[發明專利]一種基于機器視覺的數字孿生模型修正方法與系統

有效

• 申請號: 202011279648.9
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112380704B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉蔚然;陶飛;程江峰;左穎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/27;G06V40/20;G06V20/10;G06N20/00;G06T17/00;G06F16/2455;G06F111/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發明公開了一種基于機器視覺的數字孿生模型修正方法與系統，該方法包括：設計數字孿生模型匹配模塊，該模塊基于目標識別實現對待修正目標的識別、數字孿生模型的匹配和調用；設計基于機器視覺的數字孿生模型修正控制模塊，該模塊實現對數字孿生模型修正策略的制定和執行控制，以及數字孿生模型的版本管理與更新；設計數字孿生三維模型修正模塊，該模塊基于圖像識別對數字孿生三維模型是否需要修正進行判斷并執行修正操作；設計數字孿生運動模型修正模塊，該模塊基于動作捕捉對數字孿生運動模型是否需要修正進行判斷并執行修正操作。

技術領域

本發明屬于工業數字化和計算機科學領域，具體涉及一種基于機器視覺的數字孿生模型修正方法與系統。

背景技術

模型是數字孿生的核心要素，包括三維模型、運動行為模型、物理屬性模型、規則約束模型、預測分析模型等，其精度直接決定著數字孿生系統的功能和性能。數字孿生模型構建后，需要根據物理對象的實際狀況進行模型的修正，以保證模型對物理對象的精準映射，同時，在數字孿生系統運行一段時間后，也需要根據物理對象的當前狀況進行模型的再次修正，以保證模型與物理對象的一致性，因此，數字孿生模型的修正是伴隨數字孿生系統全生命周期的關鍵問題。

當前數字孿生模型修正存在以下問題：①針對數字孿生三維模型的修正，目前幾何尺寸、表面材質、異常問題的修正仍需要大量人工操作，且缺乏功能集成，導致修正過程效率較低；②針對數字孿生運動模型的修正，目前運動機構結構的調整、運動信號的映射關系仍以人工調整為主，修正過程繁復且效率較低；③缺乏有效的數字孿生模型修正流程的控制與管理，以及各模型間的模型修正關聯、協同與管理。針對上述問題，本發明借助機器視覺相關技術對數字孿生模型修正方法與系統進行改進與集成，在一定程度上提升了數字孿生模型修正的效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：①針對數字孿生三維模型的修正，目前幾何尺寸、表面材質、異常問題的修正仍需要大量人工操作，且缺乏功能集成，導致修正過程效率較低；②針對數字孿生運動模型的修正，目前運動機構結構的調整、運動信號的映射關系仍以人工調整為主，修正過程繁復且效率較低；③缺乏有效的數字孿生模型修正流程的控制與管理，以及各模型間的模型修正關聯、協同與管理。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：一種基于機器視覺的數字孿生模型修正方法，包括：

步驟(1)、進行數字孿生模型匹配，基于目標識別實現對待修正目標的識別、數字孿生模型的匹配和調用，具體包括：

(1.1)首先借助圖像目標識別對待修正目標進行識別判斷，確定待修正目標是否為系統中的要素并存在數字孿生模型；

(1.2)在模型庫中查找并匹配待修正目標的數字孿生模型；

(1.3)將待修正目標的數字孿生模型從模型庫中調出，用于后續的修正執行；

步驟(2)、進行基于機器視覺的數字孿生模型修正控制，實現對數字孿生模型修正策略的制定和執行控制，以及數字孿生模型的版本管理與更新，具體包括：

(2.1)根據待修正目標的外觀復雜度、材質特性、運動特性、功能性能、數字孿生模型需求制定數字孿生模型修正策略；

(2.2)根據制定的數字孿生模型修正策略以及策略的執行狀態，跳轉至步驟(3)或步驟(4)執行具體模型修正操作；

(2.3)判斷數字孿生模型修正策略是否執行完畢，如執行完畢，進入步驟(2.4)，如未執行完畢，返回步驟(2.2)；

(2.4)根據數字孿生模型修正策略的執行情況，判斷是否需要執行其他模型修正，包括：動作模型修正后需要對控制系統模型進行修正、三維模型修正后需要對物理屬性模型進行修正、三維模型在修正中發現缺陷需要對故障預測模型進行修正，如需要執行其他模型修正，進入步驟(2.5)，如不需要，進入步驟(2.6)；