CN114578770A - 一种数字孪生式智能产线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能工厂技术领域，且公开了一种数字孪生式智能产线系统，包括服务器、设备管理模块、质量检测单元、孪生虚拟模块、仓库管理模块、设备控制模块和实时监控模块；设备管理模块与服务器连接，记录每台设备的详细信息，包括故障情况、维修状况和保养信息。该数字孪生式智能产线系统，通过利用最新的计算机图形技术，基于三维虚拟现实的最佳形式，实现对智慧工厂的真实展现，把实体空间和虚拟呈现融合在一起，采集实体生产制造过程中的所有实时数据，在虚拟环境中实现集成展示。
Description
技术领域
本发明涉及智能工厂技术领域，具体为一种数字孪生式智能产线系统。
背景技术
“智能工厂”和“智能制造”是“工业4.0”项目的主要两大主题，分别是研究智能化生产系统过程，以及网络化分布式生产设施的实现。涉及企业生产物流管理、人机互动以及工业生产过程控制应用等。随着新技术引领，工业仿真软件从单纯的CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)、已经在逐步融合3D、虚拟现实、大数据、云计算、人工智能等新技术，软件与工业实际应用结合更紧密，数字孪生控制技术与传统的数字化产线集成一体化已经是国内外智能工厂的发展趋势。
目前在线工业仿真技术在教育、工业集成应用方向存在“买不起”、“用不好”、“养不起”、的产业难题，其严重影响生产效率，为此我们提出了一种数字孪生式智能产线系统。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种数字孪生式智能产线系统。
本发明提供如下技术方案：一种数字孪生式智能产线系统，包括服务器、设备管理模块、质量检测单元、孪生虚拟模块、仓库管理模块、设备控制模块和实时监控模块；
设备管理模块与服务器连接，记录每台设备的详细信息，包括故障情况、维修状况和保养信息；
质量检测单元与服务器连接，工件经过每个工序后输送过到质量检测区，对工件的外观、形状、尺寸等多角度检测，合格产品送入打标，由系统对产品信息统一编码，打标机将编码打到产品统一编码区，完成质检测过程，同时由高清摄像头记录整个检测过程，并与产品信息统一存入服务器中；
孪生虚拟模块与服务器连接，通过孪生虚拟模块建立虚拟的3D组态产线，可通过虚拟工厂布局映射实体产线或真实的自动化控制系统，利用数字孪生模型和大数据技术，在任何零部件被实际建造出来之前，预测设计的成品质量；
仓库管理模块与服务器连接，主要对入库和出库的物品进行统计，并根据服务器发布的任务进行物品配置；
设备控制模块与服务器连接，主要接收服务器发布到任务后，由上下料机器人依据加工次序在地轨上运行分别对数控车床、加工中心进行上料操作，数控车床、加工中心根据DNC传送的加工程序，分别进行工件的加工作业，加工单元完成配件的加工任务后，上下料机器人依据完成次序将配件分别搬运到带有RFID芯片托盘的AVG停靠站上，同时在料后根据任务情况，再次上料供其加工作业；
实时监控模块与服务器连接，主要检测设备状态和生产线进度。
优选的，所述设备控制模块由数控车床、加工中心、运行地轨、控制器、上下料机器人组成。
优选的，所述质量检测单元由多角度视觉检测、高清摄像头、打标机、不合格转存机构、RFID系统、传感系统组成，如果质量检测区检测达不到要求，并将视屏信息和检测数据一并记录在服务器中，可供对产品的合格率、问题存的地方查询，为后续系统改进提供依据，并由分拣机构将不合格品，导入不合品存放库，并通知制造区再加工一批产品，来满足任务需求。
优选的，所述孪生虚拟模块通过与AR、VR等增强现实技术结合，将AR、VR三维交互与3D数字化产线监控运维结合，通过虚实一体化控制实现自动化及人工智能应用的物理承载对象，通过将真实的现场控制系统集成到数字化3D虚拟系统之中，实现3D数字化控制过程监控。
优选的，所述仓库管理模块由立体式架台、巷道式堆垛机、行走机构、起升机构、载货台、激光扫描仪、传感系统组成，堆垛完成的成品由到小车搬运到载位台，由激活扫描仪将成品的信息上传到仓储服务器中，由系统确认信息后统一数字管理，确认库位由行走机构将成品送到相应的库位中，完成入库操作。再由系统根据客户信息，确认出库发货。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
该数字孪生式智能产线系统，通过利用最新的计算机图形技术，基于三维虚拟现实的最佳形式，实现对智慧工厂的真实展现，把实体空间和虚拟呈现融合在一起，采集实体生产制造过程中的所有实时数据，在虚拟环境中实现集成展示；通过此系统可以使虚拟环境中的生产仿真与现实中的生产无缝融合，利用数字孪生工厂的灵活优势，提高企业管理与生产的透明化程度，提高企业领导经营分析与管理决策的工作效率，为数据化驱动的智能制造奠定坚实的基础。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为了使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参阅图1，一种数字孪生式智能产线系统，包括服务器、设备管理模块、质量检测单元、孪生虚拟模块、仓库管理模块、设备控制模块和实时监控模块；
设备管理模块与服务器连接，记录每台设备的详细信息，包括故障情况、维修状况和保养信息；
质量检测单元与服务器连接，质量检测单元由多角度视觉检测、高清摄像头、打标机、不合格转存机构、RFID系统、传感系统组成，工件经过每个工序后输送过到质量检测区，对工件的外观、形状、尺寸等多角度检测，合格产品送入打标，由系统对产品信息统一编码，打标机将编码打到产品统一编码区，完成质检测过程，同时由高清摄像头记录整个检测过程，并与产品信息统一存入服务器中；
如果质量检测区检测达不到要求，并将视屏信息和检测数据一并记录在服务器中，可供对产品的合格率、问题存的地方查询，为后续系统改进提供依据，并由分拣机构将不合格品，导入不合品存放库，并通知制造区再加工一批产品，来满足任务需求。
孪生虚拟模块与服务器连接，通过孪生虚拟模块建立虚拟的3D组态产线，可通过虚拟工厂布局映射实体产线或真实的自动化控制系统，利用数字孪生模型和大数据技术，在任何零部件被实际建造出来之前，预测设计的成品质量；孪生虚拟模块通过与AR、VR等增强现实技术结合，将AR、VR三维交互与3D数字化产线监控运维结合，通过虚实一体化控制实现自动化及人工智能应用的物理承载对象，通过将真实的现场控制系统集成到数字化3D虚拟系统之中，实现3D数字化控制过程监控。
仓库管理模块与服务器连接，主要对入库和出库的物品进行统计，并根据服务器发布的任务进行物品配置；仓库管理模块由立体式架台、巷道式堆垛机、行走机构、起升机构、载货台、激光扫描仪、传感系统组成，堆垛完成的成品由到小车搬运到载位台，由激活扫描仪将成品的信息上传到仓储服务器中，由系统确认信息后统一数字管理，确认库位由行走机构将成品送到相应的库位中，完成入库操作。再由系统根据客户信息，确认出库发货。
设备控制模块与服务器连接，设备控制模块由数控车床、加工中心、运行地轨、控制器、上下料机器人组成，主要接收服务器发布到任务后，由上下料机器人依据加工次序在地轨上运行分别对数控车床、加工中心进行上料操作，数控车床、加工中心根据DNC传送的加工程序，分别进行工件的加工作业，加工单元完成配件的加工任务后，上下料机器人依据完成次序将配件分别搬运到带有RFID芯片托盘的AVG停靠站上，同时在料后根据任务情况，再次上料供其加工作业；
实时监控模块与服务器连接，主要检测设备状态和生产线进度。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种数字孪生式智能产线系统，其特征在于：包括服务器、设备管理模块、质量检测单元、孪生虚拟模块、仓库管理模块、设备控制模块和实时监控模块；
设备管理模块与服务器连接，记录每台设备的详细信息，包括故障情况、维修状况和保养信息；
质量检测单元与服务器连接，工件经过每个工序后输送过到质量检测区，对工件的外观、形状、尺寸等多角度检测，合格产品送入打标，由系统对产品信息统一编码，打标机将编码打到产品统一编码区，完成质检测过程，同时由高清摄像头记录整个检测过程，并与产品信息统一存入服务器中；
孪生虚拟模块与服务器连接，通过孪生虚拟模块建立虚拟的3D组态产线，可通过虚拟工厂布局映射实体产线或真实的自动化控制系统，利用数字孪生模型和大数据技术，在任何零部件被实际建造出来之前，预测设计的成品质量；
仓库管理模块与服务器连接，主要对入库和出库的物品进行统计，并根据服务器发布的任务进行物品配置；
设备控制模块与服务器连接，主要接收服务器发布到任务后，由上下料机器人依据加工次序在地轨上运行分别对数控车床、加工中心进行上料操作，数控车床、加工中心根据DNC传送的加工程序，分别进行工件的加工作业，加工单元完成配件的加工任务后，上下料机器人依据完成次序将配件分别搬运到带有RFID芯片托盘的AVG停靠站上，同时在料后根据任务情况，再次上料供其加工作业；
实时监控模块与服务器连接，主要检测设备状态和生产线进度。
2.根据权利要求1所述的一种数字孪生式智能产线系统，其特征在于：所述设备控制模块由数控车床、加工中心、运行地轨、控制器、上下料机器人组成。
3.根据权利要求1所述的一种数字孪生式智能产线系统，其特征在于：所述质量检测单元由多角度视觉检测、高清摄像头、打标机、不合格转存机构、RFID系统、传感系统组成，如果质量检测区检测达不到要求，并将视屏信息和检测数据一并记录在服务器中，可供对产品的合格率、问题存的地方查询，为后续系统改进提供依据，并由分拣机构将不合格品，导入不合品存放库，并通知制造区再加工一批产品，来满足任务需求。
4.根据权利要求1所述的一种数字孪生式智能产线系统，其特征在于：所述孪生虚拟模块通过与AR、VR等增强现实技术结合，将AR、VR三维交互与3D数字化产线监控运维结合，通过虚实一体化控制实现自动化及人工智能应用的物理承载对象，通过将真实的现场控制系统集成到数字化3D虚拟系统之中，实现3D数字化控制过程监控。
5.根据权利要求1所述的一种数字孪生式智能产线系统，其特征在于：所述仓库管理模块由立体式架台、巷道式堆垛机、行走机构、起升机构、载货台、激光扫描仪、传感系统组成，堆垛完成的成品由到小车搬运到载位台，由激活扫描仪将成品的信息上传到仓储服务器中，由系统确认信息后统一数字管理，确认库位由行走机构将成品送到相应的库位中，完成入库操作。再由系统根据客户信息，确认出库发货。
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