(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210652942.2 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 厦门金鹭特种合金有限公司 地址 361000 福建省厦门市湖里区兴隆路 69号 (72)发明人 张昌荣　林亮亮　陈友梁　王杰伟　 王珏　刘章龙　李晓星　祝泉水　 (74)专利代理 机构 厦门市首创君 合专利事务所 有限公司 3 5204 专利代理师 李艾华　连耀忠 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 16/904(2019.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) (54)发明名称 一种刀具制造过程数字 孪生系统 (57)摘要 本发明涉及一种刀具制造过程数字孪生系 统， 包括： 生产设备、 数字孪生模型和应用界面； 数字孪生模 型包括物理模型、 仿真模 型和数据模 型； 物理模 型采用三维建模软件对生产设备进行 等比例建模； 仿真模型为对物理模 型进行渲染获 得， 具有与生产设备一致的结构和材质特征； 数 据模型接收数据采集终端采集到的刀具制造过 程中生产设备的运行状态、 运行动作以及工艺参 数数据， 进行数据处理， 在仿真模型上形成动作 逻辑映射。 本发 明能够实现对刀具制造过程生产 设备和工艺的统一管理、 实时获取各生产设备的 工作状态和产品的质量情况、 基于大数据计算对 生产设备工艺进行改善以及对报警异常进行自 动处理， 从而降低产品制造次品率和缩短产品生 产周期。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115203895 A 2022.10.18 CN 115203895 A 1.一种刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 包括： 生产设备、 数字孪生模型和应 用界面； 所述数字 孪生模型和应用界面在终端设备 上实现； 所述数字孪生模型包括物理模型、 仿真模型和数据模型； 所述物理模型采用三维建模 软件对生产设备进行等比例建模； 所述仿真模型为对物理模型进行渲染获得， 具有与生产 设备一致的结构和材质特征； 所述数据模型接收数据采集终端采集到的刀具制造过程中生 产设备的运行状态、 运行动作以及工艺参数数据， 进 行数据处理， 将数据变成可执行的动作 命令， 在仿 真模型上形成动作逻辑映射， 使仿 真模型与生产设备具有一致的动作仿 真效果， 从虚拟环境中体现生产设备的内外 部状态； 所述应用界面， 基于所述数据模型生成， 包括设备运行展示模块、 检测数据显示模块、 产品质量管控模块、 工艺预警设置模块、 报警处理分析模块、 信息载入导出模块和人机交互 模块中的一个或多个。 2.根据权利要求1所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 所述生产设备包括 压机、 烧结炉、 磨床和涂层炉， 对应刀具制造过程中压制、 烧结、 磨削和涂层工艺。 3.根据权利要求2所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 所述三维建模软件 包括UG或solidworks， 用于对压机、 烧结炉、 磨床和涂层炉进行等比例建模； 所述仿真模型 使用3Dmax软件进行模型渲染； 所述数据模型采用C++编程语言进行数据处理， 并生成应用 界面。 4.根据权利要求2所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 数据采集终端采集 到的压机工艺参数包括： 单重、 阴模校正位置、 各轴压力、 上冲成型位置、 阴模成型位置、 气 体流量和气体压力； 数据采集终端采集到的烧结炉工艺参数包括： 炉膛各部位压力、 真空度、 微压压力、 分 压压力、 脱蜡压力、 强冷压力、 气体流 量和气体压力； 数据采集终端采集到的磨床工艺参数包括： 总功率、 各轴功率、 各轴电流、 磨削温度和 磨削时间； 数据采集终端采集到的涂层炉工艺参数包括： 涂层温度、 靶电压、 靶电流、 磁场线圈电 流、 偏压、 偏压电流、 转盘转速、 气体流 量和气体压力； 数据模型和仿真模型实时模拟各个生产设备的工作动作， 并对密闭空间内无法直接观 察的工艺参数进行仿真模拟， 通过动画、 图表和曲线中的一种或多种方式以应用界面的形 式进行可视化展示。 5.根据权利要求1所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 还包括扫描装置； 每种生产设备配备扫描装置， 每个产品生产传输料盘上设置有记录生产信息和产品位置信 息的识别码； 当一个料盘上 的产品进入第一个工艺环节， 由生产设备上 的扫描装置进行扫 描， 将料盘信息与生产信息 关联， 并且生产设备将完成的产品放置在料盘的空位上， 同时将 料盘信息、 生产信息、 产品信息和产品位置信息关联上传至云端 数据中心， 并将对应信息重 新赋予到料盘的识别码上， 每完成一道工序， 完成对每个产品信息的记录， 通过应用界面查 看每个产品的生产状态。 6.根据权利要求1所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 所述设备运行展示 模块具有场景切换功 能， 用于实时查看各个生产设备 的运行状态和生产数据； 所述检测数 据显示模块， 用于实时查看各个生产设备的检测信息； 所述产品质量管控模块， 用于实时查权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203895 A 2看正在生产产品的质量情况； 所述工艺预警设置模块， 用于设置能够稳定生产的阈值； 报警 处理分析模块， 用于对生产异常报警提示记录并通过改善工艺参数智能处理报警情况； 所 述信息载入导出模块， 用于上传和下载生产过程的重要 数据； 所述人机交互模块， 用于对现 场生产设备进行远程操控。 7.根据权利要求1所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 所述应用界面还包 括产品质量预测及报警模块， 具体用于： 基于历史生产产品的质量数据， 推导工艺参数与产 品质量的关系式， 通过数据模型的转换， 将产品质量的变化在仿 真模型中动态显示， 根据当 前生产条件和生产设备内部状态， 预测产品质量， 当预测出产品质量下降时， 产生报警。 8.根据权利要求1所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 所述应用界面还包 括工艺方案优化模块， 具体用于： 自动记录每种生产设备在生产过程中的检测数据， 并提供 质检环节数据接入接口， 以及导入人工检测的数据， 数据模型将数据进 行实时处理， 通过深 度学习算法进行 大数据分析， 自动优化工艺方案 。 9.根据权利要求1所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 所述应用界面还包 括生产过程回溯模块， 具体用于： 选择指定时间段内生产设备的生产过程在仿真系统内回 放， 以详细追溯过去的生产状况， 达 到产品生产过程回溯功能。 10.根据权利要求1所述的刀具制造过程数字孪生系统， 其特征在于， 所述报警处理分 析模块， 还用于： 当监测到生产设备运行过程出现报警时， 基于对应生产设备报警处理数据 库内的报警处 理方式和/或大 数据学习得到处 理方式， 以保证生产设备正常运行。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203895 A 3