一种基于数字孪生技术的工业全真仿真方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115981259A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211668067.3(22)申请日2022.12.23(71)申请人北京途为科技有限公司地址100020北京市朝阳区霄云路36号1幢第16层05号房间(72)发明人白云峰张国辉倪潇(74)专利代理机构北京麦汇智云知识产权代理有限公司11754专利代理师陈博(51)Int.Cl.G05B19/418(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称一种基于数字孪生技术的工业全真仿真方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于数字孪生技术的工业全真仿真方法及系统，涉及工业仿真技术领域。该方法包括：获取并根据工业生产线的电器元件信息构建全真电器元件库，并对电器元件进行管理；获取并根据用户生产线设计需求构建虚拟仿真工业生产线；基于虚拟仿真工业生产线获取并根据对应的工业生产线的基础信息和全真电器元件库构建对应的虚拟现实仿真架构，实现虚拟现实交互运动；基于虚拟仿真工业生产线获取并根据对应的工业生产线的运行数据，基于数字孪生模型模拟生产线的运行逻辑和行为，与虚拟现实仿真架构通信连接，实现完整工业流程的仿真。本发明可对工业全过程进行精准全面的仿真，进而大大提高工业设计工作和学习的效率，同时大大降低事故率。CN115981259ACN115981259A权利要求书1/2页1.一种基于数字孪生技术的工业全真仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：获取并根据工业生产线的电器元件信息构建全真电器元件库，并对电器元件进行管理；获取并根据用户生产线设计需求构建虚拟仿真工业生产线；基于虚拟仿真工业生产线获取并根据对应的工业生产线的基础信息和全真电器元件库构建对应的虚拟现实仿真架构，实现虚拟现实交互运动；基于虚拟仿真工业生产线获取并根据对应的工业生产线的运行数据，基于数字孪生模型模拟生产线的运行逻辑和行为，与虚拟现实仿真架构通信连接，实现完整工业流程的仿真。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的工业全真仿真方法，其特征在于，所述根据对应的工业生产线的基础信息和全真电器元件库构建对应的虚拟现实仿真架构，实现虚拟现实交互运动的方法包括以下步骤：提取并根据工业生产线的基础信息中的电气元件、工具、场景和人物多个方面的数据基于全真电器元件库按照规则三维网格模型的形式构建对应的三维模型，并进行优化和存储，并给各个三维模型赋予运动参数；提取并根据工业生产线的基础信息中的多种灯光和场景环境信息对对应的三维模型进行材质特异性仿真；获取并根据工业生产线的基础信息中的物理数据对三维模型中的各个物体模型进行虚拟现实物理仿真，实现虚拟现实交互运动。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的工业全真仿真方法，其特征在于，所述对电器元件进行管理的方法包括以下步骤：对全真电器元件库中的电器元件模型进行修改调整；获取并根据用户操作信息对全真电器元件库中对应的电器元件进行虚拟接线、安装和调试。4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的工业全真仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：采集并对仿真运行过程中的用户行为数据、电气元件时序数据、异常情况数据以及产线效能指标数据进行分析，生成分析报表。5.一种基于数字孪生技术的工业全真仿真系统，其特征在于，包括：元件库管理模块、用户仿真模块、虚拟现实仿真模块以及运行交互仿真模块，其中：元件库管理模块，用于获取并根据工业生产线的电器元件信息构建全真电器元件库，并对电器元件进行管理；用户仿真模块，用于获取并根据用户生产线设计需求构建虚拟仿真工业生产线；虚拟现实仿真模块，用于基于虚拟仿真工业生产线获取并根据对应的工业生产线的基础信息和全真电器元件库构建对应的虚拟现实仿真架构，实现虚拟现实交互运动；运行交互仿真模块，用于基于虚拟仿真工业生产线获取并根据对应的工业生产线的运行数据，基于数字孪生模型模拟生产线的运行逻辑和行为，与虚拟现实仿真架构通信连接，实现完整工业流程的仿真。6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生技术的工业全真仿真系统，其特征在于，所2CN115981259A权利要求书2/2页述虚拟现实仿真模块包括三维仿真单元、材质仿真单元以及物理仿真单元，其中：三维仿真单元，用于提取并根据工业生产线的基础信息中的电气元件、工具、场景和人物多个方面的数据基于全真电器元件库按照规则三维网格模型的形式构建对应的三维模型，并进行优化和存储，并给各个三维模型赋予运动参数；材质仿真单元，用于提取并根据工业生产线的基础信息中的多种灯光和场景环境信息对对应的三维模型进行材质特异性仿真；物理仿真单元，用于获取并根据工业生产线的基础信息中的物理数据对三维模型中的各个物体模型进行虚拟现实物理仿真，实现虚拟现实交互运动