基于数字孪生的三维参数化风机设计方法、系统及终端与流程

本技术涉及风机数字化设计的，尤其是涉及基于数字孪生的三维参数化风机设计方法、系统及终端。

背景技术：

1、风力发电机组是一种将风能转化为电能的大型复杂装备，其三维设计过程涉及塔筒、机舱、叶片、轮毂等多个大型部件的参数化建模。

2、相关技术中，目前风机参数化设计主要依赖设计人员在计算机辅助设计软件中通过键盘手动输入参数，并凭个人经验逐一调整关联几何特征；现场实际约束条件需通过人工携带测量工具到现场测量、纸质记录、并手动录入设计软件；检验作业指导书则由检验人员在设计完成后人工解读图纸独立编制。

3、针对上述中的相关技术，对于大型风机部件多、空间分布广的场景，人工现场测量录入效率低且误差大，参数变更时关联几何特征依赖人工记忆逐一调整易遗漏导致模型错误，并且设计数据与检验数据相互分离，设计变更后检验作业指导书严重滞后，造成风机非标/变形设计周期长、工作量大、图纸与现场易不符，还有改进的空间。

技术实现思路

1、为了提高现场适配精度和设计效率，本技术提供基于数字孪生的三维参数化风机设计方法、系统及终端。

2、第一方面，本技术提供基于数字孪生的三维参数化风机设计方法，采用如下的技术方案：

3、基于数字孪生的三维参数化风机设计方法，包括：

4、获取基础匹配风机设计模型；

5、控制预设的悬臂机器人采集现场关键点位置和现场关键点类型；

6、根据现场关键点位置和现场关键点类型对基础匹配风机设计模型进行调整，以生成对齐匹配风机设计模型；

7、获取风机设计参数；

8、根据风机设计参数在预设的参数几何特征联动库中查找出模型更新规则；

9、根据模型更新规则对对齐匹配风机设计模型进行更新，以生成实际风机设计模型。

10、可选的，根据现场关键点位置和现场关键点类型对基础匹配风机设计模型进行调整，以生成对齐匹配风机设计模型的步骤包括：

11、根据现场关键点类型在基础匹配风机设计模型中查找出基础匹配关键点位置；

12、根据现场关键点位置和基础匹配关键点位置对基础匹配风机设计模型进行调整，以生成初始对齐风机设计模型；

13、根据现场关键点类型在初始对齐风机设计模型中查找出初始对齐关键点位置；

14、基于预设的空间位置偏差量化模型对现场关键点位置和初始对齐关键点位置进行计算，以生成关键点位置偏差量；

15、对初始对齐关键点位置和关键点位置偏差量进行分析，以生成对齐匹配风机设计模型。

16、可选的，根据现场关键点位置和基础匹配关键点位置对基础匹配风机设计模型进行调整，以生成初始对齐风机设计模型的步骤包括：

17、基于预设的平移量对齐模型对现场关键点位置和基础匹配关键点位置进行计算，以生成关键点平移量；

18、将现场关键点位置和基础匹配关键点位置代入预设的旋转偏差角公式进行计算，以生成关键点旋转偏差角；

19、将关键点旋转偏差角与预设的旋转偏差角阈值进行对比，以生成旋转调整指令；

20、基于旋转调整指令和预设的旋转调整模型对现场关键点位置和基础匹配关键点位置进行计算，以生成关键点旋转调整角度；

21、根据关键点平移量和关键点旋转调整角度对基础匹配风机设计模型进行平移或旋转调整，以生成初始对齐风机设计模型。

22、可选的，对初始对齐关键点位置和关键点位置偏差量进行分析，以生成对齐匹配风机设计模型的步骤包括：

23、判断关键点位置偏差量是否满足预设的关键点对齐要求；

24、若满足，则将初始对齐风机设计模型确定为对齐匹配风机设计模型；

25、若不满足，则根据现场关键点位置和初始对齐关键点位置对初始对齐风机设计模型进行调整，并获取关键点位置偏差量进行循环判断。

26、可选的，根据模型更新规则对对齐匹配风机设计模型进行更新，以生成实际风机设计模型的步骤包括：

27、在模型更新规则中提取出更新特征点优先级顺序和第一优先级更新指令；

28、根据第一优先级更新指令对对齐匹配风机设计模型进行更新，以生成第一优先级风机设计模型；

29、在第一优先级风机设计模型中提取出第一特征点位置和第一设计参数；

30、根据第一优先级更新指令在预设的干涉判定规则库中查找出第一干涉检查项；

31、根据更新特征点优先级顺序、第一干涉检查项、第一特征点位置和第一设计参数对第一优先级风机设计模型进行更新，以生成实际风机设计模型。

32、可选的，根据更新特征点优先级顺序、第一干涉检查项、第一特征点位置和第一设计参数对第一优先级风机设计模型进行更新，以生成实际风机设计模型的步骤包括：

33、根据第一干涉检查项在第一特征点位置中查找出第一待检特征点位置；

34、将第一待检特征点位置代入预设的特征间距计算公式进行计算，以生成第一实际特征点间距；

35、判断第一实际特征点间距是否小于预设的特征点间距阈值；

36、若不小于，则根据模型更新规则和更新特征点优先级顺序对第一优先级风机设计模型进行更新，以生成实际风机设计模型；

37、若小于，则根据第一干涉检查项、第一设计参数和预设的避让调整规则库对第一优先级风机设计模型进行调整，以生成第一避让风机设计模型；

38、根据模型更新规则和更新特征点优先级顺序对第一避让风机设计模型进行更新，以生成实际风机设计模型。

39、可选的，根据第一干涉检查项、第一设计参数和预设的避让调整规则库对第一优先级风机设计模型进行调整，以生成第一避让风机设计模型的步骤包括：

40、根据第一干涉检查项和第一设计参数在避让调整规则库中查找出第一避让调整规则；

41、判断第一避让调整规则为预设的位移偏移规则或预设的结构替代规则；

42、若为位移偏移规则，则根据第一避让调整规则对第一优先级风机设计模型进行位置重定位，以生成第一避让风机设计模型；

43、若为结构替代规则，则根据第一避让调整规则和第一待检特征点位置对第一优先级风机设计模型进行结构替换，以生成第一避让风机设计模型。

44、第二方面，本技术提供基于数字孪生的三维参数化风机设计系统，采用如下的技术方案：

45、基于数字孪生的三维参数化风机设计系统，包括：

46、获取模块，用于获取基础匹配风机设计模型和风机设计参数；

47、存储器，用于存储如上述任一项所述的基于数字孪生的三维参数化风机设计方法的程序；

48、处理器，存储器中的程序能够被处理器加载执行且实现如上述任一项所述的基于数字孪生的三维参数化风机设计方法。

49、第三方面，本技术提供一种智能终端，采用如下的技术方案：

50、一种智能终端，包括存储器和处理器，存储器上存储有能够被处理器加载并执行如上述任一项所述的基于数字孪生的三维参数化风机设计方法的计算机程序。

51、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

52、1.通过控制悬臂机器人采集现场关键点位置和现场关键点类型，根据现场关键点位置和现场关键点类型对基础匹配风机设计模型进行调整，得到对齐匹配风机设计模型，根据风机设计参数在预设的参数几何特征联动库中查找出模型更新规则，根据模型更新规则对对齐匹配风机设计模型进行更新，得到实际风机设计模型，从而实现现场物理空间约束条件向虚拟设计模型的直接且准确转化，进而提高风机非标/变形设计的效率和精度，降低图纸与现场不符导致的装配失败风险；

53、2.通过根据现场关键点类型在基础匹配风机设计模型中查找出基础匹配关键点位置，根据现场关键点位置和基础匹配关键点位置对基础匹配风机设计模型进行调整，得到初始对齐风机设计模型，根据现场关键点类型在初始对齐风机设计模型中查找出初始对齐关键点位置，基于空间位置偏差量化模型对现场关键点位置和初始对齐关键点位置进行计算，得到关键点位置偏差量，对初始对齐关键点位置和关键点位置偏差量进行分析，得到对齐匹配风机设计模型，从而实现预制基础模型与现场实际空间约束在位置和姿态上的精确吻合，进而为后续参数化变形设计提供了可靠的空间基准，保证设计模型与现场实际的一致性；

54、3.通过在模型更新规则中提取出更新特征点优先级顺序和第一优先级更新指令，根据第一优先级更新指令对对齐匹配风机设计模型进行更新，得到第一优先级风机设计模型，在第一优先级风机设计模型中提取出第一特征点位置和第一设计参数，根据第一优先级更新指令在干涉判定规则库中查找出第一干涉检查项，根据更新特征点优先级顺序、第一干涉检查项、第一特征点位置和第一设计参数对第一优先级风机设计模型进行更新，得到实际风机设计模型，从而实现关联几何特征的同步联动更新与实时干涉风险的自动消解，进而保证参数化变形设计后模型几何拓扑的正确性和装配可靠性，降低设计返工率。