[發(fā)明專利]一種孿生零件的虛擬基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110765160.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN113434922A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 要義勇;劉于;趙麗萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/10
• 分類號(hào): G06F30/10;G06F111/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開了一種孿生零件的虛擬基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)，方法包括：接收掃描物理空間中的零件與設(shè)備得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)接收的點(diǎn)云數(shù)據(jù)反向建立對(duì)應(yīng)于零件與設(shè)備的三維模型，構(gòu)建虛擬空間中的對(duì)準(zhǔn)零件與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)零件與設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)定位。發(fā)明可以在構(gòu)建與物理空間意義對(duì)應(yīng)的虛擬空間時(shí)，建立起相應(yīng)的物理實(shí)體的具體虛擬模型，明確各模型間的聯(lián)系，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法構(gòu)建相應(yīng)物理實(shí)體的具體虛擬模型問(wèn)題，在工程建設(shè)和產(chǎn)品制造等方面有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械加工制造領(lǐng)域，涉及一種孿生零件的虛擬基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

數(shù)字孿生的概念最早在2002年提出，數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。

數(shù)字孿生技術(shù)可以在眾多領(lǐng)域應(yīng)用，目前在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用較多。在實(shí)際建立相應(yīng)的對(duì)應(yīng)于物理實(shí)體模型的孿生模型時(shí)，需要孿生模型模擬物理模型工作加工制造，同時(shí)在模擬實(shí)際物理空間的工作流程時(shí)，需要獲取實(shí)際物理空間的相應(yīng)物理實(shí)體的參數(shù)數(shù)據(jù)，需要采取相應(yīng)的三維測(cè)試技術(shù)，并將其固定于規(guī)定設(shè)置位置。

現(xiàn)在數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展仍不完善，在構(gòu)建與物理空間意義對(duì)應(yīng)的虛擬空間時(shí)，未曾建立起相應(yīng)的物理實(shí)體的具體虛擬模型，各模型間的聯(lián)系屬于模糊聯(lián)接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種孿生零件的虛擬基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)方法、裝置及系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)建立與實(shí)體零件相對(duì)應(yīng)得虛擬模型，從而創(chuàng)新地明確各個(gè)模型之間的聯(lián)系。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種孿生零件的虛擬基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)方法，其方法步驟為：

接收掃描物理空間中的零件與設(shè)備得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

根據(jù)接收的點(diǎn)云數(shù)據(jù)反向建立對(duì)應(yīng)于零件與設(shè)備的三維模型；

構(gòu)建虛擬空間中的對(duì)準(zhǔn)零件與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)零件與設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)定位。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

實(shí)現(xiàn)零件與設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)定位是采用特征對(duì)齊的方法進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

特征對(duì)齊的對(duì)準(zhǔn)方法是采用三個(gè)特征點(diǎn)定位實(shí)現(xiàn)零件模型在虛擬設(shè)備上的對(duì)準(zhǔn)，其對(duì)準(zhǔn)的方式為選取相應(yīng)零件的安裝基準(zhǔn)為特征進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

選取相應(yīng)零件的安裝基準(zhǔn)的特征為選取特征面、特征線以及特征點(diǎn)作為特征對(duì)齊的內(nèi)容。

構(gòu)建的虛擬空間中對(duì)準(zhǔn)零件與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)零件與設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)定位，在于構(gòu)建虛擬空間的特征坐標(biāo)系和零件和設(shè)備點(diǎn)云模型的原點(diǎn)坐標(biāo)系，將兩者坐標(biāo)系對(duì)齊即為零件與虛擬基準(zhǔn)的對(duì)齊。

虛擬空間中的特征坐標(biāo)系是選取需要配合的特征點(diǎn)線面為特征，構(gòu)建與特征點(diǎn)線面重合的坐標(biāo)系；零件和設(shè)備點(diǎn)云模型的原點(diǎn)坐標(biāo)系是選取特征點(diǎn)與原點(diǎn)重合、特征線與X/Y/Z三者中的某一軸線重合或是特征面與XOY/XOZ/YOZ三個(gè)平面中的一個(gè)重合的坐標(biāo)系。

對(duì)齊虛擬空間的特征坐標(biāo)系和零件和設(shè)備點(diǎn)云模型的原點(diǎn)坐標(biāo)系為將構(gòu)建的對(duì)應(yīng)于零件和設(shè)備的點(diǎn)云模型原點(diǎn)坐標(biāo)系表示在虛擬空間的特征坐標(biāo)系中，獲取零件和設(shè)備的點(diǎn)云模型原點(diǎn)坐標(biāo)系與虛擬空間中相對(duì)應(yīng)的特征坐標(biāo)系的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，對(duì)零件進(jìn)行對(duì)應(yīng)于變換矩陣的變換即可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)孿生零件的基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)。

一種孿生零件的虛擬基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，包括：

接收模塊，所述接收模塊用于接收掃描物理空間中的零件與設(shè)備得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

三維模型建立模塊，所述三維模型建立模塊根據(jù)接收的點(diǎn)云數(shù)據(jù)反向建立對(duì)應(yīng)于零件與設(shè)備的三維模型；