[發(fā)明專利]一種數(shù)字孿生模型多時空尺度融合方法和系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114201792A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶飛;程江峰;鄒孝付;徐慧;王勇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F30/27;G06K9/62;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 金怡

本發(fā)明公開了一種數(shù)字孿生模型多時空尺度融合方法和系統(tǒng)，包括：步驟(1)、進行數(shù)字孿生模型空間尺度融合，針對構(gòu)成裝備模型的各異構(gòu)子模型進行融合；步驟(2)、進行數(shù)字孿生模型時間尺度融合，針對構(gòu)成裝備模型的在時間尺度上因磨損、應(yīng)力、老化導(dǎo)致的外形、功能變化的子模型進行融合；對每個模型設(shè)計空間屬性接口，該接口定義了模型在父模型中的空間坐標區(qū)間；對不同格式的模型，首先以目標格式為參照進行格式轉(zhuǎn)換，其次對轉(zhuǎn)換后的模型添加空間屬性接口；時間尺度融合主要對模型添加時間屬性接口，基于事先輸入的裝備機理公式完成磨損、應(yīng)力、老化等計算，并根據(jù)運轉(zhuǎn)時間動態(tài)完成其實時數(shù)字孿生模型的組裝融合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子工程和計算機科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字孿生模型多時空尺度融合方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

車間的眾多設(shè)備在構(gòu)建其數(shù)字化模型時，傳統(tǒng)的方法一般是通過拍照并參考CAD圖紙等方式并以搭積木式完成模型構(gòu)建，此種方法存在效率低下和復(fù)用率低等不足。為此，本發(fā)明公開了一種數(shù)字孿生模型多時空尺度融合方法，通過模型在時間尺寸和空間尺度上的融合，能在一定程度上實現(xiàn)裝備數(shù)字孿生模型的快速構(gòu)建和實時演進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：提供一種數(shù)字孿生模型多時空尺度融合方法和系統(tǒng)，包括數(shù)字孿生模型空間尺度融合模塊設(shè)計、數(shù)字孿生模型時間尺度融合模塊設(shè)計，通過模型在時間尺寸和空間尺度上的融合，能在一定程度上實現(xiàn)裝備數(shù)字孿生模型的快速構(gòu)建和實時演進。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種數(shù)字孿生模型多時空尺度融合方法，包括：

步驟(1)、設(shè)計數(shù)字孿生模型空間尺度融合模塊，該模塊主要針對構(gòu)成裝備模型的各異構(gòu)子模型間的融合，具體實現(xiàn)如下：

(1.1)裝備一般由多個異構(gòu)單元構(gòu)成，在建立其數(shù)字孿生模型時需要對多個異構(gòu)單元的子模型進行融合組裝，對同一格式的子模型，對每個子模型設(shè)計空間屬性接口，該接口定義了子模型在父模型中的空間位置和角度區(qū)間，此處的父模型指的是由各子模型融合組裝成的裝備數(shù)字孿生模型；空間屬性接口包括子模型在父模型中的x/y/z空間坐標區(qū)間和x/y/z旋轉(zhuǎn)角度區(qū)間，分別表征子模型在父模型中的位置和角度，此處的位置和角度是一個區(qū)間值，即表明用戶可在此區(qū)間對位置和角度根據(jù)實際進行微調(diào)；

(1.2)對不同格式的模型，首先以目標格式為參照進行格式轉(zhuǎn)換，即將目標格式轉(zhuǎn)換邏輯固化在微處理器中，將轉(zhuǎn)換前模型的二進制數(shù)據(jù)輸入微處理器中的一級緩存中進行緩存，轉(zhuǎn)換邏輯對一級緩存中的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入二級緩存，最后將二級緩存中的數(shù)據(jù)輸出成目標格式模型；針對轉(zhuǎn)換后的模型，按照(1.1)設(shè)計空間屬性接口；

步驟(2)、設(shè)計數(shù)字孿生模型時間尺度融合模塊，該模塊主要針對模型在時間尺度上因磨損、應(yīng)力、老化等導(dǎo)致的外形、功能變化時的模型間融合，具體實現(xiàn)如下：

(2.1)對模型設(shè)計時間屬性接口，該接口基于事先輸入的裝備各單元機理公式完成磨損、應(yīng)力、老化等計算；

(2.2)根據(jù)實際裝備各單元運轉(zhuǎn)時間并結(jié)合(2.1)中對該裝備各單元磨損、應(yīng)力、老化等的計算，動態(tài)調(diào)整步驟(1)中構(gòu)建的子模型參數(shù)，使其能夠表征磨損、應(yīng)力、老化等的狀態(tài)，并完成裝備動態(tài)數(shù)字孿生模型的組裝融合。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

傳統(tǒng)的方法一般是通過拍照并參考CAD圖紙等方式并以搭積木式完成模型構(gòu)建，此種方法存在效率低下和復(fù)用率低等不足。本發(fā)明方法通過模型在時間尺寸和空間尺度上的融合，能在一定程度上實現(xiàn)裝備數(shù)字孿生模型的快速構(gòu)建和實時演進。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種數(shù)字孿生模型多時空尺度融合方法和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的描述。