[发明专利]一种通过运用运动学联合仿真平台对机械设备进行在线实时监测的方法

说明书

本发明属于设备智能监测技术领域，提供了一种通过运用运动学联合仿真平台对机械设备进行在线实时监测的方法。本发明通过在ADAMS和Simulink建立联合仿真平台的基础上开发数据实时读取模块并将其加入仿真平台中，实现了通过仿真的手段来实时监测设备运行的目标，并在监测过程中，实时仿真监测平台可以将监测目标在运动过程中的运动和动力学信息记录下来，方便当设备出现异常时调用这些数据进行相关零部件的受损分析及寿命预测，为设备连续生产做充分准备。

技术领域

本发明属于设备智能监测技术领域，具体涉及一种通过运用运动学联合仿真平台对机械设备进行在线实时监测的方法。

背景技术

随着“中国制造2025”的提出，“智能”“自动”字眼逐渐进入人们的视野。由于自动生产在提高生产效率降低人力成本方面有绝对优势，并且大大避免了人为因素造成的产品质量下降的情况，因此国内各制造业厂家积极加快提升自动化制造水平，为迈向“智能”生产打下坚实的基础。

自动生产线被广泛应用在电子、汽车、家电等行业，由于产品的自动生产方案受限制于产品的形状，大小，功能，特定产品的自动生产线一般需要专业的设计团队专门为其量身定做。在设计生产线时会涉及到大量的零部件，其中包括一些非标零部件，因此在生产线运行过程中保证这些零部件的正常运作是保证生产线正常工作的必要条件。近年来，对于大部分生产线的监测手段主要有两种，其一工作人员远程通过摄像器材进行监测设备运行情况，其二对于特定标准化设备生产厂商通过安装传感器观测传感器感知到的数据来评判设备的运行状态，例如机械人的手臂监测。以上两种监测方法是通过人观测或者数据对比来监测，在设备发生故障时只是识别出设备故障，难以在发生故障时获知设备各关节的运动和动力学信息，而这些信息对于计算评估异常造成的损伤程度是不可或缺的，

现如今随着计算机技术的发展，工程仿真技术得到了巨大的提升，大量有针对性的仿真软件平台被应用在各领域，例如虚拟实境编辑软件virtools在实时三维互动方面有比较强的优势，并且具有二次开发的接口。虚拟样机技术软件ADAMS被用在工程实施前期，在虚拟制造环境中完成模型的研制,在样本生产之前,发现虚拟样机各种设计缺陷,这大大缩短了新产品的研制周期。从监测的角度来看，Virtools类的实时互动的三维虚拟软件虽然通过建立接口可以实现对运动目标的多角度监测，但这种检测与使用摄像器材监测获得的效果相似，都获取不到设备运行过程中的运动和动力学信息。而ADAMS类的机械动力学软件虽然带有强大运动学和运动学分析的功能，但现在基本上都是单独运用这类平台来进行前期样机的分析优化，分析优化完成后基本就没有使用的价值了。基于监测的需求，将数据采集技术、控制技术、虚拟仿真技术相结合，把ADAMS等一类多体动力学软件的运动和动力学分析以及数据运算功能应用到实际监测中，这样既可以起到多角度监测的效果，又可以在监测过程中获得与异常信息有关的各类数据，依据这些数据工程师可以对故障做出深层次的判断，比如故障对于设备寿命的影响、对在加工产品的损伤程度，这为企业带来极大的便利。

发明内容

本发明提供了一种基于运动学联合仿真平台的设备在线实时监测的方法，该方法是通过利用仿真软件提供的扩展接口，建立之间的接口机制来达到运用仿真的方法进行在线实时监测的目的。该方法除了可以对设备进行多角度的视觉观测外，可以通过仿真的手段记录设备运行过程中的运动和动力学信息。当设备异常发生时可以凭借这些数据对设备零部件的损伤程度、疲劳程度进行分析、预测，这对于生产线上备件不足的零部件是至关重要的。

本发明的技术方案如下：

一种通过运用运动学联合仿真平台对机械设备进行在线实时监测的方法，其通过设备模型在线实时的仿真监测目标的运行情况，该方法不仅可以实现多角度的监测设备的运行过程，同时还可以记录下设备运行过程中的运动和动力学信息，在异常发生时可以根据记录的信息进行深度分析，例如：当发生异常时，记录的设备相关零部件受力情况、速度情况被用来进行相关零部件变形、受损程度、寿命分析。通过在控制平台中建立功能模块(机械运动模块、数据实时读取模块等)，搭建模块间数据通路来实现对目标在线实时监测。具体搭建过程如下：