本(ben)發明涉及(ji)生(sheng)(sheng)產線(xian)管控，具體為一種基于數字孿生(sheng)(sheng)的智能生(sheng)(sheng)產線(xian)管控系(xi)統及(ji)其(qi)方法。

背景技術：

1、近年來，隨(sui)著自動化(hua)(hua)技術的(de)(de)(de)(de)快速發展(zhan)，自動化(hua)(hua)裝配(pei)(pei)(pei)技術在機械(xie)行(xing)(xing)業(ye)(ye)得(de)到(dao)了越來越多的(de)(de)(de)(de)應用。國(guo)內外的(de)(de)(de)(de)隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)(kai)(kai)關(guan)制(zhi)(zhi)造(zao)企業(ye)(ye)陸續對(dui)設備(bei)裝配(pei)(pei)(pei)工(gong)藝(yi)開(kai)(kai)(kai)展(zhan)了不(bu)同的(de)(de)(de)(de)研究，但是這(zhe)些(xie)(xie)研究主要集中(zhong)在安裝調試、工(gong)裝器具(ju)、吊具(ju)以及(ji)(ji)一些(xie)(xie)部件自動化(hua)(hua)裝配(pei)(pei)(pei)的(de)(de)(de)(de)可能性(xing)等(deng)方面。很少有企業(ye)(ye)使用專(zhuan)業(ye)(ye)設備(bei)或者建(jian)設裝配(pei)(pei)(pei)生(sheng)產線(xian)(xian)，在裝配(pei)(pei)(pei)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)自動化(hua)(hua)程度嚴(yan)重滯后于制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)(ye)發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)整體水平。如(ru)何在隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)(kai)(kai)關(guan)設備(bei)行(xing)(xing)業(ye)(ye)應用自動化(hua)(hua)裝配(pei)(pei)(pei)技術，是整個隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)(kai)(kai)關(guan)制(zhi)(zhi)造(zao)企業(ye)(ye)發展(zhan)非常迫切的(de)(de)(de)(de)需求。數字(zi)孿生(sheng)技術是一種智能化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)數字(zi)技術，可通(tong)過一些(xie)(xie)合理手段對(dui)現實(shi)(shi)世界(jie)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)工(gong)業(ye)(ye)產品(pin)、系(xi)統以及(ji)(ji)行(xing)(xing)為等(deng)實(shi)(shi)施(shi)有效地映(ying)射(she)，從而獲得(de)相應的(de)(de)(de)(de)數字(zi)虛擬模(mo)(mo)型，更好地實(shi)(shi)現對(dui)現實(shi)(shi)世界(jie)工(gong)業(ye)(ye)產品(pin)以及(ji)(ji)系(xi)統等(deng)的(de)(de)(de)(de)優化(hua)(hua)控制(zhi)(zhi)。為了提高隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)(kai)(kai)關(guan)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產率(lv)，目前是利用數字(zi)孿生(sheng)模(mo)(mo)型模(mo)(mo)擬場(chang)景數據(ju)，對(dui)機械(xie)臂以及(ji)(ji)生(sheng)產線(xian)(xian)進(jin)行(xing)(xing)智能管控，實(shi)(shi)現全(quan)自動機械(xie)化(hua)(hua)生(sheng)產線(xian)(xian)對(dui)隔(ge)(ge)離(li)(li)開(kai)(kai)(kai)關(guan)進(jin)行(xing)(xing)生(sheng)產。

2、隔(ge)(ge)離開關在(zai)生產(chan)過(guo)程中，需經過(guo)檢(jian)測(ce)階(jie)段(duan)，現有(you)技術是(shi)利用圖像采集的方式對(dui)隔(ge)(ge)離開關的外觀進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，當產(chan)品(pin)外觀不(bu)合格(ge)時，則直接(jie)推送至(zhi)不(bu)合格(ge)產(chan)品(pin)回收箱內(nei)，目前在(zai)外觀檢(jian)測(ce)階(jie)段(duan)只能(neng)輸(shu)出產(chan)品(pin)不(bu)合格(ge)的結果，并不(bu)能(neng)對(dui)導(dao)致產(chan)品(pin)不(bu)合格(ge)的原因進(jin)行(xing)排(pai)查。

技術實現思路

1、本發明的(de)目的(de)在于提供一(yi)種基于數字(zi)孿(luan)生的(de)智能生產線管控(kong)系統及其(qi)方法，以解決上述背景技術(shu)中提出的(de)問(wen)題。

2、為了解決上述技術問題，本發明提供(gong)如下(xia)技術方案，一(yi)種基于數字孿生(sheng)的智能生(sheng)產線管控方法，該管控方法包括以下(xia)步驟：

3、步驟s1、利(li)用圖像采(cai)集裝(zhuang)置對產(chan)品的外觀進(jin)行檢測(ce)，將產(chan)品外觀不(bu)合格的圖像上傳(chuan)至(zhi)數據庫(ku)中，并將該產(chan)品標記(ji)為(wei)不(bu)合格產(chan)品，根據采(cai)集到的圖像標記(ji)出(chu)不(bu)合格產(chan)品的外觀損傷區(qu)域；

4、步驟s2、針(zhen)對(dui)該外(wai)觀(guan)損傷區(qu)域進(jin)(jin)行分析，對(dui)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)進(jin)(jin)行一(yi)級篩選(xuan)和二級篩選(xuan)，輸出(chu)造成該產(chan)品外(wai)觀(guan)損傷的加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)；

5、步驟s3、當出現連續不合格產品，且該(gai)不合格產品的外(wai)觀損(sun)壞(huai)區域(yu)相同時，停止造成該(gai)外(wai)觀損(sun)壞(huai)的加(jia)工工序，反向驗證(zheng)是(shi)否是(shi)當前工序所(suo)造成的外(wai)觀損(sun)傷；

6、步驟s4、根據產品外觀不合格的(de)(de)數量，計(ji)算(suan)出各(ge)個工序的(de)(de)產品損壞率，當產品損壞率達(da)到(dao)設定閾值，或(huo)者(zhe)該(gai)工序的(de)(de)維(wei)修(xiu)時(shi)間達(da)到(dao)設定值時(shi)，輸(shu)出該(gai)加工工序需(xu)要維(wei)修(xiu)或(huo)者(zhe)更(geng)換的(de)(de)指令。

7、所述(shu)步驟s1包括：

8、步驟s101、采集產品加工的數據，建(jian)立數字孿生模型(xing)，搭(da)建(jian)場景(jing)，將(jiang)產品的外(wai)觀圖像上傳至(zhi)云(yun)平臺，提取該外(wai)觀圖像的范圍，將(jiang)外(wai)觀損傷區域標記為s損；

9、步驟s102、將(jiang)外觀不合(he)格(ge)的(de)產品標記為pn，獲(huo)取(qu)產品不合(he)格(ge)的(de)集合(he)pn＝{p1，p2，p3，......pn}，將(jiang)所有不合(he)格(ge)產品的(de)信息儲存(cun)在歷史(shi)數據庫中。

10、所述(shu)步驟s2中，對加工(gong)工(gong)序進行一級(ji)篩選的具體過程為：

11、步驟s201、根據建立的數(shu)字孿(luan)生模型，提(ti)取(qu)對(dui)該產品進行加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)的各個(ge)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu)(xu)，將加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu)(xu)標記(ji)為(wei)qn，根據各個(ge)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu)(xu)的加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)范(fan)圍進行區域(yu)劃(hua)分，標記(ji)為(wei)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)區域(yu)，并將加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu)(xu)所對(dui)應的加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)區域(yu)標記(ji)為(wei)

12、步驟s202、提取與外觀(guan)損(sun)傷區域有重合范圍(wei)的加(jia)工(gong)區域并獲(huo)取該(gai)加(jia)工(gong)區域所對(dui)應的加(jia)工(gong)工(gong)序qn，若輸出的加(jia)工(gong)工(gong)序有兩(liang)個及以上(shang)，則根(gen)據外觀(guan)損(sun)傷區域在加(jia)工(gong)區域中分布范圍(wei)的大小，對(dui)加(jia)工(gong)工(gong)序進(jin)行排列，輸出排列結果，此為(wei)一級篩選(xuan)的輸出結果。

13、所述步驟s2中，對(dui)加工(gong)工(gong)序進行二級篩選的具體(ti)過程為：

14、步驟s203、獲(huo)取歷(li)史數據庫中所有(you)外(wai)(wai)觀(guan)不合格產品的信息，對出(chu)(chu)現的外(wai)(wai)觀(guan)損傷(shang)進行(xing)分類，并將(jiang)各個加(jia)工工序(xu)造(zao)成的外(wai)(wai)觀(guan)損傷(shang)的類型(xing)提取出(chu)(chu)來，形(xing)成組合信息；

15、步(bu)驟s204、提取當前(qian)產(chan)品的(de)外觀(guan)損(sun)(sun)傷(shang)區域(yu)的(de)圖像，分(fen)析(xi)當前(qian)產(chan)品的(de)外觀(guan)損(sun)(sun)壞類型(xing)，根據外觀(guan)損(sun)(sun)壞類型(xing)對應(ying)的(de)組合信(xin)息，獲取導(dao)致出現該外觀(guan)損(sun)(sun)壞類型(xing)的(de)加工工序；

16、步(bu)驟s205、根據一級(ji)篩(shai)選輸出(chu)的結果，與(yu)步(bu)驟s204中(zhong)輸出(chu)的加工工序的結果相比較，將兩次結果中(zhong)均存在的加工工序輸出(chu)；

17、步驟s206、若(ruo)步驟s205中輸出兩(liang)個及以(yi)上的(de)(de)(de)加工(gong)工(gong)序(xu)的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)，則分析產品上外觀損傷的(de)(de)(de)走(zou)向，利(li)用數(shu)字孿生模型(xing)模擬加工(gong)工(gong)序(xu)的(de)(de)(de)加工(gong)流程，結(jie)合工(gong)序(xu)加工(gong)的(de)(de)(de)走(zou)向，輸出其準確對應的(de)(de)(de)工(gong)序(xu)，此(ci)為二次篩選的(de)(de)(de)輸出結(jie)果(guo)。

18、所述(shu)步驟s3包括：

19、當pn和pn+1均(jun)(jun)為(wei)(wei)不合格產(chan)品(pin)，pn和pn+1的(de)(de)外觀(guan)損(sun)傷區(qu)域均(jun)(jun)為(wei)(wei)s損(sun)時，通過步驟s1和步驟s2，輸出(chu)導(dao)致該(gai)(gai)產(chan)品(pin)出(chu)現外觀(guan)損(sun)傷區(qu)域的(de)(de)加工(gong)工(gong)序(xu)(xu)，并停止該(gai)(gai)加工(gong)工(gong)序(xu)(xu)的(de)(de)作業，再次利(li)用(yong)圖像采(cai)集裝置對pn-1的(de)(de)產(chan)品(pin)進行檢(jian)測，是否具(ju)(ju)有相同(tong)(tong)的(de)(de)外觀(guan)損(sun)傷區(qu)域均(jun)(jun)為(wei)(wei)s損(sun)，若無相同(tong)(tong)的(de)(de)外觀(guan)損(sun)傷區(qu)域均(jun)(jun)為(wei)(wei)s損(sun)，則說(shuo)明該(gai)(gai)加工(gong)工(gong)序(xu)(xu)未導(dao)致產(chan)品(pin)外觀(guan)損(sun)傷；若具(ju)(ju)有相同(tong)(tong)的(de)(de)外觀(guan)損(sun)傷區(qu)域均(jun)(jun)為(wei)(wei)s損(sun)，則說(shuo)明該(gai)(gai)加工(gong)工(gong)序(xu)(xu)導(dao)致產(chan)品(pin)外觀(guan)損(sun)失(shi)，輸出(chu)判(pan)斷結果。

20、所(suo)述步驟s4包括：

21、通過判(pan)斷條件一和判(pan)斷條件二輸出(chu)加工(gong)工(gong)序需要(yao)維修或者(zhe)更換(huan)的(de)指令；

22、其中判斷(duan)條件一的過(guo)程為：

23、設定產品(pin)損(sun)(sun)壞(huai)率為w閾(yu)，根(gen)據各個(ge)加工工序(xu)造成的產品(pin)外(wai)觀不(bu)合格的數據，計算出每(mei)個(ge)加工工序(xu)對應的產品(pin)損(sun)(sun)壞(huai)率w損(sun)(sun)；

24、當w損≥w閾時，輸出該加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序需要維修或者更換的指令；

25、其中判(pan)斷(duan)調(diao)節二的過程為：

26、建立數字孿生模型，模擬(ni)加工工序(xu)的(de)(de)(de)加工作(zuo)業，預測該加工工序(xu)的(de)(de)(de)使(shi)用壽命(ming)，并設定(ding)維修時間，當達到設定(ding)的(de)(de)(de)維修時間時，輸(shu)出該加工工序(xu)需要維修的(de)(de)(de)指令；

27、當判(pan)斷條(tiao)件一或者判(pan)斷條(tiao)件二滿足時，均輸出該加工工序需要維修或者更換(huan)的指令。

28、一種基于數(shu)(shu)字(zi)(zi)孿生(sheng)的(de)(de)(de)智能生(sheng)產(chan)(chan)線管控系統，所(suo)述(shu)系統包括數(shu)(shu)字(zi)(zi)孿生(sheng)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型搭(da)建(jian)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊、監(jian)(jian)測(ce)(ce)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊、多級(ji)(ji)篩(shai)(shai)選模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊和(he)(he)指令(ling)輸(shu)(shu)出(chu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊；所(suo)述(shu)數(shu)(shu)字(zi)(zi)孿生(sheng)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型搭(da)建(jian)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊通(tong)過對各(ge)(ge)個(ge)加(jia)(jia)(jia)工工序的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據進(jin)行(xing)采集(ji)，并(bing)將(jiang)采集(ji)到(dao)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據上傳(chuan)至數(shu)(shu)字(zi)(zi)孿生(sheng)虛擬模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)擬層中(zhong)(zhong)，搭(da)建(jian)場景，建(jian)立仿生(sheng)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工生(sheng)產(chan)(chan)線；所(suo)述(shu)監(jian)(jian)測(ce)(ce)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊用于對各(ge)(ge)個(ge)加(jia)(jia)(jia)工工序進(jin)行(xing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)，并(bing)對加(jia)(jia)(jia)工后的(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)進(jin)行(xing)外(wai)(wai)觀(guan)監(jian)(jian)測(ce)(ce)，將(jiang)外(wai)(wai)觀(guan)不合格的(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)標(biao)記(ji)，并(bing)將(jiang)該(gai)(gai)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)信息儲存(cun)在歷史(shi)數(shu)(shu)據庫中(zhong)(zhong)；所(suo)述(shu)多級(ji)(ji)篩(shai)(shai)選模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊根據監(jian)(jian)測(ce)(ce)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊監(jian)(jian)測(ce)(ce)到(dao)的(de)(de)(de)信息，針對該(gai)(gai)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)外(wai)(wai)觀(guan)損傷區(qu)域進(jin)行(xing)分析，輸(shu)(shu)出(chu)造成該(gai)(gai)產(chan)(chan)品(pin)外(wai)(wai)觀(guan)不合格的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工工序；所(suo)述(shu)指令(ling)輸(shu)(shu)出(chu)模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)板接(jie)收多級(ji)(ji)篩(shai)(shai)選模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)塊輸(shu)(shu)出(chu)的(de)(de)(de)結果，對該(gai)(gai)加(jia)(jia)(jia)工工序的(de)(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)損壞(huai)率和(he)(he)維修時間(jian)進(jin)行(xing)計算(suan)，輸(shu)(shu)出(chu)該(gai)(gai)加(jia)(jia)(jia)工工序需(xu)要維修或者(zhe)更換的(de)(de)(de)指令(ling)。

29、所(suo)(suo)述監(jian)測模塊包括圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)采集單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)、標(biao)記(ji)(ji)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)和提(ti)取(qu)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)；所(suo)(suo)述圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)采集單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)用(yong)于(yu)采集產品的外(wai)觀(guan)(guan)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，并(bing)將采集到(dao)的外(wai)觀(guan)(guan)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)上傳至云平臺；所(suo)(suo)述標(biao)記(ji)(ji)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)用(yong)于(yu)對不(bu)合(he)格的產品進行標(biao)記(ji)(ji)，并(bing)將不(bu)合(he)格產品的信息(xi)收集到(dao)歷史(shi)數據(ju)庫中；所(suo)(suo)述提(ti)取(qu)單(dan)(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)用(yong)于(yu)對產品外(wai)觀(guan)(guan)不(bu)合(he)格的外(wai)觀(guan)(guan)損傷區域進行提(ti)取(qu)，并(bing)將該外(wai)觀(guan)(guan)損傷區域標(biao)記(ji)(ji)為s損。

30、所(suo)述(shu)多(duo)級篩(shai)選(xuan)模塊(kuai)包括(kuo)一(yi)(yi)級篩(shai)選(xuan)單(dan)元、二級篩(shai)選(xuan)單(dan)元和輸(shu)出單(dan)元；所(suo)述(shu)一(yi)(yi)級篩(shai)選(xuan)單(dan)元用于根據外觀損傷區域分(fen)布的(de)范(fan)圍，獲取與該范(fan)圍有重合范(fan)圍的(de)加工(gong)(gong)范(fan)圍，根據加工(gong)(gong)范(fan)圍提取出對其對應的(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序，此為一(yi)(yi)級篩(shai)選(xuan)；

31、所述(shu)二(er)級(ji)篩(shai)選單(dan)元對產品(pin)的外(wai)(wai)觀損傷進行分(fen)類，并根據該產品(pin)對應的外(wai)(wai)觀損傷的類型，以及外(wai)(wai)觀損傷的走向，獲取(qu)導(dao)致出現該外(wai)(wai)觀損壞類型的加工工序(xu)，此為二(er)級(ji)篩(shai)選；

32、所述輸出單元(yuan)輸出二(er)級篩選的(de)加(jia)工(gong)工(gong)序，其為造成外觀損傷(shang)的(de)加(jia)工(gong)工(gong)序。

33、所述(shu)指令(ling)輸出模塊包括驗證單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)、預(yu)測(ce)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)和判斷單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)，所述(shu)驗證單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)用于在連續出現具有相同外觀(guan)(guan)損傷(shang)區域的(de)(de)產(chan)品時(shi)，將造成該(gai)外觀(guan)(guan)損傷(shang)的(de)(de)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)停止，反(fan)向驗證輸出結果是否正(zheng)確；所述(shu)預(yu)測(ce)單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)根(gen)據建立的(de)(de)數(shu)字孿生(sheng)模型(xing)，對各(ge)(ge)個加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命進行預(yu)測(ce)，并設定各(ge)(ge)個加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)的(de)(de)維修時(shi)間；所述(shu)判斷單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)根(gen)據各(ge)(ge)個加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)對應的(de)(de)產(chan)品損壞率，判斷是否輸出該(gai)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)需要維修或者更換(huan)的(de)(de)指令(ling)。

34、與現有技(ji)術相比，本發明所達到的有益效果是(shi)：

35、1、本發明可通過對外觀檢測(ce)結(jie)果的(de)(de)數據(ju)(ju)進(jin)行(xing)收集，標記出產品不(bu)(bu)合格的(de)(de)外觀區域，進(jin)一步分(fen)析(xi)造成該(gai)外觀區域損傷的(de)(de)加(jia)工工序，輸出導致產品不(bu)(bu)合格的(de)(de)原(yuan)因，針(zhen)對該(gai)工序進(jin)行(xing)優化(hua)，減少產品不(bu)(bu)合格率；并(bing)根據(ju)(ju)分(fen)析(xi)各(ge)工序所造成的(de)(de)產品不(bu)(bu)合格的(de)(de)概率，輸出該(gai)工序設(she)備需要保養和維修(xiu)的(de)(de)時(shi)間(jian)，反向監控其(qi)他工序，實(shi)現對生產線整體的(de)(de)監管。