数字孪生产线搭建方法、装置、电子设备、介质

本发明属于产线数字孪生领域，尤其涉及一种数字孪生产线搭建方法、装置、电子设备、介质。

背景技术：

1、使用新一代信息技术，搭建智能产线，推进智能生产商业化，能够满足社会需求、个性特殊要求、既定服务、生产自动化、绿色生产等需求和趋势。现有生产线设计一般通过生产线建模与仿真来进行，利用数字化技术构建物理生产线的几何模型和逻辑模型，并通过相应仿真算法模拟实际生产线的活动和状态，从而为生产线布局设计及调度决策提供依据。但该传统生产线建模与仿真依据工艺规划信息，不能充分反应实际问题，缺乏真实生产数据驱动及对生产系统的全局考虑。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出一种基于数字孪生技术的产线搭建方法、装置、电子设备及存储介质，该产线搭建方法能有效提高智能产线搭建的精度与效率。

2、为实现上述目的，本发明一方面提供了一种数字孪生产线搭建方法，包含：

3、获取实际产线中各执行机构的物理实体特征，构建对应的数字孪生映射模型；

4、在手动模式下或者自动模式下，通过配置plc模组，搭建数字孪生控制系统；

5、利用所述数字孪生控制系统，对物理实体模型与所述数字孪生映射模型中各执行机构进行动作控制，控制各执行机构按照预定轨迹运动。

6、在一些实施例中，根据实际产线中各执行机构的物理实体特征，构建对应的数字孪生映射模型，包含：

7、所述物理实体特征包含执行机构的结构特征及运动特征；

8、针对各执行机构的结构特征及运动特征，记录各执行机构的多角度图片，采集每张图片的位姿信息；

9、基于神经辐射场建模技术，结合所述位姿信息，以三维空间感知的方式构建虚拟映射模型；

10、将所述虚拟映射模型以数据的形式经云端数据库传送至所述数字孪生控制系统，生成所述数字孪生映射模型。

11、在一些实施例中，利用所述数字孪生控制系统，对物理实体模型与所述数字孪生映射模型中各执行机构进行动作控制，包含：

12、通过所述plc模组，预设各执行机构的运动轨迹；

13、基于各执行机构的运动轨迹，分析物理实体模型与所述数字孪生映射模型中各执行机构产生的驱动数据；

14、将所述驱动数据上传至所述数字孪生控制系统进行解析，并将解析结果回传于所述物理实体模型与所述数字孪生映射模型；

15、依据所述解析结果，对所述物理实体模型与所述数字孪生映射模型中各执行机构进行动作控制。

16、在一些实施例中，所述执行机构包含abb机器人本体、多个供料运转工位、半成品输送带、光栅传感器以及交流电动机。

17、在一些实施例中，采集每张图片的位姿信息之前，还包含：

18、对各执行机构的多角度图片进行基准矫正与坐标重建处理；

19、分离每一图片的前景与背景，以获取特征点信息与位姿信息。

20、在一些实施例中，采集每张图片的位姿信息之后，还包含：

21、基于辐射场优化所述位姿信息。

22、在一些实施例中，基于神经辐射场建模技术，结合所述位姿信息，以三维空间感知的方式构建虚拟映射模型，具体包含：

23、依据优化后的所述位姿信息，通过图像编码与tsdf算法，生成各执行机构的三维模型数字信息；

24、基于神经辐射场建模技术获取各执行机构的物理实体特征的空间数据信息；

25、结合产线生产工艺的动态特性与所述空间数据信息，以空间中多模型位姿关联互感的模式，依据各执行机构的三维模型数字信息，构建对应的各执行机构的虚拟映射模型。

26、本发明另一方面还提供了一种数字孪生产线搭建装置，包含：

27、采集模块，用于获取实际产线中各执行机构的物理实体特征；

28、映射模型构建模块，用于基于各执行机构的物理实体特征，构建对应的数字孪生映射模型；

29、控制系统搭建模块，用于在手动模式下或者自动模式下，通过配置plc模组，搭建数字孪生控制系统；

30、动作控制模块，用于利用所述数字孪生控制系统，对物理实体模型与所述数字孪生映射模型中各执行机构进行动作控制，控制各执行机构按照预定轨迹运动。

31、本发明另一方面还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述方法的步骤。

32、本发明另一方面还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述方法的步骤。

33、由以上方案可知，本发明的优点在于：

34、本发明提供的数字孪生产线搭建方法，针对实际产线中各执行机构的物理实体特征，构建对应的数字孪生映射模型；然后，通过配置plc模组，搭建数字孪生控制系统；并利用该数字孪生控制系统，对物理实体模型与数字孪生映射模型中各执行机构进行动作控制，控制各执行机构按照预定轨迹运动。该方法基于数字孪生技术，能够将实际物理产线运行数据传递到数字孪生产线模型，并利用数字孪生控制系统，对物理实体模型与数字孪生映射模型中各执行机构进行动作控制，为产线优化生产工艺流程和生产资源配置，提供精准生产决策提供依据。

技术特征：

1.一种数字孪生产线搭建方法，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据实际产线中各执行机构的物理实体特征，构建对应的数字孪生映射模型，包含：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

8.一种数字孪生产线搭建装置，其特征在于，包含：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

技术总结本发明提供一种数字孪生产线搭建方法、装置、电子设备、介质，该方法包含：获取实际产线中各执行机构的物理实体特征，构建对应的数字孪生映射模型；在手动模式下或者自动模式下，通过配置PLC模组，搭建数字孪生控制系统；利用所述数字孪生控制系统，对物理实体模型与所述数字孪生映射模型中各执行机构进行动作控制，控制各执行机构按照预定轨迹运动。该方法能有效提高智能产线搭建的精度与效率。技术研发人员：李继瑞,李娜,张艳萍,孔贝贝,信苗苗,步坤亭受保护的技术使用者：齐鲁理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/30