生的实时反馈数据和状态数据进行报警检测，主要报警包括命令错误、干涉报警、位姿信息报错、机器报警以及反馈信号错误，如图4。控制系统中会对该信号进行采集并控制生产线停止生产。
以变频组件微组装数字孪生管控过程为例：
1)通过Solid works完成硬件设备和变频组件的模型建立；
2)将建立的模型通过以.stl格式保存后导入3dmax软件进行冗余点线的删除，再将模型以通用格式导出，完成轻量化处理；
3)将导出的模型，以文本文件存储在服务器中；
4)在控制系统中使用JavaScript的异步请求，从服务器的浏览器上下载文本文件；
5)把文本文件下载到本地，再通过JavaScript解析模型文件，生成Mesh网格模型；
6)利用WebGL技术导入前端页面，模型基于three.js文件显示在前端网页中实现三维可视化，最终实现模型的虚实同步；
7)通过几何物理、属性信息、行为逻辑和约束规则的数字孪生模型，实现微组装生产过程的孪生同步。当生产线接到生产任务时：
a)RFID读写器、PLC、传感器数据采集部件对物理实体层的实时生产数据进行采集；采集数据包括：变频模块ID、设备名称、设备状态、任务信息、位置信息、能耗信息、程序信息、执行信息。
b)通过工业互联网将多源异构数据传输至数据层的数据处理平台；
c)数据处理平台对海量的多源异构数据进行清洗处理；
d)将清洗后的有效数据分类，将其存储至历史加工数据库中；
e)有效数据传输至虚拟模型层，行为逻辑模型根据接收的指令信息进入相应动作模块，实现行为映射；
f)属性信息模型接收实时数据，改变动态映射信息中的参数变量，实现状态映射；
g)以动态映射信息中的变量信息为实参，调用动作函数驱动变频组件模型做出相应动作，实现动作映射。当实时映射过程与规则发生冲突时，中止孪生同步过程并进行报警反馈。当实时映射过程与规则一致时仿真数据将通过工业互联网传输至系统仿真数据库中，作为后续孪生管控的数据基础。
8)通过孪生同步模块，实现模拟层与物理层实时交互管控，通过解析变频模块的响应数据，获取工作状态、物料信息和所在工位的数据与微组装规则库进行比对：
a)若没有报警，则继续进行生产，并完成任务；
b)若有报警，则进行同步仿真错误类型判别，判别的类型包括：命令错误、干涉报警、位姿信息报错、机器报警以及反馈信号错误
c)当出现命令错误、干涉报警、位姿信息报错时产线停止命令发送到物理车间，使产线停止运行。
d)当出现机器报警时，由于是机器本身出现的报警信号，所以孪生系统不发送生产线停止信息，但是会给出相关设备维修通知。
e)当出现无反馈信号报警时，根据报警的情况，进行完善，若缺料时会重新添加物理配送，并继续生产。
最终通过微组装产线数字孪生管控系统实现各工序之间的虚实同步与虚实交互，紧密、高效的完成产品的微组装生产。

Claims (3)

1.一种微组装产线布局及数字孪生管控方法,其特征在于：
步骤1、根据微波组件微组装工艺流程，将微组装设备及数据控制系统布局成微组装产线；
步骤2、通过数字孪生模型构建技术将微组装产线进行三维化建模，再将模型完成轻量化处理，达到可以在Web页面显示的要求，并构建智能微组装数字孪生车间模型，通过三维可视化技术将硬件设备数字模型与微波组件数字模型进行可视化处理；
步骤3、以数字孪生同步技术为基础实现对组装过程数据的实时感知、传输、存储、分析，最终实现微组装生产过程孪生同步仿真与数据管控。
2.根据权利要求1所述的一种微组装产线布局及数字孪生管控方法，其特征在于：所述步骤1中工艺流程的约束条件包括工艺过程和工序节拍。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种微组装产线布局及数字孪生管控方法，其特征在于：还包括步骤4：通过对生产过程中产生的反馈数据和状态数据进行交互管控，实现对微组装生产过程中可能出现的问题进行信息反馈及预测报警。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114781054A (zh) * 2022-04-06 2022-07-22 国科治慧(苏州)智能科技有限公司 一种基于门关的航空产品数字孪生几何模型质量管控方法
CN114814759A (zh) * 2022-06-28 2022-07-29 湖南师范大学 基于数字孪生的机载雷达信号处理与数据存储方法及组件
CN114815759A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 广州力控元海信息科技有限公司 一种虚实融合的柔性产线可变控制方法及系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114781054A (zh) * 2022-04-06 2022-07-22 国科治慧(苏州)智能科技有限公司 一种基于门关的航空产品数字孪生几何模型质量管控方法
CN114781054B (zh) * 2022-04-06 2023-10-20 国科治慧(苏州)智能科技有限公司 一种基于门关的航空产品数字孪生几何模型质量管控方法
CN114815759A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 广州力控元海信息科技有限公司 一种虚实融合的柔性产线可变控制方法及系统
CN114815759B (zh) * 2022-06-27 2022-09-20 广州力控元海信息科技有限公司 一种虚实融合的柔性产线可变控制方法及系统
CN114814759A (zh) * 2022-06-28 2022-07-29 湖南师范大学 基于数字孪生的机载雷达信号处理与数据存储方法及组件
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