大连理工大学卢晓红获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利基于数字孪生的搅拌摩擦焊核心区温度监测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116551150B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310478199.8,技术领域涉及:B23K20/12;该发明授权基于数字孪生的搅拌摩擦焊核心区温度监测方法是由卢晓红;孙卓;贾振元;孙世煊;栾贻函;滕乐;杨帮华设计研发完成,并于2023-04-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于数字孪生的搅拌摩擦焊核心区温度监测方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于数字孪生的搅拌摩擦焊核心区温度监测方法。利用Unity3D引擎搭建基于数字孪生的搅拌摩擦焊接温度监测系统,在监测系统中建立搅拌摩擦焊接过程的同步运动仿真模型,并利用随机双坐标上升SDCA预测算法和径向基神经网络RBF插值算法建立温度预测模型;在焊接过程中红外热像仪采集的焊件表面特征点温度数据通过Socket通信的方式实时传输至监测系统中;调用同步运动仿真模型与温度预测模型即可实现焊接过程中焊件温度场的实时三维可视化,且当预测的核心区峰值温度与最低温度超出焊件材料固液相温度阈值时进行越限报警提示,为预测性调控提供基础。本发明实现了搅拌摩擦焊过程的核心区监测,保证焊接质量。
本发明授权基于数字孪生的搅拌摩擦焊核心区温度监测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生的搅拌摩擦焊核心区温度监测方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:利用SolidWorks软件建立FSW三维模型,并将三维模型导入3DMax软件中进行轻量化处理与渲染,然后导入到Unity3D软件中; 步骤2:分析FSW焊接过程的运动学关系,并建立各三维模型部件之间的父子关系,然后通过程序驱动的方式建立焊接过程的同步运动仿真模型; 步骤3:利用Deform软件进行焊件的温度场仿真,提取温度场仿真模型中特征点的点坐标和相应的温度数据构建径向基神经网络RBF温度场插值预测模型,并采用广义Multi-Quadic函数作为径向基函数,并将RBF温度场插值预测模型封装成C#脚本;同时利用顶点渲染法在生成焊件模型,转换为焊件自动生成脚本;然后按照温度由高到低对应红、绿、蓝渐变的温度数据颜色转换法则,编写为实时数据点进行颜色渲染的脚本,该脚本实现将核心区温度场数据以三维云图的形式呈现;将已建立的RBF插值脚本、焊件自动生成脚本、颜色渲染脚本与表面温度数据读取脚本相结合,实现焊接过程中焊件核心区任意位置的温度实时监测与三维可视化; 步骤4:利用Deform软件实现FSW温度场仿真,获得表面温度和核心区温度数据集,借助VisualStudio软件中的ML.NET工具库对建立好的数据集进行训练,建立表面特征点温度与核心区温度的关联关系,进而建立SDCA核心区温度预测模型,并设置SDCA核心区温度预测模型实时预测的核心区峰值温度或最低温度阈值; 步骤5:将已建立的同步运动仿真模型、RBF温度场插值预测模型与SDCA核心区温度预测模型集成于Unity3D软件中,组合成数字孪生模型; 步骤6:在焊接过程中,基于TCP协议,将红外热像仪实时采集的采样区域内表面峰值和最低温度数据通过Socket通信的方式同步传输数据,实现表面温度的实时监测;同时,红外热像仪采集的采样区域内表面峰值和最低温度数据与数字孪生模型结合,对实际焊接过程进行动态、真实、多维度映射,实现焊件温度实时三维可视化功能与核心区温度监测功能; 步骤7:当核心区峰值温度与最低温度超出焊件材料固液相温度阈值时触发越限报警功能,为焊接工艺调控提供参考。
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