一种基于数字孪生的虚拟仿真教育系统及其交互方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115394143A(43)申请公布日2022.11.25(21)申请号202211045209.0(22)申请日2022.08.30(71)申请人广东顺德宙思信息科技有限公司地址528305广东省佛山市顺德区容桂街道振华社区桂洲大道中海骏达广场1座24层2403单元之四(72)发明人林杨欢梁璟强陈创杰霍嘉铭(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师陈耀煌(51)Int.Cl.G09B9/00(2006.01)G06T19/20(2011.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种基于数字孪生的虚拟仿真教育系统及其交互方法(57)摘要本发明提供一种基于数字孪生的虚拟仿真教育系统及其交互方法，涉及虚拟现实技术领域，系统包括数字化工厂、数字孪生系统、仿真教育后台和客户端；通过数字化工厂采集实时数据，通过数字孪生系统建立数字化工厂的3D场景模型并确定实时数据的特征事件数据，基于特征事件数据将实时数据保存为历史数据；仿真教育后台基于特征事件数据建立行为树数据；通过客户端调用数字化工厂的3D场景模型，对3D场景模型进行渲染，得到数字化工厂的3D虚拟场景，从数字孪生系统中获取历史数据驱动3D虚拟场景中的虚拟物体运动，并从仿真教育后台拉取行为树数据，以对用户在3D虚拟场景中的操作行为进行模拟反馈；本发明能够实现实训教学的时效性、真实性。CN115394143ACN115394143A权利要求书1/2页1.一种基于数字孪生的虚拟仿真教育系统，其特征在于，所述系统包括：数字化工厂、数字孪生系统、仿真教育后台和客户端；所述数字化工厂，用于采集实时数据，并将采集到的实时数据传输给数字孪生系统；其中，所述实时数据包括数字化设备的生产信息、物料运输设备的运输信息以及对生产订单进行排产的排产信息；所述数字孪生系统，用于建立所述数字化工厂的3D场景模型，以及确定所述实时数据的特征事件数据，基于所述特征事件数据将所述实时数据保存为历史数据；其中，所述特征事件数据包括事件类型和持续时间段；所述仿真教育后台，用于基于所述特征事件数据建立行为树数据；其中，所述行为树数据用于响应用户在3D虚拟场景中的操作行为，对所述操作行为进行模拟反馈，生成所述操作行为在3D虚拟场景中的触发事件；所述客户端，用于调用所述数字化工厂的3D场景模型，对所述3D场景模型进行渲染，得到所述数字化工厂的3D虚拟场景，从所述数字孪生系统中获取历史数据驱动所述3D虚拟场景中的虚拟物体运动；以及用于从仿真教育后台拉取行为树数据，以对用户在所述3D虚拟场景中的操作行为进行模拟反馈。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的虚拟仿真教育系统，其特征在于，所述数字化工厂包括生产制造执行系统、仓储物流系统、排产系统、以及至少一个数字化设备，每个所述数字化设备均设置有相应的传感器；所述生产制造执行系统，用于实时获取所述传感器对所述数字化设备采集得到的生产信息；其中，所述生产信息包括生产数据、设备状态数据、设备位置数据、产品过机数据其中至少一种；所述仓储物流系统，用于采集物料运输设备的运输信息，并基于所述运输信息对所述物料运输设备进行物流控制；所述排产系统，用于获取所述生产信息和运输信息，并基于所述生产信息和运输信息对生产订单进行排产，得到排产信息。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的虚拟仿真教育系统，其特征在于，所述数字孪生系统包括生产历史数据库、3D场景建模模块、特征事件数据分析AI模块和特征事件数据库；所述生产历史数据库，用于将所述数字化工厂传输过来的实时数据以时间为主键，并按照数据类型进行归类后，作为历史数据进行保存；所述3D场景建模模块，用于对所述数字化工厂进行3D建模，得到不同精度的3D场景模型，并保存所述不同精度的3D场景模型；其中，所述3D场景模型中的网格按照所述数字化工厂中的物体之间是否存在相对运动进行划分，并使用全局唯一标识符对所述3D场景模型中的网格进行id编码；所述特征事件数据分析AI模块，用于对所述生产历史数据库中的历史数据进行特征分析，确定所述历史数据的特征事件数据，将所述历史数据的特征事件数据形成字段，将所述历史数据对应的字段发送给特征事件数据库；所述特征事件数据库，用于按照所述历史数据对应的字段将所述历史数据进行保存。4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的虚拟仿真教育系统，其特征在于，所述客户端2CN115394143A权利要求书2/2页还用于确定所述客户端的渲染平台，根据所述渲染平台的渲染能力从所述数字孪生系统中拉取对应精度的3D场景模型。5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的虚拟仿真教育系统，其特征在于，所述仿真教育后台包括用户认证模块、行为树AI模块、知识库和考核评价