基于数字孪生的型材底漆自动打磨管控系统及管控方法与流程

本发明属船舶，涉及一种基于数字孪生的型材底漆自动打磨管控系统，特别是涉及一种基于数字孪生的型材底漆自动打磨管控系统及管控方法。

背景技术：

1、在船舶建造过程中需要涉及到角钢、球扁钢、双球头球扁钢等多种规格的型材，根据焊接工艺要求需要对上述型材两侧及腹板底部进行打磨，以有效防止焊接时产生气孔、夹渣和焊接不完全等问题。

2、现有技术中，型材底漆主要由工人手动打磨，通常使用手推带式砂带机和手持砂轮机，一方面，型材焊接边的打磨工作量巨大，打磨过程中产生的粉尘会对工人健康和环境造成危害，且打磨效率低、品质不稳定，另一方面，传统打磨模式下，作业信息统计和质量控制均需人工完成，生产信息透明度低，生产管控和质量追溯困难，难以满足现代船舶建造的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的型材底漆自动打磨管控系统及管控方法，用于解决现有技术中型材底漆打磨生产管控透明度低和质量难以控制的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于数字孪生的型材底漆自动打磨管控系统，其特征在于，包括：

3、底漆自动打磨物理层，用于为所述型材底漆自动打磨管控系统提供数据源，并执行所述型材底漆自动打磨管控系统中的管控指令；

4、信息感知与控制层，用于获取所述底漆自动打磨物理层的生产信息数据，和将所述系统管控应用服务层输出的控制指令传输至所述底漆自动打磨物理层；

5、通讯交互层，用于为所述型材底漆自动打磨管控系统的数据交互提供通信基础；

6、数字孪生映射层，用于根据所述生产信息数据生成数字孪生映射体；

7、系统管控应用服务层，用于对所述数字孪生映射体中的数据进行分析，以获取对应的生产信息数据质量结果和优化调节指令，并将所述优化调节指令发送至所述信息感知与控制层；

8、其中，所述管控指令包括所述优化调节指令。

9、于本发明的一实施例中，还包括：

10、人工管控应用层，用于为外部用户操作提供交互界面，并根据所述用户操作进行智能算法分析，以生成状态管理指令并将所述状态管理指令发送至所述信息感知与控制层；

11、其中，所述管控指令还包括所述状态管理指令。

12、于本发明的一实施例中，所述系统管控应用服务层包括质量分析模块和管控调节模块，

13、所述质量分析模块，用于获取所述数字孪生映射体中的数据，并对所述数据进行分析，获取与所述数据对应的生产信息数据质量结果；

14、所述管控调节模块，用于基于数字孪生映射体进行设备运行分析、故障分析预警、生产调度服务、系统资源管理、作业流程优化，以获取优化调节指令，并将所述优化调节指令发送至所述信息感知与控制层。

15、于本发明的一实施例中，所述信息感知与控制层包括信息感知模块和控制模块，

16、所述信息感知模块，用于对所述底漆自动打磨物理层的生产信息数据进行实时采集；

17、所述控制模块，用于基于所述型材底漆自动打磨管控系统中的管控指令对所述底漆自动打磨物理层进行控制。

18、于本发明的一实施例中，所述数字孪生映射层包括系统异构数据管理模块、数据映射模块和孪生模型模块，

19、所述异构数据管理模块，用于对所述系统中的多源异构数据进行集成与处理，并构建实时数据库，以对底漆打磨生产信息进行实时存储记录；

20、所述数据映射模块，用于将集成后的孪生信息数据实时动态映射到孪生虚拟系统中；

21、所述孪生模型模块，用于以孪生虚拟系统对所述底漆自动打磨物理层的生产信息数据进行实时可视化显示。

22、于本发明的一实施例中，所述异构数据管理模块包括

23、信息数据模型构建单元和多源异构数据集成单元；

24、所述信息数据模型构建单元，用于构建底漆自动打磨信息数据模型；

25、所述多源异构数据集成单元，用于对多源异构数据进行集成处理，以获取集成后数据。

26、于本发明的一实施例中，所述底漆自动打磨信息数据模型的类型包括设备信息模型、人员信息模型、物料信息模型、打磨任务信息模型和环境信息模型。

27、于本发明的一实施例中，所述多源异构数据集成单元包括：

28、数据获取子单元，用于获取原始异构数据；

29、数据分类子单元，用于对原始异构数据进行分类，以获取结构化数据和非结构化数据；

30、数据整合子单元，用于利用json格式分别对所述结构化数据和非结构化数据进行整合，以获取集成后数据；

31、实时数据库子单元，用于基于所述集成后数据构建实时数据库，以对底漆打磨生产信息进行实时存储记录。

32、于本发明的一实施例中，所述数据映射模块包括ugui搭建单元、数据读取单元、数据解析单元、可视化映射单元；

33、所述ugui搭建单元，用于利用ugui搭建虚拟图表看板；

34、所述数据读取单元，用于获取所述实时数据库中的实时数据，将所述实时数据中需要映射的生产信息数据传输到孪生虚拟系统中；

35、所述数据解析单元，用于对实时数据进行解析以获取解析后数据，并将解析后数据进行分类以获取分类后数据；

36、所述可视化映射单元，用于将所述分类后数据动态映射到所述虚拟图表看板的控件中。

37、第二方面，本发明还提供一种基于如上所述的基于数字孪生的型材底漆自动打磨管控系统的管控方法，包括：

38、利用所述底漆自动打磨物理层，用于为所述型材底漆自动打磨管控系统提供数据源，并执行所述型材底漆自动打磨管控系统中的管控指令；

39、利用所述信息感知与控制层，用于获取所述底漆自动打磨物理层的生产信息数据，和将所述系统管控应用服务层输出的控制指令传输至所述底漆自动打磨物理层；

40、利用所述通讯交互层为所述型材底漆自动打磨管控系统的数据交互提供通信基础；

41、利用所述数字孪生映射层根据所述生产信息数据生成数字孪生映射体；

42、利用所述系统管控应用服务层对所述数字孪生映射体中的数据进行分析，以获取对应的生产信息数据质量结果和优化调节指令，并将所述优化调节指令发送至所述信息感知与控制层；

43、其中，所述管控指令包括所述优化调节指令。

44、如上所述，本发明所述的基于数字孪生的型材底漆自动打磨管控系统及管控方法，具有以下有益效果：

45、1、本发明使用数字孪生技术，对型材底漆打磨的过程进行孪生虚拟，实现打磨作业过程中生产信息数据管控、质量情况分析和自动优化调节。从而提高型材底漆打磨质量和打磨效率，助力造船工艺革新，提高船舶生产制造水平。

46、2、本发明通过人工管控应用层，使外部用户操作在交互界面选择算法进行分析从而生成状态管理指令，因此不仅能从系统管控应用服务层进行主动分析，还提供了人工管控应用层从而能根据用户选择进行被动分析并输出状态管理指令，管控更加全面和智能。