[发明专利]一种基于数字孪生的空间在轨激光加工过程实时监测方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的空间在轨激光加工过程实时监测方法。其中方法包括：建立空间在轨航天器数字孪生体、激光加工工厂数字孪生体、材料‑结构数字孪生体、微观组织数字孪生体以及工艺缺陷数字孪生体。当在空间在轨航天器中进行激光加工工艺时，在数字孪生系统中将会得到实时的加工过程，并能结合材料‑结构数字孪生体、微观组织数字孪生体及工艺缺陷数字孪生体对该工艺中结构的宏观性能与微观性能进行监测。本发明能够让工作人员对空间在轨激光加工质量和使用性能进行预判。

技术领域

本发明涉及空间在轨激光加工领域，特别是涉及一种基于数字孪生的空间在轨激光加工过程实时监测方法。

背景技术

随着“工业4.0”的提出，制造智能化也逐步取缔了部分传统工业，让中国制造业得以快速稳定的向前推进。不仅如此，激光制造业的崛起，更是将我国的制造业推向了高速发展的行列。数字孪生于2011年提出，经过十多年的发展，也已在各个领域有所涉及，例如产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域。任何一个制造工艺过程是无法在进行制造试验时对其内部进行实时观测的，也就是目前的制造工艺过程划分了两方面，一方面是单试验，另一方面是单仿真，如此无法达到对制造工艺进行在线评价。

数字孪生结合激光加工工艺上有着巨大的发展前景与优势，通过数字孪生，能够对激光加工全过程进行映射，从而对其进行全面整体的观察与分析，实现对激光加工过程的监测。而随着人类对太空的探索，空间站、航天器、卫星等装备将会愈发的重要。因此，如何实现空间在轨制造、空间在轨监测对金钱成本、时间成本等有着重要的影响。目前急需一种能够对空间在轨激光加工过程进行实时监测的智能方法，从而实现能够对空间在轨激光加工过程进行综合全面的监测。

因此，本发明公开了一种基于数字孪生的空间在轨激光加工过程实时监测方法，能够有效保证对空间在轨激光加工过程进行监测，且能帮助工程师能够在空间中进行激光加工工艺作业。不仅如此，还可以通过对该数字孪生体进行后处理分析，对激光加工过程进行工艺质量评定，通过机器学习，为未来的工艺试验提供优先方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字孪生的空间在轨激光加工过程实时监测方法，实现空间在轨激光加工过程的全面监测，并能通过机器学习对本次工艺进行评定，能够实现对本次工艺试验进行策略改进以及对未来工艺提供优化方案。

一种基于数字孪生的空间在轨激光加工过程实时监测方法，包含了空间在轨航天器数字孪生体、激光加工工厂数字孪生体、工件数字孪生体、金属晶粒数字孪生体以及工艺缺陷数字孪生体；晶粒识别模块与缺陷识别系统模块，终端数据库与机器学习库，工艺专家系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于数字孪生的空间在轨激光加工过程实时监测方法，其特征在于：所述空间在轨激光加工过程数字孪生模型、基于数字孪生的实时监测方法以及基于数字孪生的质量评定与策略改进方法；

所述空间在轨激光加工过程数字孪生模型包括航天器实体及其运行数据，航天器虚拟模型及其运行数据，激光加工工厂实体及其运行数据，激光加工工厂虚拟模型及其运行数据，工件实体，工件虚拟模型；

所述航天器实体、激光加工工厂、工件实体组成现实世界中的空间在轨激光加工工艺，也是本次监测方法的物理监测对象；

所述航天器虚拟模型、激光加工工厂虚拟模型、工件虚拟模型组成数字孪生世界中的空间在轨激光加工工艺，也是本次监测方法的虚拟监测对象；

所述航天器虚拟模型的运行数据、激光加工工厂虚拟模型的运行数据均由对应实体的运行数据提供；

所述基于数字孪生的监测方法是在由晶粒识别系统模块与缺陷识别系统模块组成的实时监测系统中进行；