本發(fā)明涉及義齒制造車間運行可視化監(jiān)控，具體地說，涉及一種基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在傳統(tǒng)的義齒制造過程中，由于依賴手工操作較多，難以實現(xiàn)高精度和一致性的產(chǎn)品輸出，同時對生產(chǎn)過程中的實時監(jiān)控不足導(dǎo)致效率低下，傳統(tǒng)監(jiān)控手段難以實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，各生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)之間缺乏有效的數(shù)據(jù)共享和集成；由于缺乏有效的物流規(guī)劃，導(dǎo)致物料流轉(zhuǎn)效率低下；車間內(nèi)的設(shè)備使用情況、原材料庫存以及人力資源分配等方面往往缺乏有效的管理和調(diào)度手段，導(dǎo)致資源浪費或過度利用。因此，提供一種基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的生產(chǎn)監(jiān)控不足、生產(chǎn)流程不透明、生產(chǎn)效率低的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供了一種基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控方法，包括以下步驟：

3、s1、收集義齒制造車間的物理數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的讀取與傳輸；

4、s2、基于收集的數(shù)據(jù)，根據(jù)義齒制造車間的工作區(qū)域、儲存區(qū)域、設(shè)備、物料流轉(zhuǎn)路徑通過blender軟件建立三維模型；

5、s3、基于三維模型以及物理數(shù)據(jù)，建立虛實交互映射模型，使虛擬模型能夠?qū)崟r反映實體義齒制造車間的運行狀態(tài)，并在建立虛實交互映射模型的過程中引入車間產(chǎn)生的粉塵影響因子和化學(xué)物質(zhì)的腐蝕因子，用于減少車間內(nèi)環(huán)境因素對映射模型的影響。

6、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s1中，收集物理數(shù)據(jù)包括：設(shè)備參數(shù)、工藝流程。

7、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s2中，建立三維模型包括以下步驟：

8、s2.1、獲取義齒制造車間內(nèi)部的空間尺寸、設(shè)備位置信息，收集車間的平面圖、設(shè)備功率需求、物料流相關(guān)文檔；

9、s2.2、根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)進行初步的概念性設(shè)計，確定義齒制造車間的工作區(qū)域、儲存區(qū)域和設(shè)備的位置；

10、s2.3、根據(jù)收集到的義齒制造車間布局數(shù)據(jù)，在blender軟件中繪制出車間的平面圖，在平面圖的基礎(chǔ)上，構(gòu)建義齒制造車間的三維模型；

11、s2.4、導(dǎo)入設(shè)備數(shù)據(jù)進行設(shè)備建模，根據(jù)設(shè)備的實際位置，將設(shè)備模型放置在車間模型中的相應(yīng)位置；

12、s2.5、對工藝流程進行建模，通過數(shù)字孿生模型模擬設(shè)備的工作原理和生產(chǎn)過程中物料的流動；

13、s2.6、定義各設(shè)備間的邏輯關(guān)系，包括物料流轉(zhuǎn)路徑、設(shè)備間的交互規(guī)則；

14、s2.7、將義齒制造車間的工作區(qū)域、儲存區(qū)域、設(shè)備、物料流轉(zhuǎn)路徑所有元素整合到一個完整的三維模型中。

15、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s2.5中，通過數(shù)字孿生模型模擬設(shè)備的工作原理和生產(chǎn)過程中物料的流動，包括以下步驟：

16、s2.51、構(gòu)建數(shù)字孿生模型，包括物理設(shè)備狀態(tài)模型、物料流動模型，在模型中定義實體，包括物料、設(shè)備、過程，包括物料轉(zhuǎn)換過程，將實時數(shù)據(jù)與模型相結(jié)合，用于確保模型能準確反映物理系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)；

17、s2.52、使用仿真軟件運行數(shù)字孿生模型，用于模擬實際的生產(chǎn)過程，在每一步中記錄關(guān)鍵事件的發(fā)生，通過持續(xù)接收和處理來自車間的實際數(shù)據(jù)，使模型能夠反映最新的系統(tǒng)狀態(tài)；

18、s2.53、比較仿真結(jié)果與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用于確保模型準確無誤。

19、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s2.51中，構(gòu)建數(shù)字孿生模型具體為：

20、將物理設(shè)備狀態(tài)進行虛擬表示，構(gòu)建物理設(shè)備狀態(tài)模型，并在物理設(shè)備狀態(tài)模型中引入聲波參數(shù)，用于減少聲波產(chǎn)生的振動對物理設(shè)備狀態(tài)模型的影響，具體為：

21、；

22、其中，表示設(shè)備，表示設(shè)備類型，表示設(shè)備位置，表示設(shè)備狀態(tài)，表示性能指標，表示操作參數(shù)，表示聲波參數(shù)，，表示振動頻率，表示振動幅度，表示噪聲水平，表示聲波頻譜，表示事件日志，表示物料處理；

23、物料流動模型具體為：

24、；

25、其中，是物料在時刻的速度；是物料的流量隨時間的變化，，表示管道的半徑，表示兩端的壓力差隨時間的變化，表示流體的動態(tài)粘度，表示管道的長度，是管道截面積。

26、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s2.6中，定義各設(shè)備間的邏輯關(guān)系，包括以下步驟：

27、物料流轉(zhuǎn)路徑具體為：

28、存在個設(shè)備，每個設(shè)備用表示，其中表示設(shè)備編號，物料流轉(zhuǎn)路徑用有向圖表示，其中是設(shè)備的集合，是邊的集合；

29、，中的每條邊表示從設(shè)備到的物料流轉(zhuǎn)路徑，其中，表示設(shè)備編號；

30、設(shè)備交互規(guī)則具體為：

31、觸發(fā)機制：當(dāng)中的物料達到一定數(shù)量時，觸發(fā)向發(fā)送物料；

32、通信協(xié)議：使用mqtt協(xié)議進行通信；

33、響應(yīng)機制：規(guī)定在接收到物料后立即開始加工；

34、優(yōu)先級設(shè)置：如果正在加工另一批物料，則根據(jù)物料類型設(shè)定不同的優(yōu)先級。

35、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s2.7中，整合到一個完整的三維模型，包括以下步驟：

36、s2.71、通常選擇車間的一個角落作為原點(0,0,0)，x軸代表車間的長度方向，y軸代表寬度方向，z軸代表高度方向；

37、s2.72、記錄每堵墻相對于原點的坐標(x,y,z)和尺寸，包括長度、寬度，記錄每個門和窗的位置坐標和尺寸；

38、s2.73、確定每個區(qū)域的邊界坐標(x1,y1,z1)，通過相鄰區(qū)域邊界的距離來計算，計算每個區(qū)域的中心點坐標作為參考點；

39、s2.74、記錄每個設(shè)備的尺寸，包括長、寬、高，根據(jù)車間布局圖確定設(shè)備在車間內(nèi)的位置坐標(x2,y2,z2)，記錄設(shè)備的主要朝向；

40、s2.75、確定物料流轉(zhuǎn)路徑的起點坐標(x3,y3,z3)和終點坐標(x4,y4,z4)，根據(jù)設(shè)備布局和工作流程，規(guī)劃物料流轉(zhuǎn)的路徑，對于有轉(zhuǎn)彎的路徑，計算轉(zhuǎn)彎半徑用于確保路徑的可行性。

41、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s3中，建立虛實交互映射模型包括以下步驟：

42、s3.1、建立虛擬義齒制造車間與現(xiàn)實義齒制造車間之間的映射機制，并在映射機制中引入車間產(chǎn)生的粉塵影響因子和化學(xué)物質(zhì)的腐蝕因子，用于減少車間內(nèi)環(huán)境因素對映射機制的影響；

43、s3.2、通過虛擬模型實時監(jiān)控車間的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況立即發(fā)出預(yù)警。

44、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s3.2中，映射機制具體為：

45、；

46、表示虛擬模型中設(shè)備在時間點的狀態(tài)值；表示物理設(shè)備在時間點的狀態(tài)值；表示映射函數(shù)，用于將物理設(shè)備的狀態(tài)映射到虛擬模型的狀態(tài)；

47、在映射機制中引入車間產(chǎn)生的粉塵影響因子和化學(xué)物質(zhì)的腐蝕因子具體為：

48、；

49、其中，表示粉塵影響因子，，表示粉塵對設(shè)備影響的系數(shù)，表示時間時車間內(nèi)粉塵的濃度；表示化學(xué)物質(zhì)腐蝕因子，，表示化學(xué)物質(zhì)對設(shè)備影響的系數(shù)，表示時間時車間內(nèi)化學(xué)的濃度。

50、另一方面，本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控系統(tǒng)，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行計算機程序?qū)崿F(xiàn)上述的基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控方法。

51、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

52、1、該基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控方法及系統(tǒng)中，通過建立精確的數(shù)字孿生模型，可以實時監(jiān)控義齒制造過程，能夠?qū)崟r反映義齒生產(chǎn)車間的運行狀態(tài)，包括設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況、生產(chǎn)進度等，數(shù)字孿生模型提供的數(shù)據(jù)可視化和分析功能，有助于管理人員進行生產(chǎn)優(yōu)化和決策，減少試錯成本，支持遠程協(xié)作和智能決策，不同部門、不同地點的人員可以實時共享生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進行遠程協(xié)作，提高響應(yīng)速度和效率。

53、2、該基于數(shù)字孿生的義齒制造車間運行可視化監(jiān)控方法及系統(tǒng)中，建立虛實交互映射模型能夠及時反映車間內(nèi)設(shè)備和環(huán)境的變化情況，基于實時數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)可以提供預(yù)警、故障預(yù)測等決策支持，減少意外停機時間，提高生產(chǎn)效率，基于數(shù)字孿生的系統(tǒng)能夠識別維護需求，并規(guī)劃最優(yōu)的維護計劃，減少不必要的維護成本，可以在虛擬環(huán)境中模擬工藝的流程設(shè)計，驗證其可行性，加速研發(fā)周期。