[发明专利]一种数字孪生增强的复杂装备检测补偿方法与系统

说明书

本发明属于工业设备智能化与数字化技术领域，提供了一种数字孪生增强的复杂装备检测补偿方法与系统；首先基于所述复杂装备与作业场景融合的数字孪生模型，进行适应个性化场景的检测策略智能决策；其次，基于所述复杂装备与检测装置融合的数字孪生模型，进行检测策略的自主执行，并根据检测结果进行误差定位和定量；最后，基于所述复杂装备与控制器融合的数字孪生模型，实现与作业工艺融合的补偿方案决策和执行；利用数字孪生技术，进行复杂装备数字孪生系统与时变作业场景、测装置以及控制系统的深度融合，提升了检测策略对个性化作业对象和时变作业过程的适应能力、变策略检测的自主执行与分析能力以及补偿与作业过程的耦合执行能力。

技术领域

本发明属于工业设备智能化与数字化技术领域，尤其涉及一种数字孪生增强的复杂装备检测补偿方法与系统。

背景技术

以数控机床和光刻机等为代表的精密复杂装备是工业核心战略物资，是军工和民生等各重点行业的根基，是践行智能制造的工业母机。对高精密复杂装备而言，复杂装备的作业精度是衡量其性能的重要指标。然而，由于其工作过程中受几何、热、力、控制和工艺等误差的耦合影响，且随作业环境的时变，给检测和精度提升带来了极大的挑战。因此，如何对其作业误差进行科学检测和有效精度提升，是亟需解决的关键问题。

发明人发现，目前，关于误差在线检测与补偿方法提升作业精度最直接有效的精度提升手段，检测补偿过程通常包括检测策略制定、检测策略执行和检测结果使用三个步骤。然而，其中，检测策略制定多为固定策略，未考虑作业场景时变性影响，其原因是检测策略决策模型未与设备/作业环境融合；检测策略执行普遍依靠相对独立的检测装置，对变检测策略的执行和误差分析缺乏柔性适配能力，其原因是检测策略执行模型未与检测装置融合；检测结果则主要通过修改控制器补偿参数进行补偿，补偿方法固定，适应性差，复杂补偿策略难以执行，其原因是检测结果补偿模型未与作业过程控制器深度融合。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种数字孪生增强的复杂装备检测补偿方法与系统，本发明利用数字孪生技术，进行复杂装备数字孪生系统与时变作业场景、机内/外检测装置以及控制系统的深度融合，以提升检测策略对个性化作业对象和时变作业过程的适应能力、变策略检测的自主执行与分析能力以及补偿与作业过程的耦合执行能力，实现复杂精密装备作业精度的提升。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种数字孪生增强的复杂装备检测补偿方法，包括：

获取复杂装备及其作业场景、检测装置及控制器的实时感知数据和历史运行数据；

检测补偿模块，被配置为：依据获取的实时感知数据和历史运行数据、运行机理建模以及智能算法构建复杂装备与作业场景融合的数字孪生模型、复杂装备与检测装置融合的孪生模型以及复杂装备与控制器融合的数字孪生模型，得到复杂装备的检测与补偿策略，对复杂装备进行检测补偿；

其中，所述复杂装备与作业场景融合的数字孪生模型、所述复杂装备与检测装置融合的孪生模型以及所述复杂装备与控制器融合的数字孪生模型，通过模型组装和融合得到；首先，基于所述复杂装备与作业场景融合的数字孪生模型，进行适应个性化场景的检测策略智能决策；其次，基于所述复杂装备与检测装置融合的数字孪生模型，进行检测策略的自主执行，并根据检测结果进行误差定位和定量；最后，基于所述复杂装备与控制器融合的数字孪生模型，实现与作业工艺融合的补偿方案决策和执行。

进一步的，检测装置包括机内检测装置和机外检测装置；所述机内检测装置是指复杂装备内部的检测元件和信号处理装置；所述机外检测装置包括机外传感器库、传感器定位工装库和检测机械臂；所述控制器是指支持补偿策略执行的控制系统。

进一步的，基于复杂装备数据和作业场景数据，利用统计学分析、遗传算法和支持向量机数据算法进行特征提取、特征分类和状态检测，解析复杂装备和作业场景的感知状态信息；复杂装备和作业场景的感知状态信息包括历史状态信息和实时感知的状态信息；