一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法与流程

本发明涉及仓储物流，具体涉及一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法。

背景技术：

1、巷道堆垛机数字孪生是数字孪生技术在仓储物流领域中的一个重要应用，它通过对堆垛机及其工作环节的数字化建模，能够现实堆垛机运行状态的实时监控、优化调度和智能决策。对提高堆垛机设计方案的准确度，降低样机测试成本和提升堆垛机信息交互等有重要的作用。双立柱堆垛机由两根垂直立柱，上承重梁和下承重梁构成矩形的框架结构，使其结构稳固，弯曲刚度好，能够承受较大的重量，并且双立柱结构能够有效减少因晃动或者倾斜导致货物损坏风险。因此，双立柱堆垛机有着较为广泛的应用。同时稳定的运行结构，使得孪生模型能够较为准确的检测和反映设备状态。为模型的分析与搭建提供较为稳定的参照。

2、目前，对双立柱堆垛机的运行状态、能力分析主要通过参数计算和建模仿真两种方式进行评估。但这两种方式都存在相应的局限性，参数计算无法反映设备实时的状态，建模仿真则是根据理论数值进行理论状态下模拟运行，无法反映出设备真实运行下的状态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对目前存在的堆垛机仿真与计算结果不准确，数据不闭环的问题，提供了一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，通过在数字孪生平台中，对双立柱堆垛机进行建模，完成对堆垛机实体的准确映射，再利用孪生模型进行策略、路径优化分析，实现双立柱堆垛机数据虚实交互，数据驱动模型的目的。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，包括以下步骤：

4、获取堆垛机理论参数信息，获取堆垛机作业货架理论参数信息；

5、根据参数在孪生平台中搭建双立柱堆垛机与货架相关配套站台的模型；

6、对双立柱堆垛机模型进行参数化设置；

7、根据双立柱堆垛机参数化模型设置进行运行仿真；

8、对参数化双立柱堆垛机模型仿真结果进行分析与评估；

9、对实体堆垛机进行传感器部署建立数据采集通道；

10、孪生平台通过数据接口接收传感器反馈的实时数据；

11、根据参数化堆垛机模型仿真的运行路径，对实体堆垛机进行任务编排与下达，使实体堆垛机的运行路径与参数化堆垛机模型运行路径相同；

12、根据偏差程度，优化堆垛机参数及算法，形成新的模型参数；

13、将修正后的堆垛机参数与堆垛机模型相结合，共同构成双立柱堆垛机的仿真孪生模型。

14、进一步的，所述根据双立柱堆垛机参数化模型设置进行运行仿真具体包括以下步骤：

15、在参数化模型下，进行双立柱堆垛机模拟出入库作业运行；

16、对参数化双立柱堆垛机模拟运行过程进行记录；

17、根据模拟运行状态评估堆垛机运行能力；

18、模拟运行单位时间后，根据仿真运行状态，对双立柱堆垛机能力进行评估。

19、进一步的，所述对参数化双立柱堆垛机模拟运行过程进行记录具体包括：

20、记录双立柱堆垛机运行过程中走行和提升方向的运行速度曲线；

21、记录双立柱堆垛机运行过程中走行和提升方向的加速度运行曲线；

22、记录参数化双立柱堆垛机模型仿真运行的路径，并统计每次启停的运行周期。

23、进一步的，所述对实体堆垛机进行任务编排与下达，使实体堆垛机的运行路径与参数化堆垛机模型运行路径相同后包括以下步骤：

24、通过传感器记录实体堆垛机运行过程中走行和提升方向的运行速度曲线；

25、通过传感器记录实体堆垛机运行过程中走行和提升方向的加速度运行曲线；

26、将走行与提升方向的参数化运行速度曲线，以实体化参数曲线为基准进行比较与修正；

27、将走行与提升方向的参数化加速度曲线，以实体化参数曲线为基准进行比较与修正。

28、进一步的，所述对实体堆垛机进行任务编排与下达，使实体堆垛机的运行路径与参数化堆垛机模型运行路径相同后具体包括以下步骤：

29、通过在plc安装传感器，读取双立柱堆垛机db模块信息；

30、在数字孪生平台中将读取的db块信息，映射到双立柱堆垛机模型，实现数据对模型的驱动；

31、对记录的参数化堆垛机模拟运行路径进行程序编译；

32、将编译完成的路径程序通过传感器写入堆垛机plc中，让实体堆垛机按照与模拟仿真相同的路径进行作业；

33、对双立柱堆垛机走行方向、提升方向和加减速曲线进行监测和记录。

34、进一步的，所述堆垛机理论参数信息包括双立柱巷道堆垛机高度、载货台宽度、货叉尺寸外观参数。

35、与现有的技术相比本发明的有益效果是：

36、1、一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，基于unity3d引擎，构建堆垛机数字孪生平台，在数字化平台中建立理论参数化双立柱堆垛机模型，进行参数化能力仿真。再通过工业以太网，利用传感器读取堆垛机运行过程中的实际数据，将传感器数据与参数化仿真数据进行映射、对比与修正，形成一个双立柱堆垛机的孪生模型。通过孪生模型的不断迭代，使得堆垛机孪生模型能够在不连接实体设备的情况下，得到接近实际运行的效果，能够进行更近一步的精确分析与仿真优化。以实现降低设计周期和成本，提高仿真精度的作用；

37、2、一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，利用参数化建模，模拟双立柱堆垛机运行过程并且记录相应的过程数据，形成参数化数据模型并加以应用。同时，利用传感器检测实际运行数据并且映射到孪生模型当中并且记录，形成孪生数据模型，二者的数据模型进行比较，以孪生模型为基准修正参数化模型。以孪生模型多次优化迭代参数模型，实现参数模型的优化。对以形成更精准的参数化仿真模型，降低模型使用成本，提高设计效率有重要影响。

技术特征：

1.一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，其特征在于，所述根据双立柱堆垛机参数化模型设置进行运行仿真具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，其特征在于，所述对参数化双立柱堆垛机模拟运行过程进行记录具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，其特征在于，所述对实体堆垛机进行任务编排与下达，使实体堆垛机的运行路径与参数化堆垛机模型运行路径相同后包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，其特征在于，所述对实体堆垛机进行任务编排与下达，使实体堆垛机的运行路径与参数化堆垛机模型运行路径相同后具体包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，其特征在于，所述堆垛机理论参数信息包括双立柱巷道堆垛机高度、载货台宽度、货叉尺寸外观参数。

技术总结
本发明公开了一种双立柱堆垛机数字孪生构建方法，属于仓储物流技术领域，针对目前存在的堆垛机仿真与计算结果不准确，数据不闭环的问题，基于Unity3D引擎，构建堆垛机数字孪生平台，在数字化平台中建立理论参数化双立柱堆垛机模型，进行参数化能力仿真。再通过工业以太网，利用传感器读取堆垛机运行过程中的实际数据，将传感器数据与参数化仿真数据进行映射、对比与修正，形成一个双立柱堆垛机的孪生模型。通过孪生模型的不断迭代，使得堆垛机孪生模型能够在不连接实体设备的情况下，得到接近实际运行的效果，能够进行更近一步的精确分析与仿真优化。以实现降低设计周期和成本，提高仿真精度的作用。

技术研发人员：李茂,颜韬,袁召云,银珠玲,龙明武,沈忱,崔智,王嘉琪,邓娴,李生者
受保护的技术使用者：昆船智能技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19